Статическая компоновка (Редактор связей)

• Для перемещаемого загрузчика компилятор формирует относительные адреса. Каждый скомпилированный объектный модуль создается со ссылками относительно начала своего объектного модуля. Все эти модули объединяются в единый перемещаемый загружаемый модуль с адресами относительно начала единого модуля. Компоновщик, объединяя модули, пересчитывает относительные адреса.

• Компоновщик, который создает перемещаемый загрузочный модуль, называется редактором связей.

DLL

§ Динамически-загружаемая библиотека (DLL) – двоичный модуль операционной системы. Это отдельно откомпилированный исполняемый код, который подключается к приложению динамически на этапе его выполнения.

§ Преимущества использования динамических библиотек (по сравнению со статическим подключением подпрограмм на этапе сборки приложения) следующие:

1) Процессы, которые загрузили библиотеку по одному и тому же базовому адресу, пользуются одной копией их кода, но имеют свои собственные копии данных.

2) Модификация подпрограмм библиотек не требует повторной компиляции приложений до тех пор, пока остается неизменным формат их вызова.

3) Библиотеки обеспечивают также послепродажную поддержку. Например, дисплейный драйвер, предоставляемый библиотекой, может быть обновлен для того, чтобы поддерживать дисплей, который не существовал в момент продажи приложения.

4) Программы, написанные на разных языках программирования, могут использовать одну и ту же библиотечную функцию, если они следуют соглашению по вызову, предусмотренному функцией.

51. Архитектура ОС Windows (процессы пользовательского режима: вспомогательные системные, служебные процессы, приложения пользователей, подсистемы окружения)

В пользовательском режиме работают четыре типа процессов:

Вспомогательные системные процессы

Вспомогательные системные процессы, такие как процесс входа в систему и администратор сеансов, которые не входят в службы Windows (они не запускаются диспетчером управления службами).

Служебные процессы

Служебные процессы, реализующие такие службы Windows, как Планировщик задач и спулер печати. Как правило, от служб требуется, чтобы они работали независимо от входов пользователей в систему.

Приложения пользователей

Пользовательские приложения, которые могут относиться к одному из следующих типов:

• для 32- или 64-разрядной версии Windows,
• для 16-разрядной версии MS-DOS (включая Windows7 - 32)
• для 32- или 64-разрядной версии POSIX.

POSIX (portable operating system interface — переносимый интерфейс операционных систем) — набор стандартов, описывающих интерфейсы между операционной системой и прикладной программой, библиотеку языка C и набор приложений.

POSIX – для стандартизации. Приложения написанное по стандарту POSIX могут работать на различных операционных системах.

Подсистемы окружения

Пользовательские приложения не вызывают напрямую системные службы Windows. Вместо этого ими используется одна или несколько DLL-библиотек подсистемы. Эти библиотеки предлагают документированный интерфейс, который может быть использован программами, связанными с данной подсистемой.

52. Архитектура ОС Windows (процессы уровня ядра: исполнительная система, система организации оконного интерфейса, ядро, HAL)

Исполнительная система

Исполняющая система Windows находится на верхнем уровне файла Ntoskrnl.exe.

• Диспетчер процессов создает процессы и потоки и завершает их работу. Исходная поддержка процессов и потоков реализована в ядре Windows;

• Монитор безопасности обеспечивает соблюдение политики безопасности на локальном компьютере;

• Диспетчер ввода-вывода реализует аппаратно-независимый ввод-вывод и отвечает за направление запросов ввода – вывода на соответствующие драйверы устройств для дальнейшей обработки;

• Диспетчер устройств определяет, какие драйверы требуются для поддержки конкретного устройства, и загружает эти драйверы;

• Диспетчер электропитания согласовывает события электропитания и генерирует уведомления ввода-вывода, касающиеся управления электропитания, посылаемые драйверам устройств.

При простое системы диспетчер электропитания может быть настроен на снижение расхода электроэнергии путем перевода центрального процессора в спящий режим.

Система организации оконного интерфейса

Оконный интерфейс — способ организации полноэкранного интерфейса программы, в котором каждая интегральная часть располагается в окне — собственном суб-экранном пространстве, находящемся в произвольном месте «над» основным экраном. Несколько окон, одновременно располагающихся на экране, могут перекрываться, находясь «выше» или «ниже» друг относительно друга.

Несмотря на то, что наиболее естественным для оконного интерфейса является графический режим, основные его элементы применимы и в текстовом режиме, где он применяется в равной степени.

Окно обычно имеет прямоугольную форму, с обрамлением и/или цветом фона, отличным от цвета основного экрана.

Модальные окна «монополизируют» фокус пользовательского внимания: работу с программой можно продолжить лишь после закрытия «модального» окна.

Оконный интерфейс очень быстро завоевал популярность и в настоящее время является самым популярным видом программного интерфейса.

Ядро

Корпорация Microsoft называет ядром компонент, находящийся в невыгружаемой памяти и содержащий низкоуровневые функции операционной системы, такие, как:

§ Поддержку уровня HAL (диспетчеризация прерываний и исключений и т.д.);

§ Управление процессором(и) – диспетчеризация и планирование потоков;

§ Для хранения специфических для процессора данных ядром используется структура данных, называемая областью, относящейся к управлению процессором, или KPCR. KPCR содержит основную информацию, такую как процессорная таблица диспетчеризации прерываний, сегмент состояния задачи и таблица глобальных дескрипторов.

HAL

Однако, и драйверы, и ядро не взаимодействуют с физическими устройствами напрямую – посредником между программными компонентами режима ядра и аппаратурой является HAL (Hardware Abstraction Layer) – уровень абстрагирования от оборудования, реализованный в Hal.dll. HAL позволяет скрыть от всех программных компонентов особенности аппаратной платформы (например, различия между материнскими платами), на которой установлена операционная система.

53. Архитектура ОС Windows (состав и назначение процессов исполнительной системы)