Инструменти, обработващи програми и приложение - (Фигура 3.6.) На горния слой.
Апаратура - вътрешен слой,
ОС Многослойната структура
Компютърна система, работеща под OS базирани ядро, може да се разглежда като система, състояща се от три слоя, разположени йерархично:
§ ядро - междинния слой,
В слоеста структура на компютърната система взето да представлява система от концентрични кръгове, илюстрираща, че всяко влакно може да комуникира само със съседните слоеве. Всъщност, такива приложения споразумение OS не може да взаимодействат директно с хардуера, но само през основния слой.
Всеки слой служи полагането на слой, изпълнявайки за него набор от функции,
Тъй като сърцевината е сложен многофункционален комплекс, на пластове подход обикновено се простира до структурата на ядрото.
Ядрото може да се състои от следните фази.
1. Средства за хардуерна поддръжка на ОС е, че част от оборудването, която работи директно с операционната система (инструменти за поддръжка привилегирован режим, система за прекъсване, процеси, области на защита на паметта)
2. машинно зависи части на операционната система. Този слой е образуван от софтуерни модули, които отразяват спецификата на компютър хардуерни платформи. Този слой предпазва (екрани), покриващ слоеве в зависимост от хардуера на ядрото.
3. основни основните механизми. Този слой изпълнява най-простите, но най масивни основните операции, като например процес софтуер превключване, по график прекъсване преместване на страници от паметта на диска и назад и така нататък. Н.
4. Мениджър на ресурсите. Този слой се състои от модули, които изпълняват задачи по управлението на политиката на основните компютър системните ресурси
5. Интерфейсът на системата повикване. Този слой е най-горният слой на ядрото и да си взаимодействат директно с приложения, системни инструменти, формиране на операционната система интерфейс за приложно програмиране.
Горният дял на операционната система ядрото на слоевете е достатъчно условие
1. концепция
Микрокърнъла архитектура е алтернатива на класическия метод на строителство на операционната система, в която ламиниран сърцевината, изпълнена в привилегирован режим.
Същността на архитектурата на микрокърнъла е както следва. В привилегирован режим, той се експлоатира само една много малка част от операционната система. наречен микрокърнъла (фиг. 3.10). В микрокърнъла е защитена от останалата част от операционната система и приложенията. Структурата на микрокърнъла обикновено включват машина зависим модули. както и модули, които изпълняват основните (но не всички!) функции за управление на ядрото процес, прекъсват работа, управление на виртуалната памет, спедиция съобщение и управление на входни и изходни устройства, свързани с товарене или четете регистрите на устройството. Комплект функции микрокърнъла обикновено съответства на функциите на конвенционални ядро слой основните механизми. Тези функции на операционната система е трудно, ако не и невъзможно, да се изпълни в потребителското пространство.
Всички останали функции на ядрото по-високо ниво се извършват под формата на приложения, които работят в режим на употреба. Недвусмислено решение за това кои функции на системата трябва да се оставят в привилегирован режим, и които са прехвърлени на потребителя, не съществува. Като цяло, много мениджъри на ресурси, които са неразделна част от конвенционален ядро - файловата система, подсистемите и процес за управление на виртуалната памет, управление на сигурността и т.н. - .. Стани "периферни" модули, работещи в потребителски режим.
мениджъри на ресурси, работещи в потребителски режим са основните разлики от традиционните комунални услуги и обработка на софтуера на операционната система. Те служат на нуждите на местните приложения, и затова се наричат сървъри OS. Очевидно е, че за изпълнение на микрокърнъла архитектура предпоставка за е наличието на операционна система, ефективен метод за извикване на процедура от друг процес. Подкрепа за такъв механизъм и е една от основните задачи на микрокърнъла.
2. Предимства и недостатъци микрокърнъла архитектура
Операционна система, базирана на концепцията за микрокърнъла, в сравнение с предходната, има по-голяма съвместимост, скалируемост, надеждност, и да се създаде добри предпоставки за подкрепа на разпределени приложения. За тези ползи, които се заплащат загуба на производителност, и това е основният недостатък на микрокърнъла архитектура.
Високата степен на преносимост се дължи на факта, че целият код на машинно-зависими са отделени в микрокърнъла, така че да се прехвърлят в системата на нов процесор изисква по-малко промени и всички от тях са логично групирани заедно.
Възможност за разширяване присъщ микрокърнъла в много висока степен. В конвенционалните системи, дори и с многослойна структура не е лесно да се премахне един слой и промените в друга поради замъгляване и кратността на интерфейсите между слоевете. Добавяне на нови функции и промяна на съществуващата операционна система изисква добро познаване и отнема много време. В същото време, ограничен набор от добре дефинирани интерфейси микрокърнъла проправя пътя за доброто протичане на растежа и развитието на операционната система. Добавяне на нова подсистема изисква разработване на ново заявление, че не засяга целостта на микрокърнъла. Микрокърнъла структура позволява не само да добавя, но също така и намаляване на броя на компонентите на операционната система, което също се случва да бъде много полезно. Например, не всички потребители трябва инструменти за сигурност или подкрепата разпределени изчисления, и изваждането им от традиционното ядро често невъзможно. Обикновено традиционните операционни системи може да бъде динамично добавени към ядрото или отстранени от водачите на ядрото само външни устройства - с оглед на честите промени в конфигурацията са свързани с компютърни външни устройства IO подсистема ядро позволява товарене и разтоварване на водачите "в движение", но че тя е проектирана по специален начин (например, потоци на околната среда в UNIX или IO мениджър в Windows NT). Когато микронуклеарно подход конфигураемост OS не създава никакви проблеми, и не изисква специални мерки.
Като се използва моделът микрокърнъла подобрява надеждността на операционната система. Всеки сървър работи като отделен процес в собствената си памет и по този начин защитен от другите OS сървъри, които не са наблюдавани при конвенционалния OS, където всички модули на ядрото могат да влияят един на друг. И ако един сървър не успее, то може да бъде рестартиран, без да спират или увреждане на останалата част от сървърите на операционната система. Освен това, тъй като сървърите работят в потребителски режим, те не разполагат с директен достъп до хардуера и не може да променя паметта, която съхранява и работи с микрокърнъла. Друг потенциален източник за повишаване на надеждността на операционната система е намалена сума на код микроядра в сравнение с традиционното ядро - това намалява вероятността за програмни грешки.
Ефективността. В класическия операционна компанията (. Фигура 3.12, а) изпълнението на поканата система е придружен от две превключване режима, както и за организирането на микрокърнъла (Фигура 3.12, б.) - четири. По този начин, на операционната система на базата на микрокърнъла, при равни други условия винаги ще бъде по-малко продуктивни от операционната система с класически ядрото. Именно поради тази причина подход микронуклеарно не е получил такова широко разпространение, което той прогнозира.
Сериозността на този недостатък се илюстрира добре от историята на развитието на Windows NT. В версии 3.1 и 3.5 от мениджъра на прозорци, графичен библиотека и високо ниво на шофьорите графични устройства, включени в режима за употреба на сървъра, както и функциите за разговор на тези модули изпълняват в съответствие с верига микрокърнъла. Скоро, обаче, Windows NT разработчиците осъзнаха, че такъв механизъм призовава до често използвани функции на графичния интерфейс значително забавя прилагането и прави операционната система уязвима в силно конкурентна среда. В резултат на това Windows NT 4.0 версия на най-големите промени са направени - всички модули изброени по-горе, са преместени в ядрото, операционната система, която дистанцира от идеалния микрокърнъла архитектура, но се увеличи драматично своята продуктивност.
Този пример показва, че основният проблем пред която са изправени разработчиците на операционната система, реши да приложи подхода микрокърнъла - какво да се включат в микрокърнъла, и които правят потребителското пространство. В идеалния случай, микрокърнъла може да се състои само от средства за комуникация, средства за взаимодействие с оборудването, включително средства за достъп до механизмите на защита привилегирован. Въпреки това, много фирми не винаги стриктно да се придържат към принципа на свеждане до минимум на основните функции, често се жертва в името на производителността. В резултат на операционната система образуват спектър, в единия край на която системата с най-ниската възможна микрокърнъла, а от друга - на системата, като Windows NT, който микрокърнъла извършва значително количество функции.
Свързани статии