Принципы построения и функционирования операционной системы МСВС 3.0.

ОС МСВС 3.0 - это программное изделие, поставляемое в виде загрузочного модуля и комплекта эксплуатационной документации. Загрузочный модуль поставляется на CD, а комплект эксплуатационной документации поставляется на бумажном носителе.

В состав ОС МСВС 3.0 входят четыре комплекса:

1) Базовая конфигурация ОС.

2) Система графического интерфейса.

3) Система защиты от НСД.

4) Средства разработки.

Комплекс "Базовая конфигурация ОС" предназначен для выполнения основных функций ОС и по существу является ОС, в которой отсутствуют система графического интерфейса, система защиты от несанкционированного доступа и средства разработки.

Комплекс "Базовая конфигурация ОС" может иметь самостоятельное применение в тех случаях, когда пользователь не нуждается в специальных средствах защиты информации, средствах разработки программ, и вся работа пользователя осуществляется в режиме командной строки. Для функционирования этого комплекса требуется значительно меньше вычислительных ресурсов, чем для функционирования ОС МСВС 3.0.

В состав комплекса "Базовая конфигурация ОС" входят четыре компонента:

- ядро и окружение;

- системные утилиты;

-системные библиотеки;

- средства установки.

Комплекс "Система графического интерфейса" предназначен для организации выполнения прикладных задач в режиме графического интерфейса.

Для ОС типа UNIX стандартом графического интерфейса стала система X-Window System (далее по тексту X-Window). ОС МСВС 3.0 является ОС семейства UNIX, графическим окружением которой является X-Window.

Система графического интерфейса (СГИ) обеспечивает многооконный графический режим работы в среде ОС МСВС 3.0 в режиме разделения времени, который разрешает одновременное использование на одном экране нескольких прикладных программ, находящихся на одном или нескольких узлах локальной вычислительной сети (ЛВС).

СГИ предоставляет пользователям набор интерфейсных программ, позволяющих создавать различные прикладные программы.

СГИ предоставляет пользователю возможность одновременно взаимодействовать с несколькими прикладными программами, каждая из которых представлена на экране одним или несколькими окнами. Окна всех программ на экране могут произвольно взаимно перекрываться и перемещаться. Над окном может быть произведена операция иконификации, когда изображение окна исчезает с экрана, а вместо него появляется пиктограмма, идентифицирующая исчезнувшее окно.

В СГИ предусмотрены разнообразные возможности для графического вывода. СГИ обеспечивает также вывод текста с использованием большого количества шрифтов.

СГИ предлагает различные методы работы с цветовыми возможностями, что позволяет создавать программы, не требующие изменений при работе с дисплеями различных типов. Предусмотрена также возможность передачи данных между прикладными программами. Для взаимодействия с выполняющимися программами пользователь может использовать манипулятор "мышь" (далее по тексту - "мышь") и клавиатуру. Движение "мыши" отображается на экране с помощью курсора, который может изменять свою форму и цвет при перемещении из одного окна в другое, тем самым, отражая особенности задач, решаемых с помощью конкретного окна.

СГИ является мощным средством для разработки и создания современного графического интерфейса отдельных прикладных программ и при этом даёт возможность отображать на одном экране графического дисплея результаты решения прикладных программ, выполняющихся на различных узлах ЛВС.

В состав комплекса "Система графического интерфейса" входят четыре компонента:

- серверы графического интерфейса;

- библиотеки графического интерфейса;

- оконные менеджеры;

- утилиты графического интерфейса.

В основе СГИ используется модель взаимодействия клиент/сервер, которая состоит из трёх взаимосвязанных частей:

- сервера, который управляет графическим дисплеем, клавиатурой и "мышью";

- программ-клиентов, которые обращаются к серверу для выполнения определённых действий над окнами;

- канала связи, который используют программы-клиенты и сервер для общения между собой.

Сервер - это программа СГИ, которая запускается на ЭВМ и непосредственно управляет графическим дисплеем, клавиатурой и "мышью".

Сервер представляет собой программу, которая работает на ЭВМ, к которой подключен дисплей. Сервер получает и обрабатывает весь ввод, получаемый от входных устройств ("мышь", клавиатура) и от работающих клиентов. Именно сервер знает особенности конкретной аппаратуры, знает, что надо предпринять, чтобы закрасить пиксел на экране, нарисовать линию или другой графический объект. Он также умеет воспринимать и обрабатывать сигналы, приходящие от клавиатуры, "мыши" и программ-клиентов.

Когда сервер получает информацию от клиентов, он изменяет окно на дисплее. Сервер может исполняться на той же машине, что и клиент, или на другой машине.

Сервер создаёт окна, рисует, а также выполняет другие действия в них по запросам клиентов. Все действия сервер производит только по запросам клиентов.

Каждое физическое устройство - графический дисплей - управляется одним сервером.

СГИ предназначена для работы на растровых дисплеях, в которых изображение представляется матрицей светящихся точек – пикселов. Каждый пиксел характеризуется определённым числом цветовых бит (2, 4, 8, 16, 24). Число бит на пиксел называют цветовой глубиной дисплея. Биты с одинаковым номером во всех пикселах образуют цветовую плоскость параллельную экрану. СГИ позволяет рисовать в любой цветовой плоскости (или в нескольких плоскостях), не затрагивая остальные. Сочетание растрового монитора (графического терминала) и видеоадаптера называется графическим дисплеем. Управление графическим дисплеем осуществляется с помощью драйвера X-сервера.

Цвет точки определяется с помощью специального массива данных, называемого палитрой. Цвет есть содержимое ячейки палитры, номер которой равен значению пиксела.

СГИ имеет большой набор процедур, позволяющих рисовать графические примитивы - точки, линии, дуги, выводить текст и работать с областями произвольной формы.

Клиент - это прикладная программа СГИ, использующая возможности оконной системы. Прикладная программа называется клиентом, так как она пользуется услугами сервера: она обращается к серверу с запросами на выполнение тех или иных действий.

СГИ позволяет нескольким клиентам исполняться одновременно. Например, в одном окне редактируется текст, в другом окне в данное время компилируется программа, в третьем окне отображается текущее время, в то время как в четвёртом окне показывается средняя загрузка системы.

Хотя клиенты могут отображать результаты и получать ввод только от одного сервера, клиенты могут выполняться на различных компьютерах сети.

Канал связи используется клиентом для передачи запросов серверу, а сервером - для передачи информации клиенту. Поддержка данной связи встроена в базовую библиотеку СГИ, называемую библиотекой Xlib. Все зависимости от конкретного типа связи включены в данную библиотеку, и все связи клиента с сервером осуществляются через данную библиотеку. В результате все клиенты, использующие библиотеку Xlib, получают доступ к имеющимся методам связи.

В СГИ клиент выполняется на той же ЭВМ, что и сервер, либо на удалённой ЭВМ, а графический дисплей (вместе с клавиатурой и "мышью") с управляющим сервером - на основной ЭВМ. В случае с удалённой ЭВМ они взаимодействуют по сети, используя протокол TCP/IP.

На рисунке 1 представлена архитектура СГИ и показано, из каких компонент состоят клиент и сервер СГИ, где сервер и клиент полностью отделены друг от друга.

Рис. 1. Архитектура системы графического интерфейса

Взаимодействие клиента и сервера осуществляется следующим образом:

1) при управлении выводом клиент обращается к серверу с запросом на выполнение определённых действий. Запрос включает в себя код операции и ряд параметров операции. Следует отметить три важные особенности выполнения запросов:

– содержание запроса не зависит от типа ЭВМ. Отдельно взятый клиент в процессе своего выполнения может направить запрос любому серверу. Запрос также не зависит от языка программирования.

– каждый запрос содержит указание на окно или другой ресурс, который должен быть использован. Поскольку для связи клиента с сервером используется канал связи, допустимое количество окон (и других ресурсов) не ограничено;

– размер передаваемого блока обычно составляет 20 байт, так как запросы имеют достаточно высокий уровень. Отношение размера передаваемого блока к числу пикселов, вовлекаемых в действие, является малым числом, что позволяет сетевому механизму работать достаточно быстро;

2) при управлении вводом сервер использует канал связи, чтобы послать информацию клиенту о том, успешно ли выполнен запрос, а также о том, что произошло событие, которое представляет интерес для клиента. Ответы сервера составляют блоки, содержание которых не зависит от языка программирования и типа ЭВМ.

На программу клиент полностью возлагается интерпретация действий, связанных с событиями "нажатие клавиши на клавиатуре" и с "мышью". Наибольший интерес представляют события, связанные с перекрытием окон. Характерной особенностью СГИ является то обстоятельство, что ответственность за восстановление изображения при взаимном перекрытии окон СГИ возлагает на клиента. Когда окно (часть окна) открывается, сервер не имеет никакого представления о том, что же там должно быть изображено. Поэтому он восстанавливает фон окна и направляет клиенту событие типа "изменение экспозиции" (Expose), сообщая координаты окна, требующего перерисовки. В СГИ заложены некоторые минимальные возможности оптимизации перерисовок. В частности, если используется всплывающее меню, то сервер сам сохраняет и восстанавливает участок нижележащего изображения.

Комплекс "Система защиты от НСД" предназначен для обеспечения информационной безопасности.

В состав комплекса "Система защиты от НСД" входят два компонента:

- средства защиты от НСД;

- утилиты настройки средств защиты от НСД.

Компонент "Средства защиты от НСД" обеспечивает работу средств защиты и содержит ядро ОС МСВС 3.0 со встроенной системой защиты, утилиты для первоначальной инициализации системы защиты и задания первоначальных установок, а также программу для протоколирования сообщений системы защиты и программу контроля целостности файловой системы.

Компонент "Утилиты настройки средств защиты от НСД" обеспечивает настройку средств защиты и содержит утилиты для настройки параметров межсетевых экранов, утилиты для настройки системы защиты ОС МСВС 3.0, руководства пользователя для системы "man" по утилитам администрирования и системным вызовам ядра, относящимся к системе защиты, а также утилиту для настройки программы контроля целостности файловой системы.

Комплекс "Средства разработки" предназначен для разработки прикладных программ.

В состав комплекса "Средства разработки" входят три компонента:

- языки программирования;

- утилиты средств разработки;

- библиотеки средств разработки.

Языками программирования средств разработки (СР) являются язык командного интерпретатора Bashell, язык C, язык C++, язык Perl.

Утилиты СР предназначены для обеспечения работы программиста в среде ОС МСВС 3.0 и включают в себя интерпретатор командного языка Bashell, компилятор C/C++, редактор связей ld, построитель программ make, отладчик gdb, текстовые редакторы ed, sed, Vi и emacs, интерпретатор языка Perl, набор обслуживающих программ ar, nm, ranlib, size, strip.

Библиотеки СР предназначены для вызова или включения различных подпрограмм, необходимых при разработке программы. Эти библиотеки являются неотъемлемой частью языков и СР программного обеспечения.

Дата добавления: 2015-07-19