OS結構設計

OS結構設計

 

早期的OS的規模很小，只有幾十kb

1. 傳統操作系統結構
   1. 無操作系統：為保證功能實現和提高效率，缺乏首尾一致地設計思想。此時地OS是為數眾多的一組過程的集合，每個過程可以任意地調用其他過程，致使系統內部既復雜又混亂。
   2. 模塊化結構OS：
      1. 模塊化程序設計技術的基本概念:基於分解和模塊化的原則來控制大型軟件的復雜度
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      2. 模塊獨立性：
      3. 模塊-接口法：模塊的划分和規划好模塊之間的接口。
         1. 相對無OS系統的優點：
            1. 提高OS的正確性，可理解性，可維護性
            2. 增強OS的可適應性
            3. 加速OS的開發過程
      4. 模塊化OS存在的問題：
         1. 對各模塊的接口規定很難滿足在模塊設計完成后對接口的實際需求
         2. 各個模塊設計起頭並進，無法尋找一個可靠的的決定順序，無序性，又稱無序模塊法。
   3. 分層式OS
      1. 分層結構的基本概念：
         1. 為了將模塊-接口法中決定順序的無序性變為有序性，引入有序分層法，分層法的設計任務是，在目標系統An和裸機系統A0之間，鋪設若干個層次的軟件A1、A2……，使An通過An-1…A1,能夠在A0上運行，采用自底向上來鋪設中間層。
         2. 分層結構的優缺點
            1. 易保證系統的正確性
            2. 易擴充和易維護性
            3. 系統效率降低
2. 客戶/服務器模式
   1. 客戶/服務器的由來、組成和類型
      1. 客戶/服務器系統主要由三部分組成：
         1. 客戶機
         2. 服務器
         3. 網絡系統
   2. 客戶/服務器之間的交互
      1. 客戶機發送請求消息
      2. 服務器接收消息
      3. 服務器回送消息
      4. 客戶機接收消息
   3. 客戶/服務器模式的優點
      1. 數據的分布處理和存儲
      2. 便於集中管理
      3. 靈活性和可擴充性
      4. 易於改變應用軟件
3. 面向對象的程序設計技術
   1. 面對對象程序設計技術基本概念：
      1. 對象：被封裝的數據結構和一組對它操作的過程（方法）
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      • 對象類

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      • 繼承
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   2. 面向對象技術的優點
      1. 通過重用提高產品質量和生產率
      2. 是系統具有更好的易修改性和易擴展性
      3. 更易於保證系統的正確性和可靠性
4. 微內核OS結構
   1. 微內核操作系統的基本概念：
      1. 足夠小的內核：在微內核操作系統中，內核是指精心設計的，能實現現代OS基本核心功能的小型內核，微內核並不是一個完整的OS，只是將操作系統最基本的部分放入微內核。
         1. 基本的功能通常包括：
            • 與硬件處理緊密的部分
            • 一些較基本的功能
            • 客戶和服務器之間的通信
   2. 基於客戶/服務器模式：提供對進程的管理的進程服務器，提供虛擬存儲器管理功能的虛擬存儲器服務器，提供io設備管理的服務器等。它們運行在用戶態，客戶服務器之間借助微內核提供的消息傳遞機制來實現信息交互。
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   3. 應用”機制與策略分離“原理：機制：實現某一功能的具體執行機構；策略：借助於參數和算法來實現該功能的優化
   4. 采用面向對象技術：利用結構設計來分解操作系統的復雜性，基於面向對象中的抽象和隱蔽原則控制系統的復雜性，進一步利用對象，封裝和繼承等概念來保證操作系統的正確性，可靠性，易修改性
   5. 微內核的基本功能：
      1. 進程（線程）管理
      2. 低級存儲器管理
      3. 中斷和陷入處理
   6. 微內核操作系統的優點
      1. 提高系統的可擴展性
      2. 增強系統的可靠性
      3. 可移植性強
      4. 提供了對分布式系統的支持
      5. 融入了面向對象技術
   7. 微內核操作系統存在的問題
      1. 采用微小內核后，客戶服務器模式和消息傳遞機制帶給了操作系統帶來了許多優點，但運行效率有所降低
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         • 為了改善運行效率，可以把常用的操作系統功能由服務器移入微內核。