Концепция виртуальной машины. Часть 1.

Обобщение понятия виртуального ресурса приводит к концепции виртуальной машины. Виртуальная машина (ВМ) является функциональным эквивалентом реальной ЭВМ, который моделируется при помощи реальных технических средств и совокупности управляющих программ, называемых монитором виртуальных машин (МВМ). Конфигурация виртуальной машины отличается от конфигурации реальной ЭВМ. На одной реальной ЭВМ может функционировать несколько виртуальных машин. Программное обеспечение виртуальных машин, основой которого является МВМ, представляет собой систему виртуальных машин (СВМ).

Система виртуальных машин обеспечивает новый принцип параллелизма (мультипрограммирования) в работе реальной ЭВМ. Каждому пользователю предоставляется отдельная ВМ, в которой может функционировать:

  • версия операционной системы;
  • собственная системно-независимая программа;
  • подсистема СВМ, например подсистема диалоговой обработки (ПДО);
  • подсистема операционной системы, основанная на концепции ВМ.

Пользователи отдельных ВМ полностью независимы (рис. 3.10).

Система виртуальных машин

Система виртуальных машин решает проблемы «традиционных» операционных систем, упомянутые ранее.

  1. Введение концепции виртуальной машины позволяет уменьшить взаимное влияние различных режимов использования вычислительной системы. Упрощается управляющая программа.
  2. Пользователь имеет иллюзию обладания отдельной ЭВМ. В действительности же он обладает отдельной виртуальной машиной. Управляющая программа в большей степени «прозрачна».
  3. Виртуальная основная память позволяет снизить остроту проблемы «фрагментации» памяти.
  4. Уровень реального мультипрограммирования повышается. В результате возрастает интенсивность использования ресурсов, в первую очередь ЦП и оперативной памяти.
  5. Виртуализация расширяет объем ресурсов, в первую очередь основной памяти.
  6. На одной реальной ЭВМ можно выполнить одновременно несколько операционных систем, их версий, подсистем, системно-независимых программ.

Концентрация виртуального ресурса. Конфигурация виртуальной машины включает в себя виртуальный процессор; виртуальную память (основную память); виртуальные каналы ввода-вывода; виртуальные устройства ввода-вывода; виртуальный пульт оператора.

Виртуальный процессор (виртуальный центральный процессор) моделируется на реальном процессоре путем выделения каждой ВМ части времени реального процессора по принципу квантования.