1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
|
---
id: 3zcrkq
date: 2026-07-28T17:41:31+0300
languages: [ru]
aliases:
reviews:
tags:
- draft
- knowledge
---
# Архитектруные особенности ОС
Под архитектурой ОС понимают то, как организованы её компоненты, как они взаимодействуют друг с
другом и с аппаратурой.
Основная задача архитектуры - разделить ответственность между компонентами ОС, обеспечить защиту и
предоставить приложениям удобный интерфейс к аппаратным ресурсам.
## Пользовательский режим и режим ядра
Современные ОС обычно разделяют выполнение на два основных уровня:
- User mode ограничивает возможности приложения: оно не может произвольно обращаться к памяти других
процессов, устройствам или выполнять привилегированные инструкции
- Kernel mode имеет полный доступ к аппаратуре: в этом уровне чаще всего работают планировщики,
модули управления памятью и другие системные модули
## Ядро ОС
Ядро (kernel) - привилегированная часть ОС, управляющая аппаратными ресурсами.
## Модульная архитектура
Модульная архитектура ядра ОС - это подход, при котором ядро состоит из относительно независимых
компонентов (модулей), которые можно подключать, отключать или заменять без полной пересборки и
перезапуска всей системы.
Монолитное ядро не обязательно означает, что весь код должен быть статически встроен в ядро. Оно
также может являться модульным. Например, Linux поддерживает загружаемые модули ядра. Это позволяет
динамически добавлять драйверы и другие компоненты.
## Виртуализация ресурсов
Важная архитектурная особенность ОС - предоставление программам абстракций, скрывающих физическое
устройство компьютера.
Программы работают с виртуальными адресами, и не обязаны знать, где физически находятся
соответствующие страницы ОЗУ.
Таким образом, ОС превращает сложные аппаратные ресурсы в более удобные абстрактные ресурсы.
## Системный вызов
Приложения находятся в пользовательском режиме, который не даёт возможность управлять аппаратурой.
Поэтому ОС предоставляет системный вызов - контролируемый интерфейс между user space и kernel space.
## Прерывания и исключения
ОС активно использует прерывания для взаимодействия с аппаратурой.
Например, сетевой контроллер получил пакет -> генерирует прерывание -> CPU временно передаёт
управление обработчику ядра.
## Защита памяти
Каждый процесс обычно получает собственное виртуальное адресное пространство. Хотя виртуальные
адреса могут совпадать, физические страницы памяти могут быть совершенно разными.
Это обеспечивает:
- изоляцию процессов
- защиту от случайного повреждения памяти
- невозможность обычному процессу читать память другого процесса
## Многозадачность и планирование
ОС должна распределять CPU между потоками для выполнения нескольких задач в одно время.
Планировщик определяет:
- какой поток запускать
- когда переключать потоки
- на каком ядре выполнять поток
- какой приоритет ему предоставить
На многоядерном процессоре несколько потоков могут выполняться физически параллельно.
# Up
- [Операционные системы](wvtwaf)
|
