【正文】 然后再進一步將各模塊細分為若干個具有一定管理功能的子模塊– 內聚性– 耦合度第一章 操作系統(tǒng)引論 模塊化 OS結構第一章 操作系統(tǒng)引論 圖 16 模塊化操作系統(tǒng)結構 模塊化 OS結構? 模塊化 OS的優(yōu)點– 提高了 OS設計的正確性、可理解性和可維護性；– 增強了 OS的可適應性；– 加速了 OS的開發(fā)過程。第一章 操作系統(tǒng)引論 * 寄存器電路1計算棧、微程序解釋器指令集2過程、調用棧、顯示過程3 處理器硬件中斷處理程序中斷4進程原語、信號量、就緒隊列進程原語5數(shù)據(jù)塊、設備通道本地輔存6 單處理器資源段、頁虛擬存儲器7管道通信8文件文件系統(tǒng)9外設設備10目錄目錄11用戶進程用戶進程12外部對象用戶程序設計環(huán)境shell13功能范圍對象名稱層常見操作系統(tǒng)層次結構第四代 OS? 客戶 /服務器模式? 面向對象的程序設計技術? 微內核 OS第一章 操作系統(tǒng)引論 客戶 /服務器模式? 用戶態(tài)： 用來提供各種服務的服務器（進程）所在的層次? 內核態(tài)： 處理用戶和服務器間的通信，實現(xiàn)與硬件緊密相關的和較基本功能的進程所在的層次? 內核接收用戶請求，啟動相應服務器，接著接收服務器的應答，回送給發(fā)送請求的用戶第一章 操作系統(tǒng)引論 C/S模式 客戶 /服務器模式? 客戶機? 服務器? 網(wǎng)絡系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 客戶 /服務器（ C/S）模式的組成 客戶 /服務器之間的交互? 客戶請求消息? 服務器接收消息? 服務器回送消息? 客戶機接收消息? 數(shù)據(jù)的分布處理和存儲? 便于集中管理? 靈活性和可擴充性? 易于改編應用程序第一章 操作系統(tǒng)引論 客戶 /服務器模式的優(yōu)點 客戶 /服務器模式的缺點? 存在著不可靠性和瓶頸問題 面向對象的程序設計? 面向對象技術 是基于 “抽象 ”和“隱蔽 ”原則來控制大型軟件的復雜度的。? 實現(xiàn)虛擬存儲器管理的策略，如頁面置換算法，內存分配與回收策略等，則置于微內核外的存儲器管理服務器微內核 的基本功能第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 中斷和陷入處理：? 微內核的主要功能是捕獲所發(fā)生的中斷和陷入事件，并進行相應的前期處理。? 提供了對分布式系統(tǒng)的支持? 在微內核 OS中，客戶和服務器之間以及服務器之間的通信，是采用消息傳遞通信機制進行的，所以能很好地支持分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)? 融入了面向對象技術微內核 操作系統(tǒng)的優(yōu)點第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 較之早期 OS，微內核 OS的運行效率有所降低? 效率降低的主要原因： 在完成一次客戶對 OS提出的服務請求時，需要利用消息實現(xiàn)多次交互和進行用戶 /內核模式及上下文的多次切換。? 所有的服務器運行在用戶態(tài)，服務器與服務器之間采用的是消息傳遞通信機制，某個服務器的錯誤不會影響內核與其他服務器。第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 進程（線程）管理：? 采用 “機制與策略分離 ”的原理? 進程（線程）的調度、進程音的通信、進程的切換、多處理機間的同步等功能放在微內核中? 進程優(yōu)先級的確定與修改等屬策略問題，置于微內核外的進程（線程）管理服務器。? 分層結構的優(yōu)點：– 易保證系統(tǒng)的正確性– 易擴充、易維護性? 分層結構的缺點：– 系統(tǒng)效率降低了第一章 操作系統(tǒng)引論 分層式 OS結構– 被調用功能 在低層：如文件系統(tǒng)管理 設備管理 設備驅動程序– 活躍功能 在低層：提高運行效率– 資源管理的 公用模塊 放在最低層：如緩沖區(qū)隊列、堆棧操作– 存儲器管理 放在次低層：便于利用虛擬存儲功能– 最低層的 硬件抽象層 ：與機器特點緊密相關的軟件放在最低層。第一章 操作系統(tǒng)引論 無結構操作系統(tǒng)? 模塊化程序設計技術： 是基于 “分解 ”和 “模塊化 ”原則來控制大型軟件的復雜度的。幾乎各種操作系統(tǒng)都提供了系統(tǒng)調用，供程序設計。? 為了提高存儲空間的利用率，通常采用離散分配方式第一章 操作系統(tǒng)引論 文件存儲空間的管理? 文件目錄項包括：– 文件名– 文件屬性– 文件在磁盤上的物理位置等? 任務：– 為每個文件建立目錄項– 對眾多的目錄項進行有效組織，以實現(xiàn)按名存取。? 設備分配機制具有的結構和功能– 數(shù)據(jù)結構：設備控制表、控制器控制表等– 設備分配? 獨占設備分配的安全性檢查– 設備回收設備分配第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 設備處理程序 又稱 設備驅動程序 。? 內存分配方式– 靜態(tài)分配：作業(yè)裝入時確定，運行時不能更改與移動。? 處理機管理的主要功能：– 創(chuàng)建和撤消進程（線程）– 對諸進程（線程）的運行進行協(xié)調– 實現(xiàn)進程（線程）之間的信息交換– 按照一定的算法把處理機分配給進程（線程）第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 進程控制： 創(chuàng)建和撤消進程以及控制進程的轉換。通過 “請求調入功能 ”和 “置換功能 ”每次只把用戶程序的一部分調用內存運行，實現(xiàn)用戶的各部分分時進行內存運行的功能。如，采用分時技術，將一臺處理機虛擬為若干臺處理機。? 微觀上，在單處理機系統(tǒng)中，多個任務在單個處理機上交替運行稱為任務 并發(fā) ；多處理機系統(tǒng)中，多個任務在多個處理機上同時運行稱為任務 并行 。? 可靠性。– 實時信息處理系統(tǒng)中，每個終端向實時系統(tǒng)提出請求時，是彼此獨立操作，互不干擾。? 交互性： 能進行廣泛的人機交互 適合辦公自動化、教學及事務處理等要求人機會話的場合。第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設計的基本概念? OS中引入多道程序技術可帶來的好處：– 提高 CPU的利用率– 提高內存和 I/O設備利用率– 增加系統(tǒng)吞吐量第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設計的基本概念用戶程序監(jiān)督程序I/O操作I/O中斷請求t1結束中斷I/O完成啟動 I/OI/O中斷請求結束中斷I/O完成啟動 I/Ot2 t3 t4 t5 t6 t7 t8從黑色的實線來看 CPU是斷續(xù)性運作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設計的基本概念程序 A程序 C程序 B程序 D調度程序A I/O請求 A I/O完成A再次被調度B I/O請求C I/O請求D I/O請求程序 B I/O完成C I/O完成 C再次被調度A 完成從黑色的實線來看 CPU是持續(xù)性運作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道批處理系統(tǒng)的特征? 多道性? 無序性? 調度性? 作業(yè)調度? 進程調度 多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點? 資源利用率高? 系統(tǒng)吞吐量大? 平均周轉時間長? 無交互能力適合大型科學計算、數(shù)據(jù)處理。? 不管作業(yè)大小，只要它一旦占用處理機開始執(zhí)行，則它必須一直占據(jù)處理機，直到運行完畢。 ? 提高 I/O速度。 操作系統(tǒng)的目標第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的目標：? 對于不同的計算機系統(tǒng)，操作系統(tǒng)設計的目標會有差異。 Sons. Inc. 2022課程內容安排本門課程總計 64個學時，另外安排了二周的課程設計 章 節(jié) 課堂授課 習題課 實驗課第一章 操作系統(tǒng)引論 4 4第二章 進程管理 10