2. Базовые концепции построения операционных систем реального времени

При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее осно­ву.

К базовым концепциям относятся:

Способы построения ядра системы - монолитное ядро или микро­ядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не тре­бующие переключения из привилегированного режима в пользовательский, и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, ра­ботающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС бо­лее высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС - сер­веры, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между при­вилегированным режимом и пользовательским, но система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, до­бавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользо­вательские процессы.

Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает воз­можность использовать все его достоинства, хорошо зарекомендовавшие се­бя на уровне приложений, внутри операционной системы. Ее основными достоинствами являются: аккумуляция удачных решений в форме стандарт­ных объектов; возможность создания новых объектов на базе имеющихся, с помощью механизма наследования; хорошая защита данных за счет их ин­капсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступ­ными для несанкционированного использования извне; структурированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках од­ной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для несколь­ких ОС. Многие современные операционные системы поддерживают одно­временно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реали­зуют прикладную среду той или иной операционной системы.

Распределенная организация операционной системы позволяет упро­стить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользовате­лю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессор­ного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются:

наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов;

единой службы времени;

использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для про­зрачного распределения программных процедур по машинам;

многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компью­терах сети;

наличие других распределенных служб.