02.05.231

02.05.23 2

Под архитектурой операционной системы понимают структурную и функциональную организацию ОС на основе некоторой совокупности программных модулей.

В состав ОС входят:1. Исполняемые и объектные модули стандартных

для данной ОС форматов, 2. Программные модули специального формата

(загрузчик ОС, драйверы ввода-вывода), 3. Конфигурационные файлы,4. Файлы документации, 5. Модули справочной системы и т.д.

02.05.23 3

02.05.23 4

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

В составе современной операционной системы различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно

управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система; системные библиотеки; оболочка с утилитами.

Центральной частью операционной системы является ядро.

Ядро́ — центральная часть операционной системы, обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации.

Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессорного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

02.05.23 5

02.05.23 6

Объекты ядра ОС:Объекты ядра ОС: Процессы -команда, которая выполняется в текущий

момент, компьютерная. Часто процессом называют выполняющуюся программу и

все её элементы: адресное пространство, глобальные переменные, регистры, стек, открытые файлы и т. д.

Файлы -именованная область данных на носителе информации.

События Потоки (по-другому многопото́чность — свойство

платформы или приложения, состоящее в том, что процесс, порождённый в операционной системе, может состоять из нескольких потоков, выполняющихся "параллельно", то есть без предписанного порядка во времени.

Семафоры -объект, ограничивающий количество потоков, которые могут войти в заданный участок кода

Мьютексы –это одноместный семафор, служащий в программировании для синхронизации одновременно выполняющихся потоков

Файлы, проецируемые в память

02.05.23 7

Монолитное ядро предоставляет богатый набор абстракций оборудования. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве. Это такая схема операционной системы, при которой все компоненты её ядра являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путём непосредственного вызова процедур.

Монолитное ядро — старейший способ организации операционных систем. Примером систем с монолитным ядром является большинство UNIX-систем.

Достоинства: Упрощённая разработка модулей. Недостатки: Поскольку всё ядро работает в одном

адресном пространстве, сбой в одном из компонентов может нарушить работоспособность всей системы.

02.05.23 8

Модульное ядроМодульное ядро — современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем.

В отличие от "классических" монолитных ядер, модульные ядра не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера.

МикроядроМикроядро предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Бо́льшая часть работы осуществляется с помощью специальных пользовательских процессов, называемых сервисами.

Классические микроядра предоставляют лишь очень небольшой набор низкоуровневых примитивов, или системных вызовов, реализующих базовые сервисы операционной системы.

Сервисные процессы активно используются в самых различных ОС для задач типа:

• запуска программ по расписанию,• ведения журналов событий, • централизованной проверки паролей и хранения

пароля текущего интерактивного пользователя в специально ограниченной области.

02.05.23 9

Достоинства:Достоинства:• Устойчивость к сбоям оборудования, ошибкам в

компонентах системы. • Высокая степень модульности ядра операционной

системы. Это существенно упрощает добавление в него новых компонентов.

• Непрерывность ,т. е. можно, не прерывая её работы, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т. д.

• Существенно упрощается процесс отладки компонентов ядра, так как новая версия драйвера может загружаться без перезапуска всей операционной системы. Компоненты ядра операционной системы ничем принципиально не отличаются от пользовательских программ, поэтому для их отладки можно применять обычные средства.

• Повышает надежность системы, поскольку ошибка на уровне непривилегированной программы менее опасна, чем отказ на уровне режима ядра.

НедостаткиНедостатки: : передача данных между процессами требует накладных расходов.

02.05.23 10

ЭкзоядроЭкзоядро — ядро операционной системы, предоставляющее лишь функции для взаимодействия между процессами, безопасного выделения и освобождения ресурсов.

НаноядроНаноядро — архитектура ядра операционной системы, в рамках которой крайне упрощённое и минималистичное ядро выполняет лишь одну задачу — обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. После обработки прерываний от аппаратуры наноядро, в свою очередь, посылает информацию о результатах обработки вышележащему ПО при помощи того же механизма прерываний.

Гибридные ядраГибридные ядра — это модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать "несущественные" части в пространстве ядра. Пример: ядра ОС Windows семейства NT

02.05.23 11

02.05.23 12