Экология. Лекция 4

Тема: Основные подходы к построения ядра ОС

Переносимость операционной системы.

Система для компьютера А делится на 2 части. Одна часть – машинно-независимая часть (зависит от аппаратуры). 2 часть машинно-зависимая часть (язык Ассемблера). АХ –аккумулятор, DX – указание порта для ввода/вывода. СХ – регистр-счетчик.

С – язык низкоуровнего системного программирования.

· ОС с монолитным ядром. Все модули ядра работали в едином адресном пространстве. (Первые ПК). Они могут вызывать друг друга напрямую. Каждый модуль может вызывать другой модуль ядра без каких-либо ограничений. Плюсы: не требует затрат времени. Ядро работает быстро. Минус: Если какой-то модуль по какой-то либо причине не работает, то выходят из строя все модули и падение ОС. Если нужно добавить новый драйвер, то это связано с перекомпиляцией ядра. Существовали довольно долго.

· ОС с модульным ядром. Пример с флешкой. Подгружается драйвер из ядра. Достоинство: модификация ядра выполняется проще. Модульное ядро не предназначено для работы в отдельных адресных пространств. Работает в едином адресном пространстве.

· ОС с микроядром. Микроядро используется в операционных системах реального времени. Малые размеры. Получить микроядро можно сняв 2 верхних слоя

Перенос основного объема функций ядра в пользовательское пространство. (тетрадь)

Преимущества микроядер: меньше по размеру. Быстродействие. Имеется кэш 1-ого, 2-ого, 3-его уровня. Кэш первого уровня малый размер, но работает быстро. 2-ого уровня размер больше, но медленнее. Кэш 3-его уровня 3-6 мегабайт.

Реализация системного вызова в микроядерной архитектуре. (тетрадь 2)

Высокая надежность! Чем меньше система, тем меньше уязвимость. Меньше атаки. Система с микроядром обеспечивают большую надежность. Его легче модернизировать.

В системе обычного вызова – 2 вызова, а в системе с микроядром менее, чем 4. (тетрадь 3)

Структура двухядерной ОС

RT ядро RT-FIFO программное

Linux-процесс RT-прцесс обеспечение

X-Windows Linux-ядро данные

Дисплей Диск Устройства уровень оборудования

	Энергетическая проблема. Традиционные и альтернативные источники энергии Основные потребители энергии- промышленность, сельское хозяйство, транспорт (трамвай, метро, железная дорога, троллейбус); кроме того, большое количество энергии расходуется на бытовые нужды человека: освещение, обогрев домов, функционирование различных приборов. Использование электроэнергии позволяет обеспечивать нормальный уровень жизни человека. 88% мировой потребности в энергии обеспечивают традиционные (обычные) источники энергии - уголь, нефть, газ, мазут.
Энергию вырабатывают электростанции. Теплоэлектростанции (ТЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) используют природное (ископаемое) топливо: уголь, продукты переработки нефти (мазут), газ, сланцы. Первые теплоэлектростанции появились в конце ХIХ в.: 1882 г. - в США; 1883 г. - в России; 1884 г. – в Германии. ТЭС и ТЭЦ – один из основных источников загрязнения атмосферы наряду с автотранспортом.

Гидроэлектростанции (ГЭС) используют энергию падающей воды. При строительстве некоторых ГЭС, особенно на равнинной местности, большие территории земли заливаются водой, а затем на этом месте могут образовываться болота, вода становится застойной, летом начинают

интенсивно цвести водоросли, погибает рыба и т.д.

Первые гидроэлектростанции появились, как и ТЭС, в конце ХIХ в.: 1876 – 1881 гг. - в Германии; 1895-1896 гг. – в России, ГЭС строят на больших реках. В России самые крупные ГЭС находятся на Енисее, Ангаре, Волге и других реках.

Атомные электростанции (АЭС) используют радиоактивное топливо. Первая в мире АЭС была пущена в 1954 г. в России (г. Обнинск), таким образом, в 2004 г. исполнилось 50 лет атомной энергетике. При высокой надёжности системы аварийной защиты, АЭС представляют собой сооружения более экологически чистые по сравнению, например, с ТЭС, хотя потенциально возможно загрязнение биосферы радиоактивными отходами (при превышении допустимых доз облучения наблюдаются мутагенный и тератогенный эффекты, происходят необратимые изменения в состоянии крови, человек заболевает лучевой болезнью или раком). Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. сильно затормозила атомной энергетики, но без АЭС быстрый прогресс экономики невозможен.

В мировом масштабе доля атомной энергии в общем энергобалансе в 1990 г. составила 11,1 %, а в 2010 г. - 15,8 %. В промышленно развитых странах доля электроэнергии, вырабатываемая на АЭС, составляет в общем энергобалансе: во Франции – 80%, в Бельгии – 55, в Швеции и Швейцарии – около 40, в Японии и Германии – около 30%, В нашей стране атомная энергетика даёт в среднем 16% всей электроэнергии (на северо-западе России этот показатель составляет 43%).

Немаловажным фактором является и то обстоятельство, что цена на электроэнергию, вырабатываемую на АЭС, ниже, чем на тепловых станциях, на 13,6%.

В ближайшем будущем в нашей стране будет построена первая в истории плавучая атомная тепловая электростанция (ПАТЭС). Работа над первым пилотным проектом ведётся в г. Северодвинске (Архангельская область). ПАТЭС может доплывать до любого пункта вдоль Северного морского пути и там обслуживать целый регион. Энергия, полученная от плавучей АЭС, будет в два раза дешевле, поэтому высокая стоимость подобной атомной установки должна окупиться через 8 лет.

В последние годы особое внимание обращают на альтернативные источники энергии. Эти источники энергии – возобновляемые, они практически безвредны для окружающей среды.

Солнечная энергия (гелиоэнергетика) – самый распространённый альтернативный источник энергии. Солнечное излучение в 15 тыс. раз превышает мировое ежегодное потребление энергии.

Человек создает солнечные элементы и батареи для производства электроэнергии; гелиоэлектростанции, солнечные коллекторы для получе-ния низкотемпературного тепла для теплоснабжения зданий. Солнечные батареи являются единственным источником электроснабжения космических кораблей. Солнечная энергия уже применяется в южных странах Европы, в США, а в Китае за счёт энергии Солнца обеспечивается горячей водой 30 тыс. домов. Использование энергии Солнца не решает проблемы полностью, т.к. солнечную энергию трудно запасать и трудно передавать на большие расстояния без потерь. Одно из решений этой проблемы: превратить солнечную энергию в химическую (т.е. получать с помощью солнечной энергии какое-нибудь топливо, например, водород). В Саудовской Аравии уже работает такая установка.

Ветровая энергия (ветроэнергетика) – механиче

используется ветроэлектростанциями с КПД около 40 % для получения электроэнергии. В районах с постоянными ветрами ветроэлектростанции достигают мощности 50 – 100 кВт. Наибольшее число ветроэлектростанций работает в настоящее время в США (9000) и Дании (1500), где с помощью ветряков получают 20%, а в Германии – 10% электроэнергии. Однако даже такой экологически чистый источник энергии создает проблемы: ультразвуковое излучение, помехи в работе телевизоров, особенно отрицательно действует на орнитофауну (вызывая гибель птиц).

ская энергия ветра

Гидроэнергия (гидроэнергетика). Использование энергии приливов известно еще с XI века: в Англии, Франции, Канаде работали приливные мельницы и лесопилки. Первая приливная мельница в России появилась в Беломорье в ХVII в. В настоящее время самая крупная приливная электростанция (ПЭС) находится на берегу Ла-Манша, в устье реки Ранг (Бретань). В России работают несколько ПЭС: мощная ПЭС в Кислой губе (Кислогубская ПЭС) на Белом море, две в Охотском море в Пенжинской губе, где приливы доходят до 17 м. Мощные приливные станции действуют в Дании, Австралии, проектируются в Канаде, Индии, Южной Корее, КНР.

Биоэнергия (биоэнергетика) использует биогаз. Биогаз – возобновляемый источник энергии, образуется при разложении растительных и животных отходов без доступа кислорода в биогазовых или очистных сооружениях. Основные компоненты биогаза – метан (СН₄) и углекислый газ (СО₂). Биогаз используют для приготовления пищи, отопления, в газовых двигателях блок – ТЭЦ. Особенно широко используется блок – ТЭЦ в Германии.

Геотермальная энергия – используется в районах вулканизма и местах, где на поверхность Земли поднимаются горячие подземные воды – термальные источники. Самая крупная геотермальная электростанция находится в США; в Италии (в провинции Тоскана) такая электростанция снабжает электроэнергией всю область. В Исландии 80 % населения обогревают свои дома геотермальным теплом. Геотермальная энергетика в настоящее время особенно развивается в Центральной Америке, Азии, Африке, на одно из первых мест выходит Япония. В России действует одна геотермальная электростанция – на Камчатке. Кроме того, жители Камчатки используют тепло термальных вод для обогрева жилищ и сельскохозяйственных теплиц, где круглый год выращиваются растения.

Основные типы альтернативных источников энергии представлены в табл. 1.

Таблица 1

Дата добавления: 2014-01-05