【正文】 。 (3) 進(jìn)程通信管理。 (1) 進(jìn)程管理 。 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 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 。 (3) 正確性和可靠性 。 繼承性是面向?qū)ο蠹夹g(shù)所具有的重要特性 。 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 。 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 。 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 。 (3) 可運(yùn)行于分布式系統(tǒng)中。 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。 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 。 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 )， 如用于提供進(jìn)程管理的進(jìn)程服務(wù)器 、 提供存儲(chǔ)器管理的存儲(chǔ)器服務(wù)器提供文件管理的文件服務(wù)器等 ，所有這些服務(wù)器 (進(jìn)程 )都運(yùn)行在用戶態(tài) 。 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 。 例如 ， 用于對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作的原語 Signal和 Wait。 第一章 操作系統(tǒng)引論 (3) 公用模塊 。 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 (2) 運(yùn)行頻率 。 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 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2) (1) 程序嵌套 。 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。 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 ， 而且還可能存在錯(cuò)誤 ， 因而很難保證按此規(guī)定所設(shè)計(jì)出的模塊會(huì)完全正確 ， 這將使在把這些模塊裝配成OS時(shí)發(fā)生困難；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 。 (3) 加速了 OS的開發(fā)過程。 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。 若子模塊較大時(shí) ， 再進(jìn)一步將它細(xì)分 。 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 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) 。 此時(shí)程序設(shè)計(jì)的技巧 ， 只是如何編制緊湊的程序 ， 以便于有效地利用內(nèi)存 、 對(duì) GOTO語句的使用不加任何限制 ，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 1. 在早期開發(fā)操作系統(tǒng)時(shí) ， 設(shè)計(jì)者只是把他的注意力放在功能的實(shí)現(xiàn)和獲得高的效率上 ， 缺乏首尾一致的設(shè)計(jì)思想 。 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 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的大型軟件 。 如果說 ， 硬件是物理部件 ， 那么 ， 軟件則是一種邏輯部件 ， 它具有與硬件完全不同的特點(diǎn) 。 此時(shí)用戶已完全不必像使用命令接口那樣去記住命令名及格式 ， 從而把用戶從繁瑣且單調(diào)的操作中解脫出來 。 圖形用戶接口采用了圖形化的操作界面 ， 用非常容易識(shí)別的各種圖標(biāo) (icon)來將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能 、 各種應(yīng)用程序和文件 ， 直觀 、 逼真地表示出來 。 但在近幾年所推出的操作系統(tǒng)中 ， 如 UNIX、 OS/2版本中 ， 其系統(tǒng)調(diào)用本身已經(jīng)采用 C語言編寫 ， 并以函數(shù)形式提供 ， 故在用 C語言編制的程序中 ， 可直接使用系統(tǒng)調(diào)用 。 它是由一組系統(tǒng)調(diào)用組成 ， 每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都是一個(gè)能完成特定功能的子程序 ， 每當(dāng)應(yīng)用程序要求 OS提供某種服務(wù) (功能 )時(shí) ， 便調(diào)用具有相應(yīng)功能的系統(tǒng)調(diào)用 。 這樣 ， 作業(yè)一直在作業(yè)說明書的控制下運(yùn)行 ， 直至遇到作業(yè)結(jié)束語句時(shí) ， 系統(tǒng)才停止該作業(yè)的運(yùn)行 。 當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度到該作業(yè)運(yùn)行時(shí) ， 又調(diào)用命令解釋程序 ， 對(duì)作業(yè)說明書上的命令 ， 逐條地解釋執(zhí)行 。 這里的作業(yè)控制語言 JCL便是提供給批處理作業(yè)用戶的 、 為實(shí)現(xiàn)所需功能而委托系統(tǒng)代為控制的一種語言 。 該接口由一組作業(yè)控制語言JCL組成 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 (2) 脫機(jī)用戶接口 。 在完成指定功能后 ， 控制又返回到終端或控制臺(tái)上 ， 等待用戶鍵入下一條命令 。 這是為聯(lián)機(jī)用戶提供的 ， 它由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序所組成 。 ① 防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件； ② 防止冒名頂替存取文件； ③ 防止以不正確的方式使用文件 。 由于讀和寫操作不會(huì)同時(shí)進(jìn)行 ， 故可合用一個(gè)讀 /寫指針 。 然后 ， 利用文件讀 (寫 )指針 ， 對(duì)文件進(jìn)行讀 (寫 )。 該功能是根據(jù)用戶的請(qǐng)求 ， 從外存中讀取數(shù)據(jù)；或?qū)?shù)據(jù)寫入外存 。 此外 ， 還應(yīng)能提供快速的目錄查詢手段 ， 以提高對(duì)文件的檢索速度 。 即用戶只須提供文件名 ， 即可對(duì)該文件進(jìn)行存取 。 由若干個(gè)目錄項(xiàng)又可構(gòu)成一個(gè)目錄文件 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 目錄管理 為了使用戶能方便地在外存上找到自己所需的文件 ，通常由系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)目錄項(xiàng) 。 為了提高存儲(chǔ)空間的利用率 ，對(duì)存儲(chǔ)空間的分配 ， 通常是采用離散分配方式 ， 以減少外存零頭 ， 并以盤塊為基本分配單位 。 其主要任務(wù)是為每個(gè)文件分配必要的外存空間 ， 提高外存的利用率 ， 并能有助于提高文件系統(tǒng)的運(yùn)行速度 。 對(duì)于設(shè)置了通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 設(shè)備處理程序還應(yīng)能根據(jù)用戶的 I/O請(qǐng)求 ， 自動(dòng)地構(gòu)成通道程序 。 然后 ， 便向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動(dòng)I/O設(shè)備去完成指定的 I/O操作 。 其基本任務(wù)是用于實(shí)現(xiàn) CPU和設(shè)備控制器之間的通信 ， 即由 CPU向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 要求它完成指定的 I/O操作；反之由 CPU接收從控制器發(fā)來的中斷請(qǐng)求 ， 并給予迅速的響應(yīng)和相應(yīng)的處理 。 設(shè)備使用完后 ， 還應(yīng)立即由系統(tǒng)回收 。 在進(jìn)行設(shè)備分配時(shí) ， 應(yīng)針對(duì)不同的設(shè)備類型而采用不同的設(shè)備分配方式 。 為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配 ， 系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置設(shè)備控制表 、 控制器控制表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 用于記錄設(shè)備及控制器的標(biāo)識(shí)符和狀態(tài) 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 設(shè)備分配 設(shè)備分配的基本任務(wù) ， 是根據(jù)用戶進(jìn)程的 I/O請(qǐng)求 、 系統(tǒng)的現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備分配策略 ， 為之分配其所需的設(shè)備 。 因此 ， 在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 ， 都毫無例外地在內(nèi)存中設(shè)置了緩沖區(qū) ， 而且還可通過增加緩沖區(qū)容量的方法 ， 來改善系統(tǒng)的性能 。 而隨著 CPU速度迅速