【正文】 解 、模塊化 、 抽象和隱蔽等方法 。 開發(fā)方法的不斷發(fā)展 ， 促進(jìn)了 OS結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代 。 這里 ， 我們把第一代至第三代的 OS結(jié)構(gòu) ， 稱為傳統(tǒng)的 OS結(jié)構(gòu) ，而把微內(nèi)核的 OS結(jié)構(gòu)稱為現(xiàn)代 OS結(jié)構(gòu) 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 1. 早期 的 OS是為數(shù)眾多的一組過程的集合 ，各過程之間可以相互調(diào)用 ， 在操作系統(tǒng)內(nèi)部不存在任何結(jié)構(gòu) ， 因此 ， 這種 OS是無結(jié)構(gòu)的 ， 也有人把它稱為整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 。 所設(shè)計(jì)出的操作系統(tǒng)既龐大又雜亂 ， 缺乏清晰的程序結(jié)構(gòu) 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 模塊化 OS 1) 模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù) ， 是最早 (20世紀(jì) 60年代 )出現(xiàn)的一種程序設(shè)計(jì)技術(shù) 。 該技術(shù)是基于 “ 分解 ”和 “ 模塊化 ” 原則來控制大型軟件的復(fù)雜度的 。為使 OS具有較清晰的結(jié)構(gòu) ， OS不再是由眾多的過程直接構(gòu)成 ， 而是將 OS按其功能劃分為若干個(gè)具有一定獨(dú)立性和大小的模塊 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 圖 15 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 進(jìn)程控制 ? 進(jìn)程調(diào)度 內(nèi)存分配 內(nèi)存保護(hù) 磁盤管理 目錄管理進(jìn)程管理 存儲(chǔ)器管理 文件管理操作系統(tǒng)模塊子模塊第一章 操作系統(tǒng)引論 2) 模塊化 OS (1)提高了 OS設(shè)計(jì)的正確性、 可理解性和可維護(hù)性。 (2) 增強(qiáng)了 OS的可適應(yīng)性。 (3) 加速了 OS的開發(fā)過程。 第一章 操作系統(tǒng)引論 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)有二：首先 ， 在開始設(shè)計(jì) OS時(shí) ， 對(duì)模塊的劃分及對(duì)接口的規(guī)定并不精確 ；其次 ， 從功能觀點(diǎn)來劃分模塊時(shí) ，未能將共享資源和獨(dú)占資源加以區(qū)別；由于管理上的差異 ， 又會(huì)使模塊間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系使 OS結(jié)構(gòu)變得不清晰 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 3. 分層式 OS 1) 從改進(jìn)設(shè)計(jì)方式上說 ， 應(yīng)使我們的每一步設(shè)計(jì)都是建立在可靠的基礎(chǔ)上 。 我們可以從物理機(jī)器開始 ， 在其上面先添加一層具有一定功能的軟件 A1, 由于 A1是建立在完全確定的物理機(jī)器上的 ， 在經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和幾乎是窮盡無遺的測(cè)試后 ， 可以認(rèn)為 A1是正確的；然后再在 A1上添加一層新軟件 A2， ……， 如此一層一層地自底向上增添軟件層 ， 每一層都實(shí)現(xiàn)若干功能 ， 最后總能構(gòu)成一個(gè)能滿足需要的 OS。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2) (1) 程序嵌套 。 通常 OS的每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn) ， 并非是只用一個(gè)程序便能完成的 ， 而是要經(jīng)由若干個(gè)軟件層才有可能完成 。 因此在劃分 OS層次時(shí) ， 首先要考慮在實(shí)現(xiàn) OS 的每個(gè)功能時(shí)所形成的程序嵌套 。 (2) 運(yùn)行頻率 。 在分層結(jié)構(gòu)中 ， 各層次軟件的運(yùn)行速度是不同的 ， 隨著層次的增高 ， 其相應(yīng)軟件的運(yùn)行速度就隨之下降 ， 因而 An層軟件的運(yùn)行速度最低 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 (3) 公用模塊 。 應(yīng)把供多種資源管程程序調(diào)用的公用模塊 ， 設(shè)置在最低層 ， 不然 ， 會(huì)使比它低的層次模塊由于無法調(diào)用它而須另外配置相應(yīng)功能的模塊 。 例如 ， 用于對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作的原語(yǔ) Signal和 Wait。 (4) 用戶接口 。 為方便用戶 (程序 )， OS向用戶提供了 “ 用戶與 OS的接口 ” ， 如命令接口 、程序接口以及圖形用戶接口 。 這些接口應(yīng)設(shè)置在 OS的最高層 ， 直接提供給用戶使用 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 微內(nèi)核 OS結(jié)構(gòu) 1. 客戶 /服務(wù)器模式 (ClientServer Model) 1) 為了提高 OS的靈活性和可擴(kuò)充性而將 OS劃分為兩部分 ， 一部分是用于提供各種服務(wù)的一組服務(wù)器 (進(jìn)程 )。 第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的另一部分是內(nèi)核 ， 用來處理客戶和服務(wù)器之間的通信 ， 即由內(nèi)核來接收客戶的請(qǐng)求 ， 再將該請(qǐng)求送至相應(yīng)的服務(wù)器；同時(shí)它也接收服務(wù)器的應(yīng)答 ， 并將此應(yīng)答回送給請(qǐng)求客戶 。 此外 ， 在內(nèi)核中還應(yīng)具有其它一些機(jī)構(gòu) ， 用于實(shí)現(xiàn)與硬件緊密相關(guān)的和一些較基本的功能 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 圖 16 單機(jī)環(huán)境下的客戶 /服務(wù)器模式 客戶進(jìn)程客戶進(jìn)程進(jìn)程服務(wù)器終端服務(wù)器?文件服務(wù)器存儲(chǔ)器服務(wù)器用戶方式核心方式回答核心請(qǐng)求第一章 操作系統(tǒng)引論 2) 客戶 / (1)提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)充性。 (2) 提高了 OS的可靠性。 (3) 可運(yùn)行于分布式系統(tǒng)中。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù) (ObjectOrientated Programming) 1) 該技術(shù)是基于 “ 抽象 ” 和 “ 隱蔽 ” 原則來控制大型軟件的復(fù)雜度的 。 所謂對(duì)象 ， 是指在現(xiàn)實(shí)世界中具有相同屬性 、 服從相同規(guī)則的一系列事物的抽象 ， 而把其中的具體事物稱為對(duì)象的實(shí)例 。 OS中的各類實(shí)體如進(jìn)程 、 線程 、 消息 、存儲(chǔ)器等 ， 都使用了對(duì)象這一概念 ， 相應(yīng)地 ， 便有進(jìn)程對(duì)象線程對(duì)象 、 存儲(chǔ)器對(duì)象等 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 圖 17 一個(gè)對(duì)象的示意圖 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 過程 1 過程 2 過程 3 第一章 操作系統(tǒng)引論 2) (1) 可修改性和可擴(kuò)充性 。 由于隱蔽了表示實(shí)體的數(shù)據(jù)和操作 ， 因而可以改變對(duì)象的表示而不會(huì)影響其它部分 ， 從而可以方便地改變老的對(duì)象和增加新的對(duì)象 。 (2) 繼承性 。 繼承性是面向?qū)ο蠹夹g(shù)所具有的重要特性 。 繼承性是指子對(duì)象可以繼承父對(duì)象的屬性 ， 這樣 ， 在創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象時(shí) ， 便可減少大量的時(shí)空開銷 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 ? (3) 正確性和可靠性。由于對(duì)象是構(gòu)成操作系統(tǒng)的基本單元，可以獨(dú)立地對(duì)它進(jìn)行測(cè)試，這樣，比較易于保證其正確性和可靠性，從而比較容易保證整個(gè)系統(tǒng)的正確性和可靠性。 第一章 操作系統(tǒng)引論 3. 1) 微內(nèi)核技術(shù)的引入 所謂 微內(nèi)核技術(shù) ， 是指精心設(shè)計(jì)的 、 能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代 OS核心功能的小型內(nèi)核 ， 它與一般的 OS(程序 )不同 ， 它更小更精煉 ， 它不僅運(yùn)行在核心態(tài) ，而且開機(jī)后常駐內(nèi)存 ， 它不會(huì)因內(nèi)存緊張而被換出內(nèi)存 。 微內(nèi)核并非是一個(gè)完整的 OS， 而只是為構(gòu)建通用 OS提供一個(gè)重要基礎(chǔ) 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 由于在微內(nèi)核 OS結(jié)構(gòu)中 ， 通常都采用了客戶 /服務(wù)器模式 ， 因此 OS的大部分功能和服務(wù) ， 都是由若干服務(wù)器來提供的 ， 如文件服務(wù)器 、 作業(yè)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2) 微內(nèi)核所提供的功能 ， 通常都是一些最基本的功能 ， 如進(jìn)程管理 、 存儲(chǔ)器管理 、 進(jìn)程間通信 、 低級(jí) I/O功能 。 (1) 進(jìn)程管理 。 (2) 存儲(chǔ)器管理。 (3) 進(jìn)程通信管理。 (4) I/O設(shè)備管理。