double arrow

Монолитное ядро

Основные функции и архитектурные особенности ОС

Рассмотрим основные функции ОС и такие архитектурные особенности ОС как монолитное ядро, слоеные системы, виртуальные машины, микроядерная архитектура.

1.4.1 Основные функции ОС:

К основным функциям ОС относятся следующие:

1) Планирование заданий и использования процессора.

2) Обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации.

3) Управление памятью.

4) Управление файловой системой.

5) Управление вводом-выводом.

6) Обеспечение безопасности

Каждая из приведенных функций обычно реализована в виде подсистемы, являющейся структурным компонентом ОС.

По сути дела, ОС это обычная программа, поэтому было бы логичным и организовать его так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. В этом случае компоненты ОС являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура ОС называется монолитным ядром (monolithic kernel). Монолитное ядро представляет собой набор процедур, каждая из которых может вызвать каждую. Все процедуры работают в привилегированном режиме. Таким образом, монолитное ядро это такая схема ОС, при которой все ее компоненты являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур. Для монолитной ОС ядро совпадает со всей ОС.

Во многих ОС с монолитным ядром сборка ядра, то есть его компиляция, осуществляется отдельно для каждого компьютера, на который устанавливается ОС. При этом можно выбрать список оборудования и программных протоколов, поддержка которых будет включена в ядро. Так как ядро является единой программой, перекомпиляция это единственный способ добавить в него новые компоненты или исключить неиспользуемые. Следует отметить, что присутствие в ядре лишних компонентов крайне нежелательно, так как ядро всегда полностью располагается в оперативной памяти. Кроме того, исключение ненужных компонент повышает надежность ОС в целом.

Монолитное ядро старейший способ организации ОС. Примером систем с монолитным ядром является большинство Unix-систем.

Даже в монолитных ОС можно выделить некоторую структуру. Как в бетонной глыбе можно различить вкрапления щебенки, так и в монолитном ядре выделяются вкрапления сервисных процедур, соответствующих системным вызовам. Сервисные процедуры выполняются в привилегированном режиме, тогда как пользовательские программы в непривилегированном режиме. Для перехода с одного уровня привилегий на другой иногда может использоваться главная сервисная программа, определяющая, какой именно системный вызов был сделан, корректность входных данных для этого вызова, и передающая управление соответствующей сервисной процедуре с переходом в привилегированный режим работы. Иногда выделяют также набор программных утилит, которые помогают выполнению сервисных процедур.

Например, Windows 2000 содержит элементы монолитных ОС.


Сейчас читают про: