ТРЕБОВАНИЯ К СОВРЕМЕННЫМ ОПЕРАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ.
СОВМЕСТИМОСТЬ И МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ СРЕДЫ.
Материалы к лекции ОС-5
ТРЕБОВАНИЯ К СОВРЕМЕННЫМ ОПЕРАЦИОННЫМ СИСТЕМАМ.
Требования функциональной полноты. Главное требование - выполнение основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователей и прикладных программ.
Современная ОС должна поддерживать:
· мультипрограммную обработку;
· виртуализацию памяти;
· многооконный интерфейс пользователя;
· другие необходимые функции и услуги.
Важные эксплуатационные требования.
· Расширяемость. Если код ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс.
· Переносимость. Многоплатформенность – возможность переноса ОС с процессора одного типа на другой или с аппаратной платформы одного типа на другую (платформы различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера). Переносимые (многоплатформенные) ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ.
· Совместимость. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других ОС, то говорят, что она обладает совместимостью с этими ОС. Различают совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.
· Надежность и отказоустойчивость. ОС должна быть защищена как от внутренних, так и внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности нанести вред ОС. Это достигается за счет архитектурных решений и качества реализации (отлаженности кода), а также поддержки аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости, таких, как дисковые массивы или источники бесперебойного питания.
· Безопасность. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы ОС обладала свойством безопасности, она должна иметь в своем составе средства аутентификации (определения легальности пользователей), авторизации (предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа к ресурсам), аудита (фиксации всех «подозрительных» для безопасности системы событий).
· Производительность. ОС должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа.
СОВМЕСТИМОСТЬ И МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ СРЕДЫ.
Концепция множественных прикладных сред непосредственно связана с возможностью ОС выполнять приложения, написанные для других ОС, т.е. с совместимостью.
Двоичная совместимость и совместимость исходных текстов. Необходимо различать совместимость на двоичном уровне и совместимость на уровне исходных текстов. Приложения обычно хранятся в ОС в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данных.
Двоичная совместимость достигается в том случае, когда можно взять исполняемую программу и запустить ее на исполнение в среде другой ОС.
Совместимость на уровне исходных текстов требует наличия соответствующего компилятора в составе ПО компьютера, на котором предполагается выполнять данное приложение, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция имеющихся исходных текстов в новый исполняемый модуль.
Совместимость на уровне исходных текстов важна в основном для разработчиков приложений, которые имеют в своем распоряжении эти тексты.
Для конечных пользователей практическое значение имеет только двоичная совместимость, так только в этом случае они могут использовать один и тот же коммерческий продукт в разных операционных средах и на различных машинах.
Двоичная совместимость достигается просто, если процессор, на котором работает новая ОС, использует тот же набор команд и тот же диапазон адресов. Для этого достаточно соблюдения следующих условий:
· вызовы функций API, которые содержит приложение, должны поддерживаться данной ОС;
· внутренняя структура исполняемого файла приложения должна соответствовать структуре исполняемых файлов ОС.
Гораздо сложнее достигнуть двоичной совместимости операционным системам, предназначенным для выполнения на процессорах, имеющих разные архитектуры. Помимо соблюдения вышеприведенных условий, необходимо организовать эмуляцию двоичного кода. Для этого требуется специальное программное обеспечение – эмулятор, который последовательно выбирает каждую двоичную инструкцию одного процессора (например, Intel), программным способом дешифрует ее, чтобы определить, какие действия она задает, а затем выполняет эквивалентную программу, написанную в инструкциях другого процессора (например, Motorola). Это простая, но достаточно медленная работа.
Трансляция библиотек.
Выходом в таких случаях является использование так называемых прикладных программных сред. Одной из составляющих, формирующих прикладную программную среду, является набор функций интерфейса прикладного программирования API, которые ОС предоставляет своим приложениям.
Для сокращения времени на выполнение чужих программ прикладные среды имитируют обращения к библиотечным функциям. Эффективность этого подхода связана с тем, что большинство современных программ работают под управлением GUI (графических интерфейсов пользователя), типовые функции которого известны. Тщательно спроектированные программные прикладные среды имеют в своем составе библиотеки, имитирующие внутренние библиотеки GUI, но написанные на “родном” коде ОС, что позволяет вместо эмуляции кода использовать вызовы соответствующих библиотек. Иногда такой подход называют трансляцией, чтобы отличать его от более медленного эмулирования кода по одной команде за раз.