Systèmes à plusieurs niveaux. Types et installation de sols monolithiques préfabriqués de vos propres mains

Pour réduire le coût d'installation des structures de séparation entre les étages, les technologies modernes proposent à un développeur privé d'utiliser des sols monolithiques préfabriqués. Lors de leur installation, la grue est utilisée uniquement pour soulever et poser des blocs sur un mur ou une barre transversale, et les opérations ultérieures sont effectuées manuellement. Les produits en blocs jouent le rôle de coffrage permanent, dans lequel le mélange de béton est coulé, obtenant une dalle monolithique solide.

Le système est un complexe de poutres légères en béton armé (elles servent de cadre) et de blocs de céramique creux qui remplissent l'espace entre les poutres adjacentes. Lors du bétonnage, la partie inférieure du cadre est coulée avec le mélange ; après durcissement, les planchers préfabriqués deviennent monolithiques. Eux propriétés positives sont les suivants:

étanchéité;
haut niveau de protection des locaux contre le bruit;
faible conductivité thermique;
préparation pour le revêtement sans faire une deuxième couche de chape - le linoléum est posé directement sur les sols, les carreaux et les carreaux sont collés, le stratifié et le parquet sont montés;
diminuer gravité spécifique par rapport à la dalle monolithique en béton armé habituelle d'une moyenne de 35% (230-350 kg / m2);
la possibilité d'installation dans des zones inaccessibles - ceci est important si un bâtiment est en cours de reconstruction sans démontage de la toiture ;
facilité d'assemblage avec des murs de forme complexe (avec colonnes, rebords) - vous pouvez acheter des blocs avec des rainures ou modifier les éléments de sol directement sur le chantier;
la plomberie et les communications électriques s'intègrent facilement dans les vides.

Bien que l'installation de structures monolithiques préfabriquées soit laborieuse, l'effet économique de l'utilisation nouvelle technologie assez important du fait que le coût des faisceaux lumineux et des blocs, le coût de leur transport et de leur installation, est réduit.

L'installation de planchers monolithiques préfabriqués souvent nervurés peut être réalisée à l'aide d'éléments standards produits par l'industrie.

Poutres en béton armé d'une section de 20x20 cm, longueurs de 3 à 6 m.
Les poutres porteuses sont des fermes légères avec une ceinture inférieure en béton (sa section est de 5,5 x 12). En fonction de la capacité portante des tiges de la ceinture inférieure, les fermes sont divisées en 2 types - pour une charge nominale totale de 1300 kg / m2 et 900 kg / m2. Les pannes sont produites en trois tailles : 2,86 m de long (poids 50 kg) ; 4,36 m (74 kg) ; 5,86 m (100 kg). Le produit souhaité est sélectionné par la taille de la portée et du chevauchement (3, 4,5 ou 6 m).
Blocs. Ils sont le plus souvent réalisés en béton d'argile expansée ou en béton de polystyrène.

Systèmes de plancher monolithiques préfabriqués populaires

En Russie, il existe une demande pour des ensembles de pièces et d'assemblages standardisés, qui permettent d'accélérer considérablement les travaux d'installation. Les principales caractéristiques des plus systèmes connus chevauchements.

1. Tériva. Ces systèmes fabriqués en Pologne sont utilisés en Europe depuis plus de 20 ans et comprennent des poutres en béton armé et des blocs creux. La capacité de charge du sol est de 400 kg / m2, tandis que l'épaisseur de la structure n'est que de 24 cm.Les principaux paramètres du système sont les suivants:

la longueur des poutres - de 1,2 à 8,6 m;
l'intervalle entre les axes des poutres est de 0,6 m ;
épaisseur de la couche de béton - 3 m;
l'épaisseur de la dalle de sol monolithique est de 24 cm;
la quantité minimale de support sur le mur est de 8 cm;
poids d'un bloc - 17 kg;
poids spécifique des poutres - 12 kg / rm;
poids du sol fini - 260 kg / m2.

Pour la fabrication de 1 m2 de structure superposée, 6,7 blocs, 1,7 m de poutres, 0,6 m3 de béton sont nécessaires.

2. Ytong. Les éléments principaux du système sont des poutres légères en béton armé à armature libre et des blocs en forme de T réalisés sous forme d'inserts reposant sur les poutres avec des rainures latérales. La capacité portante du sol de la marque Itong atteint 450 kg/m2, mais ses principaux paramètres techniques sont :

dimensions de la poutre - 4 x 12 cm, longueur - jusqu'à 7 m (la production de produits a déjà commencé, permettant de couvrir des portées de 9 mètres);
la distance entre les axes des éléments de poutre est de 0,68 m ;
diamètre de renfort: haut - 8 mm, bas - 12 mm, supplémentaire - de 6 à 16 mm;
le poids spécifique de la poutre est de 13 à 17,2 kg (selon le diamètre de l'armature) ;
dimensions de l'unité principale - 60 x 20 x 25 cm; supplémentaire - 60 x 25 x 10 cm;
densité - 500 kg / m3.

3. Systèmes domestiques de Marko. Ils comprennent des poutres en béton armé (fermes) avec un cadre triangulaire tridimensionnel composé de barres d'armature, de blocs de polystyrène et de treillis d'armature. Voici les caractéristiques du chevauchement.

Poutres. La longueur maximale des produits est de 12 m, la hauteur du cadre est de 15 ou 20 cm.Les dimensions de la base en béton des poutres sont de 4x12 cm.Le poids d'un mètre courant de la ferme est de 12,7-17,4 kg / courant mètre. 2 types de poutres sont produites : avec armature supérieure et inférieure complètement cachées (pour s'appuyer sur des murs porteurs) ; avec extrémités de renforcement libres - pour encastrer un mur porteur dans une ceinture monolithique.

Renfort : diamètre supérieur - 8 mm, inférieur - de 6 à 12 mm, supplémentaire (pour la ceinture inférieure) - de 6 à 16 mm.

Blocs. La densité du béton de polystyrène ne dépasse pas 400 kg / m3, donc le poids du produit creux est faible - environ 7 kg. Il existe deux options de hauteur (150 ; 200 mm) et plusieurs options de configuration :

norme (BP-200, BP-150);
à paroi mince (BPTS);
arqué avec une coupe radiale;
arqué avec une sélection trapézoïdale;
prise (BPZ-200, BPZ-150).

L'épaisseur de la dalle de Marco varie de 200 à 350 mm. Pour augmenter la capacité portante, selon le projet, des plaques de mousse supplémentaires d'une épaisseur de 5 ou 10 cm sont utilisées, qui sont collées aux blocs avec n'importe quel adhésif pour carrelage.

Installation de structures de plafond préfabriquées étape par étape

Pour le travail, vous aurez besoin d'un ensemble minimum d'outils et de matériaux auxiliaires: un marteau, une masse, un perforateur, un niveau de construction, un ruban à mesurer, un fil à tricoter, un vibrateur. Pour construire de vos propres mains des sols monolithiques préfabriqués, vous devez effectuer un certain nombre d'opérations séquentielles.

1. Les murs sont nettoyés des débris, une base de cadre constituée de poutres en béton armé est placée dessus à l'aide de mortier de ciment, en plaçant des supports temporaires sous eux. Si la longueur du plancher est de 4,5 m, un support est placé sous la poutre ; pour une poutre de 6 mètres, il en faut au moins deux. Il est permis de poser des blocs directement sur la maçonnerie du mur.

2. Des blocs de béton creux (coffrage) sont placés sur le cadre et des poutres longitudinales sont placées entre eux. Dans ce cas, les éléments de blocs sont disposés en rangées transversales, évitant une surcharge unilatérale des poutres et respectant les intervalles minimaux entre les blocs adjacents.

3. Un treillis d'armature est posé sur le coffrage. Les blocs ont des rainures en T, qui peuvent être renforcées avec des fouets en fibre de verre.

4. Les bandes de treillis sont posées avec un chevauchement d'au moins 15 cm (conformément à la réglementation SNiP pour la construction individuelle), fixées avec un fil à tricoter à la partie supérieure des poutres.

5. Le sommet de la structure est coulé avec du béton lourd d'une classe non inférieure à M250 (grade de B154), préparé avec l'ajout de sable à grain fin. La composition du mélange de béton doit être conforme à GOST 27006-86.

6. Pendant la période de solidification, la dalle monolithique est régulièrement humidifiée pour éviter le dessèchement et la fissuration. Lorsque le béton est complètement durci (après environ 72 heures), les poutrelles sont retirées.

Lorsque vous réalisez vous-même des structures préfabriquées, il est impératif de compacter le béton (manuellement ou à l'aide d'un outil vibrant) afin d'obtenir une adhérence maximale du mortier aux poutres et poutres. Pour le coulage, vous pouvez utiliser du béton mousse: il durcit rapidement et gagne en résistance, a une faible perméabilité à l'humidité.

Le moins lourd sont les structures préfabriquées en blocs de polystyrène, qui ont des vides dans la partie inférieure qui restent même après le remplissage avec du béton. La partie monolithique supérieure, avec la ceinture d'armature, travaille en compression et reprend la charge de travail.

Le coût des sols monolithiques préfabriqués

Lors du choix d'une option de sol, tenez compte de sa capacité portante, de la taille de la zone de chevauchement et de la configuration des murs. Pour rentabiliser l'achat, ils étudient le système de remises du fournisseur et le coût de livraison. Le tableau indique les prix des systèmes de marques populaires et des composants pour leur assemblage à Moscou et dans la région de la capitale.

TENDANCES DANS LA CONSTRUCTION STRUCTURELLE DES OS

Comme indiqué ci-dessus, afin de répondre aux exigences d'un système d'exploitation moderne, sa conception structurelle est d'une grande importance. Les systèmes d'exploitation ont parcouru un long chemin, des systèmes monolithiques aux systèmes modulaires bien structurés capables d'évoluer, de s'étendre et de se porter facilement sur de nouvelles plates-formes.

En général, la « structure » d'un système monolithique est l'absence de structure (figure 38). Le système d'exploitation est écrit comme un ensemble de procédures, chacune pouvant appeler les autres quand elle en a besoin. Avec cette technique, chaque procédure du système a une interface bien définie en termes de paramètres et de résultats, et chacune est libre d'en invoquer une autre pour effectuer le travail utile dont elle a besoin.

Figure 38 - Structure du système d'exploitation monolithique

Pour construire un système monolithique, vous devez compiler toutes les procédures individuelles, puis les lier ensemble dans un seul fichier objet à l'aide d'un éditeur de liens (les exemples incluent les versions antérieures du noyau UNIX ou Novell NetWare). Chaque procédure voit n'importe quelle autre procédure (par opposition à une structure contenant des modules, dans laquelle la plupart des informations sont locales au module, et les procédures de module ne peuvent être appelées que via des points d'entrée spécialement définis).

Cependant, même de tels systèmes monolithiques peuvent être légèrement structurés. Lors de l'accès aux appels système pris en charge par le système d'exploitation, les paramètres sont placés à des endroits bien définis, tels que les registres ou la pile, puis une commande d'interruption spéciale est exécutée, appelée appel noyau ou appel superviseur. Cette commande fait passer la machine du mode utilisateur au mode noyau, également appelé mode superviseur, et transfère le contrôle au système d'exploitation. Le système d'exploitation vérifie ensuite les paramètres d'appel pour déterminer quel appel système doit être exécuté. L'OS indexe alors la table contenant les références de procédure et appelle la procédure correspondante. Cette organisation du système d'exploitation assume la structure suivante :

1. Le programme principal qui appelle les routines de service requises.

2. Un ensemble de procédures de service qui implémentent les appels système.

3. Un ensemble d'utilitaires au service des procédures de service.

Dans ce modèle, il existe une routine de service pour chaque appel système. Les utilitaires exécutent les fonctions requises par plusieurs procédures de maintenance. Cette division des procédures en trois couches est illustrée à la figure 39.

Figure 39 - Structuration simple d'un système d'exploitation monolithique

SYSTÈMES À NIVEAUX MULTIPLES

La généralisation de l'approche précédente est l'organisation de l'OS comme une hiérarchie de niveaux. Les niveaux sont formés par des groupes de fonctions système opérateur - système de fichiers, le contrôle des processus et des appareils, etc. Chaque niveau ne peut interagir qu'avec son voisin immédiat - niveau supérieur ou inférieur. Programmes d'application ou des modules du système d'exploitation lui-même transmettent des requêtes de haut en bas à ces niveaux.

Le premier système construit de cette manière était le système d'emballage simple THE, que Dijkstra et ses étudiants ont construit en 1968.

Le système avait 6 niveaux. Le niveau 0 concernait l'allocation du temps processeur, la commutation des processus sur interruption ou après un délai d'attente. Mémoire gérée de niveau 1 - allouée RAM et l'espace sur le tambour magnétique pour les parties des processus (pages) pour lesquelles il n'y avait pas de place dans le PO, c'est-à-dire que la couche 1 remplissait les fonctions mémoire virtuelle... La couche 2 gérait la communication entre la console opérateur et les processus. Avec cette couche, chaque processus avait sa propre console opérateur. Périphériques d'E/S contrôlés et mis en mémoire tampon de couche 3 vers et depuis eux. Avec le niveau 3, chaque processus au lieu de travailler avec appareils spécifiques, avec leurs fonctionnalités variées, se sont tournés vers des dispositifs d'E/S abstraits aux caractéristiques conviviales. Au niveau 4, il y avait des programmes utilisateur qui n'avaient pas à se soucier des processus, de la mémoire, de la console ou de la gestion des E/S. Le processus d'opérateur de système était situé au niveau 5.

Dans le système THE, la superposition servait principalement à des fins de développement, puisque toutes les parties du système étaient ensuite assemblées en un module objet commun.

Une généralisation plus poussée du concept à plusieurs niveaux a été effectuée dans le système d'exploitation MULTICS. Dans un système MULTICS, chaque couche (appelée anneau) est plus privilégiée que la précédente. Lorsqu'une procédure de niveau supérieur veut appeler une procédure en aval, elle doit exécuter l'appel système approprié, c'est-à-dire une instruction TRAP (interruption) dont les paramètres sont soigneusement vérifiés avant que l'appel ne soit effectué. Bien que le système d'exploitation de MULTICS fasse partie de l'espace d'adressage de chaque processus utilisateur, le matériel assure la protection des données au niveau des segments de mémoire, permettant, par exemple, un accès en écriture seule à certains segments et un accès en lecture ou en exécution à d'autres. L'avantage de l'approche MULTICS est qu'elle peut être étendue à la structure de sous-systèmes définis par l'utilisateur. Par exemple, un professeur peut écrire un programme pour tester et évaluer les programmes des étudiants et exécuter ce programme au niveau n, tandis que les programmes des étudiants fonctionneront au niveau n + 1, de sorte qu'ils ne peuvent pas modifier leurs notes.

L'approche en couches a également été utilisée dans la mise en œuvre de diverses variantes UNIX.

Bien qu'un tel approche structurelle dans la pratique, cela fonctionnait généralement bien, aujourd'hui, il est de plus en plus perçu comme monolithique. Dans les systèmes avec une structure à plusieurs niveaux, il n'était pas facile de supprimer une couche et de la remplacer par une autre en raison de la multiplicité et des interfaces floues entre les couches. L'ajout de nouvelles fonctionnalités et la modification de celles existantes nécessitaient une bonne connaissance du système d'exploitation et beaucoup de temps. Lorsqu'il est devenu évident que les systèmes d'exploitation avaient une longue durée de vie et devaient pouvoir évoluer et se développer, l'approche monolithique a commencé à se fissurer et a été remplacée par le modèle client-serveur et le concept de micronoyau étroitement lié.

L'utilisation de systèmes de construction intégrés est l'une des méthodes permettant d'augmenter la fiabilité, la durabilité et le capital d'un bâtiment. Le système intégré peut être mis en œuvre dans des versions préfabriquées, monolithiques et monolithiques préfabriquées. Le principal trait distinctif du système intégré est qu'il a des fondations indépendantes, donc il perçoit lui-même toutes les charges technologiques et opérationnelles, en libérant partiellement ou complètement le mur enfermant les structures. Cela permet de réaliser la superstructure du bâtiment quelle que soit la capacité portante des anciennes fondations et du garde-corps mural, de réduire considérablement la quantité de travail pour renforcer la fondation, de renforcer les fondations et les murs existants.

L'utilisation de systèmes intégrés vous permet de créer un aménagement plus rationnel des locaux, d'y apporter un confort moderne, d'appliquer des matériaux et des structures progressifs, d'effectuer une reconstruction en utilisant technologies modernes construction avec les équipements et les moyens de mécanisation nécessaires. Il est important de concevoir un bâtiment reconstruit dans les conditions exiguës du développement urbain non seulement des structures modernes, mais aussi d'une technologie de travail rationnelle.

Systèmes embarqués en béton préfabriqué. Les bâtiments de plan rectangulaire ou proches de celui-ci sont les plus adaptés à la mise en œuvre de la méthode d'installation encastrée. L'inspection d'un bâtiment vous permet d'évaluer sa structure et de déterminer l'utilisation de schémas structurels avec des cadres intégrés complets et incomplets. Le cadre entièrement intégré permet de soulager les contraintes de

murs de clôture, ce qui crée les conditions préalables aux travaux de reconstruction non seulement avec un réaménagement complet, mais également avec une superstructure de plusieurs étages. Lors de l'utilisation d'un cadre incomplet, lorsque la charge de celui-ci est partiellement transférée aux murs extérieurs, la possibilité de superstructure est limitée par la capacité portante des fondations et des murs extérieurs.

La technologie d'installation intégrée permet le démontage complet des plafonds, cloisons et autres éléments, ne laissant que les murs porteurs extérieurs et, plus rarement, les murs des cages d'escalier. Il est conseillé de prendre une section séparée du bâtiment pour la capture. Avec la méthode en ligne de montage d'un cadre incomplet intégré (les murs longitudinaux externes supportent la charge du cadre), il est conseillé d'avoir quatre flux indépendants :

Installation de fondations pour la rangée longitudinale médiane de colonnes ;

Préparation des supports pour traverses dans les murs extérieurs en briques ;

Installation de colonnes, poutres, murs de renfort et dalles de plancher ;

Installation de cabines sanitaires, blocs de ventilation, volées d'escaliers et paliers, parois de cages d'ascenseur.

Lors de l'utilisation d'un cadre complet avec une superstructure de bâtiment, les quatre mêmes flux d'assemblage peuvent être adoptés pour organiser le travail. Mais une augmentation significative de la charge des étages à construire nécessite l'installation d'une dalle de fondation monolithique sous l'ensemble du bâtiment avec des sous-colonnes sous trois rangées de colonnes ou l'installation de fondations de type verre sous toutes les colonnes.

Systèmes embarqués monolithiques préfabriqués. Pour les bâtiments rectangulaires reconstruits avec des murs porteurs externes affaiblis, un système intégré peut être utilisé, y compris des murs longitudinaux internes monolithiques et

murs porteurs transversaux et dalles préfabriquées en platelage alvéolaire précontraint. Le parquet long permet de réduire la consommation spécifique de matériaux et de créer des volumes de planification libre de dimensions importantes.

Le système prévoit en outre des éléments préfabriqués d'escaliers, d'ascenseurs, de cabines sanitaires, d'autres éléments intégrés et des diaphragmes muraux monolithiques des éléments d'extrémité des bâtiments.

Systèmes embarqués monolithiques. Les systèmes embarqués monolithiques sont plus flexibles que les systèmes préfabriqués et peuvent être recommandés pour les bâtiments aux formes courbes et complexes avec différentes hauteurs de plancher.

Si l'ancien schéma de conception est conservé dans le bâtiment en cours de reconstruction sans superstructure, le cadre monolithique intégré sera un système à deux et trois travées

avec des supports intermédiaires sous forme de colonnes ou d'éléments de mur avec le support des sols monolithiques érigés sur les murs extérieurs existants. Lors de la construction d'une superstructure à plusieurs étages, il est nécessaire de disposer des fondations indépendantes pour l'ensemble du système intégré; dans ce cas, les murs extérieurs se transforment pratiquement en murs autoportants et enveloppants.

Les principaux avantages de l'option monolithique :

Réduction de la consommation de matière grâce à plus pleine utilisation systèmes continus;

Manque de joints bout à bout;

Grande flexibilité des solutions d'aménagement de l'espace des bâtiments ;

Mécanisation du travail sans l'utilisation de grues mobiles et à tour ;

La solution d'aménagement de l'espace du bâtiment n'est pas la principale pour décider de sa reconstruction.

Dans le cadre de l'introduction généralisée de systèmes de coffrage modernes dans la pratique de la construction, il est devenu possible de réduire considérablement les coûts de main-d'œuvre pour tous les processus de bétonnage complexes.

système opérateur- c'est programme régulier, il serait donc logique de l'organiser de la même manière que la plupart des programmes, c'est-à-dire qu'il soit composé de procédures et de fonctions. Dans ce cas, les composants système opérateur ne sont pas des modules indépendants, mais parties constitutives un grand programme. Une telle structure système opérateur appelé noyau monolithique(noyau monolithique). Un noyau monolithique est un ensemble de procédures, chacune pouvant les appeler. Toutes les procédures fonctionnent en mode privilégié. De cette façon, noyau monolithique- c'est un tel schéma système opérateur, dans lequel tous ses composants font partie d'un même programme, utilisent structures générales données et interagissent les uns avec les autres par des appels de procédure directs. Pour monolithique système opérateur le noyau est le même que l'ensemble du système.

Dans de nombreux systèmes d'exploitation de noyau monolithique l'assemblage du noyau, c'est-à-dire sa compilation, est effectué séparément pour chaque ordinateur sur lequel il est installé système opérateur... Dans ce cas, vous pouvez sélectionner une liste de protocoles matériels et logiciels, dont la prise en charge sera incluse dans le noyau. Le noyau étant un programme unique, la recompilation est le seul moyen d'y ajouter de nouveaux composants ou d'exclure ceux qui ne sont pas utilisés. Il convient de noter que la présence de composants superflus dans le noyau est hautement indésirable, car le noyau est toujours complètement situé dans la RAM. Aussi, l'exception composants inutiles augmente la fiabilité système opérateur généralement.

Noyau monolithique - façon la plus ancienne organisation systèmes d'exploitation... Un exemple de système avec noyau monolithique est la plupart des systèmes Unix.

Même dans les systèmes monolithiques, certaines structures peuvent être distinguées. Comme dans un bloc de béton, il est possible de distinguer des inclusions de gravier, et dans le noyau monolithique, des inclusions de procédures de service correspondant à appels système... Les procédures de service sont exécutées en mode privilégié, tandis que les programmes utilisateur sont exécutés en mode non privilégié. Pour passer d'un niveau de privilège à un autre, le programme de service principal peut parfois être utilisé, qui détermine quel appel système a été effectué, l'exactitude des données d'entrée pour cet appel et transfère le contrôle à la procédure de service correspondante avec le passage au mode privilégié De fonctionnement. Parfois, un ensemble d'utilitaires logiciels est également distingué qui aide à effectuer des procédures de service.

Systèmes en couches

Poursuivant la structuration, il est possible de diviser l'ensemble du système informatique en un certain nombre de niveaux plus petits avec des connexions bien définies entre eux, de sorte que les objets de niveau N ne puissent appeler que des objets de niveau N-1. Le niveau inférieur dans de tels systèmes est généralement le matériel, le niveau supérieur est l'interface utilisateur. Plus le niveau est bas, plus les commandes et actions privilégiées que le module à ce niveau peut exécuter sont privilégiées. Pour la première fois, cette approche a été appliquée lors de la création du système THE (Technishe Hogeschool Eindhoven) par Dijkstra et ses étudiants en 1968. Ce système avait les niveaux suivants :

Figure. 1.2.

Les systèmes de bouffées sont bien mis en œuvre. Lorsque vous utilisez des opérations de couche inférieure, vous n'avez pas besoin de savoir comment elles sont implémentées, vous avez juste besoin de comprendre ce qu'elles font. Les systèmes de bouffées sont bien testés. Le débogage commence à partir de la couche inférieure et se fait par couches. Lorsqu'une erreur se produit, nous pouvons être sûrs qu'elle se trouve dans la couche testée. Les systèmes de bouffées peuvent être facilement modifiés. Si nécessaire, vous pouvez remplacer une seule couche sans toucher le reste. Mais les systèmes en couches sont délicats à concevoir : il est difficile de déterminer correctement l'ordre des couches et ce qui appartient à quelle couche. Les systèmes Puff sont moins efficaces que les systèmes monolithiques. Ainsi, par exemple, pour effectuer des opérations d'E/S, le programme utilisateur devra parcourir séquentiellement toutes les couches du haut vers le bas.

Machines virtuelles

Au début de la conférence, nous avons parlé de regarder système opérateur Comment sur machine virtuelle lorsque l'utilisateur n'a pas besoin de connaître les détails appareil interne l'ordinateur. Cela fonctionne sur des fichiers, pas têtes magnétiques et moteur ; il fonctionne avec une énorme RAM réelle virtuelle et non limitée ; il ne se soucie pas beaucoup d'être le seul utilisateur de la machine ou non. Considérons une approche légèrement différente. Laisser être système opérateur met en oeuvre machine virtuelle pour chaque utilisateur, mais sans lui simplifier la vie, mais au contraire la compliquer. Chacun de ces machine virtuelle apparaît à l'utilisateur comme du métal nu - une copie de tout le matériel dans système informatique, y compris le processeur, les instructions privilégiées et non privilégiées, les périphériques d'E/S, les interruptions, etc. Et il se retrouve seul avec ce fer. Lorsque vous essayez d'accéder à un tel matériel virtuel au niveau des commandes privilégiées, en fait, un appel système du réel système opérateur, qui effectue toutes les actions nécessaires. Cette approche permet à chaque utilisateur de télécharger ses propres système opérateur sur le machine virtuelle et faites-en ce que votre coeur désire.

Figure. 1.3.

La première système réel de ce type était le CP / CMS, ou VM / 370 comme on l'appelle maintenant, pour la famille de machines IBM / 370.

L'inconvénient d'une telle systèmes d'exploitation est une diminution de l'efficacité machines virtuelles par rapport à un vrai ordinateur, et ils sont généralement très volumineux. L'avantage réside dans l'utilisation sur un même système informatique de programmes écrits pour différents systèmes d'exploitation.

Architecture du micro-noyau

La tendance actuelle du développement systèmes d'exploitation consiste à transférer une partie importante du code système au niveau de l'utilisateur tout en minimisant le noyau. Il s'agit d'une approche pour construire un noyau appelé architecture micronoyau(architecture micronoyau) système opérateur lorsque la plupart de ses composants sont programmes autonomes... Dans ce cas, l'interaction entre eux est assurée par un module spécial du noyau appelé micronoyau. Le micronoyau fonctionne en mode privilégié et assure l'interaction entre les programmes, la planification de l'utilisation du processeur, la gestion des interruptions primaires, les opérations d'E/S et gestion de base Mémoire.

Figure. 1.4.

Les autres composants du système interagissent les uns avec les autres en transmettant des messages à travers le micronoyau.

Principal avantage architecture micronoyau- haut degré de modularité du noyau système opérateur... Cela facilite beaucoup l'ajout de nouveaux composants. Dans le micronoyau système opérateur il est possible, sans interrompre son fonctionnement, de charger et décharger de nouveaux pilotes, systèmes de fichiers, etc. Le processus de débogage des composants du noyau est grandement simplifié, car une nouvelle version les pilotes peuvent être chargés sans redémarrer l'ensemble système opérateur... Composants du noyau système opérateur ne diffèrent pas fondamentalement des programmes utilisateur, vous pouvez donc utiliser les outils habituels pour les déboguer. Architecture du micro-noyau augmente la fiabilité du système car un bogue au niveau du programme non privilégié est moins dangereux qu'un plantage au niveau du mode noyau.

Dans le même temps architecture micronoyau système opérateur introduit une surcharge de messagerie supplémentaire qui a un impact significatif sur les performances. Au micronoyau système opérateur la vitesse n'était pas inférieure systèmes d'exploitation sur le socle

Conférence 2

Tendances structurelles du système d'exploitation

Systèmes monolithiques

En général, la « structure » d'un système monolithique est l'absence de structure. Le système d'exploitation est écrit comme un ensemble de procédures, chacune pouvant appeler les autres quand elle en a besoin. Avec cette technique, chaque procédure du système a une interface bien définie en termes de paramètres et de résultats, et chacune est libre d'en invoquer une autre pour effectuer le travail utile dont elle a besoin.

a) le programme principal qui appelle les procédures de service requises ;

b) un ensemble de procédures de service qui implémentent les appels système.

C) un ensemble d'utilitaires au service des procédures de service.

Systèmes à plusieurs niveaux

La généralisation de l'approche précédente est l'organisation de l'OS comme une hiérarchie de niveaux. Les niveaux sont formés par des groupes de fonctions du système d'exploitation - système de fichiers, gestion des processus et des périphériques, etc. Chaque niveau ne peut interagir qu'avec son voisin immédiat - niveau supérieur ou inférieur. Les programmes d'application ou les modules du système d'exploitation lui-même transmettent les demandes de haut en bas de ces couches.

Le premier système construit de cette manière était le système d'emballage simple THE, que Dijkstra et ses étudiants ont construit en 1968. Le système avait 6 niveaux. Le niveau 0 concernait l'allocation du temps processeur, la commutation des processus sur interruption ou après un délai d'attente. Mémoire gérée de niveau 1 - RAM allouée et espace sur un tambour magnétique pour les parties des processus (pages) pour lesquelles il n'y avait pas de place dans l'OP, c'est-à-dire que la couche 1 servait de mémoire virtuelle. La couche 2 gérait la communication entre la console opérateur et les processus. Avec cette couche, chaque processus avait sa propre console opérateur. Périphériques d'E/S contrôlés et mis en mémoire tampon de couche 3 vers et depuis eux. Avec la couche 3, chaque processus, au lieu de traiter des périphériques spécifiques avec leurs fonctionnalités variées, s'est tourné vers des périphériques d'E/S abstraits aux caractéristiques conviviales. Au niveau 4, il y avait des programmes utilisateur qui n'avaient pas à se soucier des processus, de la mémoire, de la console ou de la gestion des E/S. Le processus d'opérateur de système était situé au niveau 5.

Dans le système THE, la superposition servait principalement à des fins de développement, puisque toutes les parties du système étaient ensuite assemblées en un module objet commun.

L'approche en couches a également été utilisée dans la mise en œuvre de diverses variantes UNIX.

Alors que cette approche structurée a généralement bien fonctionné dans la pratique, elle est aujourd'hui de plus en plus perçue comme monolithique. Dans les systèmes avec une structure à plusieurs niveaux, il n'était pas facile de supprimer une couche et de la remplacer par une autre en raison de la multiplicité et des interfaces floues entre les couches.