Windows 2000-XP的體系結(jié)構(gòu)西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

1、Windows 2000/XP的體系結(jié)構(gòu)西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目本章要點(diǎn)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段幾種常見的操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)范型Windows 2000/XP的操作系統(tǒng)模型Windows 2000/XP的體系結(jié)構(gòu)Windows 2000/XP的重要組成部分Windows 2000/XP的系統(tǒng)機(jī)制Windows 2000/XP注冊(cè)表、服務(wù)控制與管理機(jī)制教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著不同于一般應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特征復(fù)雜程度高研制周期長正確性難以保證解決途徑良好的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開發(fā)方法和工程化的管理方法高效的開發(fā)工具 教育部-微軟精

2、品課程資助項(xiàng)目操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠性：正確性和健壯性， 主要指并發(fā)、共享及其引起的不確定性 高效性：提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率 易維護(hù)性：易讀、易擴(kuò)充、易剪裁、易修改性 易移植性：一次開發(fā)，多處使用安全性：計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ) 可適應(yīng)性簡明性 目態(tài)管態(tài)用戶態(tài)管態(tài)教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目Windows 2000/XP的設(shè)計(jì)目標(biāo)總原則：市場需求 驅(qū)動(dòng) 設(shè)計(jì)目標(biāo)需求：提供一個(gè)真32位搶占式可重入的虛擬內(nèi)存操作系統(tǒng)能夠在多種硬件體系結(jié)構(gòu)和平臺(tái)上運(yùn)行能夠在對(duì)稱多處理系統(tǒng)上運(yùn)行并具有良好的可伸縮性優(yōu)秀的分布式計(jì)算平臺(tái)，既可作為網(wǎng)絡(luò)客戶，又可作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可運(yùn)行多數(shù)現(xiàn)有16位MS-DOS和Microso

3、ft Windows 3.1 應(yīng)用程序符合對(duì)POSLX 1003.1的要求符合政府和企業(yè)對(duì)操作系統(tǒng)安全性的要求支持Unicode，適應(yīng)全球市場的需要 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目Windows 2000/XP的設(shè)計(jì)目標(biāo)：可擴(kuò)充性 可移植性可靠性及堅(jiān)固性兼容性性能教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮功能設(shè)計(jì)：操作系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能 算法設(shè)計(jì)：選擇和設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能的算法和策略，并分析和估算其效能 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：選擇合適的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按照系統(tǒng)的功能和特性要求，選擇合適的結(jié)構(gòu)，使用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法將系統(tǒng)逐步地分解、抽象和綜合，使操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰

4、、簡單、可靠、易讀、易修改，而且使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)問題程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)的兩層含義： 整體結(jié)構(gòu)、局部結(jié)構(gòu)程序的結(jié)構(gòu)良好的準(zhǔn)則軟件結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)大型軟件，模塊劃分、接口定義復(fù)雜并發(fā)性，接口復(fù)雜、信息交換頻繁計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，應(yīng)用擴(kuò)大、使用要求提高使得操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目幾種常見的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊組合結(jié)構(gòu)模塊組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與適應(yīng)性模塊間轉(zhuǎn)接隨便數(shù)據(jù)基本上作為全程量處理常常關(guān)中斷，系統(tǒng)的并發(fā)性難以提高教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的核心思想例如E.W.Dijkstra的THE系統(tǒng)：12345處

5、理器分配和多道程序內(nèi)存和磁盤管理操作員進(jìn)程通信輸入/輸出管理用戶程序操作員0教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目分層原則與硬件相關(guān)的最底層計(jì)算機(jī)具有多操作方式多操作方式共有的基本部分放在內(nèi)層，具體操作方式相關(guān)的方在外層；OS基于進(jìn)程的概念，內(nèi)核放在內(nèi)層；內(nèi)層中又分多層，公用功能在最內(nèi)層。教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分解成許多功能單一的模塊，各模塊之間有清晰的組織結(jié)構(gòu)和依賴關(guān)系具有更高的可讀性和可適應(yīng)性層次結(jié)構(gòu)是單向依賴的，上層模塊建立在下層基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了比較可靠的基礎(chǔ)很容易增加或替換掉一層而不影響其它層次便于修改、擴(kuò)充 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)的層間關(guān)系全序：同層模塊不互相調(diào)

6、用，各層簡單向半序：有循環(huán)第3層第2層第1層第0層全序半序教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目進(jìn)程分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)代價(jià)較大：必須設(shè)立一個(gè)進(jìn)程控制塊，用以保留進(jìn)程的狀態(tài)信息，增加了內(nèi)存開銷進(jìn)程之間的控制轉(zhuǎn)移、狀態(tài)保留及信息傳送，均由核心去管理，時(shí)間消耗多，效率下降系統(tǒng)并發(fā)活動(dòng)過多，調(diào)度負(fù)擔(dān)過重，且同步操作過于分散，易于造成死鎖，影響了系統(tǒng)的安全性層次結(jié)構(gòu)的兩種類型核心教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目層次管程結(jié)構(gòu)進(jìn)程：并發(fā)單位類程：專用資源的抽象 管程：共享資源的抽象 一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)由內(nèi)核和一組有限個(gè)滿足規(guī)定調(diào)用關(guān)系的進(jìn)程P、類程C和管程M構(gòu)成。其中進(jìn)程是系統(tǒng)中唯一能動(dòng)的成份，管程和類程都是被動(dòng)成份 教育部-微軟

7、精品課程資助項(xiàng)目優(yōu)點(diǎn)采用層次管程結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、統(tǒng)一同步操作相對(duì)集中，系統(tǒng)安全性較高用高級(jí)語言書寫程序，研制周期短，通過編譯技術(shù)獲取更高的靈活性和效率只用一種概念描述并發(fā)，減少了不必要的并行性，減少了系統(tǒng)開銷。缺點(diǎn)：管程嵌套問題比較難于高效的解決不便于管理多個(gè)資源和全局性資源 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目虛擬機(jī)結(jié)構(gòu) 如IBM大型機(jī)上的系列操作系統(tǒng)基本思想：系統(tǒng)應(yīng)該提供多道程序能力及一個(gè)比裸機(jī)有更方便擴(kuò)展界面的計(jì)算機(jī) 。但二者的實(shí)現(xiàn)應(yīng)相互獨(dú)立特點(diǎn)虛擬機(jī)概念可以實(shí)現(xiàn)完全保護(hù)用軟件從硬件逐層擴(kuò)展虛擬機(jī)方法把多道程序和擴(kuò)展機(jī)器的功能完全分開，使每一部分都簡單、靈活，更易于維護(hù)。 教育部-微軟精品課

8、程資助項(xiàng)目370裸機(jī)VM/370CMSCMSCMS系統(tǒng)調(diào)用陷入I/O指令陷入若干個(gè)370虛擬機(jī)CMS: 會(huì)話監(jiān)控系統(tǒng)教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目微內(nèi)核（客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)）CMU的Mach、早期的Windows NT非常適宜于應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，應(yīng)用于分布式處理的計(jì)算環(huán)境中 由下面兩大部分組成運(yùn)行在核心態(tài)的“微”內(nèi)核用戶態(tài)，以C/S模式運(yùn)行的若干進(jìn)程，通過內(nèi)核進(jìn)行通信主要特點(diǎn)機(jī)制（內(nèi)核）與策略（服務(wù)進(jìn)程）分離比較徹底可靠靈活適合分布式計(jì)算的需求缺點(diǎn)：效率較低教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目其它體系結(jié)構(gòu)外展式核心（Exokernels）這種觀點(diǎn)認(rèn)為操作系統(tǒng)應(yīng)該只負(fù)責(zé)在競爭的用戶之間安全、有效的分配計(jì)算資

9、源 傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的絕大部分功能應(yīng)該在系統(tǒng)庫中以可選的方式鏈接進(jìn)用戶程序可擴(kuò)展系統(tǒng)可擴(kuò)展系統(tǒng)認(rèn)為應(yīng)該將盡可能多的模塊以一種受保護(hù)的方式放進(jìn)核心當(dāng)中。操作系統(tǒng)的構(gòu)造者可以先構(gòu)造從一個(gè)只包含稍微多于核心保護(hù)機(jī)制的一個(gè)最小核心。而其它的功能則通過不斷的往核心中添加受保護(hù)的模塊實(shí)現(xiàn)。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目2.2 Windows 2000/XP系統(tǒng)模型融合了分層操作系統(tǒng)和微內(nèi)核操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，使用面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)，采用整體式的實(shí)現(xiàn)Windows 2000/XP通過硬件機(jī)制實(shí)現(xiàn)了核心態(tài)以及用戶態(tài)兩個(gè)特權(quán)級(jí)別 。對(duì)性能影響很大的操作系統(tǒng)組件運(yùn)行在核心態(tài)。核心內(nèi)沒有保護(hù)。Windows 2000

10、/XP的核心態(tài)組件使用了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則出于可移植性以及效率因素的考慮，大部分代碼使用了基于C語言的對(duì)象實(shí)現(xiàn)。Windows 2000/XP的很多系統(tǒng)服務(wù)運(yùn)行在核心態(tài)，這使得Windows 2000/XP更加高效，而且也是相當(dāng)穩(wěn)定的。教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目系統(tǒng)支持進(jìn)程服務(wù)進(jìn)程用戶程序環(huán)境子系統(tǒng)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫圖形引擎執(zhí)行體核心設(shè)備驅(qū)動(dòng)HAL用戶態(tài)核心態(tài)Windows 2000/XP的構(gòu)成教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目用戶態(tài)組件系統(tǒng)支持進(jìn)程（system support process），不是Windows 2000/XP服務(wù)，不由服務(wù)控制器啟動(dòng)。服務(wù)進(jìn)程（service process），

11、Windows 2000/XP的服務(wù)。環(huán)境子系統(tǒng)（enviroment subsystems），它們向應(yīng)用程序提供操作系統(tǒng)功能調(diào)用接口包括：Win32、POSIX和OS/2 1.2。應(yīng)用程序（user applications），五種類型：Win32、Windows 3.1、MS-DOS、POSIX 或OS/2 1.2。 子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫：調(diào)用層轉(zhuǎn)換和映射教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目核心態(tài)組件核心（kernel）包含了最低級(jí)的操作系統(tǒng)功能，例如線程調(diào)度、中斷和異常調(diào)度、多處理器同步等。同時(shí)它也提供了執(zhí)行體（Executive）用來實(shí)現(xiàn)高級(jí)結(jié)構(gòu)的一組例程和基本對(duì)象。執(zhí)行體包含基本的操作系統(tǒng)服務(wù)，

12、例如內(nèi)存管理器、進(jìn)程和線程管理、安全控制、I/O以及進(jìn)程間的通信。硬件抽象層（HAL, Hardware Abstraction Layer）將內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及執(zhí)行體同硬件分隔開來，實(shí)現(xiàn)硬件映射。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（Device Drivers）包括文件系統(tǒng)和硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等，其中硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒂脩舻腎/O函數(shù)調(diào)用轉(zhuǎn)換為對(duì)特定硬件設(shè)備的I/O請(qǐng)求。圖形引擎包含了實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面（GUI，Graphical User Interface）的基本函數(shù)。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目可移植性的獲得兩種方法分層的設(shè)計(jì) 依賴于處理器體系結(jié)構(gòu)或平臺(tái)的系統(tǒng)底層部分被隔離在單獨(dú)的模塊之中，系統(tǒng)的高層可以

13、被屏蔽在千差萬別的硬件平臺(tái)之外。提供操作系統(tǒng)可移植性的兩個(gè)關(guān)鍵組件是HAL和內(nèi)核。依賴于體系結(jié)構(gòu)的功能在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)，在相同體系結(jié)構(gòu)中，因計(jì)算機(jī)而異的功能在HAL中實(shí)現(xiàn)。Windows 2000/XP大量使用高級(jí)語言執(zhí)行體、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等用C語言編寫，圖形用戶界面用C+編寫。只有那些必須和系統(tǒng)硬件直接通信的操作系統(tǒng)部分，或性能極度敏感的部分是用匯編語言編寫的。匯編語言代碼分布集中且少。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目對(duì)稱多處理器支持代碼對(duì)多處理器的可伸縮性好完善的IPC和鎖機(jī)制解決資源競爭問題核心態(tài)組件代碼可重入程度極高多優(yōu)先級(jí)搶占式調(diào)度（利用系統(tǒng)陷阱調(diào)度），多數(shù)核心態(tài)組件代碼都可以被搶占由NTO

14、SKRNL.EXE屏蔽SMP硬件設(shè)置，絕大多數(shù)組件不可見、也無需關(guān)心，。教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目2.3 Windows 2000/XP的構(gòu)成P43 圖2-5 windows2000/xp體系結(jié)構(gòu)內(nèi)核內(nèi)核對(duì)象硬件支持硬件抽象層執(zhí)行體驅(qū)動(dòng)程序環(huán)境子系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)鏈接庫Win32PosixOs/2Ntdll.dll系統(tǒng)支持進(jìn)程教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目內(nèi)核功能線程安排和調(diào)度陷阱處理和異常調(diào)度中斷處理和調(diào)度多處理器同步供執(zhí)行體使用的基本內(nèi)核對(duì)象 始終運(yùn)行在核心態(tài)，代碼精簡，可移植性好。除了中斷服務(wù)例程（ISR，interrupt service routine），正在運(yùn)行的線程不能搶先內(nèi)核。教育部-

15、微軟精品課程資助項(xiàng)目內(nèi)核對(duì)象幫助控制、處理并支持執(zhí)行體對(duì)象的操作，以降低系統(tǒng)策略代價(jià)控制對(duì)象，這個(gè)對(duì)象集和包括內(nèi)核進(jìn)程對(duì)象、異步過程調(diào)用（APC，asynchronous procedure call）對(duì)象、延遲過程調(diào)用（DPC，deferred procedure call）對(duì)象和幾個(gè)由I/O系統(tǒng)使用的對(duì)象，例如中斷對(duì)象。調(diào)度程序?qū)ο蠹县?fù)責(zé)同步操作并影響線程調(diào)度。調(diào)度程序?qū)ο蟀▋?nèi)核線程、互斥體（Mutex）、事件（Event）、內(nèi)核事件對(duì)、信號(hào)量（Semaphore）、定時(shí)器和可等待定時(shí)器 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目內(nèi)核與硬件使得執(zhí)行體和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序同硬件無關(guān) 實(shí)現(xiàn)手段：一組在多個(gè)體系

16、結(jié)構(gòu)上可移植、同語義的接口內(nèi)核也有部分代碼不具有移植性支持虛擬8086模式的代碼，用以運(yùn)行一些古老的16位DOS程序高速緩存管理描述表切換教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目硬件抽象層（HAL）實(shí)際硬件與Windows 2000/XP抽象計(jì)算機(jī)描述的接口層和功能映射層隱藏各種與硬件有關(guān)的細(xì)節(jié)，例如I/O接口、中斷控制器以及多處理器通信機(jī)制等實(shí)現(xiàn)多種硬件平臺(tái)上的可移植性教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目執(zhí)行體提供的功能性調(diào)用從用戶態(tài)導(dǎo)出并且可以調(diào)用的函數(shù)。這些函數(shù)的接口在NTDLL.DLL中。通過Win32API或一些其他的環(huán)境子系統(tǒng)可以對(duì)它們進(jìn)行訪問。從用戶態(tài)導(dǎo)出并且可以調(diào)用的函數(shù)，但當(dāng)前通過任何文檔化的子

17、系統(tǒng)函數(shù)都不能使用。在Windows 2000 DDK中已經(jīng)導(dǎo)出并且文檔化的核心態(tài)調(diào)用的函數(shù)。在核心態(tài)組件中調(diào)用但沒有文檔化的函數(shù)。例如在執(zhí)行體內(nèi)部使用的內(nèi)部支持例程。組件內(nèi)部的函數(shù)。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目包含的功能實(shí)體進(jìn)程和線程管理器創(chuàng)建及中止進(jìn)程和線程。對(duì)進(jìn)程和線程的基本支持在Windows 2000內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)，而執(zhí)行體給這些低級(jí)對(duì)象添加附加語義和功能。虛擬內(nèi)存管理器實(shí)現(xiàn)“虛擬內(nèi)存”。內(nèi)存管理器也為高速緩存管理器提供基本的支持。安全引用監(jiān)視器在本地計(jì)算機(jī)上執(zhí)行安全策略。它保護(hù)了操作系統(tǒng)資源，執(zhí)行運(yùn)行時(shí)對(duì)象的保護(hù)和監(jiān)視。I/O系統(tǒng)執(zhí)行獨(dú)立于設(shè)備的輸入/輸出，并為進(jìn)一步處理調(diào)用適當(dāng)?shù)脑O(shè)

18、備驅(qū)動(dòng)程序。高速緩存管理器通過將最近引用的磁盤數(shù)據(jù)駐留在主內(nèi)存中來提高文件I/O的性能，并且通過在把更新數(shù)據(jù)發(fā)送到磁盤之前將它們?cè)趦?nèi)存中保持一個(gè)短的時(shí)間來延緩磁盤的寫操作，這樣就可以實(shí)現(xiàn)快速訪問。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目對(duì)象管理：創(chuàng)建、管理以及刪除Windows 2000/XP的執(zhí)行體對(duì)象和用于代表操作系統(tǒng)資源的抽象數(shù)據(jù)類型，例如進(jìn)程、線程和各種同步對(duì)象。本地過程調(diào)用（LPC，Local Procedure Call）機(jī)制，在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的客戶進(jìn)程和服務(wù)進(jìn)程之間傳遞信息。LPC是一個(gè)靈活的、經(jīng)過優(yōu)化的“遠(yuǎn)程過程調(diào)用”（RPC，Remote Procedure Call）版本。一組廣泛的

19、公用運(yùn)行時(shí)函數(shù)，例如字符串處理、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換和完全結(jié)構(gòu)處理。執(zhí)行體支持例程，例如系統(tǒng)內(nèi)存分配（頁交換區(qū)和非頁交換區(qū)）、互鎖內(nèi)存訪問和兩種特殊類型的同步對(duì)象：資源和快速互斥體。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可加載的核心態(tài)模塊 I/O系統(tǒng)和相關(guān)硬件之間的接口 使用WDM以及加強(qiáng)的WDM方式分類硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序操作硬件。文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序接受面向文件的I/O請(qǐng)求，并把它們轉(zhuǎn)化為對(duì)特殊設(shè)備的I/O請(qǐng)求。過濾器驅(qū)動(dòng)程序截取I/O并在傳遞I/O到下一層之前執(zhí)行某些特定處理。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目環(huán)境子系統(tǒng)將基本的執(zhí)行體系統(tǒng)服務(wù)的某些子集以特定的形態(tài)展示給應(yīng)用程序，函數(shù)調(diào)用不能在

20、不同子系統(tǒng)之間混用，因此每一個(gè)可執(zhí)行的映像都受限于唯一的子系統(tǒng) 三種環(huán)境子系統(tǒng)：POSIX、OS/2和Win32（OS/2 只能用于x86系統(tǒng)） Win32子系統(tǒng)必須始終處于運(yùn)行狀態(tài)，其他兩個(gè)子系統(tǒng)只是在需要時(shí)才被啟動(dòng)，Win32子系統(tǒng)是Windows 2000/XP運(yùn)行的基本條件之一。教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目Win32子系統(tǒng)Win32環(huán)境子系統(tǒng)進(jìn)程CSRSS，包括對(duì)下列功能的支持：控制臺(tái)（文本）窗口、創(chuàng)建及刪除進(jìn)程與線程、支持16位DOS虛擬機(jī)（VDM）進(jìn)程的部分。核心態(tài)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（WIN32K.SYS）。圖形設(shè)備接口（GDI，Graphics Device Interfaces）子系

21、統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫，它調(diào)用NTOSKRNL.EXE和WIN32.SYS將文檔化的Win32 API函數(shù)轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)姆俏臋n化的核心系統(tǒng)服務(wù)。圖形設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，包括依賴于硬件的圖形顯示驅(qū)動(dòng)程序、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序和視頻小型端口驅(qū)動(dòng)程序。其他混雜的函數(shù)，如幾種自然語言支持函數(shù)。教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目POSIX子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的強(qiáng)迫性目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了POSIX.1，功能局限，用處不大Windows XP實(shí)際上并不包含POSIX子系統(tǒng)今后產(chǎn)品的POSIX/UNIX子系統(tǒng)將大大加強(qiáng)P49 圖2-7 interix的體系結(jié)構(gòu)教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目NTDLL主要用于子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫的特殊系統(tǒng)支持庫功能提供系統(tǒng)調(diào)用入口為

22、子系統(tǒng)、子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫、及其他本機(jī)映像提供內(nèi)部支持函數(shù)NTDLL也包含許多支持函數(shù)，例如映像加載程序、堆管理器和Win32子系統(tǒng)進(jìn)程通信函數(shù)以及通用運(yùn)行庫。用戶態(tài)異步過程調(diào)用（APC）調(diào)度器和異常調(diào)度器。 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目系統(tǒng)支持進(jìn)程Idle進(jìn)程系統(tǒng)進(jìn)程會(huì)話管理器SMSSWin32子系統(tǒng)CSRSS登錄進(jìn)程WINLOGIN本地安全身份驗(yàn)證服務(wù)器LSASS服務(wù)控制器SERVICES及其相關(guān)的服務(wù)進(jìn)程 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目Windows 2000/XP的系統(tǒng)機(jī)制陷阱調(diào)度，包括中斷、延遲過程調(diào)用（DPC，Deferred Procedure Call）、異步過程調(diào)用（APC，As

23、ynchronous Procedure Call）、異常調(diào)度（Exception Dispatching）和系統(tǒng)服務(wù)調(diào)度（System Service Dispatching）執(zhí)行體對(duì)象管理器（Executive Object Manager）同步（Synchronization），包括自旋鎖（Spin lock）、內(nèi)核調(diào)度程序?qū)ο螅↘ernel Dispatcher Objects）本地過程調(diào)用（LPC，Local Procedure Call）教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目陷阱調(diào)度當(dāng)異?；蛑袛喟l(fā)生時(shí)，硬件或軟件可以檢測到，處理器會(huì)從用戶態(tài)切換到核心態(tài)，并將控制轉(zhuǎn)交給內(nèi)核的陷阱處理程序，該模

24、塊檢測異常和中斷的類型，并將控制交給處理相應(yīng)情況的代碼 異常調(diào)度程序中斷服務(wù)例程系統(tǒng)服務(wù)異常處理程序虛擬存儲(chǔ)器頁面管理程序虛擬地址異常軟/硬件異常異常結(jié)構(gòu)中斷系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用陷阱處理程序教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目異常和中斷中斷是異步事件，可能隨時(shí)發(fā)生，與處理器正在執(zhí)行的內(nèi)容無關(guān)。中斷主要由I/O設(shè)備、處理器時(shí)鐘或定時(shí)器產(chǎn)生，可以被啟用或禁用異常是同步事件，它是某一特定指令執(zhí)行的結(jié)果。在相同條件下，異?？梢灾噩F(xiàn)。例如內(nèi)存訪問錯(cuò)誤、調(diào)試指令以及被零除。系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用也視作異常。軟件和硬件都可以產(chǎn)生異常和中斷。陷阱幀：完整的線程描述表的子集，用于現(xiàn)場保護(hù)陷阱處理程序處理少量事件，多數(shù)轉(zhuǎn)交給其他的內(nèi)核或執(zhí)

25、行體模塊處理教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目中斷調(diào)度中斷分類和優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求級(jí)別（IRQL，Interrupt Request Level）硬件中斷軟件中斷APC 異步過程調(diào)用DPC 延遲過程調(diào)用P53 圖2-9 中斷請(qǐng)求級(jí)別教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目硬件中斷處理過程保存計(jì)算機(jī)的狀態(tài) 禁用中斷 調(diào)用中斷調(diào)度程序 提高處理器的IRQL到中斷源的級(jí)別 重新啟用中斷在中斷分配表中查找處理特定中斷的例程服務(wù)例程執(zhí)行 降低處理器的IRQL到該中斷發(fā)生前的級(jí)別 加載保存的機(jī)器狀態(tài) 中斷返回教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目軟件中斷的處理延遲過程調(diào)用P56 圖2-10 延遲過程調(diào)用的提交教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目

26、異步過程調(diào)用apc異步過程調(diào)用為用戶程序和系統(tǒng)代碼提供了一種在特殊用戶線程的描述表（一個(gè)特殊的進(jìn)程地址空間）中執(zhí)行代碼的方法 有用戶態(tài)APC和核心態(tài)APC 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目異常調(diào)度異常直接由運(yùn)行程序的執(zhí)行所產(chǎn)生。除了那些可由陷阱處理程序解決的簡單異常外，所有異常都是由異常調(diào)度程序接管結(jié)構(gòu)化異常處理基于框架的異常處理程序異常調(diào)度過程P59 圖2-11 異常調(diào)度教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目系統(tǒng)服務(wù)調(diào)度在Alpha處理器上執(zhí)行syscall指令或在Intel x86處理器上執(zhí)行int 2E指令都會(huì)引起系統(tǒng)服務(wù)調(diào)度 系統(tǒng)服務(wù)調(diào)度程序?qū)⒁来巫飨旅鎺准拢盒ｒ?yàn)參數(shù)調(diào)用者的參數(shù)從線程的用戶堆棧復(fù)

27、制到它的核心堆棧中執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù) P60 圖2-12 系統(tǒng)服務(wù)調(diào)度教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目對(duì)象管理器執(zhí)行體組件之一用于創(chuàng)建、刪除、保護(hù)和跟蹤對(duì)象提供使用系統(tǒng)范圍內(nèi)資源使用的公共、一致的機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)象的集中保護(hù)實(shí)現(xiàn)了資源的訪問控制對(duì)象管理器有一套對(duì)象命名方案和統(tǒng)一的保留規(guī)則，能夠容易地操縱現(xiàn)有對(duì)象 教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目執(zhí)行體對(duì)象由執(zhí)行體的各種組件實(shí)現(xiàn) 進(jìn)程管理器、內(nèi)存管理器、I/O子系統(tǒng)等 內(nèi)核對(duì)象由內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的原始的對(duì)象集合這些對(duì)象對(duì)用戶態(tài)代碼是不可見的，它們僅在執(zhí)行體內(nèi)創(chuàng)建和使用 內(nèi)核對(duì)象提供了一些基本性能，許多執(zhí)行體對(duì)象內(nèi)包含著一個(gè)或多個(gè)內(nèi)核對(duì)象。 教育部

28、-微軟精品課程資助項(xiàng)目對(duì)象命名對(duì)象頭：存儲(chǔ)對(duì)象管理信息和描述信息類型對(duì)象：保存特定對(duì)象類型的類型信息對(duì)象的生存周期對(duì)象方法對(duì)象句柄對(duì)象安全配額和資源記帳教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目同步機(jī)制內(nèi)核同步內(nèi)核的臨界區(qū)是修改共用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的代碼段 最大問題是中斷 自旋鎖教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目執(zhí)行體同步自旋鎖使用的限制被保護(hù)的資源必須被快速訪問，并且沒有與其他代碼的復(fù)雜的交互作用。臨界區(qū)代碼不能換出內(nèi)存，不能引用可分頁數(shù)據(jù)，不能調(diào)用外部程序（包括系統(tǒng)服務(wù)），不能生成中斷或異常情況。 調(diào)度程序?qū)ο蠼逃?微軟精品課程資助項(xiàng)目本地過程調(diào)用一個(gè)用于高速信息傳輸?shù)倪M(jìn)程間通信機(jī)制（使用共享內(nèi)存） LPC常常被使

29、用在一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程與該服務(wù)器的一個(gè)或多個(gè)客戶進(jìn)程之間，以及在兩個(gè)用戶態(tài)進(jìn)程之間或一個(gè)核心態(tài)組件和一個(gè)用戶態(tài)進(jìn)程之間 常被視作經(jīng)過高度優(yōu)化的RPC的本地版本教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目LPC的三種交換信息的方法：使用包含信息的緩沖區(qū)調(diào)用LPC可以發(fā)送少于256字節(jié)的信息。然后，這個(gè)信息又從發(fā)送進(jìn)程的地址空間復(fù)制到系統(tǒng)地址空間，再從那里拷貝到接收進(jìn)程的地址空間。如果用戶和服務(wù)器想交換大于256字節(jié)的數(shù)據(jù)，那么他們可以選擇使用雙方都映射了的共享區(qū)。發(fā)送方將信息數(shù)據(jù)放到共享區(qū)，然后向接收方發(fā)送一小段信息表明在共享區(qū)的什么地方可以找到數(shù)據(jù)。當(dāng)服務(wù)器想讀或?qū)懘罅繑?shù)據(jù)，而共享區(qū)又太小時(shí)，數(shù)據(jù)可以直接從客戶地址空間讀出或向客戶地址空間寫入。教育部-微軟精品課程資助項(xiàng)目系統(tǒng)工作線程代表其它線程履行職責(zé)三種