Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

КАТЕГОРИИ:

Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 17Следующая ⇒

Монолитное ядро

По сути дела, операционная система – это обычная программа, поэтому было бы логично и организовать ее так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. В этом случае компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура операционной системы называется монолитным ядром (monolithic kernel).

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 данных и взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур.

Во многих операционных системах с монолитным ядром сборка ядра, то есть его компиляция, осуществляется отдельно для каждого компьютера, на который устанавливается операционная система. При этом можно выбрать список оборудования и программных протоколов, поддержка которых будет включена в ядро. Так как ядро является единой программой, перекомпиляция – это единственный способ добавить в него новые компоненты или исключить неиспользуемые. Следует отметить, что присутствие в ядре лишних компонентов крайне нежелательно, так как ядро всегда полностью располагается в оперативной памяти. Кроме того, исключение ненужных компонентов повышает надежность операционной системы в целом.

Монолитное ядро – старейший способ организации операционных систем. Примером систем с монолитным ядром является большинство Unix-систем.

Даже в монолитных системах можно выделить некоторую структуру. Как в бетонной глыбе можно различить вкрапления щебенки, так и в монолитном ядре выделяются вкрапления сервисных процедур, соответствующих системным вызовам. Сервисные процедуры выполняются в привилегированном режиме, тогда как пользовательские программы – в непривилегированном. Для перехода с одного уровня привилегий на другой иногда может использоваться главная сервисная программа, определяющая, какой именно системный вызов был сделан, корректность входных данных для этого вызова и передающая управление соответствующей сервисной процедуре с переходом в привилегированный режим работы. Иногда выделяют также набор программных утилит, которые помогают выполнять сервисные процедуры.

Монолитные системы

В общем случае «структура» монолитной системы представляет собой отсутствие структуры (рисунок 4.1). ОС написана как набор процедур, каждая из которых может вызывать другие, когда ей это нужно. При использовании этой техники каждая процедура системы имеет хорошо определенный интерфейс в терминах параметров и результатов, и каждая вольна вызвать любую другую для выполнения некоторой нужной для нее полезной работы.

Рис. 4.1. Монолитная структура ОС

Для построения монолитной системы необходимо скомпилировать все отдельные процедуры, а затем связать их вместе в единый объектный файл с помощью компоновщика (примерами могут служить ранние версии ядра UNIX или Novell NetWare). Каждая процедура видит любую другую процедуру ( в отличие от структуры, содержащей модули, в которой большая часть информации является локальной для модуля, и процедуры модуля можно вызвать только через специально определенные точки входа).

Однако даже такие монолитные системы могут быть немного структурированными. При обращении к системным вызовам, поддерживаемым ОС, параметры помещаются в строго определенные места, такие, как регистры или стек, а затем выполняется специальная команда прерывания, известная как вызов ядра или вызов супервизора. Эта команда переключает машину из режима пользователя в режим ядра, называемый также режимом супервизора, и передает управление ОС. Затем ОС проверяет параметры вызова для того, чтобы определить, какой системный вызов должен быть выполнен. После этого ОС индексирует таблицу, содержащую ссылки на процедуры, и вызывает соответствующую процедуру. Такая организация ОС предполагает следующую структуру:

1)Главная программа, которая вызывает требуемые сервисные процедуры.

2) Набор сервисных процедур, реализующих системные вызовы.

3) Набор утилит, обслуживающих сервисные процедуры.

В этой модели для каждого системного вызова имеется одна сервисная процедура. Утилиты выполняют функции, которые нужны нескольким сервисным процедурам. Это деление процедур на три слоя показано на рисунке 4.2.

Рис. 4.2. Простая структуризация монолитной ОС

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Читайте также:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США



Последнее изменение этой страницы: 2017-02-06; просмотров: 1909; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 38.242.236.216 (0.003 с.)

следующий → ← предыдущая

Монолитная операционная система — это очень простая операционная система, в которой управление файлами, памятью, устройствами и процессами напрямую контролируется ядром. Ядро может получить доступ ко всем ресурсам, присутствующим в системе. В монолитных системах каждый компонент операционной системы содержится в ядре. Операционные системы, использующие монолитную архитектуру, впервые были использованы в 19 веке.70-е годы.

Монолитная операционная система также известна как монолитное ядро. Это старая операционная система, используемая для выполнения небольших задач, таких как пакетная обработка и задачи с разделением времени в банках. Монолитное ядро ​​действует как виртуальная машина, управляющая всеми аппаратными частями.

Отличается от микроядра тем, что имеет ограниченные задачи. Микроядро разделено на две части: пространство ядра и пространство пользователя . Обе части взаимодействуют друг с другом через IPC (межпроцессное взаимодействие). Преимущество микроядра в том, что если один сервер выходит из строя, то другой сервер берет на себя управление им.

Монолитное ядро ​​

Монолитное ядро ​​— это архитектура операционной системы, при которой вся операционная система работает в пространстве ядра. Монолитная модель отличается от других архитектур операционных систем, таких как архитектура микроядра, тем, что она одна определяет высокоуровневый виртуальный интерфейс над компьютерным оборудованием.

Набор примитивов или системных вызовов реализует все службы операционной системы, такие как управление процессами, параллелизм и управление памятью. Драйверы устройств могут быть добавлены в ядро ​​как модули.

Преимущества монолитного ядра

Вот следующие преимущества монолитного ядра, такие как:

• Выполнение монолитного ядра происходит довольно быстро, поскольку такие службы, как управление памятью, управление файлами, планирование процессов и т. д., реализованы в одном и том же адресном пространстве.
• Процесс полностью выполняется в одном адресном пространстве в монолитном ядре.
• Монолитное ядро ​​представляет собой статический одиночный двоичный файл.

Недостатки монолитного ядра

Вот некоторые недостатки монолитного ядра, такие как:

• Сбой какой-либо службы в монолитном ядре приводит к сбою всей системы.
• Вся операционная система должна быть изменена пользователем для добавления любой новой службы.

Архитектура монолитной системы

Монолитный дизайн архитектуры операционной системы не делает никаких специальных приспособлений для особого характера операционной системы. Хотя дизайн соответствует разделению задач, не предпринимается никаких попыток ограничить привилегии, предоставляемые отдельным частям операционной системы. Вся операционная система выполняется с максимальными привилегиями. Накладные расходы на связь внутри монолитной операционной системы такие же, как и у любого другого программного обеспечения, но считаются относительно низкими.

CP/M и DOS — простые примеры монолитных операционных систем. И CP/M, и DOS являются операционными системами, которые совместно используют одно адресное пространство с приложениями.

• В CP/M 16-битное адресное пространство начинается с системных переменных и области приложения. Он заканчивается тремя частями операционной системы, а именно CCP (консольный командный процессор), BDOS (базовая дисковая операционная система) и BIOS (базовая система ввода/вывода).
• В DOS 20-битное адресное пространство начинается с массива векторов прерываний и системных переменных, за которыми следует резидентная часть DOS и область приложений и заканчивается блоком памяти, используемым видеокартой и BIOS.

Преимущества монолитной архитектуры:

Монолитная архитектура имеет следующие преимущества, такие как:

• Простая и легкая в реализации структура.
• Более быстрое выполнение благодаря прямому доступу ко всем службам

Недостатки монолитной архитектуры:

Вот некоторые недостатки монолитной архитектуры:

• Добавление новых функций или удаление устаревших функций очень затруднено.
• Проблемы с безопасностью существуют всегда, поскольку в ядре нет изоляции между различными серверами.

Модульные монолитные системы

Модульные операционные системы и большинство современных монолитных операционных систем, таких как OS-9 OpenVMS, Linux, BSD, SunOS, AIX и MULTICS, могут динамически загружать (и выгружать) исполняемые модули во время выполнения.

Эта модульность операционной системы находится на двоичном уровне, а не на уровне архитектуры. Модульные монолитные операционные системы не следует путать с архитектурным уровнем модульности, присущим серверно-клиентским операционным системам (и их производным, иногда продаваемым как гибридное ядро), в которых используются микроядра и серверы.

Практически динамическая загрузка модулей — это просто более гибкий способ обработки образа операционной системы во время выполнения вместо перезагрузки с другим образом операционной системы. Модули позволяют легко расширять возможности операционных систем по мере необходимости. Динамически загружаемые модули несут небольшие накладные расходы по сравнению со встраиванием модуля в образ операционной системы.

Однако в некоторых случаях динамическая загрузка модулей помогает свести к минимуму объем кода, выполняющегося в пространстве ядра. Например, чтобы свести к минимуму использование операционной системы для встроенных устройств или устройств с ограниченными аппаратными ресурсами. А именно, незагруженный модуль не нужно хранить в дефицитной оперативной памяти.

Ограничения монолитной системы

Монолитная операционная система имеет следующие ограничения, например:

• Код, написанный в этой операционной системе (ОС), трудно портировать.
• Монолитная ОС больше склонна генерировать ошибки и баги. Причина в том, что пользовательские процессы используют те же адреса, что и ядро.
• Добавление и удаление функций из монолитной ОС очень сложно. Весь код необходимо переписать и перекомпилировать, чтобы добавить или удалить какую-либо функцию.

Особенности монолитной системы

Монолитная операционная система предоставляет пользователям следующие функции, такие как:

1. Простая структура: Этот тип операционной системы имеет простую структуру. Все компоненты, необходимые для обработки, встроены в ядро.
2. Подходит для небольших задач: Лучше подходит для выполнения небольших задач, поскольку может обрабатывать ограниченные ресурсы.
3. Связь между компонентами: : Все компоненты могут напрямую взаимодействовать друг с другом, а также с ядром.
4. Быстрая операционная система: Код для создания монолитного ядра очень быстрый и надежный.

Разница между монолитным ядром и микроядром

Ядро — это основная часть операционной системы, управляющая системными ресурсами. Ядро похоже на мост между приложением и оборудованием компьютера. Ядро можно разделить на две категории: микроядро и монолитное ядро.

Микроядро — это тип ядра, который позволяет настраивать операционную систему. Он работает в привилегированном режиме и обеспечивает низкоуровневое управление адресным пространством и межпроцессное взаимодействие (IPC). Более того, службы ОС, такие как файловая система, диспетчер виртуальной памяти и планировщик ЦП, находятся поверх микроядра. Каждая служба имеет собственное адресное пространство для обеспечения их безопасности. Кроме того, приложения также имеют свои собственные адресные пространства. Поэтому существует защита между приложениями, службами ОС и ядрами.

Монолитное ядро ​​ — это другая классификация ядра. В монолитных системах на базе ядра каждое приложение имеет собственное адресное пространство. Как и микроядро, оно также управляет системными ресурсами между приложением и оборудованием, но пользовательские службы и службы ядра реализуются в одном и том же адресном пространстве. Это увеличивает размер ядра, а значит, и размер операционной системы.

Это ядро ​​обеспечивает планирование ЦП, управление памятью, управление файлами и другие системные функции посредством системных вызовов. Поскольку обе службы реализованы в одном и том же адресном пространстве, это ускоряет работу операционной системы. Ниже приведены еще некоторые различия между микроядром и монолитным ядром, например:

Условия	Монолитное ядро ​​	микроядро
Определение	Монолитное ядро ​​— это тип ядра в операционных системах, в котором вся операционная система работает в пространстве ядра.	Микроядро — это тип ядра, обеспечивающий низкоуровневое управление адресным пространством, управление потоками и межпроцессное взаимодействие для реализации операционной системы.
Адресное пространство	В монолитном ядре как пользовательские службы, так и службы ядра хранятся в одном и том же адресном пространстве.	В пользовательских службах микроядра и ядре службы хранятся в разных адресных пространствах.
Размер	Монолитное ядро ​​больше, чем микроядро.	Микроядро меньше по размеру.
Исполнение	Имеет быстрое исполнение.	Имеет медленное выполнение.
Услуги ОС	В системе с монолитным ядром ядро ​​содержит службы ОС.	В системе на основе микроядра службы ОС и ядро ​​разделены.
Расширяемый	Монолитное ядро ​​довольно сложно расширять.	Микроядро легко расширяется.
Безопасность	При сбое службы происходит сбой всей системы в монолитном ядре.	Если произошел сбой службы, это не влияет на работу микроядра.
Персонализация	Сложно добавить новые функции в монолитное ядро. Поэтому он не настраивается.	Добавление новых функций в микроядро стало проще. Поэтому он более настраиваемый.
Код	Для написания монолитного ядра требуется меньше кода.	Требуется дополнительное кодирование микроядра.
Пример	Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, Microsoft Windows (95, 98, Me), Solaries, HP-UX, DOS, OpenVMS, XTS-400 и т. д.	QNX, Symbian, L4L.inux, Singularity, K42, Mac OS X, Integrity, PikeOS, HURD, Minix и Coyotos.

Следующая темаОперационная система MS-DOS

← предыдущая следующий →