Шпаргалка: Операционные системы (шпаргалка)

Подразумевается, что ОС или ее часть работают в привилегированном режиме, а приложения в пользовательском.

Системный вызов инициирует переключение процессора из пользовательского в привилегированный режим, а при возврате к приложению – обратный процесс.

2. Операционная система. Определение. Эволюция операционных систем.

1945-55:

Были созданы первые ламповые вычислительные устройства. Программирование исключительно на машинном языке. ОС не было. Для программирования использовался пульт управления. Из системного обеспечения были библиотеки математических и служебных подпрограмм.

1955-65:

Данный этап связан с появлением новой технической базы программных продуктов. Появились первые языки. Для эффективности использования процессорного времени стали использовать системы пакетной обработки (прообразы ОС). Задания вводили с помощью перфокарт.

1965-80:

Произошел переход к ИМС. Появились программно-совместимые машины, что потребовало появления совместимых ОС. Большое распространение получили системы подобные ОС/360. Главным достоинством ОС было появление мультипрограммирования – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Появились системы разделения времени, при которых создавалась иллюзия единоличного использования машины каждым пользователем.

1980-…

Потребовалась разработка дружественного интерфейса, из-за широкого распространения компьютеров. Первыми такими ОС были MS-DOS и Unix.

6. Микроядерная архитектура

Микроядро — это минимальная стержневая часть ОС, слу­жащая основой модульных и переносимых расширений. Основная идея заключается в том, чтобы конструировать необходи­мую среду верхнего уровня, из которой можно легко получить доступ ко всем функциональным возможностям уровня аппаратного обеспечения. Искусство раз­работки микроядра заключается в выборе базовых примитивов, которые должны в нем находиться для обеспечения необходимого и достаточного сервиса.

В микроядре содержится и исполняется минимальное количество кода, необходимое для реализации основных системных вызовов. В число этих вызовов входят пе­редача сообщений и организация другого общения между внешними по отно­шению к микроядру процессами, поддержка управления прерываниями, а также ряд некоторых других функций. Остальные функции, характерные для «обыч­ных» ОС, обеспечиваются как модульные дополнения-про­цессы, взаимодействующие главным образом между собой и осуществляющие взаимодействие посредством передачи сообщений.

Микроядро является маленьким, передающим сообщения модулем системного программного обеспечения, работающим в наиболее приоритетном состоянии компьютера и поддерживающим остальную часть операционной системы, рас­сматриваемую как набор серверных приложений.

Достоинства:

− более простая организация чем у монолитных ОС;

− с мик­роядром функция операционной системы разбивается на модульные части, ко­торые могут быть сконфигурированы целым рядом способов, позволяя строить большие системы добавлением новых частей;

− микроядра также облегчают поддержку мультипроцессоров созданием стандартной программной среды, которая может использовать множественные процессоры в случае их наличия, однако не требует их, если их нет.

− сети из общающихся между собой микроядер могут быть использованы для обеспечения операционной системной поддержки возникающего класса массивно параллельных машин.

− поскольку микроядра малы и имеют сравнительно мало требуемого к исполнению кода уровня ядра, они обеспечивают удобный способ поддержки характеристик реального времени, требующихся для мультимедиа, управления устройствами и высокоскорост­ных коммуникаций.

− хорошо структурированные микроядра обеспе­чивают изолирующий слой для аппаратных различий. Таким образом, они упрощают перенесение кода и увеличивают уровень его повторного использования.

Недостатки:

Ухудшение показателя производительности за счет большого числа переключений между пользовательским и привелигерованным режимами.

7. Средства аппаратной поддержки ОС

-- средства поддержки привелигерованного режима: обычно реализуется на основе системы регистров процессора;

-- средства трансляции адресов: выполняются операции преобразования виртуальных адресов (в кодах процессора) а адреса физической памяти;

-- средства переключения процессов: предназначены для быстрого сохранения приостанавливаемого контекста и восстановления контекста, который становится активным (контекст – содержимое всех регистров общего назначения, регистров флага, а также всех системных регистров, которые связаны с отдельным процессом);

-- системный таймер: быстродействующий регистр, счетчик используемый ОС для выдержки интервалов времени;

-- прерывания, система прерываний;