Скачать презентацию Лекция 3 Архитектура ОС Архитектура ОС Скачать презентацию Лекция 3 Архитектура ОС Архитектура ОС

3.pptx

  • Количество слайдов: 20

Лекция 3 Архитектура ОС Лекция 3 Архитектура ОС

Архитектура ОС Архитектура ОС

Ядро ОС • ОС=ядро+вспомогательные модули • Ядро - модули, выполняющие базовые функции ОС • Ядро ОС • ОС=ядро+вспомогательные модули • Ядро - модули, выполняющие базовые функции ОС • Базовые функции - процессы, память, ввод/вывод (переключение процессов, обработка прерываний, управление физической памятью)

Классическая архитектура ОС = архитектура с монолитным ядром Классическая архитектура ОС = архитектура с монолитным ядром

Вспомогательные модули ОС • утилиты — программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной Вспомогательные модули ОС • утилиты — программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы, такие, например, как программы сжатия дисков, архивирования данных на магнитную ленту; • системные обрабатывающие программы — текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики; • программы предоставления пользователю дополнительных услуг — специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор и даже игры; • библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку приложений, например библиотека математических функций, функций ввода-вывода и т. д.

Ядро в привилегированном режиме • ОС должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии Ядро в привилегированном режиме • ОС должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии • Это невозможно без специальных средств аппаратной поддержки • Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы: – пользовательский режим (user mode) – привилегированный режим, который также называют режимом ядра (kernel mode), или режимом супервизора (supervisor mode).

Ядро в привилегированном режиме Ядро в привилегированном режиме

Ядро в привилегированном режиме Ядро в привилегированном режиме

Многослойное ядро Многослойное ядро

Многослойное ядро • Средства аппаратной поддержки ОС - часть функций ОС может выполняться и Многослойное ядро • Средства аппаратной поддержки ОС - часть функций ОС может выполняться и аппаратными средствами: – средства поддержки привилегированного режима, – систему прерываний, – средства переключения контекстов процессов, – средства защиты областей памяти и т. п.

Многослойное ядро • Машинно-зависимые компоненты ОС - программные модули, в которых отражается специфика аппаратной Многослойное ядро • Машинно-зависимые компоненты ОС - программные модули, в которых отражается специфика аппаратной платформы компьютера • Базовые механизмы ядра - наиболее примитивные операции ядра: – программное переключение контекстов процессов, – диспетчеризацию прерываний, – перемещение страниц из памяти на диск и обратно и т. п. • не принимают решений о распределении ресурсов

Многослойное ядро • Менеджеры ресурсов – мощные функциональные модули, реализующие стратегические задачи по управлению Многослойное ядро • Менеджеры ресурсов – мощные функциональные модули, реализующие стратегические задачи по управлению основными ресурсами вычислительной системы – менеджеры (диспетчеры) процессов, ввода-вывода, файловой системы и оперативной памяти. • Менеджер ведет учет свободных и используемых ресурсов определенного типа и планирует их распределение в соответствии с запросами приложений.

Многослойное ядро • Интерфейс системных вызовов – взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, Многослойное ядро • Интерфейс системных вызовов – взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, образуя прикладной программный интерфейс операционной системы. • Слоев может быть больше или меньше • Разное взаимодействие между слоями

Микроядерная архитектура • альтернатива классическому способу построения • суть - в привилегированном режиме остается Микроядерная архитектура • альтернатива классическому способу построения • суть - в привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром • в состав микроядра обычно входят машиннозависимые модули, а также модули, выполняющие базовые (но не все) функции ядра • все остальные более высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме

Микроядерная архитектура Микроядерная архитектура

Микроядерная архитектура • работающие в пользовательском режиме менеджеры ресурсов называются серверами ОС • отличие Микроядерная архитектура • работающие в пользовательском режиме менеджеры ресурсов называются серверами ОС • отличие серверов в м/я архитектуре от программ и утилит в классической – серверы ориентированы на взаимодействие друг с другом и обслуживание запросов других программ

Реализация системного вызова Реализация системного вызова

Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры • Преимущества: – Высокая переносимость – машинно-зависимый код изолирован Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры • Преимущества: – Высокая переносимость – машинно-зависимый код изолирован в микроядре – Высокая расширяемость – добавление новых функций не требует изменения ядра – Высокая конфигурируемость – можно легко включать/отключать/настраивать нужные модули/серверы – Высокая надежность – от ошибки в отдельном сервере не страдает вся система – Хорошая поддержка распределенных вычислений – серверы могут работать на разных компьютерах как единое целое

Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры • Недостатки – операционная система на основе микроядра при Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры • Недостатки – операционная система на основе микроядра при прочих равных условиях всегда будет менее производительной, чем ОС с классическим ядром из-за большего количества переключений между привилегированным и пользовательским режимами

Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры