Принципы построения операционной системы. Ядро. Микроядерная архетектура

Ядро операционной системы в компьютерах — основная программа операционной системы. Обеспечивает управление аппаратной частью компьютера, распределение ресурсов, управление процессами, поддержку файловых систем, управление памятью и т.п.

Архитектура «микроядро» означает, прежде всего, построение ОС по

принципу модульности, а размер ядра играет не главную роль. При этом микро-

ядро реализует базовые функции операционной системы, на которые опираются

другие системные службы и приложения. Основная проблема при конструиро-

вании микроядерной ОС – это выделение функций системы, которые можно вы-

вести из ядра. Функциональные возможности такой системы наращиваются не

путем добавления новых функций в микроядро, а за счет подключения новых

процессов, обеспечивающих дополнительный сервис. Поэтому поддержка фай-

ловой системы, сетевой обработки, графического интерфейса и других сервисов.

Микроядро обладает минимальным набором системных утилит

не является функцией микроядра, как в других ОС. Эти сервисы обеспечиваются

отдельными процессами. Лежащие вне микроядра компоненты, пользуясь сред-

ствами микроядра для обмена сообщениями, взаимодействуют непосредственно.

Микроядро лишь проверяет корректность сообщений, организует их передачу и

обеспечивает доступ к аппаратуре.

 

 

Объекты ядра ОС

 

-Процессы

--Файлы

-События

-Потоки

-Семафоры

-Мьютексы

-Каналы

-Файлы, проецируемые в память.

Типы архитектур ядер операционных систем

Монолитное ядро предоставляет богатый набор абстракций оборудования. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве.

Модульное ядро — современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем компьютеров.

Микроядро предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Бо́льшая часть работы осуществляется с помощью специальных пользовательских процессов, называемых сервисами.

Достоинства: Устойчивость к сбоям оборудования, ошибкам в компонентах системы.

Недостатки: Передача данных между процессами требует накладных расходов.

Экзоядро — ядро операционной системы компьютеров, предоставляющее лишь функции для взаимодействия между процессами и безопасного выделения и освобождения ресурсов. Предполагается, что API для прикладных программ будут предоставляться внешними по отношению к ядру библиотеками (откуда и название архитектуры).

Наноядро — архитектура ядра операционной системы компьютеров, в рамках которой крайне упрощённое и минималистичное ядро выполняет лишь одну задачу — обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера.

Гибридные ядра это модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать «несущественные» части в пространстве ядра.