Основные принципы построения СПО

Эти принципы применяются как при проектировании СПО (в том числе ОС), так и при их использовании.

1. Принцип частотности (частотный принцип)

2. Принцип модульности

3. Принцип функциональной избирательности

4. Принцип настраиваемости и генерироваемости

5. Принцип функциональной избыточности

6. Принцип использования основных параметров по умолчанию

7. Принцип перемещаемости (как ПО, так и кодов программ в составе различных запоминающих устройств)

8. Принцип защиты

9. Принцип независимости программных средств от технических устройств

10. Принцип открытой и наращиваемой системы

Принцип разделения по частоте.

Является одним из наиболее сложных и важных принципов. Основывается на выделении в программных кода, в массивах данных и других компонентах фрагментов, которые используются наиболее часто. Для повышения общей производительности вычислительных систем очевидно, что необходимо ускорить исполнение наиболее часто встречающихся элементов.

Для выполнения этих требований существуют различные варианты реализации:

1. Фрагменты программы или подпрограммы, которые наиболее часто используются, постоянно размещаются в составе оперативной памяти. Такие подпрограммы – резиденты. Часть программ включают в состав ядра, а ядро почти всё находится в составе ОП

2. К данным, к которым происходит частое обращение, находят наиболее быстрый доступ. Кеширование данных, буферизация данных, используют регистры. Современные ОС имеют собственную оптимальную …

3. Часто используемые операции стараются делать более короткими, то есть осуществляется дополнительное дробление на модули. Это связано с тем моментов, что почти все современные ОС функционируют с разделением времени, для операций выделяется квант времени, за которой нужно всё выполнить.

4. Осуществление многоуровневого планирования в рамках функционирования ОС: уровень кратко срочного планирования (часто используемые) и уровень долгосрочного планирования (достаточно длительные процесс).

Принцип модульности

Основополагающий. Данный принцип технологические и эксплуатационные качества ОС. Наибольший эффект достигается, если он применяется в СПО. В этом случаем модуль – это некоторый базовый элемент, который во-первых, имеет стандартное оформление в рамках ОС, и во-вторых, модуль имеет средство сопряжения с модулями одного уровня и с модулями соседних уровней.

Существует различные способы, позволяющие определять модули: группировка по функциональным признакам, программирование и проектирование, с учетом характера будущего использования. Существует несколько типов модулей:

1. Одноразовые (однократные) модули. Данные модули загружаются в оперативную память и при исполнении изменяют свою структуру. Для последующего исполнения необходима новая загрузка. Использование в условиях дефицита ОП.

2. Модули многократные модули не портят свою структуру (в составе ОП) и могут исполняться повторно. Одна копия – один процесс.

3. Реентерабельные модули или параллельно-используемые. Будучи загруженными в ОП, могут использоваться одновременно (параллельно) несколькими процессами или пользователями. Наиболее часто используется в многопрограммных и многопользовательских ОС. Для того, чтобы модуль имел рент.характер нужно при его проектировании выполнить дополнительное требование: в структуре данного модуля кодовая часть отделяется от данных (данные находят физически в другом месте). В этом случае кодовая часть всеми процессам используется параллельно, а сегмент данных создается свой для каждого процесса.

Принцип функциональной избирательности

Он является продолжением частного принципа. В составе ОС выделяется часть наиболее необходимых и важных модулей, которые должны в целях эффективности постоянно находится в ОП. Эти модули называются ядро ОС. При формировании ядра любой ОС приходится выполнять два взаимопротиворечивых требования. С одной стороны в состав ядра нужно включить как можно больше модулей для эффективности. Но так же нужно минимизировать объем ОП под ядро.

28.09.2011

Лекция 2

Принцип генерации (настройки)

Существует некоторое компактное исходное представление тех или иных программных средств (дистрибутив). Оно позволяет в момент установки осуществить некоторые базовые настройки: настройка на конкретную конфигурацию технических средств, настройка списка решаемых (предполагаемых) задач. Процесс генерации (установки) может осуществляться различными способами.

1. Существуют специальные языки, позволяющие описывать требуемую конфигурацию.

2. При генерации или установке используется средство диалогового взаимодействия.

3. Используется технология, позволяющая определить автоматически конфигурацию технических средств.

4. Существуют файлы специального формата, с помощью которых могут быть заданы типовые конфигурации.

Установка и настройка продукта под требования

Принцип функциональной избыточности

Принцип предполагает, что практически все требуемые операции и действия в рамках развитой операционной системы можно выполнить несколькими способами.

Принцип использования по умолчанию

Позволяет установить любому пользователю ОС самостоятельно. Используется базовые, определенные значения, устанавливаемые, если пользователь не хочет задавать собственные.

Принцип перемещаемости

Перемещаемость заключается в следующем: программный код не зависит от места в ОП, в котором он расположен. Это достигается за счет современных методов структуризации. Данный принцип заключается в определенной настройке модулей. Настройка модулей состоит в определении фактических адресов команд в момент загрузки или момент перемещения программного кода и определяется: во-первых, способом адресации в конкретной компьютерной платформе, во-вторых, используемыми алгоритмами распределения адресных пространств.

Принцип защиты

В соответствии с данным принципом тем или иным образом должны быть защищены данные, прикладные программы, средства операционной системы. Наиболее сложно данный вопрос защищается, если используется разделение ресурсов между несколькими процессами или пользователями. При организации защиты учитывается несколько аспектов:

1. В современных ОС учитывается двух контекстность использования центрального процессора (одна команда в момент времени). Она позволяет сделать невозможность непосредственный доступ к любому разделяемому ресурсу со стороны прикладной программы или пользователя. Для осуществления доступа к разделяемым ресурсам выделяется определенная группа команд. Данная группа команд может исполняться только в рамках программ операционной системы (или системных программ). В некоторых случаях данная возможность реализуется аппаратно. То есть, при попытке ПП получить доступ возникает некоторая реакция системы (аппаратное прерывание и реагирует ОС).

2. Защита данных и кодов программных средств. Во-первых, этот механизм является производным от алгоритмов распределения памяти конкретной ОС и самый известный способ – контекстная защита информации и кодов: как правило, в рамках ОС известны адреса или области ОП, которые выделены тому или иному процессу. При попытке процесса получить доступ к адресам за пределами адресного пространства, возникает определенная реакция системы (программное прерывание).

3. Защита файлов. Здесь, как правило, применяется индефикация пользователя. Содержит четыре компонента: сами файлы, разрешенные варианты доступа к файлам, пользователи файлов (отдельно - владельцы файлов), непосредственно системное программное средство, которое осуществляет всю эту защиту.

Принцип независимости программы от внешних устройств

Принцип не самый яркий. Изначально он задумывался так: в рамках ОС управление любым внешним запоминающим устройством должно осуществляться однотипно, независимо от их физических характеристик. Наиболее полно и последовательно этот принцип осуществлен в UNIX.

Принцип открытой и наращиваемой ОС

Во-первых, принцип генерации позволяет настроить систему. А этот принцип позволяет расширить ОС без переустановки системы.

UNIX: написаны на Си. Поставляется не только выполняемый код, но и открытый код.

Современные Windows то же имеют специальные языки, которые позволяют в некоторых случаях изменить объекты ОС.