Отличия ядра ОСРВ от операционных систем общего назначения
Архитектуры ОСРВ.
Основные функции ядра. Отличия ядра ОСРВ от ядра обычных ОС.
Диспетчер, диспетчирование: Определение, функции. RMS, EDF.
4. Циклический алгоритм планирования (round-robin).
Планирование задач по приоритетам.
Требования к организации взаимодействия между нитями.
Поддержка операций ввода-вывода. Перераспределение памяти.
Файловая система.
9. Язык Ada. Особенности.
Диаграммы прецедентов. Нотация UML для классов и объектов.
Диаграммы классов.
Диаграммы взаимодействия.
Диаграммы состояний.
Диаграммы параллельной кооперации.
Механизмы расширения UML.
Среды для параллельной обработки. Поддержка исполнения в мультипрограммной и мультипроцессорной средах.
Сервисы операционной системы. Стандарт POSIX.
Сервисы распределенных операционных систем.
Архитектуры ОСРВ.
В своем развитии ОСРВ строились на основе следующих архитектур.
Монолитная архитектура. ОС определяется как набор модулей, взаимодействующих между собой внутри ядра системы и предоставляющих прикладному ПО входные интерфейсы для обращений к аппаратуре. Основной недостаток этого принципа построения ОС заключается в плохой предсказуемости ее поведения, вызванной сложным взаимодействием модулей между собой.
Уровневая (слоевая) архитектура. Пример — MS-DOS. Прикладное ПО имеет возможность получить доступ к аппаратуре не только через ядро системы и ее сервисы, но и напрямую. По сравнению с монолитной такая архитектура обеспечивает значительно большую степень предсказуемости реакций системы, а также позволяет осуществлять быстрый доступ прикладных приложений к аппаратуре. Главным недостатком таких систем является отсутствие многозадачности.
|
|
|
Архитектура «клиент–сервер». Основной ее принцип заключается в вынесении сервисов ОС в виде серверов на уровень пользователя и выполнении микроядром функций диспетчера сообщений между клиентскими пользовательскими программами и серверами – системными сервисами. Преимущества такой архитектуры:
1. Повышенная надежность, т. к. каждый сервис является, по сути, самостоятельным приложением и его легче отладить и отследить ошибки;
2. Улучшенная масштабируемость, поскольку ненужные сервисы могут быть исключены из системы без ущерба к ее работоспособности;
3. Повышенная отказоустойчивость, т. к. «зависший» сервис может быть перезапущен без перезагрузки системы.
Основные функции ядра. Отличия ядра ОСРВ от ядра обычных ОС.
Основные функции ядра
Ядро — центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память и внешнее аппаратное обеспечение. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.
|
|
|
Итак ядро предоставляет для прикладного ПО пять основных категорий сервисов:
Управление задачами. Самая главная группа сервисов. Позволяет разработчикам приложений проектировать программные продукты в виде наборов отдельных программных фрагментов, каждый из которых может относиться к своей тематической области, выполнять отдельную функцию и иметь свой собственный квант времени, отведенный ему для работы. Каждый такой фрагмент называется задачей. Сервисы в рассматриваемой группе обладают способностью запускать задачи и присваивать им приоритеты. Основной сервис здесь — планировщик задач. Он осуществляет контроль за выполнением текущих задач, запускает новые в соответствующий период времени и следит за режимом их работы.
Динамическое распределение памяти. Многие (но не все) ядра ОСРВ поддерживают эту группу сервисов. Она позволяет задачам заимствовать области оперативной памяти для временного использования в работе приложений. Часто эти области впоследствии переходят от задачи к задаче, и посредством этого осуществляется быстрая передача большого количества данных между ними. Некоторые очень малые по размеру ядра ОСРВ, которые предполагается использовать в аппаратных средах с строгим ограничением на объем используемой памяти, не поддерживают сервисы динамического распределения памяти.
|
|
|
Управление таймерами. Так как встроенные системы предъявляют жесткие требования к временным рамкам выполнения задач, в состав ядра ОСРВ включается группа сервисов, обеспечивающих управление таймерами для отслеживания лимита времени, в течение которого должна выполняться задача. Эти сервисы измеряют и задают различные промежутки времени (от 1 мкс и выше), генерируют прерывания по истечении временных интервалов и создают разовые и циклические будильники.
Взаимодействие между задачами и синхронизация. Сервисы данной группы позволяют задачам обмениваться информацией и обеспечивают ее сохранность. Они так же дают возможность программным фрагментам согласовывать между собой свою работу для повышения эффективности. Если исключить эти сервисы из состава ядра ОСРВ, то задачи начнут обмениваться искаженной информацией и могут стать помехой для работы соседних задач.
|
|
|
Контроль устройства ввода/вывода. Сервисы этой группы обеспечивают работу единого программного интерфейса, взаимодействующего со всем множеством драйверов устройств, которые являются типичными для большинства встроенных систем.
В дополнение к сервисам ядра, многие ОСРВ предлагают линейки дополнительных компонентов для организации таких высокоуровневых понятий, как файловая система, сетевое взаимодействие, управление сетью, управление базой данных, графический пользовательский интерфейс и т. д. Хотя многие из этих компонентов намного больше и сложнее, чем само ядро ОСРВ, они, тем не менее, основываются на его сервисах. Каждый из таких компонентов включается во встроенную систему, только если ее сервисы необходимы для выполнения встроенного приложения и только для того, чтоб свести расход памяти к минимуму.
Отличия ядра ОСРВ от операционных систем общего назначения
Многие операционные системы общего назначения также поддерживают указанные выше сервисы. Однако ключевым отличием сервисов ядра ОСРВ является детерминированный, основанный на строгом контроле времени, характер их работы. В данном случае под детерминированностью понимается то, что для выполнения одного сервиса операционной системы требуется временной интервал заведомо известной продолжительности. Теоретически это время может быть вычислено по математическим формулам, которые должны быть строго алгебраическими и не должны включать никаких временных параметров случайного характера. Любая случайная величина, определяющая время выполнения задачи в ОСРВ может вызвать нежелательную задержку в работе приложения, тогда следующая задача не уложится в свой квант времени, что послужит причиной для ошибки.
В этом смысле операционные системы общего назначения не являются детерминированными. Их сервисы могут допускать случайные задержки в своей работе, что может привести к замедлению ответной реакции приложения на действия пользователя в заведомо неизвестный момент времени. При проектировании обычных операционных систем разработчики не акцентируют свое внимание на математическом аппарате вычисления времени выполнения конкретной задачи и сервиса. Это не является критичным для подобного рода систем.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 530; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!