Микроядро англ. Для того чтобы микроядерная ОС по скорости не уступала ОС, построенной на базе монолитного ядра, требуется очень аккуратно. В микроядерных операционных системах можно выделить центральный компактный модуль, относящийся к супервизорной части. Архитектура операционных систем Семестр 2, Лекция 1. Реферат На Тему Микроядерные Операционные Системы' title='Реферат На Тему Микроядерные Операционные Системы' />Ядро центральная часть операционной системы ОС. Категория Реферат. Описание Тема Ядро операционной системы. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая е работы, загружать и. Читать курсовую работу online по теме Операционные системы. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая е работы, загружать. Основные функция ядраЯдро операционной системы, как правило. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая е работы,. Операционные системы вычислительных машин. Микроядерные Операционные Системы ОС привлекают внимание разработчиков и. Ядро операционной системы рефераты. Введение В данной работе мы осветим аспекты работы и взаимодействия ядра операционной системы Ядро ОС с другими ее компонентами. Презентация на тему Архитектура операционной системы. Достоинства микроядерной архитектуры Операционные системы, основанные на. Реферат На Тему Микроядерные Операционные Системы' title='Реферат На Тему Микроядерные Операционные Системы' />Проведем небольшой экскурс по разновидностям ядер и по их спецификационным особенностям при работе. Основные понятия, связанные с операционной системой. Операционная система далее ОС исполняет роль, связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны. ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Каждая ОС имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять различные действия, такие как обращаться к каталогу запускать программы выполнять разметку внешних носителей. Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляется командный процессор операционной системы. Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы драйвера. Драйвера стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода вывода BIOS, которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов. Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимым для его работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС. Ядро операционной системы Kernel как часть операционной системы Ядро операционной системы Это центральная часть операционной системы, обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, оперативная память, внешнее оборудование. Обычно предоставляет сервисы файловой системы. Ядро также выполняет следующие функции. Все операции, связанные с процессами, выполняются под управлением той части операционной системы, которая называется ядром. Ядро представляет собой лишь небольшую часть кода операционной системы в целом, однако оно относится к числу наиболее интенсивно используемых компонент системы. По этой причине ядро обычно размещается в основной памяти, в то время как другие части операционной системы перемещаются во внешнюю память и обратно по мере необходимости. Одной из самых важных функций является обработка прерываний. Когда ядро обрабатывает текущее прерывание, оно запрещает другие прерывания и разрешает их снова только после завершения обработки текущего прерывания. При постоянном потоке прерываний может сложиться такая ситуация, что ядро будет блокировать прерывания в течение значительной части времени, т. Поэтому ядро обычно разрабатывается таким образом, чтобы оно осуществляло лишь минимально возможную предварительную обработку каждого прерывания, а затем передавало это прерывание на дальнейшую обработку соответствующему системному процессу, после начала работы которого ядро могло бы разрешить последующие прерывания. Основные функции ядра Ядро операционной системы, как правило, содержит программы для реализации следующих функций. Монолитное ядро Монолитное ядро старейший способ организации операционных систем. Примером систем с монолитным ядром является большинство Unix систем. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве. Старые монолитные ядра требовали перекомпиляции при любом изменении состава оборудования. Большинство современных ядер операционных систем позволяют во время работы подгружать модули, выполняющие части функции ядра. Достоинства такого подхода разработки ядра. Недостатки такого подхода разработки ядра. В этом случае компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура операционной системы называется монолитным ядром monolithic kernel. Монолитное ядро операционной системы представляет собой набор процедур, каждая из которых может вызвать каждую. Все процедуры работают в привилегированном режиме. Во многих операционных системах с монолитным ядром сборка ядра, то есть его компиляция, осуществляется отдельно для каждого компьютера, на который устанавливается операционная система. При этом можно выбрать список оборудования и программных протоколов, поддержка которых будет включена в ядро. Инструкция По Изготовлению Макетов Православных Храмов. Так как ядро операционной системы является единой программой, перекомпиляция это единственный способ добавить в него новые компоненты или исключить неиспользуемые. Следует отметить, что присутствие в ядре лишних компонентов крайне нежелательно, так как ядро операционной системы полностью располагается в оперативной памяти. Кроме того, исключение ненужных компонентов повышает надежность операционной системы в целом. Если в ОС с таким ядром вылетит какой либо процесс, то он может быть автоматически перезапущен, а с цельным ядром в случае вылетания процесса, входящего в состав ядра, надо перезапускать вс ядро. В частности, монолитное ядро операционной системы более производительно, чем микроядро, поскольку состоит не из множества процессов, общающихся между собой, а работает как один большой процесс. Монолитным ядром является еще и Linux. Оно оптимизировано для более высокой производительности с минимальными контекстными переключениями. Такая архитектура упрощает поддержку кода ядра для разработчиков, но требует перекомпиляции ядра при добавлении новых устройств. Следует отметить, что описанные здесь различия являются классическими, на практике монолитные ядра могут поддерживать модульность что зачастую и происходит, а микроядра могут требовать перекомпиляции. Примеры операционных систем, использующих ядро данного типа. Модульное ядро Модульное ядро современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем компьютеров. В отличие от классических монолитных ядер, считающихся ныне устаревшими, модульные ядра, как правило, не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера. Вместо этого модульные ядра предоставляют тот или иной механизм подгрузки модулей ядра, поддерживающих то или иное аппаратное обеспечение например, драйверов. При этом подгрузка модулей может быть как динамической выполняемой на лету, без перезагрузки ОС, в работающей системе, так и статической выполняемой при перезагрузке ОС после переконфигурирования системы на загрузку тех или иных модулей. Все модули ядра работают в адресном пространстве ядра и могут пользоваться всеми функциями, предоставляемыми ядром. Поэтому модульные ядра продолжают оставаться монолитными. Модульные ядра предоставляют особый программный интерфейс API для связывания модулей с ядром, для обеспечения динамической подгрузки и выгрузки модулей. В свою очередь, не любая программа может быть сделана модулем ядра на модули ядра накладываются определнные ограничения в части используемых функций например, они не могут пользоваться функциями стандартной библиотеки СС и должны использовать специальные аналоги, являющиеся функциями API ядра. Кроме того, модули ядра обязаны экспортировать определнные функции, нужные ядру для правильного подключения и распознавания модуля, для его корректной инициализации при загрузке и корректного завершения при выгрузке, для регистрации модуля в таблице модулей ядра и для обращения из ядра к сервисам, предоставляемым модулем. Достоинства такого подхода разработки ядра. Недостатки такого подхода разработки ядра. Остальные компоненты системы взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений через микроядро. Презентация. Приложения обращаются к ядру с запросами системными вызовами для выполнения базовых операций открытие и чтение файла, вывод информации на дисплей и т. Функции выполняемые ядром ОС требуют высокой скорости выполнения и для этого размещаются постоянно в оперативной памяти резидентные модули. Описание слайда Вспомогательные модули операционной системы Вспомогательные модули выполняют полезные, но менее обязательные функции. Например архивирование информации дефрагментация данных на диске поиск необходимого файла и т. Вспомогательные модули часто оформляются как обычные приложения и провести границу между ними и обычными приложениями сложно. Деление на основные и вспомогательные модули ОС условно. Некоторые программы переходят из разряда вспомогательных модулей в основные и наоборот. Описание слайда Вспомогательные модули операционной системы Вспомогательные модули ОС условно разделяются на следующие группы Утилиты приложения, решающие отельные задачи управления и сопровождения ОССистемные обрабатывающие программы текстовые и графические редакторы, компиляторы, компоновщики и т. Программы предоставления пользователю дополнительных услуг специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор, игры и т. Библиотеки процедур модули различного назначения, упрощающие разработку приложений. Вспомогательные модули обращаются к функциям ядра ОС посредством системных вызовов. Описание слайда Ядро и вспомогательные модули операционной системы утилиты Системные обрабатывающие программы пользовательские приложения. Описание слайда Привилегированный режим процессора Для надежного управления работой приложений ядро ОС должно обладать некоторыми привилегиями по отношению к остальным приложениям. Обеспечивается привилегированный режим специальными средствами аппаратной поддержкой. Процессор компьютера поддерживает как минимум два режима работы пользовательский user mode и привилегированный kernel mode. Приложения в пользовательском режиме не могут выполнять некоторые критичные команды переключение процессора с задачи на задачу, доступ к механизму выделения и защиты областей памяти и т. Описание слайда Привилегированный режим работы Между числом привилегий, поддерживаемых аппаратурой и операционной системой нет однозначного соответствия процессор Intel поддерживает 4 режима работы процессора операционные системы Windows используют два из них. Для реализации привилегированного режима достаточно поддержки двух режимов работы. Повышение устойчивости ОС, обеспечивающееся использованием работы в привилегированном режиме, достигается за счет некоторого замедления, вызванного необходимостью переключения работы ядра. Архитектура ОС, основанная на разделении привилегированного режима для ядра и пользовательского режима для приложений стала классической. Описание слайда Многослойная структура ОС Вычислительная система под управлением ОС можно рассматривать как состоящую из нескольких слоев Нижний слой аппаратура Средний ядро ОС Верхний утилиты, приложения и т. Описание слайда Детализация структуры ядра Ядро, являясь структурным элементом ОС, может быть логически разложен на ряд слоев Средства аппаратной поддержки ОСМашинно зависимые компоненты ОС включает модули, отражающие специфику аппаратной платформы компьютераБазовые механизмы ядра включает наиболее примитивные операции ядра переключение контекстов процессов, диспетчеризация прерываний, модули выполняют решения принятые на более высоких уровнях. Менеджеры ресурсов реализует задачи стратегического управления, включает менеджеры диспетчеры процессов, ввода вывода и т. Интерфейсы системных вызовов включает модули взаимодействия с приложениями и системными утилитами, функции API. Описание слайда Аппаратная зависимость ОС Операционная система в процессе работы взаимодействует с аппаратными средствами компьютера Средства поддержки привилегированного режима. Средства трансляции адресов. Средства переключения процессов. Защита областей памяти. Система прерываний. Системный таймер. Это делает ОС привязанной к определенной аппаратной платформе. Описание слайда Переносимость операционной системы Под переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями в ее структуре. Для уменьшения числа машинно зависимых модулей разработчики ОС ограничивают универсальность машинно независимых модулей. Например, Windows разработана для нескольких типов процессоров и для многопроцессорных систем используются собственные модули. Для обеспечения переносимости следуют следующим правилам Большая часть кода написана на языке, трансляторы которого существуют для всех планируемых платформ Объем машино зависимых частей кода должен быть минимизирован Аппаратно зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях. В идеале машино зависимые модули ядра полностью экранируют остальную часть ОС от конкретных деталей аппаратной платформы кэши, контроллеры прерываний и т. Описание слайда Микроядерная архитектура Концепция микроядерной архитектуры заключается в выделении в качестве работающего в привилегированном режиме части ОС, ответственном за небольшой набор системных функций управление процессами, обработка прерываний, управление виртуальной памятью, пересылка сообщений. Данная часть ОС называется микроядром. Все остальные высокоуровневые функции ядра разрабатываются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме серверы ОС. Взаимодействие между обычными приложениями и серверами ОС осуществляется через механизм обращений. Клиентское приложение отправляет запрос к серверу ОС через микроядро ОС. Такой механизм обеспечивает защиту работы приложений. Описание слайда Микроядерная архитектура Приложения пользователей Пользовательский режим Привилегированный режим. Сервер процессов Сервер безопасности Файловый сервер Микроядро. Описание слайда Достоинства микроядерной архитектуры Операционные системы, основанные на микроядерной архитектуре обладают рядом преимуществ, предъявляемых к современным ОС Переносимость обусловлена малым числом модулей в аппаратно зависимом микроядреРасширяемость добавление новых функций связано с включением новых серверов ОСНадежность обусловлена изолированностью процессовПоддержка распределенных вычислений используется механизм взаимодействия приложений аналогичный взаимодействию в распределенных системахНедостаток. Производительность обладают меньшей производительностьюОписание слайда Совместимость операционных систем Совместимость возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других ОС. Выделяют Двоичная совместимость на уровне кодов программные модули могут быть просто перенесены и запущеныСовместимость исходных текстов приложения могут быть перекомпилированы в новый исполняемый модуль для ОС. Совместимость на уровне кодов может быть достигнута с помощью эмуляции двоичного кода. Описание слайда Прикладные программные среды Прикладная программная среда совокупность средств ОС, предназначенная для организации выполнения приложений, использующих определенную систему машинных команд, определенный тип API. Каждая ОС создает хотя бы одну программную среду. Для обеспечения совместимости различных программных сред используются решения эмуляция двоичного кода,трансляция API.