第1章 操作系统课件引论

第1章引论进度ppt52教学目标了解计算机系统及其构成、操作系统的定义了解操作系统的目标、操作系统的形成和发展、推动操作系统发展的动力。初步了解和领会操作系统的特征和服务、领会和掌握操作系统的功能、了解操作系统的硬件环境。教学重点和难点教学难点：多道程序设计的基本概念分时系统和实时系统的比较特权指令和非特权指令处理机的状态教学重点：计算机系统构成操作系统的定义操作系统的目标推动操作系统发展的动力研究操作系统的几种观点操作系统的特征1.1操作系统的概念1.1.1计算机系统

--硬件(子)系统

计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结构的要求构成的有机整体，称为计算机硬件系统。计算机硬件系统主要由运算器、内存储器、控制器、输入输出控制系统、辅助存储设备等功能部件组成。

--软件(子)系统

软件是计算机系统中的程序和有关的文件。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文件是为了便于了解程序所需的资料说明。1.1操作系统的概念按照应用的观点，软件可分为系统软件位于计算机系统中最靠近硬件的一层，其他软件一般都通过系统软件发挥作用。如编译程序和操作系统等。支撑软件即支撑其他软件的编制和维护的软件。主要包括各种接口软件和工具组，如微软公司的Studio.NET应用软件

特定应用领域专用的软件，例如字处理程序1.1操作系统的概念计算机系统的层次结构最下面是硬件系统；最上面是使用计算机的人；人与硬件系统之间是软件系统。系统软件是最靠近硬件的一层，其次是支撑软件和应用软件。1.1操作系统的概念1.1.2什么是操作系统OperatingSystem，简称OS。是计算机软件和硬件资源的管家婆，是计算机系统中必不可少的重要系统软件无统一的定义。有四种最有代表性的观点：OS的虚拟机观点：（关键词：裸机，虚拟机）OS的资源管理观点：（关键词：资源，资源类型）OS的用户服务观点：（关键词：接口）操作系统的进程管理观点:(关键词：进程，进程管理)

前三种属静态观点，而OS调用程序运行具有并发性。故应引入进程来描述程序的动态和对资源的有效利用。虚拟机观点认为，OS是添加在硬件上的第一层软件，对硬件功能首次扩充和直接延伸，又是其他软件运行的基础。虚拟机：人们不断在裸机上添加软件，延伸裸机功能，构造基于裸机，但又比裸机更易于用户理解和编程的虚拟计算机，简称虚拟机（virtualmachine).资源管理观点认为，OS是管理计算机系统资源的软件，它负责控制和管理计算机系统中的全部资源，确保这些资源能被高效合理的使用，确保系统能够有条不紊的运行。四大资源管理，处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口四大部分。处理机管理负责CPU的运行和分配；存储器管理负责主存储器的分配、回收、保护与扩充；设备管理负责输入输出设备的分配、回收与控制；文件管理负责文件存储空间和文件信息的管理。用户服务观点认为，OS是一个为用户服务的大型程序。从用户角度看，当计算机配置了操作系统之后，用户就不再直接使用计算机硬件，而是利用操作系统所提供的命令和服务去使用计算机。综合以上观点，得到对OS的解释：

操作系统是控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序集合。一分钟练习下面哪个资源不是OS应该管理的（DD）Ａ．CPUＢ．内存Ｃ．外存Ｄ．源程序（C）是操作系统必须提供的功能A.图形用户界面B.为进程提供系统调用命令C.中断处理D.编译源程序解析：C。中断是操作系统必须提供的功能，因为计算机各种错误都需要中断处理，核心态与用户态切换也需要中断处理。1.1操作系统的概念1.1.3操作系统的目标方便性、有效性、可扩充性、开放性开放性是指系统能遵循开放系统互连（OSI)国际标准。遵循该标准所开发的硬件和软件，均能彼此兼容，实现互连。开放性已成为20世纪90年代以后计算机技术的一个核心问题，也是一个新推出的软件能否被广泛应用的关键因素。1.2操作系统的形成与发展人工操作阶段→单道批处理→多道程序系统阶段→进一步发展阶段。1.无操作系统时的计算机系统没有OS，计算机只是由控制台控制。这种人工操作方式存在以下三个问题：资源独占。直到程序运行结束或出错才会把资源给下一用户。串行工作。体现在：手动操作与计算机的运行以及CPU与I/O设备之间都是串行工作的。人工干预。存在的问题：手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成矛盾.唯一的解决办法：摆脱手工操作，实现作业的自动过渡。这就出现了批处理。2.单道批处理阶段(关键词：单道，批处理)

最初的想法：如何实现一个程序到另一个程序的自动过渡，这就产生了由计算机对一批用户程序进行自动处理的称之为批处理的技术。单道：在内存中放入一道作业。作业：一个用户程序及其所需要的数据和操作命令的总和。单道批处理的分类：早期批处理、脱机批处理和执行系统等阶段。（1）早期批处理把若干个用户作业集中起来组成一批作业，并在内存中放置一个监督程序，由监督程序实现对一批作业的处理和作业间的自动切换。监督程序(Monitor):操作系统的雏型，能对计算机硬件和软件进行管理与调度的软件。美国IBM360系统计算机配置了监督程序。2.单道批处理阶段(关键词：单道，批处理)

（1）早期批处理评价：提高了系统的处理能力，但作业的I/O和CPU间的计算仍然是串行的。CPU要负责作业的输入、输出工作，负荷重。2.单道批处理阶段(关键词：单道，批处理)

卡片早期批处理系统IBM1401IBM7094IBM1401输入磁带磁带机卡片阅读机输出磁带打印机（2）脱机批处理为了减轻CPU（主处理机）的负担，引入了脱机I/O技术，增加一台功能较差的处理机（卫星机），专门负责I/O工作。2.单道批处理阶段(关键词：单道，批处理)

（3）执行系统阶段20世纪60年代初期，硬件获得了两方面（通道和中断技术）的进展，导致OS进入执行系统(executivesystem)阶段。

通道(channel)：功能单一、结构简单的处理机，它独立于CPU，并直接控制外设与内存进行数据传输，可代替上述卫星机的工作。

中断(interrupt)：当主机接到外部信号时，马上停止原来工作，转去处理这一事件，处理完毕后，主机回到原来的断点继续工作。执行系统:原来的监督程序不仅要负责作业运行的自动调度，还要提供输入输出控制功能。这个发展了的监督程序常驻内存，称为执行系统。2.单道批处理阶段(关键词：单道，批处理)

现代PC中的通道在哪里？现在PC中早就没有IBM360时代的那种“通道”存在的空间了。经过四、五十年的发展，原先需要通道实现的“复杂”的、独立的功能，现在要不然都上移到今非昔比的CPU中，或者下移——分解、固化到北桥、南桥或者xxx驱动芯片等众多的集成电路中了。扩展阅读：《IntroductiontotheIBM3704and3705CommunicationsControllers》/pdf/ibm/370x/GA27-3051-3_Introduction_to_the_IBM_3704_and_3705_Communications_Controllers_Jul76.pdf为什么说有了通道技术和中断技术才真正做到了CPU与外设的并行操作？解：通道是负责外围设备与主存之间进行数据交换，能单独完成输入输出操作的处理机。有了通道，主存和外围设备之间的数据交换就不要CPU干预了，CPU可以做与输入输出无关的其他工作，从而使计算机系统获得了CPU与外围设备之间并行工作的能力。

I/O中断是通道和CPU协调工作的一种手段。如果没有中断技术，CPU就要不断去查询通道以及设备执行的情况，这样一来，CPU还是把大量的时间花在了查询上，不能很好地为其他进程服务。使用中断技术，CPU可以完全不管通道和设备的执行情况，因为无论操作正常结束或操作异常结束，通道都会发出中断，通知CPU来处理。

综上所述，通道技术和中断技术的出现，使得主存可以直接与外设交换数据，而CPU得以并行地工作，大大提高了CPU的使用效率。3.多道批处理操作系统阶段多道：在内存中同时放入若干道用户作业，并允许它们交替执行。当一道程序因I/O请求而暂停执行时，CPU转去执行另一道程序理解：从宏观上看，若干道用户程序同时在系统中运行的，从微观上看，这些程序则是轮流使用CPU。优点：使CPU充分利用，改善了I/O设备和内存利用率。缺点：缺点是无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力；又是批处理，作业周转时间长，用户使用不方便。对OS的贡献：多道程序系统的出现标志着操作系统的形成，最早出现的多道程序系统是多道程序多道批处理系统，之后又出现了分时系统、实时系统等。

4.分时系统(交互式系统)掌握：响应时间的概念、影响因素、改善方法。分时技术：把处理机的运行时间分为很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。分时系统：是一个联机的(online)多用户（multiuser）交互式（interactive）的操作系统。考点：UNIX是当今最流行的一种多用户分时操作系统。

4.分时系统(续)举例：若时间片100ms，系统中有20个用户，若暂时忽略程序切换时运行操作系统的时间开销，则每个用户两次使用时间片的间隔为100ms*20=2s。再假定CPU的运算速度为1000万次/秒,则对一个用户程序来说，等价的CPU速度为1000/20=500万次/秒。4.分时系统(续)分时系统的4个特征多路性。宏观上，多个终端同时工作；微观上，各终端按时间片轮流使用CPU。独立性。每个用户各占一个独立的终端，彼此自立操作。从用户角度看，每个用户感觉不到其他用户的存在，感觉整个系统为自己独占。及时性。用户请求能在允许时间内(2~3秒)得到响应。交互性。用户请求服务，系统及时响应并显示结果。交互性是分时系统的一个重要特征，因此，分时系统也称为交互式系统。4.分时系统(续)分时系统的响应时间响应时间(考点),用户发出一条命令开始，到系统处理完这条命令并作出回答为止所需的最大时间间隔。响应时间是衡量分时系统性能的一个重要指标。(1) 影响响应时间的主要因素① 系统开销。主要指进程的调度和对换时间。对换时间=对外存的访问时间+信息的传输时间。

信息的传输时间=信息的对换量/信息的对换速度。结论：应选择高速磁盘作为对换区的外部存储器。② 用户数目。响应时间近似为每个用户轮转一次的时间=用户数n*时间片q③ 时间片。依据上面的公式，q变小，可降低响应时间，但导致同一作业所需要时间片越多，这会增加系统开销，降低系统效率。④ 信息对换量。依据上面的公式，信息对换的时间与信息对换量成正比。4.分时系统(续)(2) 改善响应时间的方法① 重入码技术。重入码，是被多个作业共享的代码。用重入码技术编制的文件可供多个终端用户共享，而不必让每个用户都自带副本，这样可减少信息对的量。② 虚拟存储技术。该技术能自动实现在较小内存中运行较大作业的存储管理技术。实现方法：在外存保留作业的全部副本，而每次调入内存的仅是当前时间片所用到的部分。这样可大大减少信息对换量。4.分时系统(续)可重入代码指可被多个函数或程序凋用的一段代码(通常是一个函数),而且它保证在被任何一个函数调用时都以同样的方式运行,如:

voidtest()

{

inti;i=2;printf(“%d\n”,i);

i++;printf(“%d\n”,i);

}

无论谁调用它结果都一样,得到2

3

但voidtest()

{

staticinti=2;

printf("%d\n",i);

i++;

prinft(“%d\n”,i);

}

对不同的调用结果不一样:如:第一次:

2

3第二次3

4第三次4

5等等......

一分钟练习分时系统的一个重要性能是系统的响应时间，对操作系统（）因素进行改进有利于改善系统的响应时间A.加大时间片B.采用静态页式管理C.优先级+非抢占式调度算法D.代码可重入解析：C采用C，既可让重要的作业/进程通过高优先级忙获得系统响应，也可保证次要的作业/进程在非抢占式调度下不会迟迟得不到系统响应，这样兼顾的设计有利于改善系统的响应时间。加大时间片会延迟系统应用时间；静态页式管理与代码可重入与系统响应时间无关。5.实时系统(real-timesystem)

实时系统是一种联机系统，主要用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域，包括实时控制、实时信息处理。主要特点：提供即时响应和高可靠性。要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高。注意：通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。

补充：实时操作系统举例

一些公司已经开发出WindowsNT的插件以获得实时的操作系统。WindowsNT系统不仅是一个桌面系统及商业应用，它同时也在工业控制，制造业和通信装备上也有应用。然而，NT是一个通用的操作系统并能提供快速的响应时间，但它却不能达到硬实时系统的要求。当NT内核停止事件发生时，NT就会蓝屏。许多公司已开发出插件来解决这个问题，如ImaginationSystem的Hyperkernel，RadiSys的INtime和VenturCom的RTX。扩展阅读：《COMPARISONBETWEENHYPERKERNEL4.3,RTX4.2ANDINTIME1.20》/view/9e97a4114431b90d6c85c788.html实时系统与批处理系统和分时系统的区别（1）专用系统：许多实时系统是专用系统，而批处理与分时系统通常是通用系统。（2）实时控制：实时系统用于控制实时过程，要求对外部事件的迅速响应，具有较强的中断处理机构。（3）高可靠性：实时系统用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高冗余。如双机系统。（4）事件驱动和队列驱动：实时系统的工作方式：接受外部消息，分析消息，调用相应处理程序进行处理。（5）可与通用系统结合成通用实时系统：实时处理前台作业，批处理为后台作业。（考点）5.实时系统(real-timesystem)

一分钟练习提高单机资源利用率的关键技术是（）A.脱机技术B.虚拟技术C.交换技术D.多道程序设计技术实时操作系统必须在（B）内处理来自外部的事件。A.一个机器周期B.被控制对象规定时间C.周转时间D.时间片解析：D。脱机技术用于解决独占设备问题。虚拟技术与交换技术以多道程序设计技术为前提。多道程序设计技术由于同时在主存中运行多个程序，在一个程序等待时，可以去执行其他程序，因此提高了系统资源的利用率。解析：B实时系统要求能实时处理外部事件，即在规定时间内完成对外部事件的处理。下列（ⅠⅢⅥ）应用工作最好采用实时操作系统平台Ⅰ航空订票Ⅱ办公自动化Ⅲ机床控制ⅣAutoCADⅤ工资管理系统Ⅵ股票交易系统

第一台电脑的操作系统是怎么设计出来的解析：汇编语言，后来才用C语言1.2操作系统的形成与发展1.2.1操作系统的进一步发展OS的形成有50多年的历史。在经过20世纪60年代、70年代的大发展时期，到80年代趋于成熟。但随着VLSI和计算机体系结构的发展，OS仍继续发展。由此先后形成了微机OS、多处理机OS、网络OS和分布式OS及嵌入式OS。1.2操作系统的形成与发展1.2.1操作系统的进一步发展1.微机操作系统

配置在微机上的操作系统称为微机操作系统单用户单任务操作系统只允许一个用户上机、且只允许用户程序作为一个任务运行例如：CP/M、MS-DOS单用户多任务操作系统只允许一个用户上机，但允许将一个用户程序分成若干个任务，使它们并发执行，从而有效地改善系统的性能例如：OS/2、MSWindows、Linux1.2操作系统的形成与发展多用户多任务操作系统允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户程序又可进一步分为几个任务，使它们并发执行例如：UNIX1.2操作系统的形成与发展2.多处理机操作系统近年来，多处理机系统-，它们共享一条内存和多个外设—广受欢迎。CPU1CPU1CPUN内存外设优势：提供更大的系统吞吐量，因为多个程序可在不同的处理机上并发运行。注意：将任务分害到多个CPU时，如同使用多个共享资源一样，会导致管理成本的增加。因此，使用多处理机带来的速度提升并不是呈线性的。多处理机系统的两种实现方式：（1）主-从体系结构主处理机承担对系统的全部控制工作。它将工作分配给各个“从处理机”。（2）对称多处理体系结构（常见）所有的处理机工作在体系结构中相同的级别上，运行底层操作系统的相同备份。该操作系统的工作确保将工作同等地分布在所有的处理机上，尽可能地通过禁止两个以上的程序同时向相同的内存位置写信息而防止出现崩溃。

几乎所有的现代操作系统如Windows2000、Linux、Solaris和MacOSX都提供了内存的对称多道处理功能。分布式处理技术（补充）-《操作系统(第2版)》Achyut著随着计算机机器小型化、功能强大时代的到来，分布式处理技术成为实现，并取代了集中式大型计算机。网络中大量小系统通过网络相连，以实现更强功能，这种强劲的趋势产生网络操作系统和分布式操作系统：3网络操作系统(NOS) NOS用户知道与其互连的计算机，还知道多个磁盘上的数据库和文件，以及它们的位置。用户想访问其他计算机上的资源，要明确地指出其地址。例，NetWare、WindowsServer、UixSVR4.24分布式操作系统(DOS)整个网络对用户透明，不同机器上的用户可共享资源而不必知道共享情况。并行操作，能确定能否将程序分段后同步运行在不同机器隐藏互连，隐藏不同计算机之间的硬件差别。高容错性，如果一台计算机故障，OS可调度安排其他计算机上的作业。分布式系统是具有强大生命力的新生事物，是当前正在进行深入研究的热点之一。

2024/2/26操作系统431.2操作系统的形成与发展5嵌入式操作系统支持嵌入式应用的操作系统。多用于机电设备、仪器等专用控制方面，并具有十分广泛的应用的发展前景。常见的嵌入式操作系统有VxWorks、嵌入式Linux、WindowsCE、Android、苹果公司的iOS以及RIM的BlackberryOS等等。

COS操作系统是由上海联彤与中科院软件研究所在北京时间2014年1月15日在北京联合发布具有自主知识产权的操作系统COS（ChinaOperatingSystem），该操作系统可应用于个人电脑、智能掌上终端、机顶盒、智能家电等领域。Android是一种以Linux为基础的开放源码操作系统，主要使用于便携设备。Android的主要竞争对手是苹果公司的iOS以及RIM的BlackberryOS。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。2011年11月数据，Android占据全球智能手机操作系统市场52.5%的份额，中国市场占有率为58%。1.2操作系统的形成与发展1.2.3推动操作系统发展的主要动力

-不断提高计算机资源利用率的需要（Windos7)-方便用户

-器件的不断更新换代

-计算机体系结构的不断发展

作业第一章⒉什么是操作系统？操作系统追求的主要目标是什么？⒌操作系统分成哪几类？⒐什么叫批处理系统？它可分为哪两种？1.3研究操作系统的6种观点OS是一个大型系统软件，对它的分析、设计是一个极其复杂的问题。下面介绍研究OS的几种观点，从不同侧面加深对操作系统的分析和理解：1.3研究操作系统的6种观点1.软件的观点

从软件的观点来看，操作系统有其作为软件的外在特性和内在特性-外在特性：它的操作命令定义集和界面，完全确定OS的使用方式。用户需要从OS的使用界面上，即从OS的命令、系统调用、语法定义上学习OS。-内在特性：指OS具有一般软件的结构特点，但它有其特殊结构，因此，学习OS就要研究其结构上的特点。2.计算机系统资源管理的观点

操作系统的主要功能是针对处理机、存储器、I/O设备、文件这四类资源进行有效的管理1.3研究操作系统的几种观点3.进程的观点若干进程一个核心（对进程进行协调）操作系统进程--完成某一特定任务操作系统的核心--控制和协调这些进程的运行，解决进程之间的通信1.3研究操作系统的几种观点4.用户与计算机硬件系统之间接口的观点操作系统处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过操作系统来使用计算机用户可以通过以下两种方式来使用计算机：命令方式、系统调用方式（程序接口方式）5.虚机器观点操作系统为用户使用计算机提供了许多服务功能和良好的工作环境，把计算机扩充为功能更强、使用更加方便的计算机系统

系统调用是OS提供给应用程序使用内核功能的接口。1.3研究操作系统的几种观点6.服务提供者观点

操作系统提供了程序执行的环境，也为程序和用户提供了一系列的操作系统服务。操作系统提供公共服务类型包括：－程序执行－I/O操作－文件系统操纵－通信－差错检测一分钟练习系统调用是由操作系统提供给用户的，它（B）A.直接通过键盘交互方式使用B.只能通过用户程序间接使用C.是命令接口中的命令D.与系统的命令一样【2010年计算机联考真题】下列选项中，操作系统提供给应用的接口是（）A.系统调用B.中断C.库函数D.子程序解析：A。操作系统接口主要有命令接口和程序接口，其中程序接口又称为系统调用。库函数是高级语言中提供的与系统调用对应的函数（也有些库函数与系统调用无关），目的是隐藏“访管”指令的细节，使系统调用更方便、抽象。但要注意，库函数属于用户程序而非系统调用，是系统调用的上层。一分钟练习操作系统提供给编程人员的接口是（C）A.库函数B.高级语言C.系统调用D.子程序系统调用的目的是（）A.请求系统服务B.中止系统服务C.申请系统资源D.释放系统资源解析：C。操作系统提供给编程人员的接口是程序接口，也就是系统调用。解析：A。操作系统不允许用户直接操作各种硬件资源，因此用户程序只能通过系统调用的方式来请求内核为其服务，间接地使用各种资源。一分钟练习操作系统与用户通信接口通常不包括（）A.ShellB.命令解释器C.广义指令D.缓存管理指令解析：D。广义指令就是系统调用命令，而命令解释器属于命令接口，shell指命令解释器。系统中的缓存全部由操作系统管理，对用户是透明的，操作系统不提供管理系统缓存的系统调用1.4操作系统的功能与特征

通用操作系统一个系统兼有批量处理、分时处理和实时处理三者或其中两者的功能，而形成通用操作系统。1.4.1操作系统的功能处理机管理功能进程控制、进程同步、进程通信、调度存储器管理的功能

内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充设备管理功能缓冲管理、设备分配、设备处理、设备独立性和虚拟设备任务：为作业创建进程、撤销已结束的进程、控制进程的状态转换。任务：协调进程诸进程，有两种方式：进程的互斥(临界资源)和同步(合作完成共同任务的进程间，由同步机制协调各进程的执行次序)。若为一个程序建多进程，这些进程往往需要交换信息(输入进程、计算进程、打印进程)。1.4操作系统的功能与特征

文件管理功能文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制用户接口－命令接口包括联机用户接口和脱机用户接口－程序接口系统功能函数，供编程使用－图形接口1.4操作系统的功能与特点1.4.2操作系统的特征

－并发并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生－共享互斥共享方式、同时访问方式

－虚拟通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物

－异步性内存中的多个进程均按各自独立的、不可预知的速度向前推进。在多道程序环境下，由于受资源限制，进程以走走停停的方式运行。打印机、磁带机，虽可供多个进程使用，但在一段时间内只允许一个进程访问该资源。有些资源允许在一段时间内有多个进程同时对它进行访问。如磁盘。一分钟练习现代操作系统中最基本的两个特征是（B）Ａ．并发和不确定Ｂ．并发和共享Ｃ．共享和虚拟Ｄ．虚拟和不确定[2009年计算机联考真题]单处理机系统中，可并行的是（D）Ⅰ.进程与进程Ⅱ.处理机与设备Ⅲ.处理机与通道Ⅳ.设备与设备

A.ⅠⅡⅢB.ⅠⅡⅣC.ⅠⅢⅣD.ⅡⅢⅣ1.5操作系统结构设计

早期的OS比较小，OS是否具有结构并不重要。现代OS需要数十人或数百人参与，分工合作来完成OS的设计。

OS的开发必须采用工程化的大型软件开发方法，采用诸如模块化设计、结构化设计和面向对象等方法。OS的变革：无结构模块化结构微内核、面向对象、客户/服务器结构。1.5操作系统结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.模块化结构操作系统采用模块化程序设计技术模块化结构设计方的优点（与无结构OS比较）：①提高了OS设计的正确性、可理解性和可维护性。②增强了OS的可适应性。③加速了OS的开发过程。例子：CP/M，MS-DOS1.5操作系统结构设计缺点：①增强或维护这样的操作系统很困难，修改OS的一个模块会影响到其他模块。②没提供任何程序的信息隐蔽能力，各过程之间是彼此可见的。

操作系统进程管理存储管理文件管理进程控制进程调度内存分配内存保护目录管理磁盘管理1.5操作系统结构设计2.层次结构操作系统要清除模块化结构的缺点，必须减少各模块间毫无规则地相互调用、相互依赖的关系，特别是清除循环现象。方法将操作系统分成若干层；每一层实现一组基本概念以及与其相关的基本属性。层与层之间的相互关系要满足：所有各层的实现不依赖其以上各层所提供的概念及其属性，只依赖其直接下层所提供的概念及属性；每一层均对其上各层隐藏其下各层的存在。优点：①易保证系统的正确性。②易扩充性和易维护性。缺点:系统效率低。举例：VAX/VMS,UNIXHardwareKernelSystemCallsApplicationProgramsShellGamesSimulatorsUserPackagesvi,w,who,lssh,ksh,bash,cat,sed,lex,yacc,etc.fork(),read(),write(),etc1.5操作系统结构设计1.5.2现代操作系统结构微内核20世纪90年代发展起来。能有效地支持多处理机运行，非常适用于分布式系统环境。当前能支持多处理机运行的OS，几乎都采用该结构。第一个微内核操作系统：卡内基卡梅隆大学于20世纪80年代开发的Mach操作系统。其他：Symbian微内核技术

指精心设计的、能实现现代OS核心功能的小型内核，比一般的OS更小更精炼，运行在核心态且开机后常驻内存，不会因为内存紧张而被换出内存HardwareOSKernelSystemLibrariesApplicationsLibraryCallsKernelCallsMachineInstructions微内核

并非一个完整的OS，只是为构建通用OS提供重要基础。

具备最基本的功能:

进程管理、存储器管理、进程通信管理、I/O设备管理一分钟练习相对于传统操作系统结构，采用微内核结构设计和实现操作系统具有诸多好处，下列哪些是微内核结构的特点（）Ⅰ.使系统更高效Ⅱ.添加系统服务时，不必修改内核