操作系统PPT概要.ppt

* 用户程序若要启动I/O，必须请求操作系统代为启动，这种方式不但可以保证安全地使用外围设备，正确地传送信息，而且可减少用户为启动设备而必须了解外围设备特性以及启动等工作，大大方便了用户。 * 大多数计算机系统将CPU执行状态分为管态和目态。CPU的状态属于程序状态字PSW的一位。CPU交替执行操作系统程序和用户程序。 管态又叫特权态，系统态或核心态。CPU在管态下可以执行指令系统的全集。通常，操作系统在管态下运行。 目态又叫常态或用户态。机器处于目态时，程序只能执行非特权指令。用户程序只能在目态下运行，如果用户程序在目态下执行特权指令，硬件将发生中断，由操作系统获得控制，特权指令执行被禁止，这样可以防止用户程序有意或无意的破坏系统。 从目态转换为管态的唯一途径是中断。 从管态到目态可以通过修改程序状态字来实现，这将伴随这由操作系统程序到用户程序的转换。 * 用户程序若要启动I/O，必须请求操作系统代为启动，这种方式不但可以保证安全地使用外围设备，正确地传送信息，而且可减少用户为启动设备而必须了解外围设备特性以及启动等工作，大大方便了用户。 * * * * * * * 所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地成批地处理一个或多个用户的作业。 批处理系统的优点是系统吞吐量大，资源利用率高。但是在批处理环境下，用户作业一旦投入运行就不再由用户控制，直到运行结束。所以批处理系统不具有交互性，这是其缺点。 现代的通用型计算机系统中一般都保留了批处理功能。常见的如DOS中扩展名为.bat的文件 在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，中断和通道技术出现以后，虽然可以实现输入/输出设备与中央处理机并行操作，但由于属于同一道作业的可并发执行的进程不多，大多数进程是有同步关系的，这使系统中仍有较多的空闲资源，致使系统的性能较差。为了进一步提高资源的利用率和系统对作业的吞吐量，在60年代中期，引入了多道程序设计技术，由此而形成了多道批处理系统。 * * * * 宏观上并行——站在用户的角度看，所有的程序都在运行之中。 微观上串行——站在硬件设备的角度看，每次只运行一道程序。比如CPU和输入输出设备，任何时刻最多只被一个程序占有。 * 核心思想是以联机的方式得到脱机的效果。低速设备经通道和外设在主机内存的缓冲存储器与高速设备相联，该高速设备通常是辅存。为了存放从低速设备上输入的信息，或者存放将要输出到低速设备上的信息（来自内存），在辅存分别开辟一固定区域，叫“输出井”（对输出），或者“输入井”（对输入）。简单来说就是在内存中形成缓冲区，在高级设备形成输出井和输入井，传递的时候，从低速设备传入缓冲区，再传到高速设备的输入井，再从高速设备的输出井，传到缓冲区，再传到低速设备。 * * * * * * * * * * * * * Figure 1-24. 简单的单体系统结构模型. 单体系统 Operating Systems Structure操作系统结构 Monolithic systems 单体系统 Layered systems 层次式系统 Microkernels 微内核 Client-server systems 客户机-服务器模式 Virtual machines 虚拟机 Exokernels 外核 * 层次系统 上层软件都是在下一层软件的基础上构建的 E.W.Dijkstra THE系统：第一个层次式操作系统 * Figure 1-25. THE 操作系统结构. Layered Systems 系统的各个部分最终被链接成了完整的单个目标程序，不同权限控制？ 层次系统：MULTICS 由许多的同心环构造而成 内层环比外层环具有更高级别？ 外环过程如何调用内环过程？ TRAP 很容易扩展，用以构造用户子系统…… * 操作系统结构 Monolithic systems 单体系统 Layered systems 层次式系统 Microkernels 微内核 Client-server systems 客户机-服务器模式 Virtual machines 虚拟机 Exokernels 外核 * Microkernels 阅读教材P.36-1.7.3前四段后回答：为何要进行微内核设计？其背后的思想是？ * Figure 1-26. MINIX 3 系统的结构. Microkernels(微内核) 内核调用句柄 微内核如何确保较高的可靠性？ Reincarnation server 可再生服务器：检查其他服务器和驱动器的功能正确与否 系统对每个进程的权限限制 只拥有完成其工作所需的权限 机制（内核中）与策略（用户态）分离的原则 * 操作系统结构 Mono