Читайте также:
|
Преимущества и недостатки архитектуры на основе микроядра:
*переносимость. Весь машинно-зависимый слой изолирован в микроядре, поэтому для переноса ОС на новый процессор требуется меньше изменений, и все они сгруппированы вместе;
*расширяемость. Достигается легче, чем в классической архитектуре, где перегруппировать слои трудно из-за множественности и размытости интерфейсов между слоями.
*надежность. Выше, поскольку каждый сервер выполняется в виде отдельного процесса в своем изолированном от других серверов адресном пространстве.
*удобство поддержки распределенных вычислений. Модель «клиент-сервер» позволяет организовать серверы на различных компьютерах.
*производительность. ОС с архитектурой на основе микроядра всегда будет менее производительной, чем с классической. Это связано с тем, что выполнение системного вызова в классической ОС требует переключения режимов дважды, а в ОС на основе микроядра – четырежды.
23)_Ч3Какая задержка переключений процессора характерна для архитектуры ОС на основе микроядра?
Модель с микроядром хорошо подходит для поддержки распределенных вычислений, так как использует механизмы, аналогичные сетевым: взаимодействие клиентов и серверов путем обмена сообщениями. Серверы микроядерной ОС могут работать как на одном, так и на разных компьютерах. В этом случае при получении сообщения от приложения микроядро может обработать его самостоятельно и передать локальному серверу или же переслать по сети микроядру, работающему на другом компьютере. Переход к распределенной обработке требует минимальных изменений в работе операционной системы — просто локальный транспорт заменяется на сетевой.
Производительность. При классической организации ОС выполнение системного вызова сопровождается двумя переключениями режимов, а при микроядерной организации — четырьмя. Таким образом, операционная система на основе микроядра при прочих равных условиях всегда будет менее производительной, чем ОС с классическим ядром. Именно по этой причине микроядерный подход не получил такого широкого распространения, которое ему предрекали.
Ч3Опишите варианты гибридного (смешанного) и модульного ядра.
*Гибридное (смешанное) ядро представляет собой модифицированное микроядро, разрешающее для ускорения работы запускать «несущественные» части в пространстве ядра. (Linux). Существуют варианты ОС GNU, в которых вместо монолитного ядра применяется ядро Mach, а поверх него функционируют в пользовательском режиме те же процессы, которые при использовании Linux были бы частью ядра. Другим примером смешанного подхода является возможность запуска ОС с монолитным ядром под управлением микроядра. Так устроены ОС 4.4BSD и MkLinux, основанные на микроядре Mach. Наиболее тесно элементы монолитного ядра и микроядра переплетены в ОС Windows NT. Другие примеры гибридных ядер: ядро BeOS, микроядро DragonFly BSD, основанное не на Mach, ядро NetWare.
*Модульное ядро представляет собой современную, усовершенствованную модификацию монолитного ядра. Модульное ядро, как правило, уже не требует полной его перекомпиляции при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера. Модульное ядро поддерживает механизм загрузки поддерживающих аппаратуру модулей ядра. Модульное ядро удобнее разрабатывать, чем традиционные монолитные ядра, не поддерживающие динамическую загрузку модулей. Модульное ядро предоставляет особый API для связывания модулей с ядром, для обеспечения динамической загрузки и выгрузки модулей. Не все части ядра могут быть сделаны модулями. Некоторые части ядра всегда обязаны присутствовать в ОП и должны быть жёстко «вшиты» в ядро. Общей тенденцией развития является повышение степени модульности ядра, улучшение механизмов динамической загрузки и выгрузки, уменьшение или устранение необходимости в ручной загрузке модулей или в реконфигурации ядра при изменениях аппаратуры путём введения тех или иных механизмов автоматического определения оборудования и автоматической загрузки нужных модулей, универсализация кода ядра и введение в ядро абстрактных механизмов, предназначенных для совместного использования многими модулями
Ч3Опишите варианты наноядра, пикоядра и экзоядра.
*Наноядро представляет собой крайне упрощённое и минималистичное ядро, выполняющее лишь одну задачу – обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. В современных компьютерах наноядро часто используется для виртуализации аппаратного обеспечения реальных компьютеров или с целью позволить нескольким или многим различным ОС работать одновременно и параллельно на одном компьютере. Например, среда VMware ESX Server реализует собственное наноядро, не зависимое от ОС и устанавливаемое без ОС. Наноядро также может использоваться для обеспечения переносимости (портабельности) ОС на разные аппаратные платформы или для обеспечения возможности запуска «старой» ОС на новой, несовместимом аппаратной платформе без ее полного переписывания и портирования. Пример – Adeos, работающее как модуль ядра Linux и позволяюшее выполнять одновременно с Linux какую-либо ОС реального времени.
*Пикоядро – сверхминималистическое наноядро может быть настолько маленьким и примитивным, что даже важнейшие устройства, находящиеся непосредственно на материнской плате или на плате контроллера встраиваемого устройства обслуживаются уже не им, а специальными драйверами устройств.
*Экзоядро предоставляет лишь функции для взаимодействия процессов и безопасного выделения и освобождения ресурсов.
26)_Ч3В чем суть совместимости различных ОС и особенности различных ее видов?
Совместимость различных ОС – это возможность данной ОС выполнять приложения, написанные для других систем, на основе формирования множественных прикладных программных сред этих ОС. Различают два вида совместимости:
*двоичная – достигается, если исполняемую программу можно запустить в среде другой ОС.
*на уровне исходных текстов – требует наличия соответствующего компилятора, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция имеющихся исходных текстов в новый исполняемый модуль. Такая совместимость важна для разработчиков приложений, обладающих исходными текстами.
27)_Ч3 Для чего в прикладных программных средах выполняется трансляция библиотек?
Улучшить ситуацию в вопросе совместимости может использование ППС, основу которых составляет набор функций API. Для ускорения выполнения чужих программ ППС имитируют обращения к чужим библиотечным функциям. Эффективность такого подхода связана с тем, что большинство приложений работает под управлением ГИП типа Windows или Motif с большими затратами времени (60-80%) на хорошо предсказуемые действия – непрерывные вызовы библиотек ГИП для манипулирования окнами, пиктограммами и т.д. Эта особенность приложений позволяет ППС компенсировать большие затраты времени на покомандное эмулирование программы. Качественная ППС включает библиотеки, имитирующие внутренние библиотеки ГИП, но написанные на «родном» языке, что существенно ускоряет выполнение программ с API другой ОС. Такой подход называют трансляцией, чтобы отличить от медленного покомандного эмулирования.
Ч3 Опишите вариант реализации множественных прикладных программных сред на основе трансляторов системных вызовов.
Здесь ОС-1 поддерживает кроме своих приложений, «чужие» приложения ОС-2 и ОС-3. Для этого в составе ОС-1 имеются специальные приложения – ППС, которые транслируют интерфейсы «чужих» ОС API ОС-2 и API ОС-3 в «родной» интерфейс API ОС1. Но, к сожалению, поведение почти всех одноцелевых функций API в разных ОС, как правило, весьма оригинально. Поэтому при построении ППС такие подобные функции ОС-2 и ОС-3 необходимо дорабатывать с учетом особенностей ОС-1.
Ч3 Опишите вариант реализации множественных прикладных программных сред на основе поддержки нескольких равноправных API.
Здесь функции уровня API обращаются к функциям нижележащего уровня ОС, которые должны поддерживать все объединяемые ППС. В разных ОС по-разному осуществляется управление системным временем, используется разный формат времени дня, по-своему разделяется процессорное время и т.д. Функции каждого API реализуются ядром с учетом специфики его ОС.
30)_Ч3 Опишите вариант реализации множественных прикладных программных сред на основе концепции 
микроядра.
Здесь все функции ОС реализуются микроядром и серверами пользовательского режима. Важно, что каждая ППС оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовых механизмов. Приложения, используя API, обращаются через микроядро с системными вызовами к соответствующей ППС. ППС обрабатывает запрос, выполняет его и отсылает результат приложению. В ходе выполнения запроса ППС приходится, в свою очередь, обращаться за помощью к базовым механизмам ОС, реализуемым микроядром, и другим серверам ОС.
31)_Ч3 Что дает наличие в составе ОС множественных прикладных программных сред?
Достоинства и недостатки архитектуры на основе микроядра:
*очень просто можно добавлять и исключать ППС, что является следствием хорошей расширяемости ОС на основе микроядра;
*надежность и стабильность выражаются в том, что при отказе одной ППС все остальные сохраняют работоспособность;
*низкая производительность ОС на основе микроядра сказывается на скорости работы ППС, а значит и на скорости выполнения приложений.
Создание в рамках одной ОС нескольких ППС для выполнения приложений разных ОС позволяет иметь единственную версию программы и переносить ее между разными ОС. Множественные ППС обеспечивают совместимость на двоичном уровне данной ОС с приложениями, написанными для других ОС. В результате пользователи получают большую свободу выбора ОС и более легкий доступ к качественному ПО
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 188 | Нарушение авторских прав