Слайд 3Ядро ОС
ОС=ядро+вспомогательные модули
Ядро - модули, выполняющие базовые функции ОС
Базовые функции
- процессы, память, ввод/вывод (переключение процессов, обработка прерываний, управление физической
памятью)
Слайд 4Классическая архитектура ОС
= архитектура с монолитным ядром
Слайд 5Вспомогательные 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 6Ядро 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).
Слайд 7Ядро в привилегированном режиме
Слайд 8Ядро в привилегированном режиме
Слайд 10Многослойное 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.
Слайд 11Многослойное 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
Слайд 12Многослойное 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.
Слайд 13Многослойное 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
Слайд 14Микроядерная архитектура
альтернатива классическому способу построения
суть - 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
все остальные более высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме
Слайд 16Микроядерная 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
Слайд 18Преимущества 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
Слайд 19Преимущества 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
Слайд 20Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры