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* /53 * 行程間通訊 (1/2) 兩種常見的行程間通訊模式 訊息傳遞模式 訊息傳遞模式每次傳遞訊息都需要經過作業系統，因此比較沒有效率。 行程間就不需要考慮同步的問題。 共享記憶體模式 存取速度會比訊息傳遞模式快。 必須視情況加入同步的機制。 * /53 * 行程間通訊 (2/2) 以下是行程間通訊類基本的系統呼叫： 建立通訊與停止通訊，如 open(), close()。 收送訊息，如 read(), write()。 收送狀態及資料，如 exit(), wait(), waitpid()。 * /53 * 行程間的兩種通訊模式 作業系統 行程A 行程B M M M 1 2 行程A 行程B 作業系統 共享記憶體 1 2 (a) 訊息傳遞模式 (b) 共享記憶體模式 * /53 * 第三章 作業系統結構 系統組成 作業系統服務 系統呼叫 系統結構 簡單結構 分層方法 微核心 虛擬機器 系統設計 摘要 * /53 * 系統結構 維護與修改作業系統是一件龐大又複雜的工程，需要好好規劃。 常見的方法是 將作業系統模組化 每個模組都要經過周詳的定義 形成一個有組織的系統結構 * /53 * 簡單結構 MS-DOS 是以建立一個簡單的小系統為目標來實作。 MS-DOS 希望以最簡單的方法來提供使用者最多的功能。 MS-DOS 並沒有進一步地模組化，其各層程式都可以直接與底層溝通。 MS-DOS 的設計者可能沒料想到這個作業系統居然如此地受歡迎，否則要是 MS-DOS 的功能介面及層次分得很好，它可能到現在還受到廣泛使用。 * /53 * MS-DOS 系統結構 應用程式 常駐程式 MS-DOS驅動程式 ROM BIOS 驅動程式 * /53 * 簡單結構 Unix Unix 系統架構分為核心及系統程式兩個部份。 隨著 Unix 的改變與擴充，核心又被分成幾個介面和驅動程式。 新版本的 Unix 以有更適切的硬體支援來設計，因此作業系統可以被分為更小塊、也更適當的模組。 這種方式可以讓作業系統對電腦硬體與應用程式作較佳的控制。 一些常用的技術來輔助作業系統的模組化 由上而下的作法 * /53 * Unix 系統結構 使用者 命令直譯程式 編譯器和直譯器 系統函式庫 核心的系統呼叫介面 訊號 終端機處理 終端機驅動程式 字元 I/O 系統 檔案系統 置換 區塊I/O系統 磁碟和磁帶驅動程式 CPU排程 分頁替換 需求分頁 虛擬記憶體 硬體的核心介面 終端機控制器 終端機 裝置控制器 磁碟、磁帶、光碟 記憶體控制器 記憶體 * /53 * 分層方法 分層方法是將作業系統模組化的方法之一。 例如一個系統若是分為 N 層的話，最底層（第零層）是硬體，而最高層（第 N 層）是使用者介面，作業系統也是其中一層。 分層方法最主要的好處就是模組化，這個方法讓除錯更加容易。 分層方法的缺點是執行起來會比較沒有效率 在每一層往下尋求服務時，都會需要傳遞些資料或是參數，因此系統中的層次越多，對系統的額外負擔也會越大。 * /53 * 微核心 微核心就是很小的核心 巨大核心內不必要的模組盡量移出，改由使用者層或是函式庫來處理這些服務。 核心內只剩最重要的服務。 微核心的優點是作業系統容易擴充與維護。 * /53 * 第三章 作業系統結構 系統組成 作業系統服務 系統呼叫 系統結構 虛擬機器 實作 優點 系統設計 摘要 * /53 * 虛擬機器 虛擬機器最主要的概念是希望每個在電腦系統中的使用者都認為自己擁有一整部電腦，而且這部電腦上的資源都由一個人獨享，甚至隨時可以重新開機。 虛擬機器是以分享電腦中的實體資源來達成每個使用者都擁有一部真實電腦的假象 利用排程讓行程分享 CPU 資源，使得行程以為自己擁有 CPU。 利用週邊並行和檔案系統的作法，提供虛擬的讀卡機和虛擬的印表機。 使用者的終端機則可以提供虛擬機器的控制台。 虛擬機器主要的困難是發生在磁碟系統中 可以在實體磁碟上切割出數個虛擬磁碟供給虛擬機器使用。 * /53 * 虛擬機器的系統層次 硬體 虛擬機器 核心 核心 核心 行程 行程 行程 XEN 3.0 Architecture * /53 * * /53 * * /53 * 實作 虛擬機器要能夠模擬出實體機器所提供的功能給使用者。 虛擬機器和實體機器主要的不同在於執行的時間差異： 虛擬機器在處理 I/O 時是用週邊並行(spooling) 的方式，所以可以節省一些時間。 虛擬機器必須要直譯每個指令，這又會浪費一些時間。 什麼是虛擬主機？ * /53 * 優點 系統資源可以得到完全的保護。 虛擬機器也是個很好的研究與發