Tud Intuit, előadás, beadását 2
Az építészeti jellemzőit az operációs rendszer
Eddig már beszéltünk nézi az operációs rendszer kívülről, amelyek az operációs rendszer. További mi természetesen arra összpontosít, hogyan csinálják. De nem mond semmit arról, hogy mit benne, van néhány megközelítések szerkezetét.
monolitikus kernel
Tény, hogy az operációs rendszer - ez egy közös programot, így logikus lenne, és megszervezni azt is rendezett programok túlnyomó többsége, azaz, hogy az eljárások és függvények. Ebben az esetben az operációs rendszer összetevőit nem független modulok és komponensek egy nagy program. Ez az operációs rendszer úgynevezett monolitikus kernel szerkezetet (monolitikus kernel). Szilárd mag egy sor eljárások, amelyek mindegyike egymástól oka. Minden eljárást dolgozik egy kiváltságos mód. Így egy monolitikus kernel - ez egy ilyen rendszer operációs rendszer. ahol minden összetevő elemei egyetlen program, a megosztott adatstruktúrák és kölcsönhatásban vannak egymással a közvetlen eljárás hívás. Egy monolitikus kernel az operációs rendszer az egész rendszert.
A legtöbb operációs rendszer monolit kernel rendszermagot fordítani, hogy van, annak összeállítása külön történik minden számítógépen, amelyre telepíteni az operációs rendszert. Akkor válasszon egy listát a hardver és szoftver protokoll, amelynek támogatására szerepelni fog a kernel. Mivel a kernel egyetlen program, újrafordítás - ez az egyetlen módja annak, hogy új alkatrészeket, vagy távolítsa el a nem használt hozzá. Meg kell jegyezni, hogy a jelenléte extra tartozékok a sejtmagban rendkívül kívánatos, mivel a rendszermag mindig teljesen a memóriából. Ezen túlmenően, a szükségtelen komponenseket növeli a működési megbízhatóságát rendszer egészének.
Monolit kernel - a legrégebbi módja a szervező operációs rendszerekkel. Egy példa a rendszer monolitikus kernel a legtöbb Unix-alapú rendszerek.
Még akkor osztja néhány szerkezet monolit rendszereket. Mint betontömb zárványok lehet megkülönböztetni kavicsos és monolitikus kernel elkülönített foltok szolgáltatás eljárások megfelelő rendszer hívásokat. Szolgáltatás eljárások vannak kiváltságos mód, míg a felhasználói program - a nem privilegizált. Áthelyezni egyik szintről a másikra kiváltság esetenként a hazai szolgáltató program, amely meghatározza, hogy milyen rendszer hívás megtörtént, a helyességét a bemeneti adatok a hívást, és átadja a vezérlést a megfelelő szolgáltatási eljárás átmenet a privilegizált módba. Néha bocsátanak egy sor segédprogramok, amelyek segítenek elvégezni szolgáltatás eljárásokat.
Többszintes Systems (Layered rendszerek)
Folytatva a strukturáló, lehetséges, hogy megtörjük a teljes számítógépes rendszert egy több szinten kisebb, jól definiált azok összefüggéseit, hogy a tárgyak szintjén N csak mert a szint N-1 lehetőséggel. Alsó szint ezekben a rendszerekben tipikusan hardver, a felső szinten - a felhasználói felület. Minél alacsonyabb a szint, annál privilegizált parancsok és intézkedések végrehajtására modul, amely lakik ezen a szinten. Ezt a megközelítést először használjuk a készülék beállítását (Technishe Hogeschool Eindhoven) Dijkstra (Dijkstra) és tanítványai 1968-ban Ez a rendszer a következő értékeket:
Ábra. 1.2. A réteges rendszer AZ
Rakott rendszerek bevezetése is. Amikor egy alsó réteget műveletek nem kell tudni, hogyan hajtják végre, arra van szükség, hogy megértsük, mit csinálnak. Rakott tesztelt rendszerbe is. Hibakeresés kezdődik az alsó réteget, és tartják rétegekben. Ha hiba történik, akkor biztosak lehetünk abban, hogy ez a próbának. Rakott rendszer módosítása is. csak egy réteg lehet cserélni, ha szükséges, hogy ne érjen a többit. De réteges rendszerek komplex tervezése: nehéz pontosan meghatározni a rétegek sorrendjét, és ez vonatkozik minden réteg. Rakott rendszerek kevésbé hatékonyak, mint a monolitikus. Így például, az előírt input-output műveletek felhasználói program egymás után megy át a rétegek fentről lefelé.
A virtuális gépek
Az elején az előadás, beszélgettünk nézi az operációs rendszer virtuális gépként. ha a felhasználó nem kell tudni a részleteket a belső számítógépes eszközök. Úgy működik, fájlok, nem a mágneses fej és a motor; működik egy hatalmas virtuális, de nem kizárólagosan a valódi RAM; ez izgat egy kicsit, ő az egyetlen felhasználó a gépen, vagy sem. Tekintsünk egy kicsit más megközelítés. Hagyja az operációs rendszer valósítja meg a virtuális gép minden felhasználó számára, de nem, hogy egyszerűsítse az életét, hanem éppen ellenkezőleg, bonyolítja. Minden virtuális gép úgy tűnik, hogy a felhasználó a bare-metal - egy példányát az összes hardver a számítógépes rendszer, például a processzor. kiváltságos és nem privilegizált parancsok, input-output eszközök, szakítsa stb És ő marad a vas egyedül. Amikor megpróbál hozzáférni a virtuális hardver privilegizált utasítás valójában történik valós rendszer hívást az operációs rendszer. és hogy minden szükséges tevékenységet. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy minden felhasználó letöltheti az operációs rendszer egy virtuális gépet, és vele csinálni amit a szíved vágyait.
Ábra. 1.3. Változata a virtuális gép
Az első igazi ilyen rendszer egy olyan rendszer volt a CP / CMS, vagy VM / 370, ahogy nevezik most, a család, az IBM / 370 gépek.
Az ilyen rendszerek hátránya, hogy csökkentse a működési hatékonyság a virtuális gépek, mint a valódi számítógép, és, mint általában, nagyon nehézkes. Az előnye az, hogy az egyetlen számítógépes rendszer, írt különböző operációs rendszerek szoftver.
mikrokernel építészet
A jelenlegi trend a fejlesztés operációs rendszerek áll át egy nagy része a rendszer kódját a felhasználói szinten, és ezzel egyidejűleg csökkenti a kernel. Ez a megközelítés, hogy az épület egy központi, úgynevezett mikrokernel építészet (mikrokernel architektúra) operációs rendszer. amikor a legtöbb komponense önálló programok. Ebben az esetben a kölcsönhatás közöttük egy speciális kernel modult nevezett mikrokernel. Mikrokernel fut kernel módban, és biztosítja közötti átjárhatóság programok felhasználásának tervezése során a processzor. elsődleges megszakítás feldolgozás. bemeneti és kimeneti műveletek és az alap memória kezelése.
Ábra. 1.4. Mikrokernel operációs rendszer architektúra
A többi rendszer elemei kölcsönhatásban vannak egymással küldött üzenetek révén mikrokernel.
A fő előnye, mikrokernel építészet - nagyfokú modularitás az operációs rendszer kernel. Ez nagyban leegyszerűsíti a kiegészítéssel, új alkatrészek is. A mikrokernel operációs rendszer, akkor anélkül, hogy megszakítaná a működését, hogy feltölt és letölt új vezetők, fájlrendszerek, és így tovább. D. nagyban leegyszerűsíti a hibakeresés a kernel komponenst, valamint egy új változata a vezető tölthető újraindítása nélkül az egész operációs rendszer. A komponensek az operációs rendszer alapvetően nem különböznek a felhasználói programok a kernel, így a szokásos módon lehet használni a hibakeresés. Mikrokernel architektúra növeli a rendszer megbízhatóságát, mert hiba szintjén a nem privilegizált program kevésbé veszélyes, mint repedés a kernel módú szinten.
Ugyanakkor, mikrokernel operációs rendszer felépítése olyan további általános járó üzenetközvetítő, amely jelentősen befolyásolja a teljesítményt. Annak érdekében, nem rosszabb, mint az operációs rendszerek alapján monolitikus kernel az operációs rendszer mikrokernel sebességet. Ez előírja, nagyon gondos tervezés elválasztó rendszer összetevőit, megpróbálja minimalizálni a kölcsönhatás közöttük. Így a fő nehézséget teremt mikrokernel operációs rendszerek - az igény egy nagyon gondos tervezés.
vegyes rendszerek
Minden megközelítések az építési operációs rendszerek vannak előnyei és hátrányai. A legtöbb modern operációs rendszerek használata különböző kombinációi ezek a megközelítések. Például a Linux operációs rendszer kernel egy monolitikus rendszer elemei mikrokernel építészet. Amikor a kernel, akkor lehetővé teszi a dinamikus be- és kirakodását nagyon sok összetevője a mag - az úgynevezett modulokat. A modul betöltése idején annak kód betöltése a rendszer szintjén, és kommunikál a többi kernel. Bent a kernel modult, az exportált funkciók használhatók.
Egy másik példa a vegyes megközelítés képes futtatni az operációs rendszer egy monolitikus kernel fut mikrokernel. Tehát rendezett 4.4BSD és MkLinux alapuló mikrokernel Mach. A mikrokernel nyújt a virtuális memória kezelése és működtetése alacsony szintű vezetők. Minden egyéb funkciókat, beleértve kölcsönhatás kérelmek monolitikus kernel. Ez a megközelítés alakult eredményeként próbálkozások, hogy kihasználják mikrokernel építészet. miközben a lehető legnagyobb mértékben megalapozott kódját monolitikus kernel.
Így a Windows NT lehet jogosan hívják a hibrid operációs rendszer.