第三次操作系统结构设计

1、操作系统设计操作系统设计操作系统设计目标操作系统设计目标1 1、可靠性、可靠性 正确性正确性 困难：困难：并发性、共享性、随机性并发性、共享性、随机性（中断）（中断） 健壮性（鲁棒性）健壮性（鲁棒性）2 2、高效性、高效性 多道程序设计的目标是提高资源多道程序设计的目标是提高资源利用率，但系统开销加大。利用率，但系统开销加大。TuTu：运行目态程序所用的时间：运行目态程序所用的时间TsuTsu：运行管态程序为用户服务所用：运行管态程序为用户服务所用的时间的时间TsmTsm：运行管态程序做系统管理工作：运行管态程序做系统管理工作所用的时间所用的时间系统运行效率：系统运行效率： =(Tu+Tsu)

2、/(Tu+Tsu+Tsm=(Tu+Tsu)/(Tu+Tsu+Tsm) )3 3、易维护、易维护 易读性易读性 易扩充性易扩充性 易修改性易修改性 易裁减性易裁减性4 4、易移植性、易移植性5 5、安全性、安全性6 6、可适应性、可适应性7 7、简明性、简明性设计一个操作系统主要包括设计一个操作系统主要包括功能设计功能设计算法设计算法设计结构设计结构设计操作系统的结构设计操作系统的结构设计结构设计：结构设计：按照系统的功能和特性要求，选择按照系统的功能和特性要求，选择合适的结构，使用相应的结构设计合适的结构，使用相应的结构设计方法将系统逐步地分解、抽象和综方法将系统逐步地分解、抽象和综合，使操作

3、系统结构清晰、简单、合，使操作系统结构清晰、简单、可靠、易读、易修改，而且使用方可靠、易读、易修改，而且使用方便，适应性强便，适应性强操作系统的结构：操作系统的结构： 整体式结构整体式结构 层次式结构层次式结构 进程分层结构进程分层结构 层次管程结构层次管程结构 客户客户- -服务器结构服务器结构1.1.整体式结构整体式结构模块接口法（无序模块法，模块组合法）模块接口法（无序模块法，模块组合法） 首先确定操作系统的总体功能，首先确定操作系统的总体功能，然后将总功能分解为若干个子功能，然后将总功能分解为若干个子功能，实现每个子功能的模块称为模块。继实现每个子功能的模块称为模块。继续分解，直至每个

4、模块仅包含单一功续分解，直至每个模块仅包含单一功能为止。最后通过接口将所有模块连能为止。最后通过接口将所有模块连接起来形成一个整体接起来形成一个整体模块模块3模块模块2模块模块7模块模块1模块模块6模块模块5模块模块8模块模块4特点：根据功能划分模块特点：根据功能划分模块 数据基本上作为全局量使用数据基本上作为全局量使用 在系统内部，不同模块程序之间在系统内部，不同模块程序之间 可以不加控制地互相调用和转移可以不加控制地互相调用和转移 信息的传递方式信息的传递方式 可根据需要随意约定可根据需要随意约定 因而造成模块间的循环调用因而造成模块间的循环调用优点：优点： 结构紧密结构紧密 接口简单直接

5、接口简单直接 模块间转接的灵活性使系统效率高模块间转接的灵活性使系统效率高缺点缺点(1)(1)： 由于模块之间可以任意相互调用，形由于模块之间可以任意相互调用，形成网络，各模块互相联系，独立性差，成网络，各模块互相联系，独立性差，系统结构不清晰系统结构不清晰 数据作为全局量处理，系统内各模块数据作为全局量处理，系统内各模块均可对其进行存取和修改，造成模块间均可对其进行存取和修改，造成模块间更为隐蔽的关系更为隐蔽的关系, ,使得难于对软件结构使得难于对软件结构作出综合性的理解，难于修改，可靠性、作出综合性的理解，难于修改，可靠性、易读性、适应性难以保证易读性、适应性难以保证缺点缺点(2)(2)：

6、 由于模块接口法常以大型表格为中心，由于模块接口法常以大型表格为中心，为保证数据完整性，往往采用全局封中断为保证数据完整性，往往采用全局封中断的方法，从而限制了系统的并发性的方法，从而限制了系统的并发性结论结论可适应性较差可适应性较差适用于适用于 规模较小规模较小 使用环境比较稳定使用环境比较稳定 却要求效率较高的系统却要求效率较高的系统用户程序用户程序2 2用户程序用户程序1 1服务例程服务例程分配表分配表1234主主存存用户程序用户程序在用户态运行在用户态运行操作系统操作系统在核心态运行在核心态运行2. 2. 层次式结构层次式结构 按此模型构造的第一个操作系统是按此模型构造的第一个操作系统

7、是 E.W.Dijkstra和他的学生和他的学生 在荷兰开发的在荷兰开发的THE系统（系统（1968年）年）THE系统分为六层：系统分为六层： 层次层次功能功能 5 5 操作员操作员 4 4 用户程序用户程序 3 3 输入输入/ /输出管理输出管理 2 2 操作员操作员- -进程通信进程通信 1 1 内存和磁盘管理内存和磁盘管理 0 0 处理器分配和多道程序处理器分配和多道程序3. 3. 进程分层结构进程分层结构 采用进程概念后采用进程概念后 把含有并发活动的系统把含有并发活动的系统 分为若干异步运行的分为若干异步运行的 与时间无关的顺序程序模块与时间无关的顺序程序模块 操作系统的任务就是操作

8、系统的任务就是 协调这些异步运行的进程协调这些异步运行的进程 使它们能够协调工作使它们能够协调工作进程分层结构进程分层结构 把系统中所有的进程模块把系统中所有的进程模块 按照一定的原则排列在若干层上按照一定的原则排列在若干层上 并要求这些层间是一种单向依赖关系并要求这些层间是一种单向依赖关系系统由系统由 一个核心和位于各层上的若干进程组成一个核心和位于各层上的若干进程组成 优点：优点：进程模块的独立性强、易维护、易调整进程模块的独立性强、易维护、易调整整个系统结构清晰、形式整齐划一整个系统结构清晰、形式整齐划一 缺点：缺点：由于系统中所有进程的控制转移、通讯等由于系统中所有进程的控制转移、通讯

9、等任务全部交给系统的核心去管理，要花费任务全部交给系统的核心去管理，要花费一定的代价一定的代价 主要主要缺点缺点有：有： 每一个进程必须设立进程控制块每一个进程必须设立进程控制块 用以保留进程的状态信息用以保留进程的状态信息 增加了内存开销增加了内存开销 进程间控制转移、状态保留及信息传送进程间控制转移、状态保留及信息传送 均由核心管理均由核心管理 时间消耗多，效率下降时间消耗多，效率下降 系统并发活动过多，调度负担过重系统并发活动过多，调度负担过重 且同步操作过于分散且同步操作过于分散 易于造成死锁，影响了系统的安全性易于造成死锁，影响了系统的安全性4 4、虚拟机结构、虚拟机结构系统调用系统

10、调用陷入陷入陷入陷入I/O指令指令CMSCMSCMS370虚拟机虚拟机VM/370370裸机裸机虚拟机思想的应用：在奔腾虚拟机思想的应用：在奔腾CPUCPU上运行老的上运行老的MS-DOSMS-DOS程序程序IntelIntel在奔腾芯片上提供了一个在奔腾芯片上提供了一个虚拟虚拟80868086模式，在此模式下，奔模式，在此模式下，奔腾机就像一台腾机就像一台80868086计算机一样，计算机一样，包括包括1M1M字节内的字节内的1616位寻址方式位寻址方式 虚拟虚拟80868086模式被模式被WindowsWindows、OS/2OS/2及其他操作系统用于运行及其他操作系统用于运行MS-DOS

11、MS-DOS程序。程序在虚拟程序。程序在虚拟80868086模式下启模式下启动，执行一般的指令时它们在裸动，执行一般的指令时它们在裸机上运行。但是，当一个程序试机上运行。但是，当一个程序试图陷入系统来执行一条系统调用图陷入系统来执行一条系统调用时，或者试图执行受保护的时，或者试图执行受保护的I/OI/O操作时，将发生一条虚拟机监控操作时，将发生一条虚拟机监控程序的陷入程序的陷入两种设计方法：两种设计方法：第一种：第一种：MS-DOSMS-DOS本身被装入虚拟本身被装入虚拟80868086模式的地址空间，虚拟机仅仅模式的地址空间，虚拟机仅仅将该陷入传回给将该陷入传回给DOSDOS第二种：虚拟机监

12、控程序仅仅捕获第二种：虚拟机监控程序仅仅捕获第一条陷入并自己执行第一条陷入并自己执行I/OI/O操作。操作。IBM390IBM390与与LinuxLinux：LinuxLinux在在S/390S/390下有三种实现模式：下有三种实现模式：本地运行模式：即独立运行模式，本地运行模式：即独立运行模式，LinuxLinux可以不依赖可以不依赖S/390S/390自己的任何操作系统完自己的任何操作系统完整地运行整地运行逻辑分区运行模式：逻辑分区运行模式：LinuxLinux在在S/390S/390的硬的硬件逻辑分区内运行，件逻辑分区内运行，S/390S/390最大支持最大支持1515个个独立的逻辑分区

13、独立的逻辑分区 VM/ESAVM/ESA模式：把模式：把LinuxLinux当成一个虚拟机来当成一个虚拟机来运行，运行，VMVM提供虚拟的提供虚拟的CPUCPU、I/OI/O子系统和子系统和内存资源内存资源IBM390IBM390与与LinuxLinux：用户既可以选择把用户既可以选择把OS/390OS/390与与LinuxLinux共共存，只是简单地共享硬件，也可以存，只是简单地共享硬件，也可以将两者设置成客户将两者设置成客户/ /服务器模式来应服务器模式来应用，非常灵活用，非常灵活 为了控制并发程序设计的复杂性为了控制并发程序设计的复杂性使并发程序易于理解和易于保证其正确性使并发程序易于理

14、解和易于保证其正确性吸取模块组合结构和进程分层结构优点吸取模块组合结构和进程分层结构优点不断寻求一种抽象的概念和严格的表示法不断寻求一种抽象的概念和严格的表示法 发展了以数据为中心的模块概念发展了以数据为中心的模块概念 和操作系统的层次管程结构和操作系统的层次管程结构5. 5. 层次管程结构层次管程结构 系统按资源管理的观点分解成若系统按资源管理的观点分解成若干模块，用数据表示抽象系统资源，干模块，用数据表示抽象系统资源，同时分析了共享资源和专用资源在同时分析了共享资源和专用资源在管理上的差别，按不同的管理方式管理上的差别，按不同的管理方式定义模块的类型和结构，使同步操定义模块的类型和结构，使

15、同步操作相对集中，从而增加了模块的相作相对集中，从而增加了模块的相对独立性对独立性从功能和实现相结合的观点出发，从系统中提从功能和实现相结合的观点出发，从系统中提炼出管程、类程、一般模块和进程等几种基本炼出管程、类程、一般模块和进程等几种基本成分，使一个复杂的系统可分解为由这几种基成分，使一个复杂的系统可分解为由这几种基本成分构成的模型本成分构成的模型在分解和提炼这些模块的基础上，将它们按照在分解和提炼这些模块的基础上，将它们按照一定的准则编入各层，包括核心在内一定的准则编入各层，包括核心在内核心是最内层，可看成是管理中央处理机的一核心是最内层，可看成是管理中央处理机的一个专门管程个专门管程最

16、外层是反映系统并发度的若干管程、类程和最外层是反映系统并发度的若干管程、类程和一般模块一般模块称操作系统的这种结构为层次管程结构称操作系统的这种结构为层次管程结构这种结构设计方法为这种结构设计方法为PCMPCM方法方法层次管程结构的优点层次管程结构的优点(1)(1)： 结构清晰统一结构清晰统一 同步操作相对集中，增加系统安全性同步操作相对集中，增加系统安全性 用高级语言书写程序用高级语言书写程序 可以缩短系统的研制周期可以缩短系统的研制周期 利用编译时检查取代硬件保护机构利用编译时检查取代硬件保护机构 更加灵活更加灵活 降低了运行时检查的开销降低了运行时检查的开销层次管程结构的优点层次管程结构

17、的优点(2)(2)： 由于只有进程是系统中并发执行单位由于只有进程是系统中并发执行单位 因此可按照系统要求的并发度因此可按照系统要求的并发度 设置进程设置进程 由于去掉了不必要的平行性由于去掉了不必要的平行性 从而减少了系统开销从而减少了系统开销层次管程结构的局限性层次管程结构的局限性(1)(1)管程概念的一重要特征是管程概念的一重要特征是 保证模块内数据的完整性保证模块内数据的完整性为了保证每一管程所管理的数据的完整性为了保证每一管程所管理的数据的完整性 可采用局部互斥技术，或缩小临界区可采用局部互斥技术，或缩小临界区但在解决任意管程嵌套调用问题时但在解决任意管程嵌套调用问题时 仅是局部互斥

18、难于实现仅是局部互斥难于实现 要根据具体情况，或采用全局互斥要根据具体情况，或采用全局互斥 或采用限制嵌套类型与重数等策略或采用限制嵌套类型与重数等策略导致使用范围受到限制导致使用范围受到限制层次管程结构的局限性层次管程结构的局限性(2)(2) 资源管理局部化增加了资源管理局部化增加了 模块的独立性和系统的安全性模块的独立性和系统的安全性但对全局性资源但对全局性资源 或同时涉及多个资源的管理时或同时涉及多个资源的管理时 不方便不方便这也是引起管程嵌套调用的一个因素这也是引起管程嵌套调用的一个因素 管程：管程： 记录、协调各进程对临界资源使用要求记录、协调各进程对临界资源使用要求 供进程实现同步

19、与互斥供进程实现同步与互斥 并完成对共享变量的修改并完成对共享变量的修改 类程：类程： 指一个专用（独占）的数据结构指一个专用（独占）的数据结构 以及在此数据结构上定义的所有操作以及在此数据结构上定义的所有操作 进程：进程： 执行单位执行单位 实现系统中并发工作的基本成分实现系统中并发工作的基本成分管程、类程与进程的比较管程、类程与进程的比较建立于进程、类程、管程基础上的系统结构模式建立于进程、类程、管程基础上的系统结构模式 是从各进程出发是从各进程出发 对类程和管程的一系列嵌套调用对类程和管程的一系列嵌套调用 直到系统核心直到系统核心PPPMMCC6. 6. 客户客户- - 服务器结构服务器

20、结构( (微内核微内核) )现代操作系统的一个趋势现代操作系统的一个趋势 将传统操作系统大部分代码分离出来将传统操作系统大部分代码分离出来 放在更高的层次上放在更高的层次上 即从操作系统中去掉尽可能多的东西即从操作系统中去掉尽可能多的东西 而只留一个最小的核心而只留一个最小的核心通常的实现方法通常的实现方法 将多数操作系统功能由用户进程来实现将多数操作系统功能由用户进程来实现 核心核心: :只处理客户与服务器间的通信只处理客户与服务器间的通信 操作系统被分割成许多部分操作系统被分割成许多部分 每一部分只处理一方面的功能每一部分只处理一方面的功能 如文件服务、进程服务、终端服务如文件服务、进程服

21、务、终端服务 或存储器服务等或存储器服务等在微内核上建有应用运行环境的服务器在微内核上建有应用运行环境的服务器 Workspace OSWorkspace OS称之为个性服务器称之为个性服务器 Windows NTWindows NT称之为保护子系统称之为保护子系统微内核操作系统可提供多种微内核操作系统可提供多种OSOS运行环境运行环境微内核结构的设计目标：微内核结构的设计目标： 为构造其他操作系统提供基础为构造其他操作系统提供基础 支持大而稀疏的空间支持大而稀疏的空间 能透明地使用网络资源能透明地使用网络资源 在系统一级和应用一级均可拓展并行性在系统一级和应用一级均可拓展并行性 高度的可移植

22、性高度的可移植性途径：途径：1、把传统意义上属于操作系统的代码、把传统意义上属于操作系统的代码 由低层移向高层由低层移向高层 由核心移向用户由核心移向用户 要增加新功能仅需加结点要增加新功能仅需加结点2、消息传送机制、消息传送机制 Client/Server特点：特点： 每一部分变得很小，更易于管理每一部分变得很小，更易于管理 所有服务器以用户进程的形式运行所有服务器以用户进程的形式运行 而不是运行在核心态而不是运行在核心态 所以它们不直接访问硬件所以它们不直接访问硬件 这样处理的结果：这样处理的结果： 假如在文件服务器中发生错误假如在文件服务器中发生错误 文件服务器可能崩溃文件服务器可能崩溃

23、 但不会导致整个系统的崩溃但不会导致整个系统的崩溃 客户客户/ /服务器模型另一个优点服务器模型另一个优点 适用于分布式系统适用于分布式系统 如果一个客户通过消息传递如果一个客户通过消息传递 与服务器通信与服务器通信 客户无需知道客户无需知道 消息是在本机处理消息是在本机处理 还是通过网络送给远程机器的服务器还是通过网络送给远程机器的服务器 优点：优点： 易于扩充，易于移植易于扩充，易于移植 提高系统的可靠性提高系统的可靠性 提供多种操作环境提供多种操作环境 适宜于分布计算模式适宜于分布计算模式 有助于多处理器系统的实现有助于多处理器系统的实现 支持实时任务支持实时任务 缺点：缺点： 消息传递

24、方式增加开销消息传递方式增加开销 使响应变慢使响应变慢几个商品化系统：几个商品化系统：NextStep XINU,OSF/1 1.3,Workspace OS,Chorus/Mix V.4Mac G3,Windows NT,QNX,CTOS应用程序应用程序微内核操作系统微内核操作系统DOS服务器服务器UNI服务器服务器VMS服务器服务器OS/2服务器服务器基于微内核的开放式系统环境基于微内核的开放式系统环境系统程序接口系统程序接口（SPI）应用程序接口应用程序接口（API）客户客户进程进程客户客户进程进程 进程进程服务器服务器 终端终端服务器服务器 文件文件服务器服务器 内存内存服务器服务器

25、。核心核心客户向服务器进程发送客户向服务器进程发送消息，以获得服务消息，以获得服务客户服务器模型客户服务器模型客户向服务器发送客户向服务器发送消息，以获得服务消息，以获得服务一个分布式系统中的客户服务器模型一个分布式系统中的客户服务器模型机器机器1客户客户核心核心机器机器2文件服务器文件服务器核心核心机器机器3进程服务器进程服务器核心核心机器机器4终端服务器终端服务器核心核心其他设计问题其他设计问题1 1、接口设计、接口设计 用户界面设计用户界面设计 程序设计接口程序设计接口2 2、一些实现技术、一些实现技术 策略与机制的分离策略与机制的分离 静态结构与动态结构静态结构与动态结构 自顶向下的实

26、现与自底向上的实现自顶向下的实现与自底向上的实现 隐藏硬件细节隐藏硬件细节 间接处理间接处理 补充：补充：Windows 2000/XPWindows 2000/XP系统模型系统模型 融合了分层操作系统和微内核操作系统的设计思想，使用面向对象的分析与设计，采用整体式的实现 Windows 2000/XP通过硬件机制实现了核心态以及用户态两个特权级别 。对性能影响很大的操作系统组件运行在核心态。核心内没有保护。 设计充分体现了机制与策略分离的思想 Windows 2000/XP的核心态组件使用了面向对象设计原则 出于可移植性以及效率因素的考虑，大部分代码使用了基于C语言的对象实现。 Window

27、s 2000/XP的很多系统服务运行在核心态，这使得Windows 2000/XP更加高效，而且也是相当稳定的 系统支撑处理器系统支持进程服务进程用户程序环境子系统子系统动态链接库用户态用户态核心态核心态硬件抽象层（HAL）执行体核心设备驱动程序图形引擎1 1、Windows 2000/XPWindows 2000/XP的构成的构成 用户态组件 系统支持进程（system support process），不是Windows 2000/XP服务，不由服务控制器启动 服务进程（service process），Windows 2000/XP的服务 环境子系统（enviroment subsyst

28、ems），它们向应用程序提供操作系统功能调用接口包括：Win32、POSIX和OS/2 1.2 应用程序（user applications），五种类型：Win32、Windows 3.1、MS-DOS、POSIX 或OS/2 1.2 子系统动态链接库：调用层转换和映射 核心态组件 核心（kernel）包含了最低级的操作系统功能，例如线程调度、中断和异常调度、多处理器同步等。同时它也提供了执行体（Executive）用来实现高级结构的一组例程和基本对象 执行体包含基本的操作系统服务，例如内存管理器、进程和线程管理、安全控制、I/O以及进程间的通信。 硬件抽象层（HAL, Hardware Ab

29、straction Layer）将内核、设备驱动程序以及执行体同硬件分隔开来，实现硬件映射 设备驱动程序（Device Drivers）包括文件系统和硬件设备驱动程序等，其中硬件设备驱动程序将用户的I/O函数调用转换为对特定硬件设备的I/O请求 窗口和图形系统包含了实现图形用户界面（GUI，Graphical User Interface）的基本函数 2 2、可移植性的获得可移植性的获得 两种手段 分层的设计。依赖于处理器体系结构或平台的系统底层部分被隔离在单独的模块之中，系统的高层可以被屏蔽在千差万别的硬件平台之外。提供操作系统可移植性的两个关键组件是HAL和内核。依赖于体系结构的功能在内核

30、中实现，在相同体系结构中，因计算机而异的功能在HAL中实现 Windows 2000/XP大量使用高级语言执行体、设备驱动程序等用C语言编写，图形用户界面用C+编写。只有那些必须和系统硬件直接通信的操作系统部分，或性能极度敏感的部分是用汇编语言编写的。汇编语言代码分布集中且少 3 3、对称多处理器支持对称多处理器支持 代码对处理器的可伸缩性好 IPC和锁机制完善 核心态组件代码可重入程度极高 多优先级占式调度，多数核心态组件代码都可以被抢占 设计抽象度高，SMP硬件设置对绝大多数组件不可见、也无需关心系统支持进程服务进程应用程序环境子系统服务管理器本地安全验证服务Windows登陆会话管理器任

31、务管理器Windows浏览器用户级应用程序子系统动态链接库系统级线程用户态核心态系统级服务调度进程核心态可调用接口图形驱动程序I/O设备管理器设备、文件系统驱动程序局部过程调用注册表配置管理器进程和线程虚拟存储器电源管理器即插即用设备管理器对象管理器文件系统缓存管理器系统核心硬件抽象层（HAL）硬件接口(总线、I/O设备驱动、中断、时钟间隔、直接内存存取（DMA）、存储器缓存控制器等等)安全指向监视器Windows 2000/XPWindows 2000/XP的关键系统组件的关键系统组件内核内核 功能 线程安排和调度 陷阱处理和异常调度 中断处理和调度 多处理器同步 供执行体使用的基本内核对象

32、 始终运行在核心态，代码精简，可移植性好。除了中断服务例程（ISR，interrupt service routine），正在运行的线程不能抢先内核 内核对象 帮助控制、处理并支持执行体对象的操作，以降低系统策略代价 控制对象，这个对象集和包括内核进程对象、异步过程调用（APC，asynchronous procedure call）对象、延迟过程调用（DPC，deferred procedure call）对象和几个由I/O系统使用的对象，例如中断对象 调度程序对象集合负责同步操作并影响线程调度。调度程序对象包括内核线程、互斥体（Mutex）、事件（Event）、内核事件对、信号量（Sema

33、phore）、定时器和可等待定时器 内核与硬件使得执行体和设备驱动程序同硬件无关 实现手段：一组在多个体系结构上可移植、同语义的接口内核也有部分代码不具有移植性 支持虚拟8086模式的代码，用以运行一些古老的16位DOS程序 高速缓存管理 描述表切换硬件抽象层（硬件抽象层（HALHAL） 实际硬件与Windows 2000/XP抽象计算机描述的接口层和功能映射层 隐藏各种与硬件有关的细节，例如I/O接口、中断控制器以及多处理器通信机制等 实现多种硬件平台上的可移植性执行体执行体 提供的功能性调用 从用户态导出并且可以调用的函数。这些函数的接口在NTDLL.DLL中。通过Win32API或一些其

34、他的环境子系统可以对它们进行访问。 从用户态导出并且可以调用的函数，但当前通过任何文档化的子系统函数都不能使用。 在Windows 2000 DDK中已经导出并且文档化的核心态调用的函数。 在核心态组件中调用但没有文档化的函数。例如在执行体内部使用的内部支持例程。 组件内部的函数。 包含的功能实体 进程和线程管理器创建及中止进程和线程。对进程和线程的基本支持在Windows 2000内核中实现，而执行体给这些低级对象添加附加语义和功能。 虚拟内存管理器实现“虚拟内存”。内存管理器也为高速缓存管理器提供基本的支持。 安全引用监视器在本地计算机上执行安全策略。它保护了操作系统资源，执行运行时对象的

35、保护和监视。 I/O系统执行独立于设备的输入/输出，并为进一步处理调用适当的设备驱动程序。 高速缓存管理器通过将最近引用的磁盘数据驻留在主内存中来提高文件I/O的性能，并且通过在把更新数据发送到磁盘之前将它们在内存中保持一个短的时间来延缓磁盘的写操作，这样就可以实现快速访问。 对象管理：创建、管理以及删除Windows 2000/XP的执行体对象和用于代表操作系统资源的抽象数据类型，例如进程、线程和各种同步对象。 本地过程调用（LPC，Local Procedure Call）机制，在同一台计算机上的客户进程和服务进程之间传递信息。LPC是一个灵活的、经过优化的“远程过程调用”（RPC，Remote Procedure Call）版本。 一组广泛的公用运行时函数，例如字符串处理、算术运算、数据类型转换和完全结构处理。 执行体支持例程，例如系统内存分配（页交换区和非页交换区）、互锁内存访问和两种特殊类型的同步对象：资源和快速互斥体。 设备驱动程序设备驱动程序 可加载的核心态模块 I/O系统和相关硬件之间的接口 使