Лекция 2 Тема: Особливості побудови архітектури операційних систем Монолитне ядро Шарові системи Віртуальні машини Микроядерна архітектура Змішані системи Загальні поняття з теорії побудови операційних систем Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Монолитное ядро В случае, когда компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура операционной системы называется монолитным ядром (monolithic kernel). Слоенные системы 5 4 Управление вводом-выводом 3 Драйвер устройства связи оператора и консоли 2 Управление памятью 1 Планирование задач и процессов 0 Слои системы Интерфейс пользователя Hardware Впервые такой подход был применен при создании системы THE (Technishe Hogeschool Eindhoven) в 1968 г. Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Виртуальные машины Программа пользователя MS-DOS Linux Windows-NT Виртуальное hardware Реальная операционная система Реальное hardware Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Микроядерная архитектура Менеджер Файловой системы Приложение В Микроядро Менеджер сети Приложение А Привилегированный режим Непривилегированный режим Менеджер памяти Смешанные системы Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Основы архитектуры современных ОС Режим ядра (кольцо 0) — это наиболее привилегированный режим. Программное обеспечение, выполняющееся в режиме ядра, имеет прямой доступ к аппаратному обеспечению и ко всей памяти компьютера. Оно не может быть вытеснено в страничный файл на жестком диске и выполняется с большим приоритетом, чем процессы режима пользователя. В кольце 0 выполняется код ядра операционной системы. Не следует запускать в этом кольце какие угодно программы, поскольку компоненты этого режима имеют доступ ко всей системе и если программный ком понент в режиме ядра будет работать с ошибками, то это может разрушить всю систему. Режим пользователя предоставляет меньше привилегий, нежели режим ядра. Этот режим не обеспечивает прямой доступ к аппаратуре. Код, выполняющийся в кольце 3, ограничен выделенным ему адресным пространством, а для вызова системных сервисов используется интерфейс прикладного программирования (API – Application Programming Interface). Процессы режима пользователя имеют следующие особенности: Ø не имеют прямого доступа к аппаратуре; Ø ограничены выделенным им адресным пространством; Ø процессу выделяется определенная область адресов и он не может выходить за эту область; Ø могут быть вытеснены из физической памяти в виртуальную память на же стком диске; Ø выполняются с меньшим приоритетом, чем компоненты режима ядра. Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Основы архитектуры современных ОС В среде ОС Windows приложение состоит из одного или более процессов. Процесс — это выполняемая программа. Ему принад лежат адресное пространство и выделенные ресурсы, а также один или более по токов, выполняющихся в его контексте. Поток — это основная единица, которой операционная система выделяет процессорное время, и минимальная часть кода – «квант» кода, который может быть заплани рован для выполнения. Кроме того, это часть процесса, выполняющаяся в каж дый момент времени. Поток работает в адресном пространстве процесса и ис пользует ресурсы, выделенные процессу. Любой процесс содержит хотя бы один поток. Каждый процесс 16 разрядно го Windows приложения или программы MS DOS имеет только один поток, тогда как процессы 32 разрядных Windows приложений могут включать их несколько. Все операционные системы семейства Windows являются многозадачными операционными системами. Многозадачность — способность операционной системы выполнять более одной программы (задачи) одновременно. Противоположный подход — однозадачность, когда один процесс должен быть завершен прежде, чем сможет начаться другой. MS-DOS — пример однозадачной среды, Windows 98, Windows NT, 2000, Me, XP — многозадачные среды. Существуют два типа многозадачности: не вытесняющая (кооперативная) и вытесняющая. Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Типы многозадачности Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Приоритеты процессов в ОС Windows делятся на два класса: реального времени (приоритеты от 16 до 31) — используется для выполнения основных функций операционной системы и обычно не применяется для приложений; переменного приоритета (приоритет от 0 до 15) — определяет процессорный приоритет приложений. Приоритет 0 может использоваться только для системного потока, который используется для обнуления свободных страниц в оперативной памяти при отсутствии других планируемых потоков. Процессам могут быть присвоены следующие базовые уровни приоритетов: низкий (idle)— запускает приложения с уровнем приоритета 4; обычный (normal) — запускает приложения с уровнем приоритета 7; высокий (high)— запускает приложения с уровнем приоритета 13; реального времени (real time)— запускает приложения с уровнем приоритета 24. В Windows NT есть два дополнительных уровня приоритетов: 1. «выше обычного» и находятся между обычным и высоким классами 2. «ниже обычного» и находится между обычным и низким классами приоритетов. Операционные системы. Кафедра информатики. Подготовил доц. Липанов А. В.
Скачать презентацию Лекция 2 Тема Особливості побудови архітектури операційних систем
ОС_Lection 2.ppt