14. Классификация ос по способу взаимодействия с системой

• диалоговые системы:

При организации работы в диалоговом режиме используется одно- или многопользовательская (-терминальная) ОС.

В мультитерминальных ОС с одной КС может работать несколько пользователей (каждый со своего терминала).

Для организации мультитерминального доступа к КС обеспечивается мультипрограммный режим работы (ОС LINUX, ОС WINDOWS XP – некая имитация мультитерминальных возможностей).

• системы пакетной обработки – ОС реального времени (ОСРВ):

Особенность ОСРВ: обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданных интервалов времени. Поток заданий, как правило, не является планомерным и может регулироваться оператором, поэтому задания поступают в непредсказуемый момент времени без всякой очередности. Для реализации режима реального времени необходима организация мультипрограммирования.

Лучшие характеристики по производительности для СРВ обеспечивают однотерминальные ОСРВ. Наиболее известная из них – UNIX.

15. Классификация ос по способу построения ос

• по способам построения ОС (по архитектурным особенностям ОС):

  • микро ядерные ОС (UNIX); их ядро выполняет максимальное количество функций Windowa 9x и Unix

  • макро ядерные/монолитные ОС (WINDOWS ’95, ’98, LINUX);

16-21. Архитектура ОС, принципы построения ОС

Функциональная сложность ОС приводит к сложности ее архитектуры.

Под архитектурой понимается структурная организация ОС на основе различных программных модулей.

ОС представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, большинство возможностей которого определяется архитектурой ОС, т. е. ее структурой и основными принципами построения.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОС.

1 Принцип модульности.

ОС строится из множества программных модулей, которые являются функционально законченными элементами системы и выполнены в соответствии с принятыми межмодульными интерфейсами. Принцип модульности отражает технологические и эксплуатационные свойства системы. Он является одним из основных принципов в UNIX-системах. Наибольший эффект от его использования достижим в случае распространение его одновременно на ОС, прикладные программы и аппаратуру.

В ОС выделяют некоторую часть наиболее важных управляющих модулей, которые постоянно находятся в ОП для более быстрой реакции системы на возникающие события и эти модули вместе с некоторыми системными структурами данных, которые необходимы для функционирования ОС, образуют ядро ОС.

2 Принцип особого режима работы.

Ядро ОС и низкоуровневые драйверы, которые управляют работой каналов и устройств ввода-вывода, должны работать в специальном режиме работы процессора. Это необходимо по следующим причинам:

• позволяет существенно повысить надежность выполнения вычислений;

• ряд функций должен выполняться исключительно централизованно под управлением ОС (!ввод-вывод!).

3 Принцип виртуализации.

Виртуализация ресурсов позволяет не только организовать разделение тех ресурсов между вычислительными процессами, которые не должны разделяться, но и позволяет абстрагироваться от конкретных ресурсов, максимально обобщить их свойства и работать с некоторой абстракцией.

Этот принцип позволяет представить структуру в виде определенного набора планировщиков процессов и распределителей ресурсов и использовать единую, центральную схему распределения ресурсов. Наиболее законченным и естественным проявлением концепции виртуализации является понятие ВМ.

4 Принцип мобильности (переносимости).

Означает возможность и легкость переноса ОС на другую аппаратную платформу.

Мобильная ОС обычно разрабатывается с помощью специального языка высокого уровня, который предназначен для создания специального программного обеспечения (СПО) и который кроме поддержки высокоуровневых операторов, числовых данных и модульных конструкции должен позволять непосредственно использовать аппаратные возможности и особенности процессора. Одним из таких языков является С(позднее С++).

Обеспечить переносимость ОС достаточно сложно из-за различных архитектур процессоров, поэтому часть программных модулей, зависящих от аппаратных особенностей процессора, от типа поддерживаемых данных, от способа адресации, от системы команд разрабатываются на языке Ассемблера.

Эти модули при переносе ОС на процессор должны быть написаны заново, а остальная часть кода (бОльшая) м.б. перекомпилирована под любой процессор.

По этому принципу была создана ОС UNIX и для обеспечения мобильности был создан стандарт на интерфейс прикладного программирования (POSIX).

5 Принцип совместимости.

Одним из аспектов совместимости ОС является способность ОС выполнять программы, написанные для других систем, на другой аппаратной платформе.

Совместимость разделяют на:

• двоичную совместимость (достигается в том случае, когда можно используемую программу запустить на другой ОС, для этого необходима совместимость на уровне команд процессора, совместимость на уровне системных вызовов и на уровне библиотечных вызовов, если они являются динамично связанными.

В случае разных архитектур используются эмуляторы. Учитывая, что исходную часть программы, как правило, составляют вызовы библиотечных функций, прикладная среда имитирует библиотечные функции, целиком используя заранее написанную функцию аналогичного назначения, остальные команды эмулируют каждую по отдельности..

• Совместимость на уровне исходных текстов требует наличие соответствующего транслятора в составе СПО и совместимости на уровне библиотечных и системных вызовов, при этом необходима перекомпиляция имеющихся исходных текстов в новый выполняемый модуль.

Двоичная совместимость достигается гораздо сложнее, если процессор на разных уровнях. В этом случае используются эмуляторы. Учитывая, что основную часть программы составляют вызовы библиотечных функций, прикладная среда имитирует библиотечные функции целиком, используя заранее написанную функцию аналогичного назначения. Остальные команды эмулируются в отдельности.

6 Принцип генерируемости.

Согласно этому принципу исходное представление центральной, системной управляющей части ОС, т. е. ее ядра и основных компонентов, для обеспечения настройки, исходя из конкретной конфигурации данной КС и круга решаемых задач.

Под генерацией понимается ее сборка из отдельных программ, модулей, в результате чего получаются скомпонованные двоичные коды ОС и построенные системные таблицы, которые отражают конкретную конфигурацию компьютера. Таким образом, получается полная версия ОС.

В LINUX есть возможность использовать не только готовое ядро, но и сгенерировать обновленное ядро, которое будет оптимально для конкретного аппаратного обеспечения и решаемых задач. В LINUX есть возможность указать набор подгружаемых драйверов, т.е. часть функций может реализовываться модулями, непосредственно входящими в ядро системы, а часть может реализовываться модулями подгружаемыми.

7 Принцип открытости.

Открытая ОС доступна для анализа не только пользователю, но и системным специалистам, обслуживающим КС. К открытым ОС относится ОС LINUX. Наращиваемая ОС позволяет не только использовать возможности генерации, но и совершенствовать существующие модули.

8 Принцип обеспечения безопасности вычислений.

Правила безопасности при выполнении вычислений определяют следующие свойства:

• защита ресурсов одного пользователя от других;

• установление квот по ресурсам для предотвращения захвата одним пользователем всех системных ресурсов.

Для решения этой задачи используется механизм учетных записей, который предполагает проведение аутентификации пользователя при его регистрации на ПК и последующую авторизацию. Аутентификация определяет уровень прав.