Ядро і допоміжні модулі ОС - раздел Образование, Тема 1. Основні концепції операційних систем Найбільш Загальним Підходом До Структуризації Операційної Системи Є Розподіл ...
Найбільш загальним підходом до структуризації операційної системи є розподіл усіх її модулів на дві групи:
· ядро — модулі, що виконують основні функції ОС;
· модулі, що виконують допоміжні функції ОС.
Модулі ядра виконують такі базові функції ОС, як управління процесами, пам'яттю, облаштуваннями введення-виводу і т. п. Ядро складає серцевину операційної системи, без нього ОС є повністю непрацездатною і не зможе виконати жодну зі своїх функцій.
До складу ядра входять функції, вирішальні внутрісистемні завдання організації обчислювального процесу, такі як перемикання контекстів, завантаження/вивантаження станиць, обробка переривань. Ці функції недоступні для додатків. Інший клас функцій ядра служить для підтримки додатків, створюючи для них так зване прикладне програмне середовище. Додатки можуть звертатися до ядра із запитами — системними викликами — для виконання тих або інших дій, наприклад для відкриття і читання файлу, виведення графічної інформації на дисплей, отримання системного часу і т. д. Функції ядра, які можуть викликатися додатками, утворюють інтерфейс прикладного програмування — API.
Функції, що виконуються модулями ядра, є найчастіше використовуваними функціями операційної системи, тому швидкість їх виконання визначає продуктивність усієї системи в цілому. Для забезпечення високої швидкості роботи ОС усі модулі ядра або велика їх частина постійно знаходяться в оперативній пам'яті, тобто є резидентними.
Ядро є рушійною силою усіх обчислювальних процесів в комп'ютерній системі, і крах ядра рівносильний краху усієї системи. Тому розробники операційної системи приділяють особливу увагу надійності кодів ядра, в результаті процес їх відладки може розтягуватися на багато місяців.
Зазвичай ядро оформляється у вигляді програмного модуля деякого спеціального формату, що відрізняється від формату призначених для користувача застосувань.
ПРИМІТКА
Термін «ядро» в різних ОС трактуючи по-різному. Однією з визначальних властивостей ядра є робота в привілейованому режимі. Це питання буде розглянуто в наступному розділі.
Інші модулі ОС виконують дуже корисні, але менш обов'язкові функції. Наприклад, до таких допоміжних модулів можуть бути віднесені програми архівації даних на магнітній стрічці, дефрагментації диска, текстового редактора. Допоміжні модулі ОС оформляються або у вигляді додатків, або у вигляді бібліотек процедур.
Оскільки деякі компоненти ОС оформлені як звичайні застосування, тобто у вигляді виконуваних модулів стандартного для цієї ОС формату, то часто буває дуже складно провести чітку грань між операційною системою і додатками (мал. 3.1).
Рішення про те, чи являється яка-небудь програма частиною ОС або! ні, приймає виробник ОС. Серед багатьох чинників, здатних вплинути на це рішення, важливими є перспективи того, чи буде програма мати масовий попит у потенційних користувачів цієї ОС.
Деяка програма може існувати певний час як призначене для користувача застосування, а потім стати частиною ОС, або навпаки. Яскравим прикладом такої зміни статусу програми є Web -браузер компанії Microsoft, який спочатку поставлявся як окреме застосування, потім став частиною операційних систем Windows NT 4.0 і Windows 95/98, а сьогодні існує велика вірогідність того, що за рішенням суду цей браузер знову перетвориться на самостійне застосування.
Допоміжні модулі ОС зазвичай підрозділяються на наступні групи:
· утиліти — програми, вирішальні окремі завдання управління і супроводу комп'ютерної системи, такі, наприклад, як програми стискування дисків, архівації даних на магнітну стрічку;
· системні оброблювальні програми — текстові або графічні редактори, компілятори, компонувальники, відладчики;
· програми надання користувачеві додаткових послуг — спеціальний варіант призначеного для користувача інтерфейсу, калькулятор і навіть ігри;
· бібліотеки процедур різного призначення, що спрощують розробку додатків, наприклад бібліотека математичних функцій, функцій введення-виводу і т. д.
Мал. 3.1. Нечіткість межі між ОС і додатками
Як і звичайні застосування, для виконання своїх завдань утиліти, оброблювальні програми і бібліотеки ОС, звертаються до функцій ядра за допомогою системних викликів (мал. 3.2).
Розподіл операційної системи на ядро і модулі-додатки забезпечує легку розширюваність ОС. Щоб додати нову високорівневу функцію, досить розробити нове застосування, і при цьому не вимагається модифікувати відповідальні функції, що утворюють ядро системи. Проте внесення змін до функцій ядра може виявитися набагато складніше, і складність ця залежить від структурної організації самого ядра. В деяких випадках кожне виправлення ядра може зажадати його повної перекомпіляції.
Мал. 3.2. Взаємодія між ядром і допоміжними модулями ОС
Модулі ОС, оформлені у вигляді утиліт, системних оброблювальних програм і бібліотек, зазвичай завантажуються в оперативну пам'ять тільки на час виконання своїх функцій, тобто є транзитними. Постійно в оперативній пам'яті розташовуються тільки найнеобхідніші коди ОС, що становлять її ядро. Така організація ОС економить оперативну пам'ять комп'ютера.
Важливою властивістю архітектури ОС, заснованої на ядрі, є можливість захисту кодів і даних операційної системи за рахунок виконання функцій ядра в привілейованому режимі.
Все темы данного раздела:
Сторія розвитку операційних систем
Операційна система - це програма, яка запускається відразу після включення комп'ютера і дозволяє користувачеві управляти комп'ютером.
Операційна система Unix
Вважається, що в появі Юнікса зокрема винна... комп'ютерна гра. Річ у тому, що Кен Томпсон (дивитеся фото лі
Операційна система DOS
ДОСы були завжди. Перші - від IВМ, року в 1960-х, вони були дуже обмежені функціонально. Нормальні, такі, що
Операційна система OS/2
Усе почалося з OC VM (Virtual Machine), що вийшла в 1972 році. Випущений тоді продукт називався VM/370 і був призначений для підтримки сервера для певної кількості користувачів. Ця ОС, що давно від
Операційна система Windows
Windows була, напевно, першою операційною системою, яку Білу Гейтсу (дивитеся фото ліворуч) ніхто не замовля
Класифікація сучасних операційних систем
Операційна система складає основу програмного забезпечення ПК. Операційна система представляє комплекс системних і службових програмних засобів, який забезпечує взаємодію користувача з комп'ютером
Функції типових операційних систем
Основна функція усіх ОС - посередницька. Вона полягає в забезпеченні інтерфейсів :
· користувача (між користувачем і програмно-апаратними засобами
По реалізації інтерфейсу
Властивості операційних систем
Властивості ОС - розраховані на багато користувачів, багатозадачні, мережеві ОС.
Многозада́чность (англ. multitasking) — властивість операційної системи або середовищ
Архітектура операційних систем
Будь-яка складна система повинна мати зрозумілу і раціональну структуру, тобто розділятися на частини — модулі, що мають цілком закінчене функціональне призначення з чітко обумовлен
Багатошарова структура ОС
Обчислювальну систему, працюючу під управлінням ОС на основі ядра, можна розглядати як систему, що складається з трьох ієрархічно розташованих шарів : нижній шар утворює апаратура, проміжний — ядро
Мікроядерна архітектура
Мікроядерна архітектура є альтернативою класичному способу побудови операційної системи. Під класичною архітектурою в даному випадку розуміється розглянута вище структурна організація ОС, відповідн
Концепція віртуальних машин
Віртуальна машина (ВМ, від англ. virtual machine) -
· програмна і/або апаратна система, що емулює апаратне забезпечення деякої платформи і виконуюча програми для цієї платформи (target — ц
Програмна сумісність
Апаратна залежність і переносимість ОС
Багато операційних систем успішно працюють на різних апаратних платформах без істотних змін у своєму складі. Багато в чому це пояснюєть
Компоненти режиму користувача
Розглянемо відмінність режиму користувача від режиму ядра на прикладі Windows.
Для запобігання доступу додатків до критично важливих даних операційної системи і усунення ри
Тема 3. Паралелізм в середовищі операційних систем
Мета: вивчити поняття паралельного виконання процесу, ознайомитися з апаратною підтримкою багатозадачного режиму ОС, вивчити структури, використовувані для задання процесів. Ознайо
Поняття паралельного виконання процесу
Паралельними називаються процеси, у яких "інтервали часу виконання перекриваються за рахунок використання різних ресурсів однієї і тієї ж обчислювальної системи або за рахунок
Апаратна підтримка багатозадачного режиму
Розрахований на багато користувачів режим - це можливість роботи декількох користувачів з базою однієї організації під різними обліковими записами.
Під обл
Реєстрація нового користувача
Щоб зареєструвати нового користувача, адміністратор входить в систему, використовуючи сертифікат ключа, вносить дані про нового користувача і вибирає сервіси, з якими працюватиме користувач.
Структури, використовувані для задання процесів
Дві що належать ядру структури даних описують процес: запис в таблиці процесів і простір процесу.
Таблиця процесів.
Таблиця процесів містить поля, які мають
Переключення контекстів, оброблення переривань та проблеми керування процесами в умовах паралельного виконання
Перемикання контексту (англ. Context Switch) — у багатозадачних ОС і середовищах, процес припинення виконання процесором одного завдання (процесу, потоку, нитки) зі збереженням усіє
Моделі та механізми синхронізації
Процесам часто треба взаємодіяти один з одним, наприклад, один процес може передавати дані іншому процесу, або декілька процесів можуть обробляти дані із загального файлу. У усіх ци
Операції планування та диспетчеризації
Упродовж існування процесу виконання його потоків може бути багаторазово перерване і продовжене. Перехід від виконання одного потоку до іншого здійснюється в результаті планування і диспетчеризації
Алгоритми планування
У ОС Windows реалізовано витісняюче пріоритетне планування, коли кожному потоку привласнюється певне числове значення - пріоритет, відповідно до якого йому виділяється процесор. Потоки з однаковими
Процеси
Процес (комп.) — послідовність операцій при виконанні програми, що є наборами байтів, які інтерпретуються центральним процесором як машинні інструкції, дані та стекові структури.
Потоки і
Завдання
Процеси можна об'єднувати в об'єкти завдань (job objects), що дозволяє управляти процесами як групою, встановлювати ліміти ресурсів для усіх процесів, що входять в об'єкт завдання, і вести облікову
Сторія створення MS - DOS
DOS (англ. Disk Operating System — дискова операційна система) — батьківщина тісно пов'язаних операційних систем, які домінували на ринку сумісних із IBM PC комп' ютерів до 1995 року. DOS — однозад
Як відбувається завантаження операційної системи
При включенні живлення комп'ютера управління передається процедурі початкового завантаження, розташованого в постійному пристрої, що запам'ятовує, розташованому на материнській платі комп'ютера. Пр
Які існують типи дистрибутивів MS - DOS
Операційна система MS - DOS поставляється в двох варіантах. Перший варіант призначений для установки на непідготовлений (неформатований) диск комп'ютера і зазвичай поставляється разом з комп'ютером
Чому в MS - DOS відсутні російські символи та як русифікувати MS - DOS?
Набір символів, які можуть відображатися на екрані ваших комп'ютерів в текстових і графічних режимах MS, - DOS, розташований в мікросхемі постійного відеоадаптера, що запам'ятовує пристрої (ПЗП).
Тема 6. Операційна система WINDOWS
Мета: Вивчення операційної системи WINDOWS. Навчитися роботі в ній. Вивчити структуру ОС WINDOWS
План
6.1. Робота з вікнами, переглядання вмісту комп'ютера
Тема 6. Операційна система WINDOWS
Мета: Вивчення операційної системи WINDOWS. Навчитися роботі в ній. Вивчити структуру ОС WINDOWS
План
6.1. Робота з вікнами, переглядання вмісту комп'ютера
Нтерфейс користувача Windows
. Діалогові вікна використовуються для налаштування режимів роботи операційної системи, обладнання, програми худе.
Як правило, у діалоговому вікні представлено декілька вкл
Файли, теки, ярлики
Всі документи і програми на дисках зберігаються у вигляді файлів. Файл є основною структурною одиницею файлової системи. Його зміст можна переглянути, змінити, видалити, надрукувати. Файли документ
Складові елементи та структури даних процесу у Windows
На зміну ini -файлам, що має ряд концептуальних обмежень, ще в Windows 3.1 було введено поняття реєстру — реєстраційної бази даних, що зберігає різні налаштування ОС і додатків. Спочатку реєстр був
Створення та завершення процесів у Windows
Створення процесів
Створення Win32 процесу здійснюється викликом однієї з таких функцій, як CreateProcess, CreateProcessAsUser (для Win NT/2000) і CreateProcessWith
Завершення процесів
Процес завершується якщо:
- Вхідна функція первинного потоку повернула управління.
- Один з потоків процесу викликав функцію ExitProcess.
- Потік іншого процесу викликав
Програмний інтерфейс керування процесами Win32 API
У ОС Windows між додатком і сукупністю системних викликів (системних сервісів в термінології Microsoft) розташований додатковий абстрактний шар - програмний інтерфейс Win32 API. За рахунок цього Wi
Складові елементи та структури даних потоку у Windows
У об'єкті ядра "потік" є змінна — лічильник числа простоїв даного по струму При виклику CreateProcess або CreateThread він ініціалізувався значенням, рав ным 1, яке забороняє системі виді
Створення потоків у Windows
Первинний потік створюється автоматично при створенні процесу. Інші потоки створюються функціями CreateThread і CreateRemoteThread (тільки у Win NT/2000/XP).
Архівація інформації
У системі Windows немає вбудованих функцій для роботи з упакованими архівами, тому більшості користувачів доводиться обзаводитися спеціальними утилітами і при цьому вирішувати пробл
Тема 7. Операційні системи UNIX та LINUX
Мета: вивчення історії створення та найпоширеніших версій ОС Unix та Linux. Іх структуру.
План
7.1. Історія виникнення операційної системи UNIX та LINUX
Сторія виникнення операційної системи UNIX та LINUX
UNIX був розроблений американською лабораторією Bell Labs, що входила до складу контори Bell Systems. Історія цієї компанії в області інформаційних технологій почалася в 1957 році, коли її співробі
Системні характеристики операційної системи UNIX
UNIX - одна з найпопулярніших у світі операційних систем завдяки тому, що її супроводжує і поширює велике число компаній. Спочатку вона була створена як багатозадачна система для мінікомп'ютерів і
Системні характеристики операційної системи LINUX
Linux - багатозадачна і розрахована на багато користувачів операційна система для бізнесу, освіти і індивідуального програмування. Linux належить сімейству UNIX -подобных операційних систем, яка мо
Качан інсталяції операційної системи UNIX
Щоб завантажити систему виконаєте наступні кроки:
Переконаєтеся, що усі пристрої із зовнішніми джерелами живлення, підключені до вашої системи (такі як монітор) включені.
Перекона
Качан інсталяції операційної системи LINUX
Для того, щоб почати власне установку Red Hat Linux, вставте настановну дискету (при виготовленні Ви повинні були помітити її як "Boot Diskette'') в дисковод і перезавантажите комп'ютер. Після
Запуск нових програм в ОС UNIX
Управління пакетами за допомогою RPM
Red Hat Package Manager(RPM) - це відкрита система управління пакетами, доступна усім, і використовувана усіма користувачами Red Hat Li
Планування на підставі характеристик подальшого виконання
Основною проблемою організації розрахованого (правильніше сказати, мультипрограмного) на багато користувачів режиму у будь-якій операційній системі є організація планування «паралел
Планування на підставі характеристик подальшого виконання
Основною проблемою організації розрахованого (правильніше сказати, мультипрограмного) на багато користувачів режиму у будь-якій операційній системі є організація планування «паралел
Основні завдання забезпечення захисту інформації в операційних системах
Ефективність захисту інформації в автоматизованих системах досягається застосуванням засобів захисту інформації (СЗИ). Під засобом захисту інформації розуміється технічний, програмний засіб або мат
Робота із системним журналом UNIX
Системні журнали починають функціонувати автоматично при запуску операційної системи. Розміри журнальних файлів обмежені, і система записує події, видаляючи старі записи відповідно
Локальна та мережна безпека даних
Украй важливо зрозуміти, що безпека - це не продукт, який можна купити в магазині і бути упевненим у власній захищеності. "Безпека"; - особлива комбінація як технічних, так і адміністрати
Локальна та мережна безпека даних
Украй важливо зрозуміти, що безпека - це не продукт, який можна купити в магазині і бути упевненим у власній захищеності. "Безпека"; - особлива комбінація як технічних, так і адміністрати
Виконуванні файли в LINUX
Файл з точки зору операційної системи є найбільшою сукупністю даних, з якою можна виконувати різні стандартні операції: копіювання, перейменування, вилучення і т.д. З позицій корист
Підтримка багатопроцесорності в LINUX
Ранні SMP системи Linux були слабозв'язаними багатопроцесорними системами, тобто побудованими з декількох окремих систем, пов'язаних високошвидкісним з'єднанням (таким як 10G Ethernet, Fibre Channe
Сильносвязанная багатопроцесорна обробка
Сильносвязанная багатопроцесорна обробка відноситься до обробки на рівні кристала (CMP -- chip - level multiprocessing). Представте слабозв'язану архітектуру, зменшену до рівня кристала. Це і є іде
SMP і ядро Linux
Коли тільки з'явився Linux 2.0, підтримка SMP складалася з основної системи блокування, яке упорядковувало доступ в системі. Пізніше невеликий прогрес в підтримці SMP був, але тільки з ядром 2.6 на
Новости и инфо для студентов