Основные принципы разработки архитектуры ОС - раздел Образование, Экзаменационные вопросы по курсу Операционные системы Архитектура – Это Базовая Организация Системы, Воплощенная В Ее Компонентах, ...
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] .
Именно архитектура ОС должна обеспечить:
¾ расширяемость ОС
¾ переносимость ОС
¾ совместимость различных ОС
Существует два способа структуризации ОС:
1. Способ связан с ранее выделенным функционалом ОС (т.е. можно выделить подсистему управления процессами/памятью/файлами и т.д.). Такое деление достаточно обоснованно, поскольку всю совокупность программных модулей ОС, отвечающих за тот или иной функционал, достаточно просто локализовать в виде одной структуры, которая и называется подсистемой.
В соответствии с этим способом структуризации выделяют следующий состав компонентов (подсистем) ОС:
1. управление процессами
2. управление памятью
3. управление файлами
4. управление внешними устройствами
5. защита данных
6. администрирование
7. интерфейс прикладного программирования
8. пользовательский интерфейс
2. Способ связан с понятием ядра системы. Существуют различные определения ядра. Согласно одному из них, ядро – резидентная часть системы (к ядру относится тот программный код, который постоянно находится в памяти в течении всей работы системы).
Остальные (вспомогательные) модули ОС являются транзитивными (т.е. подгружаются в память с диска по мере необходимости на время своей работы).
Другой характеристикой ядра может служить его режим работы. Все современные процессоры поддерживают как минимум два режима:
¾ привилегированный (он же режим ядра) kernel mode
¾ непривилегированный (режим задачи пользователя) user mode
Программы, работающие в режиме ядра, имеют полный, неограниченный доступ ко всем ресурсам компьютера:
· его командам
· адресам
· регистрам
· портам ввода-вывода
В режиме задачи возможности программы ограничены, она, в частности, не может выполнять некоторые специальные команды.
Следует иметь в виду, что переходы из режима пользователя в режим ядра и обратно это действия, требующие определенного времени. Слишком частое их выполнение может привести к заметному снижению скорости работы программы. В связи с этим, определение того, какие функции должны поддерживаться ядром, а какие лучше выполнять в режиме пользователя, - это непростая и важная задача, которую должны решить разработчики ОС.
Смена режимов при выполнении функции ядра
Работа Пользовательский t – время переключения
приложения режим режимов
t Работа t
ядра
Остальные части ОС (системные утилиты) работают в непривилегированном режиме (так же как и задачи пользователя) и для выполнения своих системных действий вынуждены обращаться к ядру.
Ядро включает модули, выполняющие основные функции ОС:
1. управление процессами
2. управление памятью
3. управление вводом-выводом и файловая система
4. прочее
К транзитным частям ОС относятся:
- утилиты (отдельные системные программы, решающие частные задачи, такие например, как форматирование и проверка диска, поиск данных в файлах, мониторинг работы системы и многое другое)
- системные библиотеки подпрограмм (они позволяют прикладным программам использовать различные специальные возможности, которые поддерживаются системой, например: библиотеки для графического вывода, для работы с мультимедиа)
- интерпретатор команд (программа, выполняющая ввод команд пользователя, их анализ и вызов других модулей для выполнения команд)
- системный загрузчик (программа, которая при запуске ОС (включение питания) обеспечивает загрузку системы с диска, ее инициализацию и старт)
- другие виды программ (системные обрабатывающие программы (редакторы, отладчики, компиляторы), а также программы дополнительных услуг (игры, калькулятор) и библиотеки процедур (математические функции).
Особую роль в структуре системы играют драйверы устройств – это программы, предназначенные для обслуживания конкретных периферийных устройств, они, как правило, входят в состав ядра, т.е. являются резидентными и работают в режиме ядра.
Но в отличие от самого ядра, которое изменяется только при появлении новой версии ОС, набор используемых драйверов весьма мобилен и зависит от набора устройств, подключенных к данному компьютеру.
В большинстве современных ОС драйверы подключаются к ядру в процессе загрузки системы, а иногда разрешается загрузка и выгрузка драйверов в ходе работы системы.
Общая характеристика понятий сложность система модель... Существующие предметные области и явления сложны В силу этого реальный наблюдатель может видеть только отдельные...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Основные принципы разработки архитектуры ОС
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
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
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