第章操作系统结构与设计PPT文件格式下载.ppt
- 文档编号:15040464
- 上传时间:2022-10-27
- 格式:PPT
- 页数:60
- 大小:254.50KB
第章操作系统结构与设计PPT文件格式下载.ppt
《第章操作系统结构与设计PPT文件格式下载.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第章操作系统结构与设计PPT文件格式下载.ppt(60页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
最高层是主程序,它引用所需的服务过程;
l中间层是一组服务过程,它们执行系统调用;
中间层是一组服务过程,它们执行系统调用;
l底层是一组公用过程,用来支持各服务过程。
底层是一组公用过程,用来支持各服务过程。
4计算机操作系统2.分层式结构分层式结构系统看作是一系列的层,每一层执行操系统看作是一系列的层,每一层执行操作系统所需要的功能的相关子集,它依作系统所需要的功能的相关子集,它依赖于下一个较低层,较低层执行更为原赖于下一个较低层,较低层执行更为原始的功能,并隐藏这些功能的细节。
它始的功能,并隐藏这些功能的细节。
它还要给相邻的较高层提供服务。
可以通还要给相邻的较高层提供服务。
可以通过定义层使得改变一层时不需要改变其过定义层使得改变一层时不需要改变其他层,把一个问题分解成几个更易于处他层,把一个问题分解成几个更易于处理的子问题。
理的子问题。
5计算机操作系统THE系统系统是第一个按这种方式构造的操作系统,是第一个按这种方式构造的操作系统,1968年年由由E.W.Dijkstra和他的学生们建造,该系统共和他的学生们建造,该系统共有有6层:
层:
第第5层层操作员操作员第第4层层用户程序用户程序第第3层层输入输入/输出管理输出管理第第2层层操作员进程操作员进程通信通信第第1层层内存和磁鼓管内存和磁鼓管理理第第0层层处理机分配和处理机分配和多道程序环多道程序环境境6计算机操作系统0层层负责处理机的分配,当发生中断或定时负责处理机的分配,当发生中断或定时器到时时进行进程切换,从而提供了基器到时时进行进程切换,从而提供了基本的多道程序环境。
本的多道程序环境。
7计算机操作系统1层层第第1层执行内存和磁鼓的管理,用来为进层执行内存和磁鼓的管理,用来为进程分配内存空间和磁鼓上的空间。
在内程分配内存空间和磁鼓上的空间。
在内存用完时则在磁鼓上分配存用完时则在磁鼓上分配512K字的空间字的空间用作交换。
用作交换。
在这层上,进程不用考虑它是在磁鼓上在这层上,进程不用考虑它是在磁鼓上还是在内存中运行,能保证一旦某一页还是在内存中运行,能保证一旦某一页面需要访问时,它必定在内存中。
面需要访问时,它必定在内存中。
8计算机操作系统2层层第第2层处理每个进程和操作员控制台之间层处理每个进程和操作员控制台之间的通信。
的通信。
在这层上,每个进程都有自己的操作员在这层上,每个进程都有自己的操作员控制台。
控制台。
9计算机操作系统3层层第第3层进行输入输出管理,管理层进行输入输出管理,管理I/O设备,设备,对信息流缓冲。
对信息流缓冲。
在这层上,每个进程和在这层上,每个进程和I/O设备打交道时设备打交道时不必考虑其物理的细节。
不必考虑其物理的细节。
10计算机操作系统4层层第第4层是用户程序层,用户程序不必考虑层是用户程序层,用户程序不必考虑进程、内存、控制台或进程、内存、控制台或I/O设备等细节。
设备等细节。
5层层第第5层是系统操作员进程。
层是系统操作员进程。
11计算机操作系统MULTICS系统中的分层结构系统中的分层结构这种分层的概念后来体现在这种分层的概念后来体现在MULTICS系统中,系统中,但它不是层,而是一系列同心环,且内层环比但它不是层,而是一系列同心环,且内层环比外层环有更多的权利。
外层环有更多的权利。
当外环中的过程想调用内环过程时,它必须利当外环中的过程想调用内环过程时,它必须利用对等的系统调用。
用对等的系统调用。
这种环机制的优点是易于扩充用户子系统。
例这种环机制的优点是易于扩充用户子系统。
例如,教师可编写一个程序在如,教师可编写一个程序在n层环中运行,用层环中运行,用来对学生写的程序进行测试和打分,而学生的来对学生写的程序进行测试和打分,而学生的程序运行在程序运行在n1层环上,所以学生无法改变他层环上,所以学生无法改变他们的分数们的分数12计算机操作系统UNIX系统系统V的层次结构的层次结构13计算机操作系统分层中的问题分层中的问题每层都处理相当多的功能,一层中的主每层都处理相当多的功能,一层中的主要变化可能会产生巨大的影响,跟踪相要变化可能会产生巨大的影响,跟踪相邻层(上一层或下一层)中的代码有很邻层(上一层或下一层)中的代码有很多困难。
多困难。
其结果是,通过增加或减少一些功能,其结果是,通过增加或减少一些功能,在基本操作系统上很难实现一个专用版在基本操作系统上很难实现一个专用版本,并且由于在相邻层之间有很多交互,本,并且由于在相邻层之间有很多交互,因而很难保证安全性。
因而很难保证安全性。
14计算机操作系统3.微内核微内核随着随着UNIX操作系统的扩充,内核变得大操作系统的扩充,内核变得大且难以管理。
在且难以管理。
在20世纪世纪80年代中期,卡年代中期,卡耐基梅隆大学的研究人员开发了一个耐基梅隆大学的研究人员开发了一个称为称为Mach的操作系统,该系统采用微内的操作系统,该系统采用微内核(核(Microkernel)方法来模块化内核。
)方法来模块化内核。
这种方法将所有非基本部分从内核中移这种方法将所有非基本部分从内核中移走,并将它们当作系统级程序和用户级走,并将它们当作系统级程序和用户级程序来实现。
程序来实现。
用这种方法构建操作系统,结果是更小用这种方法构建操作系统,结果是更小的内核。
的内核。
15计算机操作系统微内核结构微内核结构尽管什么应该在微内核中、什么应该在尽管什么应该在微内核中、什么应该在微内核外,不同的设计有不同的分界线,微内核外,不同的设计有不同的分界线,但是共同的特点是许多传统上属于操作但是共同的特点是许多传统上属于操作系统一部分的功能现在都是外部子系统,系统一部分的功能现在都是外部子系统,包括设备驱动程序、文件系统、虚存管包括设备驱动程序、文件系统、虚存管理程序和安全服务等,它们可以与内核理程序和安全服务等,它们可以与内核交互,也可以相互交互。
交互,也可以相互交互。
16计算机操作系统17计算机操作系统从图中可以看出,微内核结构用一个水平从图中可以看出,微内核结构用一个水平分层的结构代替了传统的纵向分层的结构。
分层的结构代替了传统的纵向分层的结构。
在微内核外部的操作系统部件被当作服务在微内核外部的操作系统部件被当作服务器进程实现,它们可以借助于通过微内核器进程实现,它们可以借助于通过微内核传递消息来实现相互之间的交互。
传递消息来实现相互之间的交互。
微内核起着信息交换的作用:
l验证信息、验证信息、l在部件间传递信息并授权访问硬件。
在部件间传递信息并授权访问硬件。
l执行包含功能,除非允许交换,否则它阻止执行包含功能,除非允许交换,否则它阻止信息传递。
信息传递。
18计算机操作系统微内核优点微内核优点微内核结构可以很方便地扩充操作系统。
微内核结构可以很方便地扩充操作系统。
l所有新服务被增加到用户空间中,因而并不需要修所有新服务被增加到用户空间中,因而并不需要修改内核。
改内核。
l当内核确实需要修改时,所做的改变也会很小,因当内核确实需要修改时,所做的改变也会很小,因为微内核本身很小。
为微内核本身很小。
l这样操作系统很容易从一种硬件平台移植到另一种这样操作系统很容易从一种硬件平台移植到另一种平台设计。
平台设计。
由于绝大多数服务是作为用户进程而不是作为由于绝大多数服务是作为用户进程而不是作为内核进程来运行的,因此微内核也就提供了更内核进程来运行的,因此微内核也就提供了更好的安全性和可靠性。
如果一个服务失败,那好的安全性和可靠性。
如果一个服务失败,那么操作系统的其他部分并不受影响么操作系统的其他部分并不受影响19计算机操作系统11.2操作系统用户接口操作系统用户接口1.命令接口命令接口2.程序接口程序接口3.图形用户接口图形用户接口20计算机操作系统1.命令接口命令接口在操作系统与计算机用户之间提供易于在操作系统与计算机用户之间提供易于理解的双向通信机制理解的双向通信机制基本任务:
基本任务:
l解释命令,传送命令以便执行解释命令,传送命令以便执行l接受系统信息,提交给用户(以响应语言的接受系统信息,提交给用户(以响应语言的形式)形式)基本分类基本分类l脱机命令接口脱机命令接口l联机命令接口联机命令接口21计算机操作系统脱机命令接口脱机命令接口随着批处理操作系统的出现,出现了控制作业运行的随着批处理操作系统的出现,出现了控制作业运行的作业控制语言(作业控制语言(JCL,JobControlLanguage)。
)。
l用户用作业控制语言预先写好作业说明书,将作业说明书和作用户用作业控制语言预先写好作业说明书,将作业说明书和作业程序数据一起提交给计算机,操作系统按作业说明书的控制业程序数据一起提交给计算机,操作系统按作业说明书的控制语句来执行作业,以达到按照用户意图控制作业运行的目的。
语句来执行作业,以达到按照用户意图控制作业运行的目的。
l在作业执行过程中,批处理系统缺少用户与操作系统之间交互在作业执行过程中,批处理系统缺少用户与操作系统之间交互的能力。
的能力。
l用户一旦向系统提交一道作业后,就无法再对该作业的执行过用户一旦向系统提交一道作业后,就无法再对该作业的执行过程进行控制。
故用户和系统间基本上处于一种脱机的状态。
程进行控制。
l这种通信语言功能较强,除含有能够实现系统实用程序(如编这种通信语言功能较强,除含有能够实现系统实用程序(如编译器,装配器)和用户自编程序的执行功能外,还包括控制转译器,装配器)和用户自编程序的执行功能外,还包括控制转移语句,具有可编程的能力,如条件转移语句,当编译器运行移语句,具有可编程的能力,如条件转移语句,当编译器运行出错时,绕过运行装配器而直接结束作业。
出错时,绕过运行装配器而直接结束作业。
22计算机操作系统一般而言,一般而言,JCL包含两种类型的语句:
包含两种类型的语句:
l一类是作业及其申请资源的说明语句一类是作业及其申请资源的说明语句l一类是实现作业控制和具体操作功能的执行一类是实现作业控制和具体操作功能的执行性语句。
反映如下几个方面的要求:
性语句。
(1)作业标识、作业说明及调度要求的参数
(2)对资源申请(主存、外设、CPU)(3)程序和数据的控制功能(4)调试功能(5)控制转移功能(6)作业撤销等23计算机操作系统联机命令接口联机命令接口联机命令接口又称为交互式命令接口,它由一联机命令接口又称为交互式命令接口,它由一组键盘操作命令组成。
组键盘操作命令组成。
用户通过控制台或终端键入操作命令,向系统用户通过控制台或终端键入操作命令,向系统提出各种服务要求。
提出各种服务要求。
用户每输入完一条命令,控制权就转入操作系用户每输入完一条命令,控制权就转入操作系统的命令解释程序,然后命令解释程序对键入统的命令解释程序,然后命令解释程序对键入的命令解释执行,完成指定的功能。
的命令解释执行,完成指定的功能。
之后,控制权又转回到控制台或终端,此时用之后,控制权又转回到控制台或终端,此时用户又可以键入下一条命令。
户又可以键入下一条命令。
24计算机操作系统联机命令接口联机命令接口在微机操作系统中,通常把键盘命令分在微机
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 操作系统 结构 设计