1.2操作系统结构设计
操作系统是一种大型、复杂的并发系统;为了研制操作系统;首先必须研究它的结构;力求设计出结构良好的程序..操作系统的结构设计有两层含义：一是研究操作系统的整体结构;由程序的构成成分组成操作系统程序的构造过程和方法；二是研究操作系统程序的局部结构;包括数据结构和控制结构..采用不同的构件和构造方法可组成不同结构的操作系统..本节将在讨论操作系统构件之后;全面介绍各种操作系统的构造方法..
骄的组词1.2.1操作系统的组件
1．内核
现代操作系统中大都采用了进程的概念;为了解决系统的并发性、共享性和随机性;并使进程能协调地工作;单靠计算机硬件提供的功能是十分不够的..例如;进程调度工作目前就不能用硬件来实现；而进程自己调度自己也是困难的..所以;系统必须有一个软件部分能对硬件处理器
mbc罢工及有关资源进行首次改造;以便给进程的执行提供良好运行环境;这个部分就是操作系统的内核..
由于操作系统设计的目标和环境不同;内核的大小和功能有很大差别..有些设计希望把内核做得尽量小仅具有极少的必需功能;称为微内核microkernel;其他功能都在核外实现;通过微内核提供的消息传递机制完成其余功能模块间的联系；有些设计则希望内核具有较多的功能;虽然其内部也可划分成层次或模块;但运行时是一个大二进制映像;模块间的联系可通过函数或过程调用实现;称为单内核monolithickernel..操作系统的一个基本问题就是内核的功能设计..微内核结构是现代操作系统的特征之一;这种方法把内核和核外服务程序的开发分离;可为特定应用程序或运行环境要求定制服务程序;具有较好的可伸缩性;简化了实现;提供了灵活性;很适合分布式系统的构造..
一般而言;内核必须提供以下3个方面的功能..
八年级上册英语练习册答案>暑假家长评语怎么写 1中断处理..中断处理是内核中最基本的功能;也是操作系统赖以活动的基础;为了缩短屏蔽中断的时间;增加系统内的并发性;通常它仅仅进行有限的、简短的处理;其余任务交给在内核之外的特殊用户态进程完成..当中断事件产生时;先由内核截获并转向中断处理例行程序
进行原则处理;它分析中断事件的类型和性质;进行必要的状态修改;然后交给内核之外的进程去处理..例如;产生外围设备结束中断事件时;内核首先分析是否正常结束;如果是正常结束;那么;就应释放等待该外围传输的进程；否则启动相应设备管理进程进行出错或异常处理..又如当操作员请求从控制台输入命令时;内核将把这一任务转交给命令管理进程去处理;以接收和执行命令..
2短程调度..主要职能是分配处理器..当系统中发生了一个事件之后;可能一个进程要让出处理器;而另一个进程又要获得处理器..短程调度按照一定的策略管理处理器的转让;以及完成保护和恢复现场的工作..由于它是协调进程竞争处理器资源的程序;所以它不是进程而是内核中的一个程序..
3原语管理..原语是内核中实现某一功能的不可中断过程..为了协调进程完成通信、并发执行和共享资源;各种原语是必不可少的..通信原语为进程相互传递消息;同步原语能协调并发进程之间的种种制约关系..此外;还有其他原语;如启动外围设备工作的启动原语;若启动不成功则请求启动者应等待;显然;这个启动过程应该是完整的;否则在成为等待状态时;可能外围设备已经空闲..由于设备的操作与硬件密切相关;故通常设备驱动程序等功能都放在内核中完成..
内核是操作系统对裸机的首次改造;内核和裸机组成了一台虚拟机;进程就在这台虚拟机上运行;它比裸机的功能更强大;具有以下特性：
1虚拟机没有中断;因而;进程的设计者不再需要有硬件中断的概念;用户进程执行中无须处理中断；
张俪 2虚拟机为每个进程提供了一台虚拟处理器;每个进程就好像在各自的私有处理器上顺序地推进;实现了多个进程的并发执行；
3虚拟机为进程提供了功能较强的指令系统;即它们能够使用机器非特权指令、系统调用和原语所组成的新的指令系统..
为了保证系统的有效性和灵活性;设计内核应遵循少而精的原则..如果内核功能过强;则一方面在修改系统时可能牵动内核；另一方面它占用的内存容量和执行时间都会增大;且屏蔽中断的时间过长也会影响系统效率..因而;设计内核时应注意：中断处理要简单；调度算法要有效；原语应灵活有力、数量适当..这样就可以做到下次修改系统时;尽量少改动内核;执行时中断屏蔽时间缩短..
2．进程管理
程序本身并不能做什么;只有在CPU执行它的指令时才能有所作为；因此;可以把进程看做是正在运行的程序..但是当我们进一步研究时;对进程的定义将更为普遍..例如：一个分时用户程序如编译器是一个进程;个人用户在PC上运行的字处理程序是一个进程;一个系统任务如输出到打印机也是一个进程;并可以提供允许进程创建与其并发执行的子进程的系统调用..
进程需要特定的资源包括CPU时间、内存、文件和I/O设备来完成工作..这些资源或者在进程创建时分配给它;或者在其运行时分配..除了在进程创建时所获得的各种物理资源和逻辑资源以外;各种各样的初始化数据或输入也可能一同传送给进程..例如;考虑一个能够在终端的显示屏上显示一个文件状态的进程..这个进程将获得包含输入的文件名;将执行相应的指令和系统调用来获取所期望的信息并显示在终端上..
着重强调程序本身不是进程；程序是静态实体passiveentity好像是存储在磁盘中的文件的内容;而进程是动态实体activeentity;它用一个程序计数器来指明要执行的下一条指令..进程必须要按顺序执行;CPU执行完进程的一条指令后再执行下一条;直到进程结束..进一步地讲;
霍凡的资料一次最多执行一条代表该进程的指令..这样;从来就不会出现两个独立运行的序列..但一个程序在运行时创建多个进程是非常普遍的..
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