Документ из архива «Операционные системы учебное пособие», который расположен в категории » «. Всё это находится в предмете «операционные системы» из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «книги и методические указания», в предмете «операционные системы» в общих файлах.
Онлайн просмотр документа «Операционные системы учебное пособие»
Текст из документа «Операционные системы учебное пособие»
- Работает в привилегированном режиме, защищено от приложений пользователя
- Распределяет основные ресурсы системы
- Выполняет роль арбитра в споре приложений за ресурсы
- Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы:
- Режим пользователя
- Режим супервизора
ОС должна работать с исключительными полномочиями, для того чтобы играть роль арбитра в споре приложений за ресурсы компьютера в мультипрограммном режиме.
Теория и практика игрофикации образовательного процесса
Для обеспечения уровней привилегий, без поддержки аппаратуры — не обойтись. Аппаратура должна поддерживать как минимум для режима — пользовательский и привилегированный режим.
Многослойная структура ОС
Система под управлением ОС на основе ядра
Характеристики многослойного подхода:
- Универсальность
- Каждый слой обслуживает вышележащий
- Упрощается разработка
- Наращиваемость
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуточный — ядро, а утилиты составляют верхний слой.
При такой организации приложения не могут напрямую взаимодействовать с аппаратурой, а только через слой ядра.
Состав ядра
Средства аппаратной поддержки ОС. До сих пор говорилось о ОС как о комплексе программ, но вообще часть функций ОС может выполняться аппаратными средствами. К ОС относят не все аппаратные устройства компьютера, а только те которые прямо участвуют в организации вычислительных процессов: средства поддержки привилегированного режима, систему прерываний, средства переключения контекстов процессов, средства защиты областей памяти и т.д.
Машинно-зависимые компоненты ОС. Этот слой образуют программные модули, в которых отражается специфика аппаратной платформы компьютера. В идеале этот слой полностью изолирует вышележащие слои ядра от особенностей аппаратуры. Это позволяет разрабатывать вышележащие слои на основе машинно-независимых модулей, существующих в одном экземпляре для всех типов аппаратных платформ. Пример — HAL в ОС Windows 2000.
Базовые механизмы ядра. Этот слой выполняет наиболее примитивные операции ядра, например, диспетчеризацию прерываний, перемещение страниц памяти на диск. Модули данного слоя не принимают решений они только выполняют решения сверху, что позволяет называть их исполнительным механизмом или механизмами.
Практика применения и построения системы управления класса ERP на предприятии
Менеджеры ресурсов. Этот слой состоит их мощных функциональных модулей, реализующих стратегические задачи по управлению ресурсами вычислительной системы. Обычно здесь представлены менеджеры процессов, ввода-вывода (в/в), файловой системы и оперативной памяти. Внутри слоя менеджеров существуют тесные взаимосвязи, отражающие факт, что для выполнения процессу нужен доступ одновременно к нескольким ресурсам. Например при создании процесса менеджер процессов обращается к менеджеру памяти для того чтобы тот выделил определенную область памяти для его кодов и данных.
Типовые средства аппаратной поддержки
Многие ОС успешно работают на различных платформах без существенных изменений. Часто это объясняется тем, что несмотря на различия в деталях, средства аппаратной поддержки ОС большинства вычислительных систем приобрели много типовых черт. В результате в ОС можно выделить достаточно компактный слой машинно-зависимых компонентов ядра.
Четкой границы между программой и аппаратной реализацией функций ОС не существует — решение о том какие функции ОС будут выполняться программно, а какие аппаратно, принимается разработчиками. Однако почти все современные аппаратные платформы имеют некоторый типовой набор средств аппаратной поддержки ОС.
Средства поддержки привилегированного режима обычно основаны на системном регистре процессора. Этот регистр содержит признаки, определяющие режимы работы процессора, в том числе текущий уровень привилегий. Число градаций привилегированности может быть разным у разных процессоров, наиболее часто используется два уровня (ядро-пользователь) или четыре. В обязанности средств поддержки привилегированного режима входит выполнение проверки допустимости выполнения программой инструкции процессора.
Средства трансляции адресов выполняют операции преобразования виртуальных адресов в физические. Таблицы преобразования обычно имеют большой объем, поэтому для их хранения используется оперативная память, а аппаратура процессора содержит только указатели на это области. Средства трансляции адресов используют данные указатели для доступа к элементам таблиц и аппаратного выполнения алгоритма преобразования адреса.
Средства переключения процессов предназначены для быстрого сохранения контекста приостанавливаемого процесса и восстановления контекста восстанавливаемого процесса. Содержимое контекста обычно включает содержимое всех регистров общего назначения, регистра флагов операций, и системных регистров и указателей которые связаны с данным процессом.
Переключение контекста выполняется по определенным командам процессора.
Система прерываний позволяет компьютеру реагировать на внешние события, синхронизовать выполнение процессов и работу устройств в/в.
Прерывания играют важную роль в работе ОС. Большая часть действий ОС инициируется прерываниями различного типа. Даже системные вызовы на многих платформах выполняются с помощью специальной инструкции прерывания, вызывающей переход к выполнению соответствующих процедур ядра.
Системный таймер, часто реализуемый в виде быстродействующего регистра-слетчика, необходим ОС для выдержки интервалов времени. Частота пиков таймера, связана частой тактового генератора процессора. При достижении нулевого значения счетчика таймер инициирует прерывание, которое обрабатывается процедурой ОС. Например в системе разделения времени при обработке очередного прерывания от таймера планировщик процессов может принудительно передать управление другому процессу, если данный процесс исчерпал выделенный ему квант времени.
Средства защиты областей памяти обеспечивают на аппаратном уровне проверку возможности программного кода осуществлять с данными определенной области памяти такие операции, как чтение, запись или выполнение. Если аппаратура компьютера поддерживает механизм трансляции адресов, то средства защиты областей памяти встраиваются в этот механизм. Функции аппаратуры по защите памяти обычно состоят в сравнении уровней привилегий текущего кода процессора и сегмента памяти, к которому производится обращение.
Машинно-зависимые компоненты ОС
- Установка ОС без изменений на разные аппаратные платформы практически невозможна:
- Количество и тип прерываний
- Состав регистров
- Особенности подключения внешних устройств
- 32 битная ОС и 16 битный процессор
- Система команд процессора
- Количество процессоров
- Отсутствие поддержки виртуальной памяти
Опыт разработки ОС показывает: ядро можно спроектировать таким образом, что только часть модулей будут машинно-зависимыми. В хорошо структурированном ядре машинно-зависимые модули локализованы и образуют программный слой, естественно примыкающий к слою аппаратуры.
Объем машинно-зависимых компонентов ОС зависит от того, насколько велики отличия в аппаратных платформах, для которых разрабатывается ОС. Например, ОС, построенную на 32-битных адресах, для переноса на 16-битную систему придется полностью переписать. Одно из очевидных отличий — несовпадение системы команд процессоров — преодолевается достаточно просто. ОС программируется на языке высокого уровня, а затем соответствующим компилятор вырабатывается код для конкретного типа процессора.
Однако различия обычно глубже, например, поддержка или нет многопроцессорности, требует использования совершенно разных алгоритмов распределения процессорного времени.
Особое место среди модулей ядра занимают низкоуровневые драйверы устройств. С одной стороны они входят менеджер ввода-вывода, то есть принадлежат ядру, а с другой стороны они отражают специфику устройств, поэтому их можно отнести к слою машинно-зависимых модулей. Такая двойственность еще раз подтверждает условность иерархии ОС.
Для х86 компьютеров разработка экранирующего слоя упрощается наличием BIOS. BIOS содержит драйверы для всех устройств входящих в базовую конфигурацию компьютера: FDD и HDD, клавиатуры, дисплея и т.д. Разработчики ОС могут использовать BIOS для работы с этими устройствами или нет.
Переносимость ОС
Для обеспечения мобильности ОС используются следующие правила:
- Большая часть кода пишется на языках, трансляторы которых есть для всех платформ
- Минимизация машинно-зависимого кода
- Аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях
Если код ОС может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на другой и с аппаратной платформы одного типа на другую, то такую ОС называют переносимой или мобильной. Мобильность — это не бинарное состояние, понятие степени. Вопрос не в том может ли ОС быть перенесена, а в том сколько усилий необходимо потратить. Для того чтобы обеспечить свойство мобильности ОС, разработчики должны следовать следующим правилам.
Микроядерная архитектура
Микроядерная архитектура
Микроядерная архитектура является альтернативой классическому способу построения ОС. Под классической архитектурой понимается рассмотренная выше структурная организация ОС, в соответствии с которой все основные функции ОС, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме.
При этом некоторые вспомогательные функции ОС оформляются в виде приложений, выполняющихся в пользовательском режиме. Каждое приложение пользовательского режима работает в собственном адресном пространстве и защищено от вмешательства. Код ядра имеет доступ ко всей памяти, но сам полностью защищен. Приложения обращаются к ядру с запросами на выполнение системных функций.
Суть микроядерной архитектуры — в привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений. В состав микроядра обычно входят машинно-зависимые модули, в также модули, выполняющие базовые функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, пересылке сообщений и управлению устройствами в/в. Данные функции очень трудно выполнить в пользовательском пространстве.
Все остальные функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме.
Работающие в пользовательском режиме менеджеры имеют принципиальные отличия от традиционных утилит. Утилиты вызываются в основном пользователями, а для микроядерной архитектуры менеджеры вытесненные в пользовательский режим нужны часто для работы других приложений, поэтому они называются серверами ОС. Для микроядерной архитектуры необходимо наличие в ОС удобного эффективного способа вызова процедур одного процесса из другого. Поддержка такого механизма и является одной из главных задач миктоядра.
Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры
- Достоинства:
- Переносимость
- Расширяемость
- Надежность
- Поддержка распределенности
- Снижение производительности
ОС, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных приложений. За данные достоинства приходится платить снижением производительности, и это основной недостаток.
Высокая степень переносимости обусловлена тем, что весь машинно-зависимый код изолирован в микроядре.
Расширяемость присуща микроядерной ОС в очень высокой степени. В традиционных системах сложно удалить один слой и поменять его на другой по причине множественности и размытости интерфейсов между слоями. Обычно традиционные ОС позволяют динамически добавлять в ядро или удалять только драйвера устройств. При микроядерном подходе конфигурировать ОС не вызывает никаких проблем и не требует особых мер — достаточно изменить файл с начальной конфигурации системы или остановить ненужные серверы.
Источник: studizba.com
ОС архив / Лекция 3
Архитектура операционной системы. Ядро ОС. Привилегированный и пользовательский режимы работы. Монолитные операционные системы. Многослойные операционные системы. Операционные системы на основе микроядра.
Упрощенная схема архитектуры Windows.
Под архитектурой операционной системы понимают структурную организацию ОС на основе различных программных модулей. Под модулем в общем случае понимают функционально законченный элемент системы, выполненный в соответствии с принятыми межмодульными интерфейсами. По своему определению модуль предполагает легкий способ его замены другим при наличии заданных интерфейсов.
Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:
- ядро – модули, выполняющие основные функции ОС;
- модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
В состав ядра входят функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие как переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений. Другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами – системными вызовами – для выполнения тех или иных действий, например, для открытия и чтения файла, получения системного времени и т.д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – API. Функции, выполняемые модулями ядра, являются наиболее часто используемыми функциями операционной системы, поэтому скорость их выполнения определяет производительность всей системы. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными. Вспомогательные модули ОС обычно подразделяются на следующие группы:
- утилиты – программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы, такие, например, как программы сжатия дисков, архивирования и т.п.;
- системные обрабатывающие программы – текстовые или графические редакторы, компиляторы, отладчики;
- программы предоставления пользователю дополнительных услуг – специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор и т.д.;
- библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку приложений – библиотека математических функций, функций ввода-вывода и т.д.
Как и обычные приложения, вспомогательные модули ОС обращаются к функциям ядра посредством системных вызовов. Модули ОС, оформленные в виде утилит, системных обрабатывающих программ и библиотек, обычно загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Для надежного управления ходом выполнения приложений операционная система должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии. В ином случае некорректно работающее приложение может вмешаться в работу ОС и, например, разрушить часть ее кодов. Обеспечить привилегии операционной системе невозможно без аппаратной поддержки. Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы – пользовательский режим (user mode) и привилегированный режим, называемый также режимом ядра (kenel mode) или режимом супервизора (supervisor mode). Так как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно ядро становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме. Иногда это свойство – работа в привилегированном режиме – служит основным определением понятия «ядро». Приложения ставятся в подчиненное положение за счет запрета выполнения в пользовательском режиме некоторых критичных команд, связанных с переключением процессора с процесса на процесс, управлением устройствами ввода-вывода, доступом к механизмам распределения и защиты памяти. Выполнение некоторых инструкций в пользовательском режиме запрещается безусловно, тогда как другие запрещается выполнять только при определенных условиях. Например, инструкции ввода-вывода могут быть запрещены приложениям при доступе к контроллеру жесткого диска, но разрешены при доступе к последовательному порту, который выделен в монопольное владение для определенного приложения. Аналогично, выполнение инструкции доступа к памяти для приложения разрешается, если инструкция обращается к области памяти, отведенной данному приложению, и запрещается при обращении к областям памяти, занимаемым ОС и другими приложениями. Таким образом, каждое приложение работает в своем адресном пространстве. Под адресным пространством процесса понимается совокупность всех областей оперативной памяти, выделенных операционной системой данному процессу. Механизм защиты памяти позволяет локализовать некорректно работающее приложение в собственной области памяти, так что его ошибки не оказывают влияния на другие приложения и операционную систему. Повышение устойчивости операционной системы, обеспечиваемое переходом в привилегированный режим, достигается за счет замедления системных вызовов. Системный вызов привилегированного ядра инициирует переключение процессора из пользовательского режима в привилегированный, а при возврате к приложению – переключение из привилегированного режима в пользовательский (рис. 3.1) 
Рис. 3.1. Смена режимов при выполнении системного вызова. Архитектура ОС, основанная на привилегированном ядре и приложениях пользовательского режима, стала, по существу, классической. Ее используют многие операционные системы типа UNIX, Windows NT. В этом случае компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура операционной системы называется монолитным ядром (monolithic kernel). Монолитное ядро представляет собой набор процедур, каждая из которых может вызвать каждую. Все процедуры работают в привилегированном режиме. Таким образом, монолитное ядро – это такая схема операционной системы, при которой все ее компоненты являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур. Структура ОС с монолитным представлена на рис. 3.2. 
- Средства аппаратной поддержки ОС. К средствам аппаратной поддержки ОС относят средства поддержки привилегированного режима, систему прерываний, средства переключения контекстов процессов, средства защиты областей памяти и т.п.
- Машино-зависимые компоненты ОС. Этот слой образуют программные модули, в которых отражаются специфика аппаратной платформы компьютера. В идеале этот слой полностью экранирует вышележащие слои ядра от особенностей аппаратуры. Это позволяет разрабатывать вышележащие слои на основе машинно-независимых модулей, существующих в единственном экземпляре для всех видов платформ.
- Базовые механизмы ядра. Этот слой выполняет наиболее примитивные операции ядра, такие как программное переключение контекстов процессов, диспетчеризацию прерываний, перемещение страниц из памяти на диск и обратно и т.п.
- Менеджеры ресурсов. Этот слой состоит из мощных функциональных модулей, реализующих стратегические задачи по управлению основными ресурсами операционной системы. На данном уровне работают менеджеры (называемые также диспетчерами) процессов, ввода-вывода, файловой системы и оперативной памяти. Каждый из менеджеров ведет учет свободных и используемых ресурсов определенного типа и планирует их распределение в соответствии с запросами приложений.
- Интерфейс системных вызовов. Этот слой является самым верхним слоем ядра и взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, образуя прикладной программный интерфейс операционной системы.
Приведенное разбиение ядра ОС на слои является достаточно условным. В реальной системе количество слоев и распределение функций между ними может быть иным. Например, схема на рис. 3.3 в значительной мере отражает слои операционной системы THE Дейкстры. 
Рис. 3.3. Структура многослойной операционной системы. Альтернативой классическому способу построения операционных систем является микроядерная архитектура. Суть ее состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. В состав микроядра обычно входят машинно-зависимые модули, а также модули, выполняющие базовые (но не все) функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, пересылке сообщений и управлению устройствами ввода-вывода, связанные с загрузкой или чтением регистров устройств. Все остальные высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме. Основным назначением таких приложений является обслуживание запросов других приложений, например, создание процесса, выделение памяти, проверка прав доступа к ресурсу и т.д. Поэтому менеджеры ресурсов, вынесенные в пользовательский режим, называются серверами ОС. Очевидно, что для реализации микроядерной архитектуры необходимым условием является наличие в операционной системе удобного и эффективного способа вызова процедур одного процесса из другого. Поддержка такого механизма и является одной из главных задач микроядра. Структура ОС на основе микроядра показана на рис. 3.4. 
Рис. 3.4. Структура ОС на основе микроядра. Схематично механизм обращения к функциям ОС, оформленным в виде серверов, выглядит следующим образом. Клиент, которым может быть либо прикладная программа, либо другой компонент ОС, запрашивает выполнение некоторой функции у соответствующего сервера, посылая ему сообщение. Непосредственная передача сообщений между приложениями невозможна, так как их адресные пространства изолированы друг от друга. Микроядро, работая в привилегированном режиме, имеет доступ к адресным пространствам всех приложений, и поэтому может работать в качестве посредника. Микроядро сначала передает сообщение, содержащее имя и параметры вызываемой процедуры, нужному серверу, затем сервер выполняет запрошенную операцию, после чего микроядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения. Таким образом, работа микроядерной ОС соответствует модели клиент-сервер, в которой микроядро выполняет роль транспорта. Операционные системы на основе микроядра удовлетворяют большинству требований, предъявляемым современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных вычислений. Основным недостатком такой архитектуры является снижение производительности. Нетрудно убедиться, что выполнение любого системного вызова будет сопровождаться четырьмя переключениями режимов в привилегированный режим и обратно, в то время как для ОС макроядерной архитектуры таких переключений будет только два (см. рис. 3.1). В соответствии с такой архитектурой построены многие операционные системы реального времени, например, ОС QNX. Как было сказано выше, операционная система Windows является в основном монолитной ОС. Упрощенная схема архитектуры Windows показана на рис. 3.5. В Windows существуют четыре типа пользовательских процессов:
- фиксированные процессы поддержки системы (system support processes) – например, процесс обработки входа в систему и диспетчер сеансов, не являющиеся сервисами Windows;
- процессы сервисов (service process) – носители Windows-сервисов, таких как Task Scheduler и Spooler;
- пользовательские приложения;
- подсистемы окружения (environment subsystems) – реализованы как часть поддержки среды операционной системы, предоставляемой пользователям и программистам. В настоящее время Windows поставляется только с подсистемой Windows. Подсистема POSIX доступна как часть бесплатного продукта Services for UNIX.
В Windows пользовательские приложения не могут вызывать родные сервисы операционной системы напрямую. Вместо этого они работают с одной или несколькими DLL подсистем. Их назначение заключается в трансляции документированных функций в соответствующие внутренние (и обычно недокументированные) вызовы системных сервисов Windows. 
Рис. 3.5. Упрощенная схема архитектуры Windows Windows включает следующие компоненты режима ядра:
- Исполнительная система (executive) Windows, содержащая базовые сервисы операционной системы, которые обеспечивают управление памятью, процессами и потоками, защиту, ввод-вывод и взаимодействие между процессами.
- Ядро (kernel) Windows, содержащее низкоуровневые функции операционной системы, которые поддерживают планирование потоков, диспетчеризацию прерываний и исключений, синхронизацию при использовании нескольких процессоров. Оно также предоставляет набор процедур и базовых объектов, применяемых исполнительной системой для реализации структур более высокого уровня.
- Драйверы устройств (device drivers), в состав которых входят драйверы аппаратных устройств, транслирующие пользовательские вызовы функций ввода-вывода в запросы, специфичные для конкретного устройства, а также сетевые драйверы и драйверы файловых систем.
- Уровень абстрагирования от оборудования (hardware abstraction level, HAL), изолирующий ядро, драйверы и исполнительную систему Windows от специфики оборудования на данной аппаратной платформе.
- Подсистема поддержки окон и графики (windowing and graphics system), реализующая функции графического пользовательского интерфейса. Эти функции обеспечивают поддержку окон, элементов управления пользовательского интерфейса и отрисовку графики.
Источник: studfile.net
Презентация на тему Классификация операционных систем
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ОС отличаются тем, что могут решать широкий спектр поставленных задач при удовлетворительном использовании ресурсов вычислительной системы. Характерные особенности: их широкое распространение, динамично развивающийся интерфейс прикладного программирования, наличие интегрированных средств разработки прикладных программ, отсутствие жестких требований к
- Главная
- Разное
- Классификация операционных систем
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1 ЛЕКЦИЯ 2: КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
План лекции
1. Универсальные
операционные системы и ОС специального назначения.
2. Классификация операционных
систем.
3. Модульная структура построения ОС .
4. Управление процессором.
Слайд 2 УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ОС
отличаются тем, что могут решать широкий спектр
поставленных задач при удовлетворительном использовании ресурсов вычислительной системы.
Характерные
особенности:
их широкое распространение,
динамично развивающийся интерфейс прикладного программирования,
наличие интегрированных
средств разработки прикладных программ,
отсутствие жестких требований к эффективности, скорости обработки, надежности хранения и времени реакции системы.
Слайд 3 ОС СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
для них существует ряд требований накладывающих
жесткие ограничения на параметры работы вычислительной системы.
ОС специального
назначения подразделяются на следующие:
для переносимых микрокомпьютеров и различных встроенных
систем,
для организации и ведения без данных,
для решения задач реального времени и т. п
Слайд 4 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
по назначению:
Системы общего назначения — предназначенны для
решения широкого круга задач, включая запуск различных приложений, разработку
и отладку программ, работу с сетью и мультимедиа.
Системы реального времени
— предназначены для работы в контуре управления объектами.
Прочие специализированные системы — ориентированы, прежде всего на эффективное решение определенного класса задач.
Слайд 5 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
по характеру взаимодействия с пользователем:
Пакетные ОС, обрабатывающие
заранее подготовленные задания
Диалоговые ОС, выполняющие задания пользователя в интерактивном
режиме
ОС с графическим интерфейсом
Встроенные ОС, не взаимодействующие с пользователем
Слайд 6 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
по числу одновременного выполнения задач:
Однозадачные ОС —
в таких системах в каждый момент времени может существовать
не более чем один пользовательский процесс. Однако, одновременно с этим,
могут работать системные процессы
Многозадачные ОС — обеспечивают параллельное выполнение некоторых пользовательских процессов. Реализация многозадачности требует значительного усложнения алгоритмов и структур данных, используемых в системе.
Слайд 7 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
по числу одновременных пользователей:
Однопользовательские ОС — для
них характерен полный пользовательский доступ к ресурсам. Подобные системы
приемлемы в основном на изолированных компьютерах.
Многопользовательские ОС — их важной
компонентой являются средства защиты данных и процессов каждого пользователя, основанные на понятии владельца ресурса и на точном указании прав доступа, предоставленных каждому пользователю системы.
Слайд 8 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
по аппаратурной основе:
Однопроцессорные ОС
Многопроцессорные ОС — в
задачи такой системы входит эффективное распределение выполняемых заданий по
процессорам и организация согласованной работы всех процессоров.
Сетевые ОС — включают
возможность доступа к другим компьютерам локальной сети, работы с файловыми и другими серверами.
Распределенные ОС — используя ресурсы локальной сети, представляют их пользователю как единую систему, не разделенную на отдельные машины.
Слайд 9 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
по способу построения:
Микроядерные — на базе микроядра,
работающего в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций
по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более
высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС — серверы, работающие в пользовательском режиме
Монолитные — используют монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот
Слайд 10 МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПОСТРОЕНИЯ ОС
Наиболее общим подходом к структуризации
операционной системы является разделение всех ее модулей на две
группы:
модули, выполняющие основные функции ОС (ядро);
модули, выполняющие вспомогательные
Модули ядра выполняют такие базовые функции ОС, как управление процессами, памятью, устройствами ввода-вывода и т. п. Без ядра ОС является полностью неработоспособной и не сможет выполнить ни одну из своих функций
Вспомогательные модули ОС выполняют менее обязательные функции. Например, к таким вспомогательным модулям могут быть отнесены программы архивирования данных на магнитной ленте, дефрагментации диска, текстового редактора. Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур.
Слайд 11 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.
Слайд 12 УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОРОМ
Управление работой процессора, в подавляющем большинстве операционных
систем, осуществляется при помощи механизма прерываний.
Прерывания представляют собой
механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и
реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора.
Таким образом, прерывание — это принудительная передача управления от выполняемой программы к системе (а через нее — к соответствующей программе обработки прерывания), происходящая при возникновении определенного события.
Основная цель введения прерываний — реализация асинхронного режима работы и распараллеливание работы отдельных устройств вычислительного комплекса.
Механизм прерываний реализуется аппаратно-программными средствами. Структуры систем прерывания имеют одну общую особенность — прерывание непременно влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором.
Слайд 13 МЕХАНИЗМ ОБРАБОТКИ ПРЕРЫВАНИЙ
независимо от архитектуры вычислительной системы включает
следующие элементы:
Установление факта прерывания (прием сигнала на прерывание) и
идентификация прерывания
Запоминание состояния прерванного процесса
Аппаратная передача управления программе обработки прерывания
Сохранение
информации о прерванной программе с помощью действий аппаратуры
Обработка прерывания
Восстановление информации, относящейся к прерванному процессу
Возврат в прерванную программу
Источник: mypreza.com