Модульный принцип построения компьютера, операционной системы.

На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: Модульный принцип построения компьютера, операционной системы.

Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, поддерживать многооконный интерфейс, а также выполнять многие другие, совершенно необходимые функции.

Кроме этих функциональных требований к операционным системам предъявляются не менее важные принципы построения, обеспечивающие жизнеспособность системы: модульность, расширяемость, принцип функциональной избирательности, переносимость (мобильность), надежность и отказоустойчивость, совместимость, безопасность, производительность.

Модульный принцип построения компьютера

Под модулем в общем случае понимают функционально законченный элемент системы, который предполагает возможность без труда заменить его на другой при наличии заданных интерфейсов.

Принцип модульности заключается в следующем: построение ОС в виде модульной системы, в которой каждый модуль выполняет свои функции. При этом в составе ОС могут быть выделены следующие модули:

• модуль, отвечающий за загрузку ОС.
• модуль обработки прерываний.
• модуль справочной системы.
• конфигурационные файлы.
• утилиты.
• драйверы.
• библиотеки программ и др.

Способы разделения составных частей ОС в отдельные модули могут существенно различаться, но чаще всего разделение происходит именно по функциональному признаку.

Расширяемость

Принцип расширяемости заключается в следующем: код ОС должен быть написан таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.

Расширяемость может достигаться за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из набора отдельных модулей, за счет чего в ОС могут быть добавлены новые компоненты.

Изменения ОС обычно представляют собой приобретение новых свойств:

• поддержку новых устройств.
• возможность связи с сетями нового типа.
• поддержку графического интерфейса пользователя.
• использование более чем одного процессора и др.

Принцип функциональной избирательности

Принцип функциональной избирательности заключается в следующем: разделение всех модулей системы в зависимости от их приоритетов и наиболее оптимальное формирование состава ядра ОС.

В ОС выделяется некоторая часть важных модулей (ядро), которые должны постоянно находиться в оперативной памяти для более эффективной организации вычислительного процесса. Эта часть  ОС образует основу системы и при  формировании ее состава требуется учитывать два противоречивых требования:

1. В состав ядра должны войти наиболее часто используемые системные модули.
2. Количество модулей должно быть таким, чтобы объем памяти, занимаемый ядром, был бы не слишком большим (т.к. большая часть ядра загружается в оперативную память).

Переносимость (мобильность)

Требование переносимости кода тесно связано с расширяемостью. Расширяемость позволяет улучшать операционную систему, в то время как переносимость дает возможность легко перемещать всю систему на машину, базирующуюся на другом процессоре или аппаратной платформе, делая при этом по возможности небольшие изменения в коде.

Надежность, отказоустойчивость и совместимость

Принцип заключается в следующем: система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов, ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны быть в состоянии наносить вред ОС.

Принцип совместимости заключается в следующем:

• ОС должна выполнять программы, написанные для более ранних версий данной операционной системы, написанные для других ОС, а также для другой аппаратной платформы.
• Пользовательский интерфейс должен быть совместим с существующими системами и стандартами.

Безопасность и производительность

Принцип безопасности заключается в следующем:

• Защита ресурсов одного пользователя от других и установление квот по ресурсам для предотвращения захвата одним пользователем всех системных ресурсов (например, таких как память).
• Защита данных от несанкционированного доступа.

Принцип производительности заключается в следующем: система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа.