Операционные системы
Практические работы и лекции
Основные принципы построения ОС
1.Принцип модульности. Модуль – функционально законченный элемент, выполняемый в соответствии с принятым межмодульным интерфейсом. Модуль выделяется по функциональному признаку. Модульная организация позволяет легко (из)заменять неправильно работающие модули в ОС. Чаще всего используются реентерабельные и привилегированные модули.
2.Принцип функциональной избирательности. Для организации эффективной работы ОС, необходимо выделить некоторые модули и хранить их в ОЗУ. Эти модули составляют ядро ОС. Ядро:
Модули по управлению системы прерываний;
Средство управления выполнения программ (загрузка, приостановка, остановка);
Модули по управлению процессом (распределение процессорного времени), т.е. диспетчеры программ;
Модули по управлению выделения памяти. В зависимости от ОС в ядро могут ещё входить другие модули;
Транзитные модули (загружаются в ОЗУ по мере необходимости, при нехватке ОЗУ могут быть выгружены из памяти).
3.Принцип генерируемости ОС. Подразумевает собой возможность генерации ОС в зависимости от аппаратного обеспечения. Процесс генерации обычно производится один раз, перед достаточно долгим режимом эксплуатации. Для генерации необходимо наличие нескольких компонентов:
Исходный код ОС;
Компилятор с языка программирования на котором система написана;
Специальная программа и входной язык для неё, который позволяет управлять процессом генерации.
ОС с открытым системным кодом – Linux (UNIX), есть возможность тонкой настройки ядра для конкретного процессора.
4.Принцип функциональной избыточности. Принцип функциональной избыточности: Этот принцип учитывает возможность проведения одной и той же работы различными средствами. В состав ОС должно входит несколько типов ПО для выполнения одинаковых функций (поддержка разных файловых систем).
5.Принцип виртуализации. Позволяет представить ресурсы ОС в виде определённого набора планировщиков и мониторов и использует единую схему распределения ресурсов. Наиболее естественным и законченным проявлением концепции виртуальности является понятие виртуальной машины.
6.Принцип независимости программ от внешних устройств. Связь программ с конкретным внешним устройством производится не на этапе трансляции, а на этапе выполнения программы. Получается выгода: не нужна лишняя «перекомпиляция».
7.Принцип совместимости. Способность выполнять программы для другой ОС или даже для другой аппаратной платформы.
2 уровня совместимости:
по выполняемому коду (бинарная). Условия совместимости:
На уровне команд процессора (одна и та же платформа);
Совместимость на уровне системных вызовов;
Совместимость на уровне библиотечных вызовов, если являются динамично связываемыми.
2. по исходному коду. Требуется выполнение следующих условий:
Наличие компилятора платформы, на котором написана программа;
Совместимость на уровне системных вызовов;
Совместимость на уровне библиотечных вызовов.
8.Принцип открытой наращиваемой ОС (открыт исходный код). Целостность ОС сохраняется (UNIX).
9.Принцип мобильности (переносимости). ОС должна легко переноситься на другую аппаратную платформу. Правила создания переносимых ОС:
ОС должна быть написана на языке высокого уровня, для которой существует компилятор на аппаратной платформе. В основном, современные ОС пишут на Си.
Необходимо избегать кода, который непосредственно работает с аппаратным обеспечением.
10.Принцип обеспечения безопасности и защиты:
Защита системы от пользователя;
Защита от несанкционированного доступа.