12. Ядро и привилегированный режим.

13. Архитектура ос с монолитным ядром.

Компоненты являются составными частями модуля. Такая структура ОС называется монолитное ядро (monolithic kernel), представляет собой набор процедур, который взаимодействует друг с другом путем непосредственного вызова процедур. Пример: UNIX, BSD, MS-DOS. Ядро представляет собой программный модуль специального формата, отличающийся от формата пользовательских приложений. Файлы MSdos.sys; io.sys;command.com – ядро(Windows) Функции: 1) функции ядра:TYPE, TIME, DATE и т. д. 2)функции, реализованные с помощью утилит FORMAT, CHKDSK, MORE и т. д. 3)с точки зрения реализации первые функции находятся в файле command.com, а вторые соответственно в соответствующих файлах format.com; CHDSK.exe; more.com. «+»: высокая производительность, упрощенная разработка модулей «-» : 1) сложность внесения изменений в функции ядра 2) сбой одной из частей ядра может нарушить работу всей системы. Ядро и привилегированный режим: Для надежного управления ходом выполнения приложений ОС должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии, т. к. не корректно работающие приложения могут разрушить ОС. ОС должна иметь исключительные полномочия, чтобы играть роль орбитора в споре приложений за ресурсы. Аппаратура ПК должна иметь 2 режима работы:1) пользовательский режим(user mode) 2)привилегированный режим (kernel mode). Ядро выполняет все основные функции. Поэтому работает в привилегированном режиме. Привилегированный режим основан на аппаратной поддержке, но между количеством уровней и привилегий, реализуемых аппаратно, нет прямого соответствия. Пример: Intel поддерживает 4 уровня, Windows NT UNIX – 2 уровня

14. Многослойная структура ос

Вычислительную систему, работающую на основе ядра, можно представить в виде 3-х слоев: нижний слой – аппаратное обеспечение, промежуточный слой – ядро, верхний – утилиты и приложения пользователей. Структура ядра: 1)аппаратное обеспечение(АО) 2) средства поддержки ОС - это часть функций ОС, которые выполняются аппаратными средствами. Например: система прерываний, средство защиты памяти. 3) машинно - зависимые модули – это модули ПО, вкоторых отражается спицифика аппаратной платформы ПК, все остальные модули машины не зависимые 4) базовые механизмы ядра - программная основа ОС, выполняет наиболее примитивные операции ядра, т. е. базовые функции 5) менеджеры ядра – это функциональные модули, реализующие стратегии задачи по управлению основными ресурсами системы. Они ведут учет сводных и используемых ресурсов и планируют их распределение 6) интерфейс системных вызовов. Взаимодействует с приложениями и системными утилитами, образует прикладной программный интерфейс системы.

15. Архитектура ос с микроядром.

Особенности, преимущества и недостатки. Большинство составных ОС являются самосостоятельными программами, в этом случае взаимодействие между ними обеспечивает специальный модуль ядра, названный микроядром. Остальные компоненты системы взаимодействуют друг с другом путем взаимодействия через ядро. «+»:1)высокая степень модульности ядра, что существенно упрощает добавление в него новых компонентов 2) надежность системы «-»: в сравнении с монолитным ядром более низкая производительность, т. к. требуется больше переключений м/у приложениями в пользовательском и привилегированном режиме. Пример: 1)ОС QNX 2) Minix 3) GNU/Hurd Экзоядро. ОС на основе экзоядра представляет набор сервиса для взаимодействия приложений, а так же необходимый минимум функций. Связанный с защитой. Экзоядро не занимается предоставлением абстракции для физических ресурсов, эти функции выносятся в библиотеку пользовательского уровня Libos. ОС на основе экзоядра обеспечивает гораздо больщую эффективность за счет отсутствия необходимости в переключении м/у процессами при каждом обращении у оборудованию. Наноядро. Крайне упрощенное ядро, выполняет лишь одну задачу – это обработка аппаратных прерываний, генерируемых устройством ПК. После обработки прерываний от аппаратуры наноядро посылает информацию о результатах обработки вышележащему ПО с помощью того механизма прерываний. Например, получение с клавиатуры символов. Гибридное ядро. Это модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать не существенные части в пространстве ядра. Все рассмотренные ранее подходы построения ОС имеют свои достоинства и недостатки. В большинстве случаев современные ОС используют различные комбинации этих подходов.