Программа которая работает в разных операционных системах

В то время как многие архитектурные особенности ОС непосредственно касаются только системных программистов, концепция множественных прикладных (операционных) средств непосредственно связана с нуждами конечных пользователей – возможностью операционной системы выполнять приложения, написанные для других операционных систем. Такое свойство операционной системы называется совместимостью.

Совместимость приложений может быть на двоичном уровне и на уровне исходных текстов [13]. Приложения обычно хранятся в ОС в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данных. Двоичная совместимость достигается в том случае, если можно взять исполняемую программу и запустить ее на выполнение в среде другой ОС.

Совместимость на уровне исходных текстов требует наличие соответствующего компилятора в составе программного обеспечения компьютера, на котором предполагается выполнить данное приложение, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция исходных текстов приложения в новый исполняемый модуль.

Перемещаемый профиль на разных операционных системах

Совместимость на уровне исходных текстов важна в основном для разработчиков приложений, в распоряжении которых эти исходные тексты имеются. Но для конечных пользователей практическое значение имеет только двоичная совместимость, так как только в этом случае они могут использовать один и тот же продукт в различных операционных системах и на различных машинах.

Вид возможной совместимости зависит от многих факторов. Самый главный из них – архитектура процессора. Если процессор применяет тот же набор команд (возможно, с добавлениями, как в случае IBM PC: стандартный набор + мультимедиа + графика + потоковые) и тот же диапазон адресов, то двоичная совместимость может быть достигнута достаточно просто. Для этого необходимо соблюдение следующих условий:

• API, который использует приложение, должен поддерживаться данной ОС;
• внутренняя структура исполняемого файла приложения должна соответствовать структуре исполняемых файлов данной ОС.

Если процессоры имеют разную архитектуру, то, кроме перечисленных условий, необходимо организовать эмуляцию двоичного кода. Например, широко используется эмуляция команд процессора Intel на процессоре Motorola 680×0 компьютера Macintosh. Программный эмулятор в этом случае последовательно выбирает двоичную инструкцию процессора Intel и выполняет эквивалентную подпрограмму, написанную в инструкциях процессора Motorola. Так как у процессора Motorola нет в точности таких же регистров, флагов, внутреннего АЛУ и др., как в процессорах Intel, он должен также имитировать (эмулировать) все эти элементы с использованием своих регистров или памяти. Это простая, но очень медленная работа, поскольку одна команда Intel выполняется значительно быстрее, чем эмулирующая ее последовательность команд процессора Motorola. Выходом в таких случаях является применение так называемых прикладных программных сред или операционных сред. Одной из составляющих такой среды является набор функций интерфейса прикладного программирования API, который ОС предоставляет своим приложениям. Для сокращения времени на выполнение чужих программ прикладные среды имитируют обращение к библиотечным функциям. Эффективность этого подхода связана с тем, что большинство сегодняшних программ работает под управлением GUI (графических интерфейсов пользователя) типа Windows, MAC или UNIX Motif, при этом приложения тратят 60-80% времени на выполнение функций GUI и других библиотечных вызовов ОС. Именно это свойство приложений позволяет прикладным средам компенсировать большие затраты времени, потраченные на покомандное эмулирование программ. Тщательно спроектированная программная прикладная среда имеет в своем составе библиотеки, имитирующие библиотеки GUI, но написанные на «родном» коде. Таким образом, достигается существенное ускорение выполнения программ с API другой операционной системы. Иначе такой подход называют трансляцией – для того, чтобы отличить его от более медленного процесса эмулирования по одной команде за раз. Например, для Windows-программы, работающей на Macintosh, при интерпретации команд процессора Intel производительность может быть очень низкой. Но когда производится вызов функции GUI, открытие окна и др., модуль ОС, реализующий прикладную среду Windows, может перехватить этот вызов и перенаправить его на перекомпилированную для процессора Motorola 680×0 подпрограмму открытия окна. В результате на таких участках кода скорость работы программы может достичь (а, возможно, и превзойти) скорость работы на своём родном процессоре. Чтобы программа, написанная для одной ОС, могла быть выполнена в рамках другой ОС, недостаточно лишь обеспечивать совместимость API. Концепции, положенные в основу разных ОС, могут входить в противоречия друг с другом. Например, в одной ОС приложению может быть разрешено управлять устройствами ввода-вывода, в другой – эти действия являются прерогативой ОС. Каждая ОС имеет свои собственные механизмы защиты ресурсов, свои алгоритмы обработки ошибок и исключительных ситуаций, особую структуру процессора и схему управления памятью, свою семантику доступа к файлам и графический пользовательский интерфейс. Для обеспечения совместимости необходимо организовать бесконфликтное сосуществование в рамках одной ОС нескольких способов управления ресурсами компьютера. Существуют различные варианты построения множественных прикладных сред, отличающиеся как особенностями архитектурных решений, так и функциональными возможностями, обеспечивающими разную степень переносимости приложений. Один из наиболее очевидных вариантов реализации множественных прикладных сред основывается на стандартной многоуровневой структуре ОС. На рис. 1.9 ОС OS1 поддерживает кроме своих «родных» приложений приложения операционных систем OS2 и OS3. Для этого в её составе имеются специальные приложения, прикладные программные среды, которые транслируют интерфейсы «чужих» операционных систем API OS2 и API OS3 в интерфейс своей «родной» ОС – API OS1. Так, например, в случае если бы в качестве OS2 выступала ОС UNIX, а в качестве OS1 – OS/2, для выполнения системного вызова создания процесса fork () в UNIX-приложении программная среда должна обращаться к ядру операционной системы OS/2 с системным вызовом DOS ExecPgm (). Рис. 1.9. Организация множественных прикладных сред К сожалению, поведение почти всех функций, составляющих API одной ОС, как правило, существенно отличается от поведения соответствующих функций другой ОС. Например, чтобы функция создания процесса в OS/2 Dos ExecPgm () полностью соответствовала функции создания процесса fork () в UNIX-подобных системах, её нужно было бы изменить и прописать новую функциональность: поддержку возможности копирования адресного пространства родительского процесса в пространство процесса-потомка [17]. Еще один способ построения множественных прикладных сред основан на микроядерном подходе. При этом очень важно отметить базовое, общее для всех прикладных сред отличие механизмов операционной системы от специфических для каждой из прикладных сред высокоуровневых функций, решающих стратегические задачи. В соответствии с микроядерной архитектурой все функции ОС реализуются микроядром и серверами пользовательского режима. Важно, что прикладная среда оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовых механизмов. Приложения, используя API , обращаются с системными вызовами к соответствующей прикладной среде через микроядро. Прикладная среда обрабатывает запрос, выполняет его (возможно, обращаясь для этого за помощью к базовым функциям микроядра) и отсылает приложению результат. В ходе выполнения запроса прикладной среде приходится, в свою очередь, обращаться к базовым механизмам ОС, реализуемым микроядром и другими серверами ОС. Такому подходу к конструированию множественных прикладных сред присущи все достоинства и недостатки микро ядерной архитектуры, в частности:

• очень просто можно добавлять и исключать прикладные среды, что является следствием хорошей расширяемости микро ядерных ОС;
• при отказе одной из прикладных сред остальные сохраняют работоспособность, что способствует надежности и стабильности системы в целом;
• низкая производительность микроядерных ОС сказывается на скорости работы прикладных средств, а значит, и на скорости работы приложений.

В итоге следует отметить, что создание в рамках одной ОС нескольких прикладных средств для выполнения приложений различных ОС представляет собой путь, который позволяет иметь единственную версию программы и переносить ее между различными операционными системами. Множественные прикладные среды обеспечивают совместимость на двоичном уровне данной ОС с приложениями, написанными для других ОС.

ЛУЧШИЕ альтернативы ос WINDOWS || Подборка 11 операционных систем

Источник: studfile.net

Лекция «Виды Совместимости ОС»

Свойство ОС, характеризующее возможность выполнения в ОС приложений, написанных для других ОС, называется совместимостью. Существует два принципиально отличающихся вида совместимости, которые не следует путать: совместимость на двоичном уровне и совместимость на уровне исходных текстов. Приложения обычно хранятся в компьютере в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данных. Двоичная совместимость достигается в том случае, если можно взять исполняемую программу, работающую в среде одной ОС, и запустить ее на выполнение в среде другой ОС.

Картинками

тема 3 вопрос 8 виды Совместимости ОС. Свойство ОС, характеризующее возможность выполнения в ОС приложений, написанных для других ОС, называется совместимостью. Существует два принципиально отличающихся вида совместимости, которые не следует путать: совместимость на двоичном уровне совместимость на уровне и исходных текстов.

Приложения обычно хранятся в компьютере в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данных. Двоичная совместимость достигается в том случае, если можно взять исполняемую программу, работающую в среде одной ОС, и запустить ее на выполнение в среде другой ОС.

Совместимость на уровне исходных текстов требует наличия соответствующих компиляторов в составе программного обеспечения компьютера, на котором предполагается использовать данное приложение, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция исходных текстов программ в новые исполняемые модули.

Таким образом, совместимость на уровне исходных текстов наиболее важное значение имеет для разработчиков приложений, в распоряжении которых находятся эти исходные тексты. Для конечных же пользователей практическое значение имеет только двоичная совместимость, так как только в этом случае они могут без специальных навыков и умений использовать программный продукт, поставляемый в виде двоичного исполняемого кода, в различных операционных средах и на разных компьютерах.

Для пользователя, купившего в свое время пакет программ для MS­DOS, важно, чтобы он мог запускать этот привычный ему пакет без каких­либо изменений или ограничений на своей новой машине, работающей, например, под управлением Windows NT. Множественные прикладные среды как раз и обеспечивают совместимость данной ОС с приложениями, написанными для других ОС и процессоров, на двоичном уровне, а не на уровне исходных текстов.

Каким типом совместимости – двоичной или совместимостью исходных текстов обладает ОС, зависит от многих факторов. Самый значительный из них – архитектура процессора, на котором работает ОС.

Только в том случае, если процессор использует тот же набор команд (возможно, даже более расширенный, но ни в коем случае не уменьшенный) и тот же диапазон адресов, двоичная совместимость может быть достигнута довольно просто. Достаточно соблюсти несколько следующих условий: ­ вызовы функций API, которые содержит приложение, должны поддерживаться данной ОС; ­ внутренняя структура исполняемого файла приложения должна соответствовать структуре исполняемых файлов данной ОС.

Несравнимо сложнее достигнуть двоичной совместимости операционным системам, предназначенным для выполнения на процессорах, имеющих различающиеся архитектуры. Кроме соблюдения приведенных выше условий, необходимо также организовать эмуляцию двоичного кода.

Совместимость операционных систем Виды совместимости Свойство ОС, характеризующее возможность выполнения в ОС приложений, написанных для других ОС, называется совместимостью. Существует два принципиально отличающихся вида совместимости, которые не следует путать: совместимость на двоичном уровне и совместимость на уровне исходных текстов.

Приложения обычно хранятся в компьютере в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данных. Двоичная совместимость достигается в том случае, если можно взять исполняемую программу, работающую в среде одной ОС, и запустить ее на выполнение в среде другой ОС.

Совместимость на уровне исходных текстов требует наличия соответствующих компиляторов в составе программного обеспечения компьютера, на котором предполагается использовать данное приложение, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция исходных текстов программ в новые исполняемые модули.

Таким образом, совместимость на уровне исходных текстов наиболее важное значение имеет для разработчиков приложений, в распоряжении которых находятся эти исходные тексты. Для конечных же пользователей практическое значение имеет только двоичная совместимость, так как только в этом случае они могут без специальных навыков и умений использовать программный продукт, поставляемый в виде двоичного исполняемого кода, в различных операционных средах и на разных компьютерах.

Для пользователя, купившего в свое время пакет программ для MS­DOS, важно, чтобы он мог запускать этот привычный ему пакет без каких­либо изменений или ограничений на своей новой машине, работающей, например, под управлением Windows NT. Множественные прикладные среды как раз и обеспечивают совместимость данной ОС с приложениями, написанными для других ОС и процессоров, на двоичном уровне, а не на уровне исходных текстов.

Каким типом совместимости – двоичной или совместимостью исходных текстов обладает ОС, зависит от многих факторов. Самый значительный из них – архитектура процессора, на котором работает ОС.

Только в том случае, если процессор использует тот же набор команд (возможно, даже более расширенный, но ни в коем случае не уменьшенный) и тот же диапазон адресов, двоичная совместимость может быть достигнута довольно просто. Достаточно соблюсти несколько следующих условий: ­ вызовы функций API, которые содержит приложение, должны поддерживаться данной ОС; ­ внутренняя структура исполняемого файла приложения должна соответствовать структуре исполняемых файлов данной ОС.

Несравнимо сложнее достигнуть двоичной совместимости операционным системам, предназначенным для выполнения на процессорах, имеющих различающиеся архитектуры. Кроме соблюдения приведенных выше условий, необходимо также организовать эмуляцию двоичного кода.

Способы реализации совместимости Во многих версиях ОС UNIX транслятор прикладных сред реализуется в виде обычного приложения. В таких ОС, построенных с использованием микроядерной концепции, как, например Windows NT или Workspace OS, прикладные среды выполняются в виде серверов пользовательского режима.

А в OS/2 с ее более простой архитектурой средства организации прикладных сред встроены глубоко в ОС. Стандартная многоуровневая структура ОС является основой для наиболее очевидного варианта реализации множественных прикладных сред. На рис. 9 операционная система ОС1 поддерживает кроме своих “родных” приложений приложения операционных систем ОС2 и ОС3.

Для этого в ее составе имеются специальные приложения – прикладные программные среды, которые транслируют интерфейсы “чужих” операционных систем API ОС2 и API ОС3 в интерфейс своей “родной” операционной системы API ОС1. Так, например, в случае, если бы в качестве ОС2 выступала операционная система UNIX, а в качестве OC1 – OS/2, для выполнения системного вызова создания процесса fork() в UNIX­приложении программная среда должна была обратиться к ядру операционной системы OS/2 с системным вызовом DosExecPgm().

Трудности при такой реализации возникают вследствие того, что поведение почти всех функций, составляющих API одной ОС, как правило, существенно отличается от поведения соответствующих (если они вообще есть) функций другой ОС. Например, чтобы функция создания процесса в OS/2 DosExecPgm() полностью соответствовала функции создания процесса fork() в UNIX­подобных системах, ее нужно изменить таким образом, чтобы она поддерживала возможность копирования адресного пространства родительского процесса в пространство процесса­потомка, хотя при нормальном поведении этой функции память процесса­потомка инициализируется на основе данных нового исполняемого файла. рис.

Другой вариант реализации множественных прикладных сред подразумевает наличие в ОС равноправных нескольких прикладных программных интерфейсов. В приведенном 10 примере на операционная система поддерживает приложения, написанные для ОС1, ОС2 и ОС3.

Это достигается путем размещения непосредственно в пространстве ядра системы прикладных программных интерфейсов всех этих ОС: API ОС1, API ОС2 и API ОС3. В этом варианте функции уровня API обращаются к функциям нижележащего уровня ОС, которые должны поддерживать все три в общем случае несовместимые прикладные среды.

Несмотря на то, что в разных ОС по­разному осуществляется управление системным временем, используется разный формат времени дня, на основании собственных алгоритмов разделяется процессорное время и т.д., функции каждого прикладного программного интерфейса реализуются с учетом специфики соответствующей ОС. Для каждой ОС будет полностью реализован свой прикладной интерфейс даже в том случае, если некоторые из функций различных интерфейсов имеют аналогичное назначение.

Выбор того или иного варианта API осуществляется на основании идентифицирующих характеристик, передаваемых в ядро соответствующим процессом. Естественно, существует и способ построения множественных прикладных сред, использующий концепцию микроядерного подхода.

При этом крайне важно отделить базовые, общие для всех прикладных сред, механизмы ОС от специфических для каждой из прикладных сред высокоуровневых функций, решающих стратегические задачи. В соответствии с микроядерной архитектурой все функции ОС реализуются микроядром и серверами пользовательского режима.

Важно заметить, что каждая прикладная среда оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовых механизмов (рис. 11). Приложения, используя API, обращаются с системными вызовами к соответствующей прикладной среде через микроядро.

Прикладная среда обрабатывает запрос, выполняет его (возможно, обращаясь для этого за помощью к базовым функциям микроядра) и отсылает приложению результат. В ходе выполнения запроса прикладной среде приходится, в свою очередь, обращаться к базовым механизмам ОС, реализуемым микроядром и другими серверами ОС.

Такому подходу к конструированию множественных прикладных средств все достоинства и недостатки микроядерной архитектуры, в частности: присущи ­ очень просто можно добавлять и исключать прикладные среды, что является следствием хорошей расширяемости микроядерных ОС; ­ надежность и стабильность выражаются в том, что при отказе одной из прикладных сред все остальные сохраняют работоспособность; ­ низкая производительность микроядерных ОС сильно сказывается на скорости работы прикладных сред, а значит, и на скорости выполнения приложений. Создание в рамках одной ОС нескольких прикладных сред для выполнения приложений различных ОС представляет собой путь, который позволяет иметь единственную версию программы и переносить ее между ОС.

Множественные прикладные среды обеспечивают совместимость на двоичном уровне данной ОС с приложениями, написанными для других ОС. В результате пользователи получают большую свободу выбора ОС и более легкий доступ к качественному программному обеспечению.

Однако следует заметить, что реализация совместимости прикладных сред ОС, кардинально отличающихся используемым аппаратным обеспечением, весьма трудоемкая и сложная работа, а эффект от нее может оказаться слишком малым. К усовершенствованным ОС, явно содержащим средства множественных прикладных сред, относятся: IBM OS/2 2.x и Workplace OS, Microsoft Windows NT, PowerOpen компании PowerOpen Association, версии UNIX от Sun Microsystems, IBM и Hewlett­ Packard.

Кроме того, некоторые компании переделывают свои интерфейсы пользователя в модули прикладных сред, а другие предлагают продукты для эмуляции и трансляции прикладных сред, работающие в качестве прикладных программ. Рассмотрим, каким образом реализуются множественные прикладные среды в уже описанной нами ранее ОС Windows NT.

При разработке NT важнейшим рыночным требованием являлось обеспечение поддержки по крайней мере двух уже существующих на то время программных интерфейсов – OS/2 и POSIX, а также возможности достаточно легкого добавления других API в будущем. Как уже отмечалось, для того чтобы программа, написанная для одной ОС, могла быть выполнена в рамках другой ОС, недостаточно лишь совместимости API.

Кроме этого, ей необходимо “родное” окружение: структура процесса, средства управления памятью, средства обработки ошибок и исключительных ситуаций, механизмы защиты ресурсов и семантика файлового доступа. Отсюда ясно, что поддержка нескольких прикладных программных сред является очень непростой задачей, тесно связанной со структурой ОС.

Эта задача была успешно решена в Windows NT, при этом в полной мере использовался опыт разработчиков ОС Mach из университета Карнеги­Меллона, которые смогли в своей клиент­серверной реализации UNIX отделить базовые механизмы ОС от серверов API различных операционных систем. Windows NT поддерживает пять прикладных сред операционныхсистем: MS­DOS, 16­ разрядный Windows, OS/2 1.x, POSIX и 32­разрядный Windows (Win32).

Все пять прикладных сред реализованы как подсистемы окружения. Каждая работает в собственном защищенном пользовательском пространстве. Подсистема Win32 обеспечивает поддержку дисплея, клавиатуры и мыши для четырех оставшихся подсистем. 16­битовые приложения DOS и Windows работают на VDM (virtual DOS machines – виртуальные машины DOS), каждая из которых эмулирует полный 80×86 процессор с MS­ DOS.

В NT VDM является приложением Win32, значит, как и обычные модули прикладных сред для UNIX, приложения DOS и 16­битовой Windows расположены в слое непосредственно над подсистемой Win32. Подсистемы OS/2 и POSIX построены по­другому.

В качестве полноценных подсистем NT они могут взаимодействовать с подсистемой Win32 для получения доступа к вводу и выводу, но также могут обращаться непосредственно к исполнительной системе NT за другими средствами ОС. Подсистема OS/2 может выполнять многие имеющиеся приложения OS/2 символьного режима, включая OS/2 SQL Server, а также поддерживает именованные каналы и NetBIOS.

Однако возможности подсистемы POSIX весьма ограничены, несмотря на непосредственный доступ ее к службам ядра. Приложения POSIX должны быть откомпилированы специально для Windows NT. NT не работает двоичным кодом, предназначенным для таких POSIX­совместимых систем, как UNIX. К тому же подсистема POSIX NT не поддерживает печать, сетевой доступ, за исключением доступа к удаленным файловым системам, и многие другие средства Win32, например, отображение на память файлов и графику. NT executive выполняет базовые функции ОС и является той основой, на к

Лекция «Виды Совместимости ОС»

Лекция «Виды Совместимости ОС»

Лекция «Виды Совместимости ОС»

Лекция «Виды Совместимости ОС»

Лекция «Виды Совместимости ОС»

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

Источник: znanio.ru

Операционная система

Операционная система или ОС (англ. operating system, OS) – это программное обеспечение, позволяющее компьютерному оборудованию взаимодействовать с другим компьютерным программным обеспечением. ОС управляет компьютером: аппаратным обеспечением и программами. Без операционной системы компьютер будет бесполезен.

Ниже показан пример коробок с ОС Microsoft Windows 7.

Типы операционных систем

Компьютеры всё время развиваются и прогрессируют, это же происходит с операционными системами. Ниже приведен список основных типов операционных систем, но современные ОС уже давно попадают под все эти типы.

GUI – графический интерфейс пользователя. Операционные системы содержащие графику, иконки. Имеющие навигацию с помощью мыши.

Многопользовательская – операционная система позволяющая нескольким пользователям использовать один и тот же компьютер в разное время и одновременно.

Мультипроцессорная – ОС способная поддерживать и использовать более одного процесса компьютера одновременно.

Многозадачность – операционная система позволяющая использовать несколько программ одновременно (в том числе одинаковых, если возможно).

Многопоточность – ОС, которая позволяет различным частям программы работать одновременно.

Под все эти типы операционных систем попадают: Unix, Linux, Windows XP, 7, 8, 10 и многие другие.

Источник: linchakin.com