Операционные системы

Архитектура операционной системы

​

1 Основные сведения об архитектуре операционной системы

2 Многослойная структура операционной системы

3 Аппаратная зависимость операционных систем

4 Микроядерная архитектура

5 Макроядерная архитектура

6 Требования к операционным системам реального времени

7 Интерфейсы операционных систем

  

1 Основные сведения об архитектуре операционной системы

Операционная система (ОС) – это сложный комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ. Любая сложная система должна иметь понятную и рациональную структуру, то есть разделяться на части (в данном случае модули), имеющие определенное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаимодействия. Такой подход существенно упрощает работу по    модификации и развитию системы, потому что сложную систему без хорошей структуры чаще проще разработать заново, чем модернизировать.

Архитектура ОС – это структурная организация и принципы построения ОС на основе различных программных модулей.

Архитектура определяет большинство возможностей ОС. Например, диалоговое взаимодействие предполагает реализацию развитой интерфейсной подсистемы, обеспечивающей взаимодействие пользователя с компьютером. То есть для диалоговых операционных систем необходимо предусмотреть множество механизмов, которые позволят пользователям эффективно управлять своей работой. Функциональная сложность ОС, соответственно, приводит к сложности архитектуры.

Обычно в состав ОС входят:

– исполняемые и объектные модули стандартных для данной ОС форматов;

– библиотеки разных типов;

– модули исходного текста программ;

– программные модули специального формата (например, загрузчик ОС, драйверы ввода-вывода);

– файлы конфигурации;

– файлы документации;

– модули справочной системы

и т. д.

Большинство современных ОС – это хорошо структурированные модульные системы, способные к развитию, расширению и переносу на новые платформы.

Не существует единой архитектуры ОС, но существуют универсальные подходы к структурированию ОС.

 

Наиболее общим подходом к структуризации ОС является разделение всех ее модулей на две группы:

– ядро – модули, выполняющие основные функции ОС (управление памятью, устройствами ввода-вывода и т. д.);

– модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.

 

Без ядра ОС является полностью неработоспособной и не может выполнить ни одну из своих функций. Крах ядра равносилен краху всей системы.

 

В состав ядра входят:

– функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса (такие функции недоступны для приложений);

– функции для поддержки приложений. Эти функции создают для приложений так называемую прикладную программную среду;

– функции, которые могут вызываться приложениями, так как приложения могут обращаться к ядру с запросами (системными вызовами) для выполнения каких-либо действий, например для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей и т. д. Такие функции образуют интерфейс прикладного программирования[1] –ApplicationProgramInterface (API).

Наиболее часто используемыми функциями ОС являются функции, выполняемые модулями ядра, поэтому скорость их выполнения определяет производительность всей системы в целом. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.

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