Микроядерная архитектура операционной системы. Лекция 4

1.

2.

Содержание лекции
1. Концепция многослойного взаимодействия
2. Многослойная структура ОС
3. Микроядерная архитектура

3.

1 Концепция многослойного взаимодействия
Система состоит из иерархии слоев.
Каждый слой обслуживает вышележащий слой,
выполняя для него некоторый набор функций,
которые образуют межслойный интерфейс.
На основе функций нижележащего слоя следующий
(вверх по иерархии) слой строит свои функции - более
сложные и более мощные, которые, в свою очередь,
оказываются примитивами для создания еще более
мощных функций вышележащего слоя.

4.

Концепция многослойного взаимодействия
Строгие правила касаются только взаимодействия
между слоями системы.
Между модулями внутри слоя связи могут быть
произвольными.
Отдельный модуль может выполнить свою работу
либо самостоятельно, либо обратиться к другому
модулю своего слоя, либо обратиться за помощью к
нижележащему слою через межслойный интерфейс.

5.

Концепция многослойного взаимодействия

6.

2 Многослойная структура ОС
Трехслойная схема вычислительной системы

7.

Многослойная структура ядра ОС

8.

Многослойная структура ядра:
- Средства аппаратной поддержки ОС: средства
поддержки привилегированного режима, система
прерываний, переключения контекстов процессов,
защиты областей памяти и т. п.
- Машинно-зависимые
компоненты
ОС
программные модули, отражающие специфику
аппаратной платформы компьютера.
- Базовые
механизмы
ядра
наиболее
примитивные
операции
ядра
(программное
переключение
контекстов
процессов,
диспетчеризация
прерываний,
перемещение
страниц из памяти на диск и обратно и т. п.).

9.

Многослойная структура ядра:
Менеджеры
ресурсов
мощные
функциональные
модули,
реализующие
стратегические задачи по управлению ресурсами
вычислительной системы (менеджеры процессов,
ввода-вывода, файловой системы и оперативной
памяти).
- Интерфейс системных вызовов - образует
прикладной программный интерфейс ОС API.

10.

3 Микроядерная архитектура
Перенос основного объема функций ядра
в пользовательское пространство

11.

Состав микроядра - машинно-зависимые
модули, выполняющие:
- базовые функции
процессами;
ядра
по
управлению
- обработку прерываний;
- управление виртуальной памятью;
- пересылку сообщений;
- управление устройствами ввода-вывода;
- загрузку или чтение регистров устройств.

12.

Серверы ОС
Серверы
ОС
менеджеры
ресурсов,
вынесенные
в
пользовательский
режим,
основным назначением которых является
обслуживание запросов локальных приложений
и других модулей ОС.
Удобный и эффективный способ вызова
процедур
одного
процесса
из
другого
поддерживает микроядро.

13.

Реализация системного вызова в
микроядерной архитектуре

14.

Преимущества микроядерной
архитектуры
- Высокая степень переносимости ОС.
- Простая расширяемость ОС.
- Повышенная надежность ОС:
- собственная область памяти каждого сервера;
- перезапуск сервера без остановки или
повреждения остальных;
- серверы не могут модифицировать память, в
которой хранится и работает микроядро;
- ниже
вероятность
появления
ошибок
программирования.
-Поддержка распределенных вычислений.

15.

Недостаток микроядерной
архитектуры - производительность
Смена режимов при выполнении системных вызовов