Лекция №5. Структура операционных систем. | Евгений Дергунов | Дзен

• Операционные системы включают ядро, подсистемы управления памятью, программами, файловую систему и драйверы устройств.  

• Основные подсистемы: управление процессами, основной и внешней памятью, устройствами ввода-вывода, файлами, защита системы, сетевая поддержка и командный интерфейс.  

• Процесс - это программа в стадии выполнения, требующая ресурсов процессора, памяти, файлов и устройств ввода-вывода.  

• Операционная система управляет созданием, удалением, приостановкой и возобновлением процессов, обеспечивая их взаимодействие и синхронизацию.  

• Основная память - энергозависимое устройство, теряющее содержимое при разрушении системы.  

• Операционная система ведет учет используемой памяти, распределяет и освобождает пространство, принимая решения о загрузке процессов.  

• Внешняя память используется для хранения программ и данных, управляя свободным пространством, распределением памяти и управлением дисками.  

• Подсистема ввода-вывода включает кэширование, буферизацию, общий интерфейс драйверов и драйверы специализированных устройств.  

• Файлы представляют собой наборы взаимосвязанной информации, включая данные и программы.  

• Операционная система управляет созданием, удалением, манипуляциями с файлами и их выгрузкой на внешние устройства.  

• Защита системы управляет доступом к программам, процессам и ресурсам, различая авторизованное и неавторизованное использование.  

• Сетевая поддержка обеспечивает доступ к системным ресурсам через компьютерную сеть, увеличивая скорость вычислений и надежность.  

• Командный интерфейс управляет процессами, вводом-выводом, памятью, файловой системой, защитой и сетевым обеспечением.  

• Аппаратная поддержка включает средства поддержки привилегированного режима, трансляции адресов, переключения процессов, систему прерываний, системный таймер и защиту памяти.  

• Монолитные системы состоят из процедур, работающих в привилегированном режиме, и сервисных процедур, выполняющих системные вызовы.  

• Монолитная операционная система включает основную программу, набор служебных программ и вспомогательных процедур.  

• Вспомогательные процедуры выполняют действия для нескольких служебных процедур.  

• В операционных системах с монолитным ядром сборка ядра осуществляется отдельно для каждого компьютера.  

• Исключение ненужных компонентов повышает надежность системы.  

• Монолитное ядро - старейший способ организации операционных систем.  

• Пример: система, созданная в 1968 году в Голландии.  

• Многоуровневая система обеспечивает многозадачность и управление памятью.  

• Микроядерная архитектура разбивает операционную систему на небольшие модули.  

• Большинство программ операционной системы работают как пользовательские процессы.  

• Ошибки в драйверах устройств не вызывают сбой всей системы.  

• Микроядерная архитектура позволяет добавлять новые компоненты без прерывания работы.  

• Недостаток: дополнительные накладные расходы на передачу сообщений снижают производительность.  

• Монолитная система: высокая скорость работы, но большой программный код и уязвимость к ошибкам.  

• Микроядерная архитектура: малый программный код ядра, но большие накладные расходы и медленная работа.  

• Клиент-серверная модель: обособление процессов на серверы и клиенты.  

• Связь между клиентами и серверами осуществляется через передачу сообщений.  

• Модель применима как на отдельных машинах, так и в сетях.  

• Персональный компьютер отправляет запросы на веб-страницу на сервер.  

• Первые выпуски ОС IBM OS/360 были пакетными, но пользователи хотели интерактивную работу.  

• Система разделения времени TSS/360 была громоздкой и медленной, что привело к отказу от проекта.  

• VM/370 обеспечивала многозадачность и удобный интерфейс.  

• Виртуальные машины VM/370 были точными копиями оборудования, включая режим ядра и пользователя.  

• На разных виртуальных машинах могли работать разные операционные системы.  

• Виртуализация позволяет клиентам выбирать между общим и выделенным хостингом.  

• Виртуальные машины позволяют запускать разные операционные системы на одной физической машине.  

• Это снижает затраты на выделенный сервер для небольших и средних веб-сайтов.  

• Гипервизоры первого типа требуют готовности процессора к работе в режиме виртуальной машины.  

• Гипервизоры второго типа используют основную операционную систему для выполнения задач.  

• Коммерческие гипервизоры используют гибридную стратегию для повышения производительности.  

• Виртуальная машина Java предназначена для запуска программ на языке Java.  

• Код для виртуальной машины Java может выполняться на любом компьютере с Java-интерпретатором.  

• Программы Java могут быть проверены на безопасность и выполняться в защищенной среде.  

• Экзоядро разделяет ресурсы между виртуальными машинами.  

• Каждая виртуальная машина имеет свои ресурсы, что исключает необходимость в переназначении адресов.  

• Экзоядро отделяет многозадачность от пользовательской операционной системы, что снижает затраты.  

• Рассмотрены шесть различных структур операционных систем.  

• Лекция завершена, но существуют и другие конструкции, включая гибридные.