Современная операционная система: Операционные системы

Содержание

Современные операционные системы. достоинства, качественное сравнение и функциональные особенности ос — Информатика, информационные технологии

РЕФЕРАТ

По теме: Особенности ОС Linux.

Студента юридического факультета 203группы

Селемова Селима Февзиевича

Симферополь 2017

Основные особенности ОС Linux

Основным отличием ОС Linux от операционных систем семейства Windows является качественно другой тип организации файловой системы. Если в ОС Windows пользователь имеет дело с дисковой файловой системой, т.е. обращается к логическим дискам C, D, E… и использует типы файловых систем, такие как FAT16, FAT32, NTFS, то в операционных системах UNIX-семейства, в том числе в Linux, нет логических дисков. Организация файловой системы в Linux построена на разграничении так называемых партиций (partitions) – частей общего пространства жесткого диска (винчестера), обращение к данным на которых возможно путем выбора назначенного каталога файловой системы, при этом типами файловых систем являются EXT2 и EXT3. Различие между приведенными файловыми системами заключается в разном уровне безопасности сохранения данных. Гибкий способ назначения разделов Linux реализует эффективное управление безопасностью операционной системы, одним пользователям позволяя назначать доступ к данным, а другим – нет.

Современные операционные системы. Достоинства, качественное сравнение и функциональные особенности ОС

Операционные системы UNIX-семейства удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к ним средствами разработки СБИС: это и возможность обеспечения одновременного доступа к средствам разработки множеству пользователей; высокая скорость обработки информации; наличие набора текстовых, графических редакторов, средств чтения файлов помощи и внутренней документации САПР; набор программ для сетевого доступа в Internet и в другие сети; набор средств для удаленной работы с САПР; большое разнообразие полезных программ и утилит для работы с аудио-, видео- и фотообъектами, а также много другое. Кроме того, важным компонентом операционных систем этого семейства является наличие командного интерпретатора, способного обрабатывать командные запросы пользователя и выдавать полученную информацию на экран монитора, в файл или на устройство.

Процесс разработки ОС UNIX осуществлялся компьютерными профессионалами, работающими в научной среде. По мере своего развития UNIX дала основу разным операционным система, среди которых наиболее известными являются Linux, Solaris и FreeBSD. Каждая из этих систем начала развиваться индивидуально, но сохранила все достоинства UNIX.

Наиболее используемой операционной системой семейства UNIX является Linux. Данная платформа имеет дружественный графический интерфейс, позволяющий более комфортно управлять ОС пользователю с использованием не только клавиатуры, но и устройства типа “мышь». Среди основных преимуществ Linux следует отметить:

1. гибкость;

2. мощность;

3. стабильность;

4. многозадачный режим;

5. многопользовательский режим;

6. высокий уровень безопасности;

7. удобный графический интерфейс;

8. большое количество текстовых и графических программ;

9. набор клиентских и серверных приложений;

10. наличие «открытой лицензии».

ОС Linux удобно сочетает в себе высокую производительность работы системы и возможность точной настройки элементов системы под нужды конкретного разработчика. Квалифицированная настройка функций операционной системы позволяет ей круглосуточно на протяжении длительного времени работать без перебоев. Наличие многопользовательского и многозадачного режимов совместно с высоким уровнем безопасности ОС дают возможность разработчикам использовать одновременно множество приложений САПР, без угрозы потерять или испортить свои данные. Высокая стабильность, наряду с высокой мощностью операционной системы, позволяют надежно обслуживать запросы пользователей на аппаратно-вычислительной платформе средней комплектации.

Не менее важным преимуществом Linux является наличие, так называемой, «открытой лицензии» на большинство дистрибутивов. Несмотря на то, что исходные коды ряда программных обеспечений распространяются открыто и бесплатно, они защищены общедоступными лицензиями, которые исключают право коммерческих компаний незначительно модифицировать их и объявлять авторские права на эти изменения, а затем брать программный продукт под собственный контроль и продавать его как свой. Наиболее популярной является общедоступная лицензия GNU Public License, предоставляемая Фондом бесплатного программного обеспечения (Free Software Foundation). Операционная система Linux распространяется по этой лицензии. Общедоступная лицензия GNU оставляет авторские права за разработчиком, но гарантирует бесплатное использование программного обеспечения при условии, что само программное обеспечение и все дополнения и изменения к нему всегда будут оставаться свободно распространяемыми.

При работе с Linux разработчик СБИС имеет возможность осуществлять запуск программ как с основного компьютера, за которым он непосредственно находится, так и с удаленного компьютера, работая с ним через свой терминал. В Linux имеется возможность настроить по своему желанию требуемые тип, размер и цвет шрифтов; фоновый цвет терминального окна; форму отображения командного приглашения; установить нужные переменные и псевдонимы. Разработчик может контролировать процессы, по мере необходимости меняет между ними приоритет, а некоторые снимать.

Статьи к прочтению:
  • Современные операционные системы и их краткие характеристики
  • Современные суперкомпьютеры последующих поколений рассматриваются отдельно.

Поговорим об альтернативных операционных системах


Похожие статьи:
  • В противоположность этому, операционная система или инструментальное по не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

    Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных…

  • В3. операционные системы. назначение, классификация, современное состояние, знакомство с возможностями и работа в современной операционной системе

    Операционная система (ОС) — это пакет системных программ, выполняющих управление прикладными программами и управляющих работой устройств вычислительной…

Современные операционные системы реального времени для перспективной авионики

История управляющей вычислительной техники ПО и ОС для систем реального времени

Сергей Золотарев

Быть конкурентоспособным — главная задача, стоящая перед всеми субъектами рынка авионики на мировом рынке. И российские предприятия — не исключение. В современной России отечественные производители авионики и их потребители -полноправные субъекты локальной и международной конкуренции за авиационные заказы.

Близкая перспектива вступления России в ВТО, рыночные законы генерации новых поколений авиационных систем, диктующие необходимость сокращения сроков разработки и производства, обеспечения современного функционала, надежности и качества на фоне недостаточных кадровых, временных и финансовых ресурсов, — вот неполный перечень задач, требующих постоянного внимания.

Создать конкурентоспособную отечественную военную и гражданскую авионику, гарантировать долговременный успех этого бизнеса невозможно без грамотного учета новейших общемировых бизнес-тенденций и инженерных достижений в области современных встраиваемых компьютерных технологий, как аппаратных, так и программных.

Отечественные разработчики остро чувствуют необходимость использования наиболее распространенных, открытых, развитых и апробированных стандартных компьютерных технологий с целью существенного сокращения затрат и времени вывода на рынок законченных изделий мирового уровня. Недооценка этих факторов гарантирует только одно: постоянно ускоряющееся отставание от наиболее развитых стран мира на фоне крупных финансовых и временных затрат с минимальным конечным результатом.

Невозможно строить перспективную авионику, базируясь на идеологиях ведения бизнеса и технологиях (как аппаратных, так и программных) далекого прошлого. Идеология использования закрытых, слабо развитых, не отвечающих современным уровням стандартизации и сертификации любых отечественных или зарубежных базовых компьютерных технологий для авионики никогда не обеспечит необходимой основы для достижения конкурентоспособного уровня отечественных продуктов.

Современные операционные системы реального времени (ОСРВ) — вот важнейший, ключевой технологический фундамент, на котором строится весь вычислительный процесс систем управления в постоянно усложняющихся авиационных системах, в том числе бортовых. В последние годы эксперты в области ОСРВ во всем мире, в том числе в России, отмечают появление нового класса ОСРВ, специально разработанных для применения в авионике. Во многом это связано с концепцией интегрированной модульной авионики (ИМА). Именно сейчас российские производители программного обеспечения для перспективной авиационной техники имеют реальные шансы воспользоваться плодами технического прогресса в этой области как результата международного разделения труда.

Операционные системы и интегрированная модульная авионика

В силу экономических причин и адекватности свойств современных ОСРВ темпы их применения в гражданской и военной авионике будут возрастать во всех странах, претендующих на роль лидеров в авиационной отрасли. Технологическое лидерство LynxOS-178 на мировом рынке, вне всякого сомнения, имеет все шансы предоставить отечественным разработчикам не меньший набор конкурентных преимуществ, чем имеют их коллеги-конкуренты в Азии, Европе или Америке.

В настоящее время авиационная промышленность разрабатывает новый подход, получивший название интегрированная модульная авионика.

Разработка его ведется как в России, так и во всех развитых странах мира. Как результат этой работы в рамках RTCA Special Committee 200 и EUROCAE Working Group 60 подготовлен проект стандарта по формализации концепции ИМА (Integrated Modular Avionics -IMA Development Guidelines and Certification Considerations).

Концепция ИМА диктует жесткие требования к системным программным платформам, способным адекватным образом реализовать потенциал новой парадигмы архитектуры аппаратно-программной поддержки. Основная мотивация при ее создании — найти такие программно-аппаратные решения, которые позволят устранить недостатки традиционной архитектуры за счет значительного сокращения распределенных в пространстве информационно-управляющих ресурсов и сосредоточения вычислительного процесса в нескольких высокоинтеллектуальных, чрезвычайно надежных, защищенных и отказоустойчивых вычислительных модулях. При таком подходе интеграция понимается как разделение ресурсов (источников питания, процессоров, памяти, коммуникационных шин, подсистем связи и ввода-вывода) между несколькими вычислительными модулями.

Программное обеспечение (и в первую очередь операционные системы реального времени) играет ключевую роль в успешной реализации концепции ИМА.

Как следствие этого, большинство системных аналитиков в мире констатируют бурный рост рынка ОСРВ, встраиваемых ОС и сервисов для авионики (гражданской и военной).

Современные требования к программным решениям для перспективной авионики

Несмотря на продолжающееся использование в авионике внутрифирменных специализированных аппаратных и программных средств, несомненным фактом стало повсеместное расширение доли COTS-решений, и в том числе коммерческих ОСРВ. Совершенно новым в последние 5 лет стал успешный выход на рынок коммерческих ОСРВ, ориентированных на применение в авионике. Авионика — одна из наиболее развитых и теоретически проработанных отраслей ИТ-индустрии с хорошо формализованными сложнейшими требованиями к аппаратным и программным средствам. Вот основные:

  • ОСРВ должны соответствовать ключевым отраслевым, национальным и международным стандартам, таким, как POSIX, DO-178B, DO-255, ARINC-653, MILS, Common Criteria for Information Technology Security Evoluation. Многие из зарубежных стандартов имеют аналоги в России. Стандарт DO-178 Software Consideration in Airborne Systems and Equipment Certification поддерживается ассоциацией RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics) и определяет общие требования к разработке и сертификации ПО для авионики. ARINC-653 (Avionics Application Software Standard Interface) выпуска корпорации ARINC (Aeronautical Radio, Inc.) определяет концепцию изолированных разделов на основе универсального программного интерфейса APEX между операционной системой авиационного компьютера и прикладным ПО. 
  • ОСРВ должны обеспечивать высокую степень «живучести» системы так, чтобы при отказе какой-либо части программного обеспечения другая продолжала нормально функционировать, и гарантировать отсутствие общего отказа системы. 
  • ОСРВ должна удовлетворять чрезвычайно жестким требованиям по качеству программного   обеспечения,   которое должно иметь доказанное качество на основе всесторонней сертификации всех этапов жизненного цикла изделия.

В системе должны быть предусмотрены средства защиты и разграничения доступа к наиболее важной информации.

  • Обеспечивать возможность многократного использования программного обеспечения без повторной сертификации с целью снижения стоимости чрезвычайно дорогостоящего этого процесса — сертификации FAA и иных национальных организаций. 
  • Доступность для пользователей-разработчиков не только исходных текстов ОСРВ, но и исходных текстов систем разработок и отладки, максимально полного набора артефактов — сертификационных документов.

Не принципиальный, но чрезвычайно важный и ряд иных требований:

  • способность работы на различных аппаратных  процессорных  платформах: PowerPC, x86 и др.; 
  • наличие API, позволяющего обеспечивать двоичную совместимость с продуктами операционной системы Linux; 
  • возможность поддержки как кросс-среды разработки на стандартных платформах типа Windows, Linux, так и среды самой ОСРВ; 
  • наличие мощных локальных поддерживающих инженерных ресурсов в зоне работы предприятия-изготовителя авионики.

Без адекватного исполнения этих сложных требований практически невозможна реализация концепции ИМА и, как следствие, создание перспективной авионики, имеющей долговременную конкурентоспособность на мировом рынке. Равным образом сегодня чрезвычайно дорого и экономически нецелесообразно разрабатывать современную специализированную ОС для авионики на предприятии-изготовителе, отвечающей всем перечисленным требованиям, каким бы мощным оно ни было. Это главная причина того, почему все мировые авиастроители выбирают коммерческие, развитые ОСРВ для своих действующих и перспек-тивых проектов.

Коммерческие ОСРВ для авионики

В настоящее время на мировом рынке наличествует несколько коммерческих ОСРВ для авионики от ведущих мировых компаний,   таких,   как   LynuxWorks, WindRiver, Green Hills. Большинство из них — специализированные версии для применения в авионике, построенные на базе новейших версий ОСРВ общего назначения, таких, как LynxOS, VxWorks, Integrity.

Нет сомнений, что такой подход абсолютно оправдан, так как является развитием лучших технологических достижений из области общегражданских, общепромышленных программных технологий, результаты применения которых подтверждены миллионами реально работающих приложений. Среди коммерческих ОСРВ, которые полностью или частично удовлетворяют изложенным выше требованиям и которые сертифицировались по стандарту DO-178B в составе авиационных изделий военного и гражданского назначения, необходимо назвать следующие ОСРВ (см. таблицу)

Таблица 1. 

ОСРВ
Производитель
Степень исполнения приведенных базовых требований
Присутствие на российском рынке
LynxOS-178
LynuxWorks
полная
да
Integrity-178B
Green Hills
частичная
нет
VxWorks AE-653
WindRiver
частичная
да
CsLEOS
BAE Systems
частичная
нет
Nucleus Plus
Mentor Graphics
частичная
нет

Новый подход к проблеме сертификации ОСРВ для авионики

В декабре 2004 года Федеральным агентством по гражданской авиации США (FAA) был опубликован документ «Рекомендательный циркуляр АС 20-148. Программное обеспечение многократного использования» (Advisory Circular AC 20-148. Reusable Software Components — RSC), в котором изложен новый подход к сложнейшей проблеме сертификации программного обеспечения для авионики. Ключевая особенность этого подхода заключается в том, что вводится новое понятие — «программное обеспечение многократного использования». Оно должно пройти процедуру сертификации по значительно более высоким критериям! Но, с другой стороны, прохождение этой процедуры и получение от FAA RSC-серти-фиката в последующем позволяет разработчикам авионики больше не сертифицировать RSC-компоненты. Применительно к операционной системе такими потенциальными RSC-компонентами могут рассматриваться ядро ОСРВ, библиотеки, сетевые протоколы, средства процессорной абстракции. Кроме того, если раньше сертификация ПО допускалась только в составе конкретного авиационного изделия (аппаратных средств), то методология АС 20-148 позволяет сертифицировать его вне аппаратной платформы. 

«Ни одна операционная система в мире не обладает сегодня столь же мощным набором конкурентных преимуществ для создания перспективной авионики гражданского и военного назначения, как LynxOS-178. Все базовые характеристики ОСРВ подтверждены не только в результате сложнейших процедур независимыми экспертизами отраслевых государственных и негосударственных организаций, но и успешной практикой реальных инсталляций. Именно поэтому LynxOS-178, построенная на принципах открытости и совместимости, столь привлекательна для современной авионики». 
Сертифицированный эксперт FAA Джозеф Влад

Такой подход позволяет разработчикам авионики значительно сократить время и стоимость разработки новых авиационных систем.

Широкое применение концепции RSC -один из базовых методов в архитектуре ИМА, и формализация RSC будет входить составной частью в разрабатываемый в рамках RTCA стандарт для ИМА. В этом контексте наличие сертификата RSC у ОСРВ — важнейшее конкурентное преимущество по сравнению с другими ОСРВ, особенно применительно к ИМА. В настоящее время первой и единственной ОСРВ в мире, прошедшей сертификацию как RSC-компонента, является ОСРВ LynxOS-178.

Само по себе наличие сертификата RSC от FAA гарантирует, что все компоненты ОСРВ были самым тщательным образом проверены в рамках дорогостоящей и сложнейшей государственной, не част-нофирменной, системы сертификации!

LynxOS-178 — ОСРВ номер один для перспективной авионики

В силу многообразных технологических достоинств и поддерживаемой эффективной бизнес-модели работы на мировом рынке ОСРВ LynxOS-178 рассматривается экспертами как операционная система номер один для генерации нового поколения авионики на международном рынке, в частности в России.

Вот что говорит один из ведущих мировых специалистов в области ОСРВ для авионики, сертифицированный эксперт FAA Джозеф Влад: «Ни одна операционная система в мире не обладает сегодня столь же мощным набором конкурентных преимуществ для создания перспективной авионики гражданского и военного назначения, как LynxOS-178. Все базовые характеристики ОСРВ подтверждены не только в результате сложнейших процедур независимыми экспертизами отраслевых государственных и негосударственных организаций, но и успешной практикой реальных инсталляций. Именно поэтому LynxOS-178, построенная на принципах открытости и совместимости, столь привлекательна для современной авионики».

LynxOS-178 наиболее полно отвечает всем перечисленным требованиям ОСРВ для авионики. Объем сертифицированного кода по DO-178B (высший уровень «А») у LynxOS-178 более чем в пять раз превышает аналогичные показатели конкурирующих продуктов, что гарантирует не только высшие показатели надежности, но и максимально снижает затраты на прохождение процедуры сертификации по DO-178B.

Отечественные аналитики отмечают также наиболее недорогую бизнес-модель распространения LynxOS-178 на локальном рынке вместе с наиболее развитой в России службой технической поддержки и мощными программистскими ресурсами дистрибьюторского канала (ЗАО «РТСофт») для обеспечения всех сервисов по разработке BSP и иного дополнительного системного и прикладного ПО.

Заключение

В силу экономических причин и адекватности свойств современных ОСРВ темпы их применения в гражданской и военной авионике будут возрастать во всех странах, претендующих на роль лидеров в авиационной отрасли. Технологическое лидерство LynxOS-178 на мировом рынке, вне всякого сомнения, имеет все шансы предоставить отечественным разработчикам не меньший набор конкурентных преимуществ, чем имеют их коллеги-конкуренты в Азии, Европе или Америке.

Об авторе: Сергей Золотарев сотрудник отдела программных продуктов компании RTSoft
Статья была опубликована в журнале Военный парад 6/2006 и на сайте rtsoft.ru
Помещена в музей с разрешения редакции 30 июня 2018

9780133591620: Современные операционные системы — Таненбаум, Эндрю; Бос, Герберт: 013359162X

 

Эндрю С. Таненбаум имеет диплом S.B. степень от Массачусетского технологического института и доктор философии. из Калифорнийского университета в Беркли. В настоящее время он является профессором компьютерных наук в Свободном университете в Амстердаме, Нидерланды. Ранее он был деканом Advanced School for Computing and Imaging, межуниверситетской аспирантуры, занимающейся исследованиями передовых параллельных, распределенных систем и систем обработки изображений. Он также был профессором Королевской нидерландской академии искусств и наук, что спасло его от превращения в бюрократа. Он также выиграл престижный грант Европейского исследовательского совета.

 

В прошлом он занимался исследованиями компиляторов, операционных систем, сетей, локальных распределенных систем и глобальных распределенных систем, масштабируемых до миллиарда пользователей. Его основное внимание сейчас сосредоточено на исследованиях надежных и безопасных операционных систем. Результатом этих исследовательских проектов стало более 140 рецензируемых статей в журналах и на конференциях. Профессор Таненбаум также является автором или соавтором пяти книг. Книги переведены на языки от баскского до тайского и используются в университетах по всему миру.

 

Профессор Таненбаум также создал значительное количество программного обеспечения, особенно MINIX, небольшой клон UNIX. Это было прямым источником вдохновения для Linux и платформы, на которой изначально разрабатывался Linux. Текущая версия MINIX, называемая MINIX 3, теперь ориентирована на то, чтобы быть чрезвычайно надежной и безопасной операционной системой. Профессор Таненбаум будет считать свою работу выполненной, когда ни один компьютер не будет оснащен кнопкой перезагрузки. и ни один пользователь понятия не имеет, что такое сбой операционной системы. MINIX 3 — это действующий проект с открытым исходным кодом, в который вы можете внести свой вклад. Перейти к www.minix3.org , чтобы загрузить бесплатную копию и узнать, что происходит.

 

Кандидат наук проф. Таненбаума. студенты добились большей славы после окончания учебы. Он очень гордится ими. В этом отношении он похож на наседку.

 

Таненбаум является членом ACM, членом IEEE и членом Королевской академии искусств и наук Нидерландов. Он также получил множество научных премий от ACM, IEEE и USENIX. Если вам действительно интересно узнать о них, посмотрите его страницу в Википедии. Он также имеет две почетные докторские степени.

 

Герберт Бос получил степень магистра в Университете Твенте и докторскую степень. из компьютерной лаборатории Кембриджского университета в Великобритании. С тех пор он много работал над надежными и эффективными архитектурами ввода-вывода для таких операционных систем, как Linux, а также исследовал системы, основанные на MINIX 3. В настоящее время он профессор систем и сетевой безопасности на кафедре компьютерных наук в Свободном университете в Амстердам, Нидерланды. Его основная область исследований — системная безопасность. Вместе со своими учениками он работает над новыми способами обнаружения и прекращения атак, анализа и обратного проектирования вредоносных программ, а также устранения ботнетов (вредоносных инфраструктур, которые могут охватывать миллионы компьютеров). В 2011 году он получил стартовый грант ERC за свои исследования в области обратного проектирования. Несколько его учеников получили докторскую степень Роджера Нидхэма. Награда за лучшую докторскую степень. диссертация по системам в Европе.

Аппаратные требования для современных операционных систем

CS322: Аппаратные требования для современных операционных систем

Операционная система находится между пользовательскими программами и голой машиной. Это роли варьируются в зависимости от конкретного оборудования и пользовательских программ. предназначен для работы с.

В этом разделе мы хотим изучить аппаратные требования голой машина, необходимая для современной многопрограммной операционной системы.

В этих примечаниях используется термин 9.0039 ядро ​​. Ядро является центральной частью операционной системы. При монолитной эксплуатации таких системах, как UNIX, ядро ​​— это то же самое, что и ОС. В другом операционных системах ядро ​​может быть только частью кода, обрабатывающего обязанности операционной системы.

I. Средства защиты

Если операционная система должна обеспечивать какой-либо механизм защиты на все то должна быть какая-то аппаратная поддержка для этого.

A. Режимы ЦП

Как минимум процессор должен иметь какой-то процессор слово состояния , которое имеет один или несколько битов режима . Эти биты используются для указания текущего режима, в котором находится процессор. выполнение. Обычно имеется по крайней мере один бит, обеспечивающий два режима: режим ядра (или монитор ) и пользовательский режим . Системы VAX имеют два бита режима и четыре режимы: пользовательский, супервизор, исполнительный и ядро.

В простом случае двух режимов ядро ​​запускает ЦП в режиме ядра, а весь остальной программный код выполняется в пользовательском режиме. Некоторые инструкции разрешены только в режиме ядра.

В большинстве операционных систем происходит переход с одного режима на другой выполняются несколькими способами:

  • специальная инструкция возврата используется для кода, выполняется в режиме ядра, но возвращает управление пользовательская программа. Это часто бывает в обработчик прерывания (обсуждается позже).
  • мы обсудим переход из пользовательского режима в режим ядра позже.

B. Несколько регистров указателей стека

ЦП должен иметь другой регистр указателя стека для каждый режим. Это предотвращает загрузку пользователем недопустимого адреса. в указатель стека непосредственно перед переключением ЦП на ядро режим.

C. Защита памяти

ЦП должен иметь способ защиты различных областей памяти из пользовательских программ. Это включает в себя защиту не только памяти ядра из пользовательских программ, а также другой пользовательской памяти, как хорошо.

Это можно сделать несколькими способами:

  1. Используйте один или несколько регистров для выделения памяти, которая может быть доступны в любой момент времени (зависит от режима процессора и/или запущен пользовательский процесс).

  2. Используйте блок управления памятью (MMU) для сопоставления адресов между пользовательскими программами и физической памятью. (Это необходимо для виртуальная память). Различные режимы процессора могут быть связаны с разные таблицы отображения в MMU.

D. Привилегированные операции

Некоторые операции ЦП должны выполняться только в режиме ядра. Например:

По причинам, перечисленным выше, необходимо, чтобы любой код, работающий при процессор в режиме ядра должен быть доверял . В некоторых системах, когда любая часть ядра выполняется ЦП находится в режиме ядра. В другом, обычно более современные системы многие задачи ядра работают в пользовательском режиме, и выполняются только те операции, которые требуют привилегированных операций в режиме ядра.

Например, UNIX имеет монолитное ядро ​​— планировщик, драйверы устройств, файловая система и т. д. все являются частью одного ядра и все работают, когда ЦП находится в режиме ядра. Другие системы имеют ядро ​​меньшего размера, работающее в режиме ядра и иметь другие процессы (например, процессы, управляющие файловая система и различные драйверы устройств), которые работают в пользовательском режиме, с ловушками обратно к ядру для привилегированных инструкций ввода-вывода.

II. Средства управления памятью

Мы обсудим это более подробно позже в течение семестра.

III. Средства прерывания

А. Перед прерываниями…

Прежде чем компьютеры поддерживали такие операции, как буферизация и другие разработанные чтобы уменьшить время простоя ЦП, операции ввода-вывода выполнялись опрос , когда компьютер вошел в цикл, который неоднократно проверял состояние устройства ввода-вывода до тех пор, пока оно не войдет в желаемое состояние. Псевдокод для это может выглядеть так:

для i := 1 to number_of_units_to_transfer сделать
начинать
начать передачу одной единицы
пока не сделано с переводом делать
{ноль}
конец;
 

B. Управляемый прерываниями ввод-вывод

Чтобы иметь возможность перекрывать вычисления с вводом-выводом, устройства, которые выполняли Операции ввода-вывода нуждались в способе сигнализации ЦП о том, что операция завершена. готов продолжить или что операция завершена. Кроме того, ЦП нужно уметь реагировать на эти сигналы таким образом, чтобы быть «прерванным» от его вычисления, выполнить следующую задачу в потоке событий ввода-вывода, а затем вернуться к его вычислению. Сигналы, посылаемые Устройство ввода-вывода называется прерывает .

На данный момент мы не будем обсуждать аппаратную адаптацию к устройствам ввода-вывода. необходимо для прерываний. Как только ОС получает прерывание, она делает некоторые ведение домашнего хозяйства, чтобы он мог забрать свои вычисления, как только они закончатся обслуживание прерывания. Затем выполняется поиск в прерывании . vector или таблица прерываний , таблица в памяти ядра, которая содержит адрес кода в драйвере устройства, который должен обслуживать прерывать. 9Затем выполняется обработчик прерывания 0005 . Когда обработчик завершено, управление процессором возвращается коду, который выполнялся до этого. произошло прерывание.

            / -----------
            | 0 |
            | -----------
            | 1 |
            | -----------
            | 2 |
  Прервать | -----------
   Вектор | 3 | |---------\ CPU возвращается к коду pre-int
| -----------
            |
|
\
 

Вопрос: Что произойдет, если прерывание произойдет, когда другое прерывание обслуживается? Это может быть или не быть проблемой. Системы обычно могут отключить прерывания, чтобы некоторый код можно было обозначить как непрерываемый. Другая возможность состоит в том, чтобы иметь разные уровни приоритета прерываний, чтобы некоторые прерывания можно игнорировать, но другие будут обрабатываться должным образом.

C. Прерывания, не связанные с вводом/выводом

Прерывания также используются для целей, отличных от ввода/вывода.

  1. прерывания таймера

  2. ловушки незаконных операций

  3. системные вызовы (программные прерывания)

D. Обработчики прерываний

Каждое прерывание имеет связанный с ним обработчик в операционной системе.

  1. В зависимости от характера прерывания, которое он обрабатывает, обработчик может быть введен из-за

    • внешнее событие (IO, таймер и т.д.)
    • недопустимая инструкция в текущей программе (например, деление на ноль)
    • прерывание, сгенерированное программным обеспечением (запрос ввода-вывода и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *