Архитектурные особенности операционных систем

Онтогенез повторяет филогенез

В книге Таненбаума справедливо отмечено, что развитие операционных систем иллюстрирует известное из биологии правило " Онтогенез повторяет филогенез " - то есть развитие зародыша (онтогенез) повторяет эволюцию видов.

Соответственно, каждый новый вид компьютера (мэйнфрейм, мини-компьютер, персональный компьютер, встроенный компьютер, смарт-карта и т.д.) проходит через одни и те же стадии развития.

По мере совершенствования архитектуры, программирование на ассемблере сменяется программированием на языках высокого уровня. Затем компьютер обрастает дополнительным оборудованием, средствами поддержки многозадачности, простые операционные системы заменяются все более сложными. Попутно появляются централизованные файловые системы, виртуальная память и другие атрибуты полноценных операционных систем. Такой взгляд на эволюцию компьютерных архитектур имеет известную предсказательную силу. В частности, можно считать, что операционные системы Microsoft, начиная от MS-DOS и кончая современными версиями Windows, развивались по схожему сценарию.

В настоящее время подавляющее большинство операционных систем имеет так называемый монолитный дизайн.

В этом случае компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы.

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 операционной системы, при которой все ее компоненты:

- являются составными частями одной программы,

- используют общие структуры даннях

- взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур.

Современная тенденция в разработке операционных систем состоит в перенесении значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра.

Речь идет о подходе к построению ядра, называемом микроядерной архитектурой (microkernel architecture) операционной системы, когда большинство ее составляющих являются самостоятельными программами.

В этом случае взаимодействие между ними обеспечивает специальный модуль ядра, называемый микроядром.

Микроядро работает в привилегированном режиме и обеспечивает:

- взаимодействие между программами,

- планирование использования процессора,

- первичную обработку прерываний,

- операции ввода-вывода

- базовое управление памятью.

Остальные компоненты взаимодействуют путем обмена сообщениями в рамках архитектуры клиент-сервер (см. рис. 1.2).

Рис. 1.2. Реализация модели клиент-сервер в рамках микроядерной архитектуры

Дата добавления: 2014-12-07