Rozdělení OS, architektura a komponenty OS

Rozdělení

Podle úrovně sdílení CPU

• Jednoprocesový - např. MS DOS; v daném čase je v paměti aktivní jeden program
• Multiprocesový - např. UNIX, WinNT; aby se využilo systémových zdrojů (sdílení CPU, paměti) je v hlavní paměti více než jeden program. V současnosti nejčastěji v systémech pro více uživatelů.

Podle typu interakce/požadavků na odezvu

• Dávkový systém - uživatelské úlohy se zadávají jako sekvenční dávky, během zpracování není interakce mezi uživatelem a jeho úlohou.
• Interaktivní - dovolí uživatelům interakce s jejich úlohami
• OS reálného času - konkrétní aplikace mají přísné požadavky na čas odpovědi. OS se těmto požadavkům podřizují. Vhodné pro multimédia, virtuální realitu. 2 typy:
  • Hard real time: zaručuje odezvu systému v ohraničeném čase
  • Soft real time: RT úlohy mají prioritu před vším ostatním, avšak nezaručuje odezvu v ohraničeném čase.

Dle velikosti HW

• superpočítač
• telefon
• čipová karta

Míra distribuovanosti

• Klasické - centralizované 1 and more CPU
• ParalelnÍ
• SÍŤOVÉ
• Distribuované virtuální uniprocesor - Uživatel neví kde běží programy, kde jsou soubory

Další možnosti dělení OS:

• podle počtu uživatelů
  • jedno / více uživatelské
• podle funkcí
  • univerzální
  • specializované

Architektura

OS = jádro + systémové nástroje

Dělíme na

• Monolitické jádro – jádro je jeden funkční celek (GNU/Linux)
• Mikrojádro – malé jádro, oddělitelné části pracují jako samostatné procesy v user space (GNU/Hurd)
• Hybridní jádro - kombinace (Win XP, Win Vista...)

Monolitické jádro

• Jeden spustitelný soubor
• Uvnitř moduly pro jednotlivé funkce (filesys, procesy)
• Jeden program, řízení se předává voláním podprogramů
• Příklady: UNIX, Linux, MS DOS

Typickou součástí jádra je např. souborový systém

Linux je monolitické jádro OS, s podporou zavádění modulů za běhu systému

Mikrojádro

• Model klient – server
• Většinu činností OS vykonávají samostatné procesy mimo jádro (servery, např. systém souborů)
• Poskytuje pouze nejdůležitější nízkoúrovňové funkce
  • Nízkoúrovňová správa procesů
  • Adresový prostor, komunikace mezi adresovými prostory
  • Někdy obsluha přerušení, vstupy/výstupy
• Pouze mikrojádro běží v privilegovaném režimu
  • Méně pádů systému

Výhody

• vynucuje modulární strukturu
• Snadnější tvorba distribuovaných OS (komunikace přes síť)

Nevýhody

• Složitejší návrh systému
• Režie

Příklady: QNX, Hurd, OSF/1, MINIX, Amoeba

Komponenty OS

• správa procesů
• správa hlavní paměti
• soubory
• správa zařízení - I/O subsystém
• síť (networking) .. viz KIV/UPS
• ochrana a bezpečnost
• uživatelské rozhraní

• Procesy; proces = běžící program; potřebuje minimálně:
  • Čas CPU = být vykonán
  • Paměť = mít kde běžet
  • Vstupy a výstupy = soubory a I/O zařízení
• Správa hlavní paměti
  • Alokace a dealokace paměti podle potřeby
  • Udržuje informace, která část paměti je používána a kým
• Soubory
  • Vytváření/ rušení souborů/adresářů
  • Mapování souborů na vnější paměť
  • Rozvrhování diskových operací
• I/O podsystém
  • Správa paměti pro buffering, caching, spooling
  • Společné rozhraní ovladačů zařízení
  • Ovladače pro specifická zařízení
• Síť
• Ochrana a bezpečnost = ke zdrojům smí přistupovat pouze autorizované procesy
• Uživatelské rozhraní - CLI, GUI