Принципы построения операционных систем. Классификация операционных систем

Классификация операционных систем

Существует несколько схем классификации операционных систем. Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя (табл. 1).

Таблица 1. Классификация ОС

№ п/п	Признак классификации	Разделения
1.	По числу одновременно выполняемых задач	1. Однозадачные 2. Многозадачные
2.	По числу одновременно работающих пользователей	1. Однопользовательские 2. Многопользовательские
3.	По числу одновременно управляемых процессоров	1. Однопроцессорные 2. Многопроцессорные
4.	По режиму работы	1. Пакетной обработки 2. Разделения времени 3. Реального времени 4. Многорежимные

Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный режим в соответствии с определенными требованиями.

Приблизительность классификации по числу одновременно выполняемых задач очевидна. Так, в ОС MS-DOS можно организовать запуск дочерней задачи и одновременное сосуществование в памяти двух и более задач. Однако эта ОС традиционно считается однозадачной, главным образом из-за отсутствия защитных механизмов и коммуникационных возможностей.

Что касается классификации по числу одновременно работающих пользователей, то следует отметить: наиболее существенно отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.

Многопроцессорные системы состоят из двух или более центральных процессоров, осуществляющих параллельное выполнение команд. Поддержка мультипроцессирования является важным свойством ОС и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT и в ряде других.

Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.

Рассмотрим подробнее классификацию ОС по режиму работы. Существует три категории ОС, которые характеризуются определенным типом взаимодействия между пользователем и его заданием: ОС пакетной обработки, в которых задание пользователя обрабатывается как последовательность пакетов, а возможность взаимодействия между пользователем и его заданием во время выполнения отсутствует; ОС разделения времени, которые обеспечивают одновременное обслуживание многих пользователей, позволяя каждому взаимодействовать со своими заданиями; ОС реального времени, которые обслуживают внешние процессы в темпе, соизмеримом с темпом их поступления (в настоящее время широкое распространение получили многорежимные ОС).

В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени. Они используются для управления различными техническими объектами или технологическими процессами. Такие системы характеризуются предельно допустимым временем реакции на внешнее событие, в течение которого должна быть выполнена программа, управляющая объектом. Система должна обрабатывать поступающие данные быстрее, чем те могут поступать, причем от нескольких источников одновременно. Столь жесткие ограничения сказываются на архитектуре систем реального времени, например, в них может отсутствовать виртуальная память, поддержка которой дает непредсказуемые задержки в выполнении программ.

Приведенная классификация ОС не является исчерпывающей.

ОС различают по назначению, выполняемым функциям и формам реализации. ОС – сложные дискретные системы, но в основу их разработки положены девять принципов (табл. 1).

Таблица 1. Принципы построения операционных систем

№ п/п	Принцип	Сущность
1.	Частотный	Наиболее часто встречающиеся операции выполняются наиболее быстро.
2.	Модульности	ОС создают на основе объединения самостоятельных функциональных элементов системы.
3.	Функциональной избирательности	Наиболее значимые и часто используемые модули выделяют в ядро ОС.
4.	Генерируемости	Настройка системных программ исходя из конкретной конфигурации ЭВМ и круга решаемых задач.
5.	По умолчанию	ОС самостоятельно задает параметры работы вычислительной системы, если их не задает пользователь.
6.	Перемещаемости	Построение модулей, исполнение которых не зависит от расположения в ОЗУ.
7.	Защиты	Необходимо разрабатывать меры, защищающие программы и данные от искажения и влияния друг на друга, а также пользователей на ОС.
8.	Независимости программ от внешних устройств
9.	Наращиваемости и открытости	Открытая ОС доступна для анализа специалистам, а наращиваемая – для модификации и совершенствования.

Данные принципы являются методологической основой построения ОС, но их можно с успехом применять и при разработке прикладного программного обеспечения.

1.8. Переносимость ОС

Для обеспечения мобильности (переносимости) ОС используются следующие правила: большая часть кода пишется на языках, трансляторы которых есть для всех платформ; минимизация машинно-зависимого кода; аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях.

Если код ОС может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на другой и с аппаратной платформы одного типа на другую, то такую ОС называют переносимой или мобильной. Мобильность – это не бинарное состояние, понятие степени. Вопрос не в том, может ли ОС быть перенесена, а в том, сколько усилий необходимо потратить. Для того чтобы обеспечить свойство мобильности ОС, разработчики должны следовать вышеперечисленным правилам.

Дата добавления: 2014-12-08