Монолитные ОС

В общем виде операционная система монолитного типа представляет собой набор процедур, каждая из которых может вызывать другие. Процедуры ОС компилируются, а затем компонуются в единый объектный файл, специального формата, отличающегося от пользовательских приложений.

Однако, организация механизма реализации системных вызовов в такой ОС предполагает всё таки следующую структуру:

1. Главная программа, которая осуществляет обработку системных прерываний;

2. Набор служебных процедур, реализующие системные вызовы;

3. Набор утилит, обслуживающие служебные процедуры.

В ОС программа, которая инициирует и прекращает процессы обработки системных прерываний называется супервизором (supervisor). Спервизор - управляющая резидентная программа в составе операционной системы, координирующая распределение и использование ресурсов вычислительной системы.

В операционной системе может быть несколько супервизоров. Например, С. ввода-вывода контролирует состояние средств ввода-вывода, инициирует и прекращает процессы ввода-вывода. С. основной памяти осуществляет учет и динамическое распределение области оперативной памяти, в которую загружаются программы пользователей и некоторые системные программы. С. страниц организует страничный обмен виртуальной памяти.

В современных ВС в основном речь идёт о модульных ОС с монолитным ядром и в качестве примеров приводятся большинство UNIX-систем Linux; реализуемых на традиционных ядрах, ядро MS-DOS, ядро KolibriOS.

В качестве примера монолитной ОС можно привести ОС MS-DOS, в качестве ядра можно рассматривать два модуля msdos.sys Базовый модуль DOS, файл MSDOS.SYS и io.sys, Модуль расширения BIOS, к ним с системными вызовами обращались командный интерпретатор command.com, системные утилиты и приложения.

Недостатки:

1. Монолитные ядра требуют перекомпиляции при любом изменении состава оборудования.

2. «Разбухание» кода монолитных ядер делает их малопригодными для систем, ограниченных по объёму ОЗУ, например, встраиваемых системах, микроконтроллерах и т. д.

Альтернативой монолитным ядрам считаются архитектуры, основанные на микроядрах.

Альтернативой монолитным ОС выступает архитектура модульной ОС.

Модульные ОС структурно состоят из модулей, каждый из которых реализует определённый набор функций. Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:

1. Ядро — модули, выполняющие основные функции ОС;

2. Модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.

Модули ядра выполняют такие базовые функции как управление процессами, памятью, устройствами ввода вывода, обработка прерываний.

Вспомогательные модули как правило подразделяются на следующие:

· утилиты – программы, решающие задачи сопровождения ВС (сжатие дисков, архивация);

· системные обрабатывающие программы (редакторы, отладчики, компиляторы и пр.)

· программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.

· библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку приложений (библиотека математических функций, функций ввода-вывода).

Как и обычные пользовательские приложения, для выполнения своих задач вспомогательные модули, обращаются к функциям ядра посредством системных вызовов. Вспомогательные модули являются транзитными загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций. Такая организация ОС экономит оперативную память компьютера.

Модульное ядро - современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем компьютеров.

Модульность реализуется за счёт механизма подгрузки модулей поддерживающих то или иное аппаратное обеспечение (например, драйверов). При этом не требуются полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера.

1.Подгрузка модулей может быть как динамической (без перезагрузки ОС,), так и статической (выполняемой при перезагрузке ОС).

2.Подгружаемые модули загружаются в адресное пространство ядра и в дальнейшем работают как интегральная (т.е. единая) часть ядра. Поэтому с т.з архитектуры ядро рассматриваемой ОС остаётся монолитным.

Т.о. механизм динамической загрузки модулей - это более гибкий способ изменения образа ядра.

3.Динамическая подгрузка модулей помогает сократить размер кода, работающего в пространстве ядра (ядра), до минимума, что актуально для встраиваемых устройств с ограниченными аппаратными ресурсами.

4.Не все части ядра могут быть сделаны модулями. Некоторые части ядра всегда обязаны присутствовать в оперативной памяти и должны быть жёстко «вшиты» в ядро.

Важным свойством ядерной архитектуры, является возможность защиты кодов и данных операционной системы. Защита реализуется за счет выполнения функций ядра в привилегированном режиме.

Поиск по сайту: