《操作系统结构》PPT课件

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1、第2章操作系统结构如何设计操作系统考察所提供的服务考察为用户和程序员提供的接口研究系统的各个组成部分及其相互关系操作系统服务操作系统负责提供一个环境以执行程序，向程序和使用程序的用户提供一定的服务。服务包含许多有用的函数操作系统服务用户界面命令行界面批界面图形用户界面操作系统服务程序执行–系统能将程序装入内存并运行，结束包括正常或不正常结束I/O操作–用户通常不能直接控制I/O设备，操作系统必须提供进行I/O操作的方法。文件系统操作–程序需要读、写、创建、删除文件操作系统服务通信–进程间交换信息一种发生在同一台计算

2、机上运行的两个进程之间，另一种发生在由计算机网络连接起来的不同计算机上的进程之间。通信通过共享内存或消息传递来实现错误检测–错误可能发生在CPU和内存中、I/O设备中、用户程序中，对于每种错误，操作系统应采取适当行动，以确保正确和一致的计算资源分配–当多个用户登录到系统上或多个作业同时执行时，系统必须为每个进程分配资源统计–跟踪记录哪些用户使用了多少和什么类型的计算机资源。这种记录用于记帐或建立使用统计数据保护–确保所有对系统资源的访问都是受控制的，特别是在多用户计算机系统中操作系统服务操作系统的用户界面用户与操作

3、系统的界面命令行界面图形用户界面命令解释程序在MS-DOS中称为命令行解释程序UNIX中称为外壳（shell）(cf.kernel)作用：获取并执行用户指定的下一条命令。文件的创建、删除、列出、打印、复制、执行命令解释程序执行命令的方法：命令解释程序本身包含代码命令的数量决定了命令解释程序的大小由系统程序实现命令rmfile.txt搜索名为rm的文件，将文件装入内存，并用参数file.txt来执行。图形用户界面GUI提供基于鼠标的窗口和菜单系统作为接口系统调用系统调用提供了进程与操作系统之间的接口调用通常以汇编语言

4、指令的形式提供有些语言(e.g.C,C++)已经取代了汇编语言而直接用于系统编程，允许直接调用系统调用，这时系统调用通常类似预定义的函数或子程序调用Win32applicationprogramminginterface(API)forMicrosoftWindows例：从一个文件读取数据并复制到另一个文件系统调用一般根据应用程序接口(API)设计程序API是一系列适用于程序员的函数，含参数及返回值win32APIPOSIXAPIJavaAPI处理一个调用open()系统调用的用户应用程序系统调用运行程序向操作系统

5、传递参数通常用三种方法通过寄存器来传递参数将参数存放在内存的块或表中，并将块的地址作为参数传递给寄存器参数也可放在或压到堆栈中，并通过操作系统弹出堆栈。参数作为表传递系统调用类型进程控制包括分配释放内存文件管理设备管理信息维护通信进程控制正常中断(退出)非正常中断(终止)创建进程(fork,exec),终止进程等待时间，事件，信号,etc.分配释放内存(malloc,free)文件管理创建，删除文件打开,关闭读，写，重定位获取，设置文件属性设备管理请求，释放设备读，写，重定位获取，设置设备属性信息维护获取，设置时间

6、或日期获取，设置系统数据CPU等级,内存大小,空闲内存用户数，操作系统版本，当前用户数获取，设置目标属性进程文件设备通信两种通信模型：消息传递or共享内存系统程序系统程序提供一个方便的环境，以开发和执行程序(cf.Fig1.1)硬件操作系统系统程序应用程序绝大多数用户所看到的操作系统是由系统程序而不是实际系统调用定义的.系统程序系统程序可分为:文件管理状态信息文件修改(e.g.texteditors)程序语言支持编译器,汇编器,链接程序，解释程序，调试程序程序装入和执行绝对加载程序、重定位加载程序、链接编辑器通信邮

7、件，浏览器,etc.操作系统设计和实现设计目标机制和策略实现设计目标系统设计受到硬件选择和系统类型的影响用户目标–容易使用、容易学习、可靠、安全、快速系统目标–容易设计、实现和维护、灵活、可靠、没有错误且高效不同的要求能形成对不同环境的不同解决方案机制和策略机制决定了如何来做策略决定做什么实现操作系统的传统实现方式是用汇编语言编写，现在大多使用高级语言如C或者C++使用高级语言的优点:代码编写更快更为紧凑更容易理解和调试更容易从一个硬件移植到另一个硬件上反对观点认为：采用高级语言实现的操作系统降低了速度、增加了存储

8、要求。然而：现代编译器能对大型程序进行复杂的分析并采用高级优化技术以生成优化代码操作系统的重要性能改善很可能是由于更好的数据结构和算法，而不是由于优秀的汇编语言代码。在系统编写完成并能正常工作之后，可以找出瓶颈子程序，并用相应的汇编语言子程序代替。操作系统结构现代操作系统庞大而复杂，必须要设计一个好的结构以便能正常工作并能容易修改通常是将这一任务分成小模块而