Многоуровневая операционная система

Многоуровневая структура - это тип системной структуры, в которой различные службы операционной системы разделены на различные уровни, где каждый уровень имеет конкретную четко определенную задачу для выполнения. Он был создан для улучшения уже существующих структур, таких как монолитная структура (UNIX) и простая структура (MS-DOS).

Пример . Операционная система Windows NT использует этот многоуровневый подход как часть своей работы.

Анализ конструкции:
Вся операционная система разделена на несколько уровней (от 0 до n), как показано на диаграмме. Каждый из слоев должен выполнять свою определенную функцию. Существуют следующие правила реализации слоев.

1. Самым внешним слоем должен быть уровень пользовательского интерфейса.
2. Самым внутренним уровнем должен быть уровень оборудования.
3. Конкретный уровень может получить доступ ко всем слоям, находящимся под ним, но не может получить доступ к слоям, находящимся над ним. То есть слой n-1 может получить доступ ко всем уровням от n-2 до 0, но не может получить доступ к n-му уровню.

Таким образом, если пользовательский уровень хочет взаимодействовать с аппаратным уровнем, ответ будет проходить через все уровни от n-1 до 1. Каждый уровень должен быть спроектирован и реализован таким образом, чтобы ему потребовались только услуги, предоставляемые нижележащими уровнями. .

Преимущества :
У такой конструкции есть несколько преимуществ:

1. Модульность:
   Этот дизайн способствует модульности, поскольку каждый уровень выполняет только те задачи, которые он запланировал выполнять.
2. Легкая отладка:
   Поскольку слои дискретны, их очень легко отлаживать. Предположим, что ошибка возникает на уровне планирования ЦП, поэтому разработчик может искать только этот конкретный уровень для отладки, в отличие от монолитной системы, в которой все службы присутствуют вместе.
3. Легкое обновление:
   Модификация, сделанная в определенном слое, не повлияет на другие слои.
4. Нет прямого доступа к оборудованию:
   Аппаратный уровень - это самый внутренний уровень, присутствующий в дизайне. Таким образом, пользователь может использовать услуги оборудования, но не может напрямую изменять его или получать к нему доступ, в отличие от простой системы, в которой у пользователя был прямой доступ к оборудованию.
5. Абстракция:
   Каждый уровень выполняет свои функции. Таким образом, функции и реализации других уровней для него абстрактны.

Недостатки:
Хотя эта система имеет несколько преимуществ по сравнению с монолитной и простой конструкцией, у нее есть и следующие недостатки.

1. Сложная и тщательная реализация:
   Поскольку слой может получить доступ к службам нижележащих слоев, расположение слоев должно выполняться осторожно. Например, уровень резервного хранилища использует службы уровня управления памятью. Поэтому он должен находиться ниже уровня управления памятью. Таким образом, большая модульность предполагает комплексную реализацию.
2. Медленнее в исполнении:
   Если уровень хочет взаимодействовать с другим уровнем, он отправляет запрос, который должен пройти через все уровни, присутствующие между двумя взаимодействующими уровнями. Таким образом, увеличивается время отклика, в отличие от монолитной системы, которая работает быстрее. Таким образом, увеличение количества слоев может привести к очень неэффективной конструкции.