Безопасность операционных систем. Безбогов А.А - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1.4.3. Особенности областей использования
Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эф-
фективности:
1) системы пакетной обработки (например, OC EC);
2) системы разделения времени (Unix, VMS);
3) системы реального времени (QNX, RT/11).
Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требую-
щих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является мак-
симальная пропускная способность, т.е. решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели
в системах пакетной обработки используются следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет за-
даний, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограмм-
ная смесь, т.е. множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъяв-
ляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычис-
лительной машины; так, например, в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных
задач и задач с интенсивным вводом-выводом. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутрен-
ней ситуации, складывающейся в системе, т.е. выбирается "выгодное" задание. Следовательно, в таких ОС невозможно га-
рантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки
переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная за-
дача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому одна
задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Таким образом, взаи-
модействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому,
что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает
результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.
Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки – изоляцию пользова-
теля-програм-миста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется
терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче
выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается
приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той
же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения
времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимает-
ся каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая "выгодна" системе, и, кроме того, имеются накладные расходы
вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем
разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.
Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами такими, например, как
станок, спутник, научная экспериментальная установка или технологическими процессами такими, как гальваническая линия,
доменный процесс и т.п. Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть вы-
полнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из
зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия
не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их спо-
собность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управ-
ляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы – реактивно-
стью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных про-
грамм, а выбор программы на выполнение осуществляется, исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с рас-
писанием плановых работ.
Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может
выполняться в режиме пакетной обработки, а часть – в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В та-
ких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.
1.4.4. Особенности методов построения
При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концеп-
ции, положенные в ее основу.
К таким базовым концепциям относятся.
Способы построения ядра системы – монолитное ядро или микроядерный
подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилеги-
рованном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из приви-
легированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, рабо-
тающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то
время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС – серверы, работающие в
пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между
привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой – ее функции можно наращивать,
модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серве-
ры хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

Страницы