12 Вопрос. Определение ядра операционной системы.

——————————————————————————

Все модули ОС делятся на 2 группы:

1. Модуль ядра, который выполняет основные функции ОС и включает в себя планировщик задач (диспетчер), драйверы устройств ввода-вывода, систему управления файлами и сетевую систему.

2. Модули, выполняющие вспомогательные функции ОС (т. е. утилиты).

Ядро содержит:

1. Дескрипторы. Дескриптор — относительная структура, содержащая информацию о системных данных задачи.

2. Приоритеты задач. Приоритет — целочисленный показатель важности (приоритета) одной задачи по отношению к другой.

3. Указатель на следующую задачу в списке дескрипторов.

Модуль ядра выполняет следующие базовые функции:

— Управление задачами (процессами, потоками).

— Управление памятью, устройствами и т. д.

Такого рода внутрисистемные функции недоступны для приложений. Исключениями являются системы реального времени, в которых можно на пользовательском уровне переопределять дисциплины диспетчеризации.

Приложения могут обращаться к ядру с запросами (системными вызовами) для выполнения определенных действий. Например, для открытия файла на чтение, вывода графической информации на дисплей и т. д.

Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют прикладной программный интерфейс API.

Обычно ядро оформляется в виде программного модуля специального формата, отличного от формата пользовательских приложений.

Привилегированный режим означает защиту кодов и данных ОС от пользовательских приложений, а также контроль доступа приложений к ресурсам ЭВМ в многозадачном режиме.

Работа пользовательского и привилегированного режимов обеспечивается благодаря специальным средствам аппаратной поддержки.

Так как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно оно становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме. Это свойство (feature) — работа в привилегированном режиме — является одним из признаков ядра.

——————————————————————————

13 Вопрос. Классификация операционных систем по функциональности.

——————————————————————————

По количеству пользователей, одновременно обслуживаемых системой, ОС подразделяются на:

— Однопользовательские.

— Многопользовательские.

По числу задач, одновременно выполняемых под управлением ОС, системы подразделяются на:

— Однозадачные.

— Многозадачные.

Наиболее характерными критериями эффективности являются:

1. Пропускная способность (количество задач, выполняемых в (за) единицу времени).

2. Удобство работы пользователей с одновременно выполняющимися приложениями на одной машине.

3. Реактивность системы, т. е. её способность выполнять задачи в рамках заранее заданных интервалов времени — между запуском программы и получением результата.

По критериям эффективности ОС подразделяются на:

1. Системы пакетной обработки. Пример. ОС ЕС ЭВМ (операционная система единой системы электронных вычислительных машин; применялся язык JCL — Job Control Language; разрабатывалась в 1980-х годах).

Достоинства: максимальная пропускная способность.

Недостатки: низкая эффективность работы пользователя (по сравнению с системами разделения времени).

2. Системы разделения времени. Пример. UNIX (семейство переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем, которые основаны на идеях оригинального проекта AT&T Unix, разработанного в 1970-х годах в исследовательском центре Bell Labs Кеном Томпсоном, Деннисом Ритчи и другими), OpenVMS (серверная операционная система, разработанная во второй половине 1970-х годов компанией Digital Equipment Corporation; применяется для построения отказоустойчивых систем высокой готовности; среди заказчиков OpenVMS преобладают оборонные структуры и банки, телекоммуникационные компании, предприятия непрерывного цикла (АЭС)).

Достоинства: удобство и эффективность работы пользователя.

Недостатки: (1) обладает меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, (2) имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу.

3. Системы реального времени. Пример. QNX (разработка начиналась с 1980-х; платная).

Достоинства: высокий уровень реактивности системы.

Недостатки: приходится решать проблемы привязки внутрисистемных событий к моментам времени, своевременного захвата и освобождения системных ресурсов, синхронизации вычислительных процессов, буферизации потоков данных и т. п.

Далее представлено подробное описание.