OS结构设计

OS结构设计

 

早期的OS的规模很小，只有几十kb

1. 传统操作系统结构
   1. 无操作系统：为保证功能实现和提高效率，缺乏首尾一致地设计思想。此时地OS是为数众多的一组过程的集合，每个过程可以任意地调用其他过程，致使系统内部既复杂又混乱。
   2. 模块化结构OS：
      1. 模块化程序设计技术的基本概念:基于分解和模块化的原则来控制大型软件的复杂度
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      2. 模块独立性：
      3. 模块-接口法：模块的划分和规划好模块之间的接口。
         1. 相对无OS系统的优点：
            1. 提高OS的正确性，可理解性，可维护性
            2. 增强OS的可适应性
            3. 加速OS的开发过程
      4. 模块化OS存在的问题：
         1. 对各模块的接口规定很难满足在模块设计完成后对接口的实际需求
         2. 各个模块设计起头并进，无法寻找一个可靠的的决定顺序，无序性，又称无序模块法。
   3. 分层式OS
      1. 分层结构的基本概念：
         1. 为了将模块-接口法中决定顺序的无序性变为有序性，引入有序分层法，分层法的设计任务是，在目标系统An和裸机系统A0之间，铺设若干个层次的软件A1、A2……，使An通过An-1…A1,能够在A0上运行，采用自底向上来铺设中间层。
         2. 分层结构的优缺点
            1. 易保证系统的正确性
            2. 易扩充和易维护性
            3. 系统效率降低
2. 客户/服务器模式
   1. 客户/服务器的由来、组成和类型
      1. 客户/服务器系统主要由三部分组成：
         1. 客户机
         2. 服务器
         3. 网络系统
   2. 客户/服务器之间的交互
      1. 客户机发送请求消息
      2. 服务器接收消息
      3. 服务器回送消息
      4. 客户机接收消息
   3. 客户/服务器模式的优点
      1. 数据的分布处理和存储
      2. 便于集中管理
      3. 灵活性和可扩充性
      4. 易于改变应用软件
3. 面向对象的程序设计技术
   1. 面对对象程序设计技术基本概念：
      1. 对象：被封装的数据结构和一组对它操作的过程（方法）
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      • 对象类

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      • 继承
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   2. 面向对象技术的优点
      1. 通过重用提高产品质量和生产率
      2. 是系统具有更好的易修改性和易扩展性
      3. 更易于保证系统的正确性和可靠性
4. 微内核OS结构
   1. 微内核操作系统的基本概念：
      1. 足够小的内核：在微内核操作系统中，内核是指精心设计的，能实现现代OS基本核心功能的小型内核，微内核并不是一个完整的OS，只是将操作系统最基本的部分放入微内核。
         1. 基本的功能通常包括：
            • 与硬件处理紧密的部分
            • 一些较基本的功能
            • 客户和服务器之间的通信
   2. 基于客户/服务器模式：提供对进程的管理的进程服务器，提供虚拟存储器管理功能的虚拟存储器服务器，提供io设备管理的服务器等。它们运行在用户态，客户服务器之间借助微内核提供的消息传递机制来实现信息交互。
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   3. 应用”机制与策略分离“原理：机制：实现某一功能的具体执行机构；策略：借助于参数和算法来实现该功能的优化
   4. 采用面向对象技术：利用结构设计来分解操作系统的复杂性，基于面向对象中的抽象和隐蔽原则控制系统的复杂性，进一步利用对象，封装和继承等概念来保证操作系统的正确性，可靠性，易修改性
   5. 微内核的基本功能：
      1. 进程（线程）管理
      2. 低级存储器管理
      3. 中断和陷入处理
   6. 微内核操作系统的优点
      1. 提高系统的可扩展性
      2. 增强系统的可靠性
      3. 可移植性强
      4. 提供了对分布式系统的支持
      5. 融入了面向对象技术
   7. 微内核操作系统存在的问题
      1. 采用微小内核后，客户服务器模式和消息传递机制带给了操作系统带来了许多优点，但运行效率有所降低
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         • 为了改善运行效率，可以把常用的操作系统功能由服务器移入微内核。