Архитектура ос

Требования к ОС:

1. функциональные требования

2. расширяемость ОС: код пишется т.о., чтобы была возможна модификация кода без нарушения целостности системы

3. переносимость: код д.б. переносим с одного процессора на другой

4. надежность и отказоустойчивость: это система д.б. защищена от отказов. Результаты работы системы д.б. предсказуемыми

5. совместимость: ОС д.им. средства для выполнения приложения (прикладных программ) написанных для ОС

6. безопасность – защита ресурсов одного пользователя от другого

7. производительность Ос не должна на много уменьшать производительные средства

Программное обеспечение ОС строится по модульному принципу, их 2 группы 1  ядро – это модули, выполняющие основные функции ОС

2  модули, выполняющие вспомогательные функции

Модули ядра выполняют базовые функции ОС:

-- управление процессами

-- управление памятью

и т.д.

В состав ядра входят функции, решающие внутрисистемные задачи:

Это: переключение контекстов, загрузка – выгрузка страниц, обработка прерываний и т.д.

Функции для поддержки приложений: - системные вызовы: открытие – закрытие файлов, вывод информации на экран монитора.

Ядро взаимодействует с приложениями через интерфейс прикладного программирования. Функции, выполняемые модулями ядра, это наиболее часто исполняемые функции, их скорость выполнения определяет производительность всей системы. Ядро оформляется в виде программного модуля. Часть компонентов ОС оформляется в виде обычных приложений.

Вспомогательные модули делятся на группы:

1. утилиты – программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы

2. системные обрабатывающие программы – редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики

3. программы предоставления пользователю дополнительных услуг

4. библиотека процедур различного назначения

Для выполнения своих задач утилиты, обрабатывающие программы, библиотеки обращаются с помощью системных вызовов к функции ядра.

Разделение ОС на ядра и модули приложения обеспечивает легкую расширяемость ОС (если новая функция появлялась, то исправь только ядро и не надо изменять другие приложения).

Модули, оформленные в виде утилит, системных обрабатывающих программ и системных библиотек обычно загружаются в ОП только на время выполнения своих функций.

Ядро как правило выполняется в привилегированном режиме.

Ядро в привилегированном режиме

Компоненты ОС д.им. некоторые привилегии по отношению к приложениям. ОС должна обладать исключительными полномочиями в борьбе приложений за ресурсы. Ни одно приложение не должно, без ведома ОС, получать дополнительную память, занимать процессор, непосредственно управлять всеми устройствами.

Аппаратура компа должна поддерживать не менее двух режимов (пользовательский и режим ядра).

Выполнение некоторых инструкций запрещено в пользовательском режиме (переключиться в режим привилегированный или пользовательский). Полный контроль ОС над доступом к памяти достигается за счет конфигурирования механизмов защиты памяти и выполняется только в привилегированном режиме. Количество уровней привилегий для аппаратуры и ОС м.б. различно.

На основе двух привилегий процессора строится система индивидуальной защиты ресурсов. Системный вызов привилегированного ядра инициирует переключение процессора из пользовательского режима в привилегированный, а при возврате в приложение переключение обратное.