Общая характеристика структуры ОС Windows 2000,основные изменения в ней по сравнению с ОС Windows NT.
Общая характеристика структуры ОС Windows 2000,основные изменения в ней по сравнению с ОС Windows NT. - раздел Образование, Экзаменационные вопросы по курсу Операционные системы Операционная Система 2000 Состоит Из Двух Основных Частей: Самой Операцион...
Операционная система 2000 состоит из двух основных частей: самой операционной системы, работающей в режиме ядра, и подсистем окружения, работающих в режиме пользователя. Ядро является традиционным в том смысле, что он управляет процессами, памятью, файловой системой и т. д.
Подсистемы окружения (среды) представляются отдельными процессами, помогающими пользователю выполнить определенные системные функции. Одно из многих усовершенствований системы NT по сравнению с Windows 3.11 заключалось в ее модульной структуре. Она состояла из относительно небольшого ядра и нескольких серверных процессов, работающих в режиме пользователя.
Процессы пользователя взаимодействовали с серверными процессами с помощью модели клиент-сервер. В результате система NT получилась легко переносимой на другие компьютеры (Alpha корпорации DEC, Power PC корпорации IBM, MIPS фирмы SGI). Кроме того, такая структура защищала ядро от ошибок в коде серверов. Однако для увеличения производительности начиная с версии NT 4.0 довольно большая часть операционной системы (например, управление системными вызовами и вся экранная графика была возвращена в ядро.
ОС Windows 2000 разделена на несколько уровней, каждый из которых пользуется службами лежащего ниже уровня. Эта структура показана на рис. 7.4. Затененная область обозначает исполняющую систему, квадратики, помеченные символом D, обозначают драйверы устройств. Сервисные процессы являются системными демонами (системными службами). Один из уровней разделен горизонтально на множество модулей. У каждого модуля есть определенная функция, а также четко определенный интерфейс для взаимодействия с другими модулями. Два нижних уровня программного обеспечения - уровень аппаратных абстракций (HAL, Hardware Abstraction Layer) и ядро - написаны на языке С и ассемблере и являются частично машинно-зависимыми. Верхние уровни написаны исключительно на С и почти полностью машинно-независимы. Драйверы написаны на С или в некоторых случаях на C++. Хотя и можно добиться полной переносимости верхних уровней ОС, нижние уровни работают с регистрами устройств, прерываниями, DMA и другими аппаратными особенностями, которые очень сильно отличаются на разных машинах.
Несмотря на то что большая часть кода нижнего уровня написана на С, даже ее нельзя перенести с процессора Pentium на процессор Alpha, перекомпилировать и перезагрузить, так как существует большое количество мелких различий между этими процессорами, которые невозможно спрятать компилятором.
Ясно представляя себе эту проблему, корпорация MS предприняла серьезные попытки скрыть многие из аппаратных различий в тонком уровне на самом дне системы, названном HAL. Работа уровня HAL заключается в том, чтобы предоставлять всей остальной системе абстрактные аппаратные устройства, свободные от индивидуальных отличительных особенностей аппаратуры.
Устройства реальной аппаратуры представляются в виде машинно-независимых служб (процедурных вызовов и макросов), которые могут использоваться остальной операционной системой и драйверами. Поскольку драйверы и ядро используются службами HAL и не обращаются напрямую к устройствам, требуется значительно меньше изменений для их переноса на другую платформу. Перенос самого уровня HAL довольно прост, потому что весь машинно-зависимый код сконцентрирован в одном месте, а цель передачи четко определена, т. е. заключаетсяв реализации всех служб уровня HAL.
В уровень HAL включены те службы, которые зависят от набора микросхем материнской платы и меняются от машины к машине в разумных предсказуемых пределах. Другими словами, он разработан так, чтобы скрывать различия между материнскими платами различных производителей, но не различия между процессорами, например, Pentium и Alpha. Программы HAL находятся в файле hal.dll каталога %System Root%system32. Операционная система связывается с драйвером устройства, драйвер - с механизмом HAL, который непосредственно разговаривает с аппаратными средствами.
К службам уровня HAL относятся доступ к регистрам устройств, адресация к устройствам, не зависящим от шины, обработка прерываний и возврат из прерываний, операции DMA, управление таймером, часами реального времени, блокировками нижнего уровня и синхронизацией многопроцессорных конфигураций, интерфейс с BIOS и доступ к CSOS-памяти.
Уровень HAL не предоставляет абстракций или служб для специфических устройств ввода-вывода - клавиатур, мышей или дисков, а также блоков управления памятью MMU (Memory Management Unit). В качестве примера того, что делает уровень аппаратных абстракций, рассмотрим вопрос устройств ввода-вывода с отображаемыми на память регистрами устройств ввода-вывода, доступ к которым осуществляется через порты.
На некоторых машинах используется один способ доступа к устройствам ввода-вывода, а на других машинах -другой. Как должен быть запрограммирован драйвер- на использование портов или регистров? Вместо того чтобы заставлять делать выбор в пользу одного или другого метода, что приведет к невозможности переноса драйвера с одной платформы на другую, уровень HAL предоставляет три процедуры для чтения регистров устройств и еще три для записи в них: uc = READ_PORT_UCHAR(port); WRITE_PQRT_UCHAR(port, uc); us = READ_PORT_USHORT(port); WRITE_PORT_ USHORT (port, us); ul - READ_ PORT_ULONG(port); WRITE_PORT_ USHORT (port, ul);
Эти процедуры читают и пишут соответственно 8-, 16- и 32-разрядные целые числа без знака в указанный порт. Реализацией этих действий в виде обращения к физическим портам или регистрам, отображаемым на память, занимается уровень HAL. Таким образом, драйвер без каких-либо изменений может быть перемещен на другую платформу. После загрузки ОС уровень HAL общается с BIOS и CMOS, чтобы определить, какие шины и устройства ввода-вывода содержатся в системе и как их следует настроить. Затем эта информация помещается в реестр, чтобы другие компоненты системы могли просматривать их, не обращаясь напрямую к BIOS- или CMOS-памяти. Схематично набор функций, выполняемый уровнем HAL, показан на рис. 7.5.
Пояснения требует функция спин-блокировки. Она необходима, чтобы избежать конфликтов в многопроцессорных системах, и обеспечивает синхронизацию работы процессоров. В частности, такой метод синхронизации применяется в ситуациях, в которых доступ к ресурсу, как правило, получается всего на несколько команд процессора. Поскольку уровень HAL является в большой степени машинно-зависимым, он должен в совершенстве соответствовать системе, на которой установлен, поэтому набор различных уровней HAL поставляется на компакт-диске Windows 2000.
Во время установки системы из них выбирается подходящий уровень и копируется на жесткий диск в каталог winntsystem32 в виде файла hal.dll. При всех последующих запусках ОС используется эта версия уровня HAL. Если удалить этот файл, то система загрузиться не сможет. Следует отметить, что использование HAL означает увеличение времени на прохождение запроса от программы пользователя до требуемого устройства. Возникает вопрос оценки потерь производительности системы. Поэтому иногда поставщики предлагают пользовательские версии HAL для оптимизации Windows 2000.
Общая характеристика понятий сложность система модель... Существующие предметные области и явления сложны В силу этого реальный наблюдатель может видеть только отдельные...
Исследование объекта как системы, признаки сложности системы
Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени.
Объект может быть материальным или абстрактным, естеств
Архитектура процессора с точки зрения программиста
Для программиста любой процессор состоит из набора регистров памяти различного назначения, которые определенным образом связаны между собой и обрабатываются в соответствии с некоторой системой прав
Основные этапы эволюции вычислительных систем
Существуют различные классификации ВС. Наиболее часто они классифицируются по элементной базе. В соответствии с этой классификацией в эволюции ВС выделяются 4 этапа:
1. Первый период (1945
Основные принципы разработки архитектуры ОС
Архитектура – это базовая организация системы, воплощенная в ее компонентах, их отношениях между собой и с окружением, а также принципы, определяющие проектирование и развитие системы [IEE[1471] .
Монолитная архитектура ОС
В монолитной архитектуре ОС уже присутствует некая структурированность, которая определяется набором процедур.
Здесь каждая процедура имеет хорошо определенный интерфейс и может вызвать лю
Многоуровневая архитектура ОС
Многоуровневая архитектура появилась в ответ на ограничения монолитной архитектуры в плане расширяемости, переносимости и совместимости.
Основная ее идея состоит в следующем:
1. П
Понятие процесса, состояния процесса, модель процесса
Процесс является фундаментальным понятием, отражающим функционирование ОС. По своей сути это динамический объект, над которым ОС выполняет определенные действия.
Рассмотрим модели процессо
Планирование процессов. Уровни планирования
Процессы – деятельность ОС. Одной из составляющих процессов являются ресурсы. Они ограничены. Поскольку процессов много, необходимо организовать координацию их использования. Кроме того, процессы –
Критерии планирования и требования к алгоритмам
Понятно, что могут существовать различные алгоритмы планирования. И хотелось бы, чтобы они были универсальны, но реально этого не происходит. Чаще всего тот или иной алгоритм подходит к определенно
Параметры планирования
При планирование ОС опирается на два класса параметров объекта. Первый класс отражает статистические параметры, второй – динамические. Статистические параметры не изменяются в ходе функционирования
Вытесняющее и невытесняющее планирование
Процесс планирования осуществляется частью ОС, называемой планировщиком. Он может принимать решения о выборе для исполнения нового процесса из числа находящихся в состоянии готовность в следующих 4
Алгоритм планирования процессов First-Come, First-Served (FCFS)
Реально существует множество разнообразных алгоритмов планирования. Каждый из них эффективен для определенного класса задач.
Существуют алгоритмы, которые можно применять на различных уров
Алгоритм планирования процессов Round Robin (RR)
Отмеченные недостатки устраняются в следующем алгоритме: Round Robin (RR).
В целом он похож на предыдущий алгоритм, но дополнительно вводится механизм вытесняющего планирования.
Алгоритм планирования процессов Shortest-Job-First (невытесняющий)
При рассмотрении алгоритмов FCFS и RR мы видели, насколько существенным для них является порядок расположения процессов в очереди процессов, готовых к исполнению. Если короткие задачи расположены в
Потоки. Мультипрограммирование на уровне потоков
Чтобы поддерживать мультипрограммирование (многозадачность), ОС должна определить и оформить для себя те внутренние единицы работы, между которыми будет разделяться процессор и другие ресурсы компь
Общие характеристики связи между процессами
* направление связи.
Связь бывает однонаправленная (симплексная) и двунаправленная (полудуплексная для поочередной передачи информации и дуплексная с возможностью одновременной передачи да
Организация физической памяти компьютера
Со времен создания ЭВМ фон Неймана основная память в компьютерной системе организована как линейное (одномерное) адресное пространство, состоящее из последовательности слов, а позже байтов. Аналог
Функции ОС по управлению памятью
Под памятью (memory) в данном случае подразумевается оперативная (основная) память компьютера. В однопрограммных операционных системах основная память разделяется на две части. Одна часть - для оп
Виртуальная память
Объем оперативной памяти существенно сказывается на характере протекания вы-
числительного процесса, так как он ограничивает число одновременно выполняющихся
программ, т. е. урове
Методы структуризации виртуального адресного пространства
Большинство систем виртуальной памяти используют технику, называемую страничной организацией памяти. Любой процесс, реализуемый в компьютере, может обратиться к множеству адресов в памяти. Адреса м
Страничная организация виртуальной памяти
При страничной организации виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части одинакового, фиксированного для данной системы размера, называемые виртуальными страницами (Virtual
Сегментация виртуальной памяти
При страничной организации виртуальное адресное пространство делится на равные части механически без учета смыслового значения данных. Для многих задач наличие двух и более отдельных виртуальных ад
Программная поддержка механизмов виртуальной памяти
52. Общая характеристика устройств ввода – вывода
Внешние устройства, выполняющие операции ввода-вывода, можно разделить на три группы:
· устройства, работающие с
Назначение и задачи подсистемы ввода-вывода
Обмен данными между пользователями, приложениями и периферийными устройствами компьютера выполняет специальная подсистема ОС - подсистема ввода-вывода. Собственно для выполнения этой задачи и был
Драйверы устройств ввода вывода
Первоначально термин «драйвер» применялся в достаточно узком смысле; под драйвером понимается программный модуль, который:
· входит в состав ядра ОС, работая в привилегированном режиме;
Многослойная модель подсистемы ввода-вывода
При большом разнообразии устройств ввода-вывода, обладающих существенно различными характеристиками, иерархическая структура подсистемы ввода-вывода позволяет соблюсти баланс между двумя противоре
Архитектура файловой системы
Классическая схема организации программного обеспечения файловой системы представлена на рис.
Логическая организация файлов
Логический ввод-вывод предоставляет приложениям и пользователям доступ к записям.
Метод доступа
Наиболее близкий пользователю уровень файловой системы. Он обеспечивает стандартный
Каталоговые системы
Связующим звеном между системой управления файлами и набором файлов служит файловый каталог. Простейшая форма системы каталогов состоит в том, что имеется один каталог, в котором содержатся все ф
Физическая организация файловой системы
Информационная структура магнитных дисков
Представление пользователей о файловой системе как об иерархически организованном множестве информационных блоков имеет мало общего с порядком хр
S – номер сектора
На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические кольца дорожки (tracks), на которых хранятся данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к
Физическая организация и адресация файла
Физическая организация выделяет способ размещения файлов на диске и учет соответствия блоков диска файлам. Основными критериями эффективности физической организации файлов являются:
Физическая организация FAT
Для обеспечения доступа приложений к файлам операционная система с файловой системой FAT использует следующие структуры:
· загрузочные сектора главного и дополнительных разде
Основные этапы развития операционных систем корпорации Microsoft.
Операционные системы корпорации Microsoft для настольных и переносныхкомпьютеров можно разделить на три семейства: MS DOS, Consumer Windows (Windows95/98/Me) и Professional (Windows NT/2000/2003/.
Основные функции, выполняемые уровнем HAL ОС Windows 2000.
Над уровнем HAL располагается уровень, содержащий ядро ОС, а также драйверы устройств. Существуют четыре вида драйверов: (1) аппаратных средств, (2) файловойсистемы, (3) фильтров и (4) сетевых уст
Общая характеристика исполняющей подсистемы ОС Windows 2000.
Над ядром и драйверами устройств располагается исполняющая система. Она написана на языке С, не зависит от архитектуры машины и может быть перенесена на новые машины относительно просто. Исп
Средства достижения безопасности в ОС Windows 2000
ОС Windows NT была разработана так, чтобы соответствовать уровню С2 требований безопасности Министерства обороны США (DoD 5200.28 - STD) [37]. Этот стандарт требует наличия у операционных систем оп
Набор API для Win 32.
Этот набор интерфейсов прикладного программирования позволяет выполнять шифрование файлов, дешифрование и восстановление зашифрованных файлов, а также их импорт и экспорт (без предварительного деши
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов