Уровневое представление операционной системы UNIX

Ядро операционной системы UNIX не является изолированным. Несмотря на то, что UNIX является монолитной ОС, при начальном изучении ее можно представить условно в уровневой архитектуре, как показано на рис. 1.9. В ней обычно выделяют четыре главных уровня:

• 1) уровень пользователя (User Applications) — набор программных приложений, используемый клиентом для обеспечения взаимодействия с системой и ее управлением;
• 2) системный интерфейс (сервисы) ОС (System Call Interface) — виды услуг, которые ОС предоставляет пользователю через интерфейсы (например, типа SHELL или window, виды компиляторов и т. п.);
• 3) ядро системы (OS Kernel) — основная часть, обеспечивающая работу всей системы, в том числе планирование и управление задачами, поддержка многопользовательского режима, синхронизация работы системы, управление устройствами на уровне управления объектами без конкретного выделения вида устройств;
• 4) управление устройствами (Hardware Controllers) — подсистема управления возможными физическими устройствами на уровне устройств.

Рис. 1.9. Основные подсистемы иМХ

Согласно такой концепции каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседними уровнями, а каждый вышележащий уровень зависит от нижележащих. Поскольку уровни пользователя и сервисы ОС иШХ существенно зависят от реализации, то их рассмотрение не входит в круг задач этой книги. Далее мы будем рассматривать архитектуру и механизмы ядра ОС, которые практически одинаковы для всех видов ОС, а нс только для УШХ.

Функции ядра операционной системы

На рис. 1.9 уровень ядра ОС расположен непосредственно под уровнем прикладных программ пользователя. Поэтому ядро обеспечивает функционирование пользовательского интерфейса, выполняя запросы пользовательских процессов. К функциям ядра обычно относят:

• • контроль над исполнением процессов, включая их создание, завершение или приостановки, а также обеспечение взаимодействия между ними;
• • распределение времени центрального процессора (диспетчеризация) между процессами для организации их очереди па выполнение;
• • выделение выполняемому процессу ресурсов, включая оперативную память. Предоставление процессам возможности совместного использования фрагментов адресного пространства, организуя защиту этого адресного пространства от других процессов. Обеспечение управления памятью посредством процессов свопинга и пейджинга;
• • организация и поддержка работы файловой системы в ОС с сопоставлением каждого процесса с некоторым файлом на внешнем носителе;
• • обеспечение доступа процессов ко всем периферийным устройствам, таким как терминалы, принтеры, различные накопители и сетевое и облачное оборудование.