3. Особливості областей використання

Багатозадачні ОС підрозділяються на три типи відповідно до використаного при їхній розробці критерія ефективності:

· системи пакетної обробки (наприклад, OC EC),

· системи поділу часу (UNІ, VMS),

· системи реального часу (QNX, RT/11).

Системи пакетної обробки призначалися для розв’язання задач в основному обчислювального характеру, не потребуючого швидкого одержання результатів. Головною метою і критерієм ефективності систем пакетної обробки є максимальна пропускна здатність, тобто рішення максимального числа задач в одиницю часу. Для досягнення цієї мети в системах пакетної обробки використовуються наступна схема функціонування: на початку роботи формується пакет завдань, кожне завдання містить вимоги до системних ресурсів; з цього пакета завдань формується мультипрограмна суміш, тобто безліч одночасно виконуваних задач. Для одночасного виконання вибираються задачі, що пред'являють вимоги, що відрізняються, до ресурсів, так, щоб забезпечувалося збалансоване завантаження всіх будов обчислювальної машини; так, наприклад, у мультипрограмній суміші бажано одночасна присутність обчислювальних задач і задач з інтенсивним в/в. Таким чином, вибір нового завдання з пакета завдань залежить від внутрішньої ситуації, що складається в системі, тобто вибирається "вигідне" завдання. Отже, у таких ОС неможливо гарантувати виконання того чи іншого завдання протягом визначеного періоду часу. У системах пакетної обробки переключення процесора з виконання однієї задачі на виконання іншої відбувається тільки у випадку, якщо активна задача сама відмовляється від процесора, наприклад, через необхідність виконати операцію в/в. Тому одна задача може надовго зайняти процесор, що унеможливлює виконання інтерактивних задач. Таким чином, взаємодія користувача з обчислювальною машиною, на якій установлена система пакетної обробки, зводиться до того, що він приносить завдання, віддає його диспетчеру-оператору, а наприкінці дня після виконання всього пакета завдань одержує результат. Очевидно, що такий порядок знижує ефективність роботи користувача.

Системи поділу часу покликані виправити основний недолік систем пакетної обробки - ізоляцію користувача-програміста від процесу виконання його задач. Кожному користувачу системи поділу часу надається термінал, з якого він може вести діалог зі своєю програмою. Тому що в системах поділу часу кожній задачі виділяється тільки квант процесорного часу, жодна задача не займає процесор надовго, і час відповіді виявляється прийнятним. Якщо квант обраний досить невеликим, то у всіх користувачів, що одночасно працюють на одній і тій же машині, складається враження, що кожний з них одноосібно використовує машину. Ясно, що системи поділу часу володіють меншою пропускною здатністю, ніж системи пакетної обробки, тому що на виконання приймається кожна запущена користувачем задача, а не та, котра "вигідна" системі, і, крім того, маються накладні витрати обчислювальної потужності на більш часте переключення процесора з задачі на задачу. Критерієм ефективності систем поділу часу є не максимальна пропускна здатність, а зручність і ефективність роботи користувача.

Системи реального часу застосовуються для керування різними технічними об'єктами, такими, наприклад, як верстат, супутник, наукова експериментальна чи установка технологічними процесами, такими, як гальванічна лінія, доменний процес і т.п. У всіх цих випадках існує гранично припустимий час, протягом якого повинна бути виконана та чи інша програма, що керує об'єктом, у іншому випадку може відбутися аварія: супутник вийде з зони видимості, експериментальні дані, що надходять з датчиків, будуть загублені, товщина гальванічного покриття не буде відповідати нормі. Таким чином, критерієм ефективності для систем реального часу є їхня здатність витримувати заздалегідь задані інтервали часу між запуском програми й одержанням результату (керуючого впливу). Цей час називається часом реакції системи, а відповідне властивість системи - реактивністю. Для цих систем мультипрограмна суміш являє собою фіксований набір заздалегідь розроблених програм, а вибір програми на виконання здійснюється виходячи з поточного стану чи об'єкта відповідно до розкладу планових робіт.

Деякі ОС можуть сполучати в собі властивості систем різних типів, наприклад, частина задач може виконуватися в режимі пакетної обробки, а частина - у режимі реального часу чи в режимі поділу часу. У таких випадках режим пакетної обробки часто називають фоновим режимом.

3.1. Вимоги до ОС реального часу.

Як відомо система реального часу має давати відклик на будь-який не передбачуваний зовнішній вплив за певний час. Для цього вона повинна мати наступні властивості:

обмежений час відгуку;

одночасна обробка даних.

Основні вимоги до ОС реального часу:

Мультипрограмність і багатозадачність.

ОС повинна бути мультипрограмною і багатозадачною і активно використовувати переривання для диспетчеризації.

Пріоритети задач (потоків).

В ОС повинно існувати поняття пріоритету потока.

Присвоєння пріоритету.

В ОС повинна існувати система присвоєння пріоритетів.

Синхронізація процесів і задач.

ОС повинна забезпечити сильний, надійний і зручний механізми синхронізації задач.

Передбачливість.

Поведінка ОС повинна бути відомою і досить точно прогнозованою.

4. Мікроядерні ОС

4.1. Мікроядерна архітектура

Суть мікроядерної архітектури полягає в наступному. У привілейованому режимі залишається працювати тільки дуже невелика частина ОС, називана мікроядром (мал. 39). Мікроядро захищене від інших частин ОС і додатків. До складу мікроядра звичайно входять машинно-залежні модулі, а також модулі, що виконують базові (але не всі) функції ядра по керуванню процесами, обробці переривань, керуванню ВП, пересиланню повідомлень і керуванню пристроями в/в, зв'язані з завантаженням чи читанням регістрів пристроїв. Набір функцій мікроядра звичайно відповідає функціям шару базових механізмів звичайного ядра.

Утиліти ОС

Програми Утиліти ОС Програми

користувача користувачів

Сервери ОС

Режим користувача Режим