- •Операционные системы История появления
- •Основные функции операционных систем
- •Классификация операционных систем
- •Семейства операционных систем
- •Выбор операционной системы
- •Открытые системы
- •Представление данных в вычислительных системах Представление чисел
- •Представление текстовых данных
- •Представление изображений
- •Прорисовка букв и цифр. Шрифты
- •Представление звуков
- •Упаковка данных
- •Контроль целостности информации
- •Введение в криптографию
- •Загрузка программ
- •Абсолютная загрузка
- •Разделы памяти
- •Относительная загрузка
- •Базовая адресация
- •Позиционно-независимый код
- •Оверлеи (перекрытия)
- •Сборка программ
- •Сборка в момент загрузки
- •Динамические библиотеки
- •Загрузка самой ос
- •Управление оперативной памятью
- •Открытая память
- •Алгоритмы динамического управления памятью
- •Сборка мусора
- •Системы с базовой виртуальной адресацией
- •Параллельное выполнение процессов
- •Системы, управляемые событиями
- •Windows9Xкак пример системы, управляемой событиями
- •Реализация многозадачности на однопроцессорных компьютерах
- •Внешние устройства
- •Доступ к внешним устройствам
- •Простые внешние устройства
- •Порты передачи данных
- •Шины передачи данных
- •Устройства графического вывода
- •Запоминающие устройства прямого доступа
- •Драйверы внешних устройств
- •Функции драйверов
- •Многоуровневые драйверы
- •Загрузка драйверов
Сборка программ
В предыдущем разделе шла речь о типах исполняемых модулей, но не говорилось ни слова о том, каким образом эти модули получаются. Вообще говоря, способ создания загружаемого модуля различен в различных ОС, но в настоящее время во всех широко распространенных системах этот процесс выглядит примерно одинаково. Это связано, прежде всего, с тем, что эти системы используют одни и те же языки программирования и правила межмодульного взаимодействия, в которых явно или неявно определяют логику раздельной компиляции и сборки.
В большинстве современных языков программирования программа состоит из отдельных слабо связанных модулей. Как правило, каждому такому модулю соответствует отдельный файл исходного текста. Эти файлы независимо обрабатываются языковым процессором (компилятором), и для каждого из них генерируется отдельный файл, называемый объектным модулем. Затем запускается программа, называемая редактором связей, компоновщиком или линкером (linker — тот, кто связывает), которая формирует из заданных объектных модулей цельную программу. Общая структура процесса компоновки представлена на рисунке.
Объектный модуль отчасти похож по структуре на перемещаемый загрузочный модуль. Дело в том, что сборку программы из нескольких модулей можно уподобить загрузке в память нескольких программ. При этом возникает та же задача перенастройки адресных ссылок, что и при загрузке относительного загрузочного файла. Поэтому объектный модуль должен в той или иной форме содержать таблицу перемещений. Можно, конечно, потребовать, чтобы весь модуль был позиционно-независимым, но это накладывает очень жесткие ограничения на стиль программирования, а на многих процессорах просто невозможно.
Кроме ссылок на собственные метки, объектный модуль имеет право ссылаться на символы, определенные в других модулях. Типичный пример такой ссылки – обращение к функции, которая определена в другом файле исходного текста.
Сборка в момент загрузки
Оъектные модули и библиотеки содержат достаточно информации, чтобы собирать программу не только заранее, но и непосредственно в момент загрузки. Этот способ, безусловно, требует больших затрат процессорного времени, чем загрузка заранее собранного кода, но дает и некоторые преимущества.
Главное преимущество состоит в том, что, если мы загружаем несколько программ, использующих одну и ту же библиотеку, мы можем настроить их на работу с одной копией кода библиотеки, таким образом, сэкономив память. Разделение кода привлекательно и с функциональной точки зрения, поэтому сборка в момент загрузки находит широкое применение в самых разнообразных ситуациях.
Некоторые системы команд поддерживают динамически пересобираемые программы, у которых вся настройка модуля вынесена в отдельную таблицу. В этом случае модуль может быть подключен одновременно к нескольким программам, использовать одновременно разные копии сегмента данных, и каждая используемая копия модуля при этом даже не будет подозревать о существовании других. Примером такой архитектуры является Pascal- система Lilith, разработанная Н.Виртом.
Сборка при загрузке замедляет процесс загрузки программы но упрощает, с одной стороны, разделение кода, а с другой стороны – разработку программ. Действительно, из классического цикла внесения изменения в программу: редактирование текста – перекомпиляция – пересборка – перезагрузка (программы, не обязательно всей системы) выпадает целая фаза. В случае большой программы это может быть длительная фаза. В случае Novell Netware решающим оказывается первое преимущество, в случае систем реального времени одинаково важны оба.
В большинстве современных ОС, в действительности, сборка в момент загрузки происходит не из объектных модулей, а из предварительно собранных разделяемых библиотек. Такие библиотеки отличаются от обсуждавшихся, во-первых, тем, что из них невозможно извлечь отдельный модуль: все межмодульные ссылки внутри такой библиотеки разрешены, и ее необходимо всегда загружать как целое; и, во-вторых, тем, что список символов, экспортируемых такой библиотекой, не является объединением списков экспорта составляющих ее объектных модулей. При сборке такой библиотеки необходимо указать, какие из символов будут экспортироваться.