operating system-lecture3操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與界面

FallFallLecture3:操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)作業(yè)安排微內(nèi)核運(yùn)行模型，原來(lái)在內(nèi)核的功能中，哪些功能在微內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)？哪些由用戶(hù)態(tài)運(yùn)行的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)？系統(tǒng)調(diào)用和用戶(hù)級(jí)的函數(shù)調(diào)用的差別是什么中斷/異常簡(jiǎn)要回中斷/異常結(jié)構(gòu)(激發(fā)操作系統(tǒng)內(nèi)核程序運(yùn)行中斷/異常的分中斷/異常響應(yīng)和處中斷/異常響中斷/異常處理過(guò)中斷/異常分類(lèi)廣義中中斷(狹義)與異常的區(qū)別

時(shí)鐘中斷點(diǎn)指其它程序性異中斷與正執(zhí)行指令無(wú)關(guān)，可以異常:與正執(zhí)行指令有關(guān)，不中斷/異常處理的一中斷,陷入進(jìn)保存現(xiàn)分析原因,轉(zhuǎn)中斷(陷入)處理程恢復(fù)現(xiàn)操作系 的主要功能模塊系統(tǒng)初始化模塊：個(gè)終端創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行命令解釋程序。進(jìn)程管理（處理機(jī)管理）模塊：統(tǒng)調(diào)用（如進(jìn)程創(chuàng)建/結(jié)束、進(jìn)程間通訊等）；進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程同步與進(jìn)程通信等。管理模塊：配合進(jìn)程管理分配進(jìn)程空間 保護(hù)等外設(shè)管理模塊：沖管理、設(shè)備分配。內(nèi)核內(nèi)核分類(lèi)：?jiǎn)蝺?nèi)核（MacroKernel)微內(nèi)核內(nèi)核內(nèi)核（Kernel）是作為可信來(lái)提供支持進(jìn)內(nèi)核通常駐留在內(nèi)核空間，運(yùn)行于態(tài)，具有硬件設(shè)備和所有主存空間的權(quán)限，是僅有的能執(zhí)行指令的那部分程序。在內(nèi)核得到提高。操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單結(jié)分層結(jié)微內(nèi)核結(jié)模塊結(jié)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)系統(tǒng)效 可移植可伸縮性：系統(tǒng)對(duì)添加軟、硬件資源的適應(yīng)兼容安全簡(jiǎn)單結(jié)整體結(jié)過(guò)程的集合，各過(guò)程之間 難于調(diào)難于閱讀和理 將操作系統(tǒng)按其功能劃分為若干個(gè)具有一定立性和大小的模塊 模塊各模塊間通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)交難點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：護(hù)性；缺點(diǎn)：系統(tǒng)可靠性降未能區(qū)分共享資源和獨(dú)占資MS-DOS結(jié)UNIX系統(tǒng)結(jié)分層操作系引入原因：模塊間有序調(diào)設(shè)計(jì)原 將功能模塊排列成若干層； 層）模塊所提供的功能和服務(wù) 每一層的同層模塊之間不存在 用關(guān)系 （第N層）是用戶(hù)接口。優(yōu)點(diǎn)：增加了系統(tǒng)的可靠：難以確切地定義每一缺點(diǎn)效率虛擬將整個(gè)系統(tǒng)在邏輯上虛擬為若干個(gè)相同的機(jī)機(jī)虛擬機(jī)操 虛擬 虛擬 虛擬

典型操作系統(tǒng)：IBM:VM/370(1979年) 技術(shù)基礎(chǔ)分時(shí)系多道程序設(shè)計(jì)技非虛擬機(jī)與虛擬機(jī)系統(tǒng)模VMware結(jié)Java虛擬單內(nèi)核 用戶(hù)程用戶(hù)程用戶(hù)程用戶(hù)程系系統(tǒng)調(diào)用外設(shè)管內(nèi)存管文件管外設(shè)管內(nèi)存管文件管

操作優(yōu)點(diǎn)運(yùn)行效率較組織方式相對(duì)也比較簡(jiǎn)缺點(diǎn)內(nèi)核移植比微內(nèi)核 內(nèi)存服務(wù)文件服務(wù)客戶(hù)進(jìn)內(nèi)存服務(wù)文件服務(wù)客戶(hù)進(jìn)程客戶(hù)進(jìn)程消消微內(nèi)優(yōu)點(diǎn)可靠性好：模塊相 ，調(diào)用關(guān)系明確，執(zhí)行轉(zhuǎn)移易 缺點(diǎn)消息傳遞比直接調(diào)用效率要低一些(但可以通過(guò)提高硬件混合結(jié) Linux內(nèi)核結(jié)模塊結(jié)用面象技術(shù)生成模塊化內(nèi)核 內(nèi)核有一組部件，以及在啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)對(duì)附加服務(wù)的動(dòng)態(tài);內(nèi)核提供服務(wù)，并能動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)特定的 類(lèi)似于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，模塊只有功能以及消息傳遞進(jìn)行通信，更高效。SolarisMacOSX操作系？它在什么模式下操作系從OS的運(yùn)行方式來(lái)看，可分為①非進(jìn)程內(nèi)核模②OS功能在用戶(hù)進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行的模③OS功能作為獨(dú)立進(jìn)程執(zhí)行的模非進(jìn)程內(nèi)核運(yùn)行模獨(dú)立運(yùn)行的內(nèi)核:用戶(hù)程序與程序在分離的運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，程序作為一個(gè)獨(dú)立用戶(hù)進(jìn)程通過(guò)中斷/陷入機(jī)制啟動(dòng)程序運(yùn)OS功能在用戶(hù)進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行的運(yùn)行模嵌入用戶(hù)進(jìn)程執(zhí)行模式:操作系統(tǒng)程序通過(guò)中/陷入機(jī)制啟動(dòng)運(yùn)行，但運(yùn)行于被打斷進(jìn)程的棧OS功能作為獨(dú)立進(jìn)程執(zhí)行的運(yùn)行模微內(nèi)核模式：程序只包含中斷處理,系統(tǒng)用戶(hù)接口分機(jī)操作接采用圖形及視窗操機(jī)操作接編程接

編程接口（系統(tǒng)功能調(diào)用系統(tǒng)功能調(diào)子功

程 系統(tǒng)調(diào)用–系統(tǒng)中的程序類(lèi)型及狀用戶(hù)態(tài)（目態(tài)用用戶(hù)態(tài)（目態(tài)態(tài)（系統(tǒng)態(tài)，管態(tài)態(tài)（系統(tǒng)態(tài)，管態(tài)系統(tǒng)程

指令：一類(lèi)只能在態(tài)下運(yùn)行而不同的操作系統(tǒng)指令會(huì)有所差異，系統(tǒng)功能用戶(hù)程

問(wèn)題 用戶(hù)態(tài)系統(tǒng)程

用戶(hù)態(tài) 態(tài)的轉(zhuǎn)基本調(diào)用過(guò)訪訪管指

訪管中

中斷/異常機(jī)系統(tǒng)子程保護(hù)系統(tǒng)子程恢復(fù)系統(tǒng)功能調(diào)用與普通過(guò)程調(diào)用的區(qū)別的區(qū)別。系統(tǒng)，然后才能轉(zhuǎn)向相應(yīng)令處理程序。普通過(guò)主要系統(tǒng)功設(shè)主要系統(tǒng)功設(shè)備管文件管進(jìn)程控進(jìn)程通?系統(tǒng)管文件保管UNIX系Windows系Win32Win32API函數(shù)由以下三個(gè)windows組件1、KERNEL32.dll：完成內(nèi)存管理、程序的裝入、度等功能2、GDI32.dll種與顯示和打印有關(guān)的功能3、USER32.dll：它用來(lái)對(duì)聲音、時(shí)鐘、鼠標(biāo)器及鍵盤(pán)輸入等操作系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)過(guò)程（以UNIX為例UNIX中系統(tǒng)調(diào)用是依靠trap(自陷指令)實(shí)現(xiàn)的陷入處理機(jī)

系統(tǒng)調(diào)用子……設(shè)置數(shù)自陷指令系統(tǒng)調(diào)用是一種特殊形式的轉(zhuǎn)子方法,機(jī)態(tài)的變化,為了方便編程，提供系統(tǒng)調(diào)用庫(kù)，由其中的子程序來(lái)組織系統(tǒng)調(diào)用,用戶(hù)程序調(diào)系統(tǒng)調(diào)用庫(kù)的子程序。系統(tǒng)調(diào)用庫(kù)程序一般格式...(傳 的參數(shù)按約定填入寄存器 . ,trap處理程 參數(shù)傳遞的一般形式系統(tǒng)調(diào)用各模塊關(guān)系態(tài)

系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)舉例，系統(tǒng)調(diào)用的基本處理過(guò)程(續(xù)上系統(tǒng)調(diào)用處理程序根據(jù)系統(tǒng)調(diào)用號(hào)查系統(tǒng)調(diào)(轉(zhuǎn)下頁(yè)態(tài)態(tài)API-系統(tǒng)調(diào)用-操作系統(tǒng)之間的關(guān)標(biāo)準(zhǔn)C程序庫(kù)示操作接命令行（命令解釋程序OS內(nèi)核的一部分特殊程序，任務(wù)開(kāi)始或用戶(hù)登錄時(shí)，該程序運(yùn)行(UNIX的 作用：執(zhí)行命命令解釋程序執(zhí)系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)(UNIX的 具有窗口界面的解釋程序(Windows的命令語(yǔ)言(通訊語(yǔ)言/作業(yè)控制語(yǔ)言UNIX啟動(dòng)一個(gè)解釋器執(zhí)行的過(guò)程系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)1號(hào)進(jìn)程為每個(gè)終端生成一個(gè)tty進(jìn)程讓其運(yùn)行登錄程用戶(hù)輸入ID及口令,驗(yàn)證完用戶(hù)后,轉(zhuǎn)去執(zhí)行命令解釋由解釋器處理用戶(hù)輸入命 解釋器流程：（功能:解釋執(zhí)行 命令③對(duì)不識(shí) 去運(yùn)行該程序；(如果命令關(guān)鍵字代表一個(gè)script①編輯器。供用戶(hù)建立和修改文本文件。它會(huì) ②編譯器和裝配器。實(shí)現(xiàn)編譯源程序、 文件及文件系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)用程序。文件的拷④顯示系統(tǒng)進(jìn)程，資源狀態(tài)的實(shí)用程⑤用戶(hù)管理。如用戶(hù)加入刪除，口令修改