计算机操作系统体系结构综述

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1、万方数据第15卷第5期V01．15No．5达县师范高等专科学校学报(自然科学版)J伽malofDa】

2、【ianTeachersCoUege(NatIlralSdenceEditi仰)2005年09月Sep．2005计算机操作系统体系结构综述王邦千(四川工业贸易学校计算机专业课教研室。四川成都610000)【摘要】操作系统体系结构已从单体结构发展到层次结构，再发展到微内核结构和c／s模式；其开发技术从结构化程序设计发展到面向对象程序设计和组件技术。了解操作系统的体系结构及其发展，对研制、使用和维护操作系统，基于操作系统开发应用和相应开发工具的使用都是必需的。【关键词】计算机；操作

3、系统；体系结构【中图分类号】哪!6【文献标识码】A【文章编号】1008—4886(2005)05—0030—031操作系统的体系结构操作系统是对计算机资源进行控制、组织和管理的大型系统软件，它由一组庞大的程序组成，按功能划分成多个部件，这些部件各自控制和管理相应的系统资源，相互配合，组织工作流程，合理高效和安全地为用户提供服务；另一些部件为用户提供工作环境。为了研制、维护和高效使用操作系统，必须分析它的体系结构。操作系统的体系结构是指它分为哪些较小的模块以及这些模块间有着怎样的接口。各模块问的信息交换和若干模块间的协同工作以保证实现它的功能；由于进程的并发特性，系统模块间的接口

4、是相当复杂的，信息交换也是十分频繁的，因而对结构的研究显得更加重要了。在操作系统的早期设计中，由于计算机体系结构还比较简单，系统规模也比较小，逻辑关系简单，因此人们关心的是系统的功能和效率。随着计算机结构的复杂化，应用范围的不断扩大，使用要求也不断提高，不仅要求有较强的系统功能，而且要求有较强的可适应性和可靠性。后来，又提出了容错的概念。从而使人们日益认识到：体系结构直接影响到整个系统的性能。因此，近年来人们普遍重视操作系统的体系结构和结构设计方法的研究。它已成为软件工程界的一个重要的研究领域。2操作系统体系结构形成和发展2．1简单的管理程序操作系统的体系结构随硬件系统的发展而

5、发展和成熟。早期的计算机没有操作系统，只有机器语言，程序员直接用手工操作硬件系统。由于程序设计语言的发展，产生了监控程序，其典型代表是20世纪50年代中期由Gen-emlMoto碍开发的监控程序应用于IBM701机，最著名的监控程序是20世纪50年代末60年代初开发的用于IBM7090／7094机上的IBSYs，被称为单道批处理系统，利用“卫星机”装入作业，监控程序常驻内存，开机后第一个进入内存，直到关机才从内存中撤消，不用程序员的干预，监控程序能自动监控作业的调度、执行和终止处理，监控程序就是操作系统的雏型。2．2单体结构始于上世纪60年代初，由于小规模集成电路的使用和通道技

6、术等硬件技术的发展，汇编语言也变得更加成熟。为了提高系统的效率和系统各部件并行工作的能力，操作系统进入多道程序设计阶段。多道程序系统是指可把几个作业同时调入内存，允许它们图1交替执行，共享系统软硬件资源。初始的监控程序已不能满足需求，由简单的监控程序发展到功能庞大的程序集合，形成早期视为完整的操作系统，即多道批处理系统。·【收稿日期】2005—04—10【作者简介】王邦千(1962一)，男，四川广安人，四川工业贸易学校计算机专业课教研室讲师，研究方向：计算机应用。30万方数据王邦千：计算机操作系统体系结构综述2005年第5期其典型代表是IBM／360及后来的诸多演化产品，如：O

7、S／370，VM，MVS等。其特点是它由许多相互调用的一系列过程组成，系统中每个过程都有定义好的接口，按需要每一个过程可以随便调用其它过程，无明显的结构特征，“大棒式”的管理程序像一团乱麻，提供目态(运行用户程序)和管态(运行操作系统)两种运行模式，惟一表现出结构之处是用户程序通过访管指令来产生一个自陷将控制传递给操作系统，由操作系统把用户请求服务转化为一个功能程序的调用，待系统服务完毕，再将控制返回用户程序，如图l所示。因此难以扩充、维护、修改，易引起循环调用和死锁发生。这就是第一代操作系统，它们与硬件直接相关。在软件工程(1968年)出现以前的早期操作系统(如IBM的操作系

8、统)以及目前的一些小型操作系统(如D0s操作系统)均属此种类型。2．3层次结构由于高级程序设计语言的快速发展和软件工具(编译器等)的发展和成熟，利用结构化程序设计和模块化分层设计方法开发操作系统，使用户完全不依赖于具体机器的硬件特征，这就是第二代操作系统，始于20世纪60年代末和70年代初。典型代表是uNIx及其后来的演化产品，如xenjx、BsD版本及SVR4．0等。其特点是：把操作系统的所有功能模块按功能的调用次序分别排列成若干层，各层之间的模块只能是单向依赖或单向调用(如只允许上层或外