第3講操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(東北大學(xué)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))

1、1.3 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.3.1 操作系統(tǒng)的構(gòu)件1.3.2 整體式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)1.3.3 層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)1.3.4 虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)1.3.5 客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)1.3.6 操作系統(tǒng)的運(yùn)行模型1.3.7 Windows 2000/ XP的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)1.3.1操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況(1) 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出以下特征： 一是復(fù)雜程度高， 二是生成周期長， 三是正確性難保證 。 例如，CTSS、OS/360、Multics 、Windows 2000 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況(2)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩層含義 一一. .是是研究操作系統(tǒng)程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、和控制結(jié)構(gòu)； 二二. .是是組成操作系統(tǒng)程序的構(gòu)造過程和方法。采用不同的構(gòu)件和構(gòu)造方法可組成不同結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的構(gòu)件(1)內(nèi)核進(jìn)程線程類程管程操作系統(tǒng)的構(gòu)件(2)1、內(nèi)核內(nèi)核不是進(jìn)程，是提供支持系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)核不是進(jìn)程，是提供支持系統(tǒng)運(yùn)行的基本功能的一組程序模塊，有了內(nèi)的基本功能的一組程序模塊，有了內(nèi)核的支撐，進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境得到改善，核的支撐，進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境得到改善，安全性得到保證，系統(tǒng)效率就能提高。安全性得到保證，系統(tǒng)效率就能提高。分類：微內(nèi)核和單內(nèi)核。分類：微內(nèi)核和單內(nèi)核。LinuxLinux是單內(nèi)核操作系統(tǒng)是單內(nèi)核操作系統(tǒng) ，MachMach是微是微內(nèi)核操作系統(tǒng)內(nèi)核操作系統(tǒng) ，Wind

3、ows2000/XPWindows2000/XP改進(jìn)改進(jìn)的的C/SC/S結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 。操作系統(tǒng)的構(gòu)件操作系統(tǒng)的構(gòu)件(3)(3)LinuxLinux的內(nèi)核的內(nèi)核LniuxLniux的模組的模組(module) (module) ，一定程度上，一定程度上解決了核心功能的靈活性和可伸縮性解決了核心功能的靈活性和可伸縮性問題。問題。LinusLinus曾經(jīng)就結(jié)構(gòu)問題做出過解釋：曾經(jīng)就結(jié)構(gòu)問題做出過解釋：現(xiàn)代成功的操作系統(tǒng)基本上都不具有現(xiàn)代成功的操作系統(tǒng)基本上都不具有微內(nèi)核特性，因此，微內(nèi)核特性，因此，LinuxLinux也不必是也不必是微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的構(gòu)件(4)內(nèi)核提供

4、以下三方面功能 1 1）中斷處理。）中斷處理。 2 2）短程調(diào)度。）短程調(diào)度。 3 3）原語管理。）原語管理。 操作系統(tǒng)的構(gòu)件(5)內(nèi)核的執(zhí)行有以下屬性 1 1）內(nèi)核是由中斷驅(qū)動(dòng)的）內(nèi)核是由中斷驅(qū)動(dòng)的 2 2）內(nèi)核的執(zhí)行是連續(xù)的）內(nèi)核的執(zhí)行是連續(xù)的 3 3）內(nèi)核在屏蔽中斷狀態(tài)下執(zhí)行）內(nèi)核在屏蔽中斷狀態(tài)下執(zhí)行 4 4）內(nèi)核可以使用特權(quán)指令）內(nèi)核可以使用特權(quán)指令 操作系統(tǒng)的構(gòu)件(6) 內(nèi)核和裸機(jī)組成了一臺虛擬機(jī)具有以下特性特性： 1 1）虛擬機(jī)沒有中斷，）虛擬機(jī)沒有中斷， 2 2）虛擬機(jī)為每個(gè)進(jìn)程提供了一臺虛）虛擬機(jī)為每個(gè)進(jìn)程提供了一臺虛擬處理器，擬處理器， 3 3）虛擬機(jī)為進(jìn)程或模塊提供了功能）

5、虛擬機(jī)為進(jìn)程或模塊提供了功能較強(qiáng)的指令系統(tǒng)。較強(qiáng)的指令系統(tǒng)。內(nèi)核被觸發(fā)和內(nèi)核處理流程 運(yùn)行進(jìn)程發(fā)現(xiàn)中斷源發(fā)現(xiàn)中斷源裝配中斷碼交換PSW自愿中斷事件保護(hù)現(xiàn)場分析和傳遞參數(shù)原語?原語處理創(chuàng)建系統(tǒng)進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用處理強(qiáng)迫中斷事件機(jī)器故障中斷處理I/O中斷處理程序中斷處理隊(duì)列調(diào)整低級調(diào)度運(yùn)行進(jìn)程是否管態(tài)目態(tài)目態(tài)硬件完成操作系統(tǒng)內(nèi)核完成外中斷處理創(chuàng)建系統(tǒng)進(jìn)程操作系統(tǒng)的構(gòu)件(7)2 2、進(jìn)程、進(jìn)程 進(jìn)程是并發(fā)程序設(shè)計(jì)的一個(gè)工具，并發(fā)程序設(shè)計(jì)支撐了多道程序設(shè)計(jì) 操作系統(tǒng)的構(gòu)件(8)進(jìn)程概念使OS結(jié)構(gòu)變得清晰(1) 1）一個(gè)進(jìn)程到另一個(gè)進(jìn)程的控制轉(zhuǎn)移由進(jìn)程調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理，不能雜亂無章，隨意進(jìn)行。 2）進(jìn)程間的信

6、號發(fā)送、消息傳遞和同步互斥由通信及同步機(jī)制完成，進(jìn)程無法有意或無意破壞它進(jìn)程的數(shù)據(jù)。每個(gè)進(jìn)程相對獨(dú)立，相互隔離，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。 操作系統(tǒng)的構(gòu)件(9)進(jìn)程概念使OS結(jié)構(gòu)變得清晰(2) 3）進(jìn)程結(jié)構(gòu)較好刻畫了系統(tǒng)的并發(fā)性，動(dòng)態(tài)地描述出系統(tǒng)的執(zhí)行過程，具有進(jìn)程結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)清晰、整齊劃一，可維護(hù)性好。操作系統(tǒng)的構(gòu)件(10)3、線程、線程進(jìn)程進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和資源分配的單位，而線程線程則是進(jìn)程中一條執(zhí)行路徑，每個(gè)進(jìn)程中允許有多個(gè)并行執(zhí)行的路徑，線程才是系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度的單位。操作系統(tǒng)的構(gòu)件(11)4、管程管程管程是管理共享資源的機(jī)制，對管程的調(diào)用表示對共享資源的請求與釋放。管程應(yīng)包含

7、條件變量，當(dāng)條件不滿足時(shí)，可以通過對條件變量做延遲操作使調(diào)用進(jìn)程等待，直到另一個(gè)進(jìn)程調(diào)用管程過程并執(zhí)行一個(gè)釋放操作為止。操作系統(tǒng)的構(gòu)件(12)5 5、類程、類程類程類程用于管理私有資源，對類程的調(diào)用表示對私有資源的操作。它僅能被進(jìn)程及起源于同一進(jìn)程的其它類程或管程嵌套調(diào)用鏈所調(diào)用。其本身也可以調(diào)用其它類程或管程。類程可以看作子程序概念的擴(kuò)充。操作系統(tǒng)的構(gòu)件(13)采用進(jìn)程、管程、類程實(shí)現(xiàn)的操作系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行過程中若請求使用共享資源，可以調(diào)用管程；若要控制私有資源操作，可以調(diào)用類程，這樣便于使用高級語言來書寫操作系統(tǒng)。1975年，漢森成功地在PDP 11/45機(jī)上實(shí)現(xiàn)了：單用戶操作系統(tǒng)Solo、處

8、理小作業(yè)作業(yè)流系統(tǒng)和過程控制實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)等三個(gè)層次管程結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分類 整體式結(jié)構(gòu)層次式結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)客戶服務(wù)器及微內(nèi)核結(jié)構(gòu)1.3.2 整體式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的整體式結(jié)構(gòu)又叫模塊組合法，早期操作系統(tǒng)(如IBM操作系統(tǒng))采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法， 主要設(shè)計(jì)思想： 主要設(shè)計(jì)步驟： 主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：1.3.3 層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(1) 層次層次式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是把操作系統(tǒng)劃分為內(nèi)核和若干模塊（或進(jìn)程），這些模塊（或進(jìn)程）按功能的調(diào)用次序排列成若干層次，各層之間只能是單向依賴或單向調(diào)用關(guān)系，這樣不但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，而且不構(gòu)成循環(huán)。層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(2) 層次結(jié)構(gòu)的全序和半序式層次

9、結(jié)構(gòu)的全序和半序式層次結(jié)構(gòu)的由底向上方法層次結(jié)構(gòu)的由底向上方法 和自頂向下方法和自頂向下方法 層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(3)構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)OS分層原則 1）把與機(jī)器硬件有關(guān)的程序模塊放在最底層， 2)反映系統(tǒng)外特性的軟件放在最外層， 3)按照實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)命令時(shí)模塊間的調(diào)用次序或按進(jìn)程間單向發(fā)送信息的順序來分層 4)為進(jìn)程的正常運(yùn)行創(chuàng)造環(huán)境和提供條件的內(nèi)核程序應(yīng)該盡可能放在底層。 層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(4)層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：整體問題局部化，系統(tǒng)的正確性可通過各層正確性來保證。增加、修改或替換層次不影響其他層次，有利于系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充。層次結(jié)構(gòu)是分層單向依賴的，必須要建立模塊（進(jìn)程）間的通信機(jī)制，系統(tǒng)花費(fèi)

10、在通信上的開銷較大，系統(tǒng)的效率也就會(huì)降低。層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(5) THE系統(tǒng)第一次提出層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 第第0 0層層完成中斷處理、定時(shí)器管理和處理器調(diào)度。第第1 1層層內(nèi)存和磁鼓管理，為進(jìn)程分配內(nèi)存空間，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存和磁鼓對換區(qū)的數(shù)據(jù)交換。第第2 2層層處理進(jìn)程與操作員間的通信，為每個(gè)進(jìn)程生成虛操作員控制臺。第第3 3層層I/O管理，管理信息緩沖區(qū)。第第4 4層層用戶（進(jìn)程）層。第第5 5層層系統(tǒng)操作員（進(jìn)程）層。1.3.4 虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(1) 基于如下思想，一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該提供以下特性： (1) 多道程序， (2) 一個(gè)具有比裸機(jī)更方便、界面擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)。 VM/370的主旨

11、在于將此二者徹底地隔離開來。虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(2) 物理計(jì)算機(jī)資源通過多重化和共享技術(shù)可改變成多個(gè)虛擬機(jī)。基本做法：通過用一類物理設(shè)備來模擬另一類物理設(shè)備，或通過分時(shí)地使用一類物理設(shè)備，把一個(gè)物理實(shí)體改變成若干個(gè)邏輯上的對應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)際存在的，而邏輯上的對應(yīng)物是虛幻的、感覺上的。 虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)(3) 程序設(shè)計(jì)接口進(jìn)程內(nèi)核虛機(jī)器硬件進(jìn)程內(nèi)核進(jìn)程內(nèi)核 CMS CMS CMS 370虛擬機(jī)虛擬機(jī)系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用陷入陷入陷入陷入I/O指令指令運(yùn)行CMS的VM370虛擬機(jī)器虛擬機(jī)概念結(jié)構(gòu) 370裸機(jī)裸機(jī)VM3701.3.5 客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(1) 1 1、客戶、客戶/

12、/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu) 客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的思想：將操作系統(tǒng)分成兩大部分， 一是運(yùn)行在用戶態(tài)并以C/S方式活動(dòng)的進(jìn)程; 二是運(yùn)行在核心態(tài)的內(nèi)核。 客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(2)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的思想(1)每個(gè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)一類服務(wù)，稱服務(wù)器進(jìn)程(如文件服務(wù)、進(jìn)程管理服務(wù)、存儲管理服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)等)。它的任務(wù)是檢查是否有客戶提出服務(wù)請求，如果有請求則在滿足客戶的要求后返回結(jié)果，于是，用戶進(jìn)程與服務(wù)器進(jìn)程形成了C/S關(guān)系?？蛻?服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(3)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的思想(2)運(yùn)行在核心態(tài)的內(nèi)核把該消息傳給服務(wù)器;服務(wù)器執(zhí)行相應(yīng)操作，再通過內(nèi)核用消息把結(jié)果返回給用戶。

13、內(nèi)核只實(shí)現(xiàn)極少任務(wù)，主要起信息驗(yàn)證、交換的作用，因而，稱微內(nèi)核(Microkernel)，這種結(jié)構(gòu)也就稱為客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)?？蛻?服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(4) 1） 分層結(jié)構(gòu)內(nèi)核2） 微內(nèi)核進(jìn)程管理硬件存儲管理設(shè)備管理文件管理作業(yè)管理內(nèi)核模式微內(nèi)核硬件客戶進(jìn)程安全服務(wù)虛存管理器文件服務(wù)器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序用戶模式客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(5)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有: 1）一致性接口 2）可擴(kuò)充性 3）可移植性 4）可靠性 5）支持分布式系統(tǒng) 6）支持面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng) 客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(6)2 2、微內(nèi)核的設(shè)計(jì)、微內(nèi)核的設(shè)計(jì) 1 1）基本的存儲管理）基本的存儲管理 微

14、內(nèi)核支持內(nèi)核外部的頁面管理和虛存管理： 轉(zhuǎn)讓（轉(zhuǎn)讓（GrantGrant） 映射映射 (Map)(Map) 刷新（刷新（FlushFlush）客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(7)內(nèi)核外的頁面管理程序做缺頁處理 微內(nèi)核應(yīng)用進(jìn)程頁面管理程序缺頁中斷恢復(fù)地址空間函數(shù)調(diào)用客戶/服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(8)2 2）進(jìn)程間通信）進(jìn)程間通信微內(nèi)核操作系統(tǒng)中，進(jìn)程和線程通信的基本形式是消息。進(jìn)程間通信基于進(jìn)程間相關(guān)聯(lián)的端口（Ports），一個(gè)端口是一個(gè)特定進(jìn)程的消息隊(duì)列，與端口相關(guān)的是一張能力表，記錄了可以與這個(gè)進(jìn)程通信的進(jìn)程?？蛻?服務(wù)器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)(9)3 3）I/OI/O和中斷管理和中斷管

15、理driver thread;do wait for (mhg， sender); if sender = my_hardware_interrupt read/writer I/O ports; reset hardware interrut else while (true);1.3.6 操作系統(tǒng)的運(yùn)行模型(1)操作系統(tǒng)本身是一組程序，也在處理器上運(yùn)行，那么，操作系統(tǒng)程序是否組織成進(jìn)程?它是如何控制的、怎樣執(zhí)行的呢?它在什么模式下運(yùn)行呢? 從操作系統(tǒng)的運(yùn)行方式來看，可分成：非進(jìn)程內(nèi)核模型、OS功能(函數(shù))在用戶進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行的模型和OS功能(函數(shù))作為進(jìn)程執(zhí)行的模型。操作系統(tǒng)的運(yùn)行模型(2)1

16、 1）非進(jìn)程內(nèi)核模型）非進(jìn)程內(nèi)核模型操作系統(tǒng)內(nèi)核操作系統(tǒng)內(nèi)核P P1 1P P2 2P Pn n操作系統(tǒng)運(yùn)行模型(3)2）OS功能在用戶進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行的模型功能在用戶進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行的模型進(jìn)程切換函數(shù)進(jìn)程切換函數(shù)OSOSfuncfuncOSOSfuncfuncOSOSfuncfuncP P1 1P P2 2P Pn n操作系統(tǒng)運(yùn)行模型(4) OS功能在用戶進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行模型的進(jìn)程映像進(jìn)程控制塊用戶堆棧用戶私有地址空間(程序、數(shù)據(jù))共享地址空間內(nèi)核堆棧操作系統(tǒng)的運(yùn)行模型(5)3 3）OSOS功能作為獨(dú)立進(jìn)程執(zhí)行的模型功能作為獨(dú)立進(jìn)程執(zhí)行的模型進(jìn)程切換函數(shù)進(jìn)程切換函數(shù)P P1 1P P2 2P Pn nOSOS

17、1 1OSOS2 2OSOSm m1.3.7Windows 2000/ XP1.3.7Windows 2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器服務(wù)器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(1)(1) Windows 2000/XP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)： 1）可擴(kuò)充性： 2）可移植性： 3）可靠性與堅(jiān)固性： 4）兼容性： 5）高性能：Windiws2000/ XP客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(2) 采用基于對象技術(shù)，提出了一種C/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在純微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做了擴(kuò)展，融合了層次式結(jié)構(gòu)和純微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。對操作系統(tǒng)性能影響很大的組件放在內(nèi)核下運(yùn)行，其他功能則在內(nèi)核外實(shí)現(xiàn)。主要優(yōu)點(diǎn)是模塊化程度高、靈活性大、便于維護(hù)、系統(tǒng)性能好。 W

18、indows2000/XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(3)(3)結(jié)構(gòu)簡框 系統(tǒng)進(jìn)程服務(wù)進(jìn)程應(yīng)用程序環(huán)境子系統(tǒng) 子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫用戶態(tài)核心態(tài) 執(zhí)行體 核心 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 硬件抽象層圖形引擎Windows2000/ XPWindows2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(4)(4) 系統(tǒng)線程N(yùn)TDLL.DLLService.exeRPCSpooler事件日志服務(wù)進(jìn)程任務(wù)管理器IE瀏覽器用戶程序子系統(tǒng)DLL應(yīng)用程序POSIXOS2WIN32環(huán)境子系統(tǒng)服務(wù)管理器安全驗(yàn)證Win登錄會(huì)話管理器系統(tǒng)進(jìn)程核心態(tài)用戶態(tài)Win32 UserGDI圖形驅(qū)動(dòng)器硬件抽象層(HAL)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)核

19、對象管理器核心態(tài)可調(diào)用接口(執(zhí)行程序API)系統(tǒng)服務(wù)調(diào)度進(jìn)程I/O管理器文件緩存管理 進(jìn)程線 程管理安全訪問監(jiān)視虛存管理局部過程調(diào)用注冊表配置管理器電源管理器即插即用管理硬件接口（總線、I/O、時(shí)鐘、計(jì)時(shí)器、中斷、DMA、CACHE控制器） Windows2000/ XPWindows2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(5)(5)1）硬件抽象層HALHAL是實(shí)現(xiàn)可移植性的關(guān)鍵部分，位于硬件最上面和系統(tǒng)的最低層，把系統(tǒng)的內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及執(zhí)行體從與平臺相關(guān)的硬件差異中分隔開來。HAL隱藏各種與硬件有關(guān)的細(xì)節(jié)，如系統(tǒng)總線、計(jì)時(shí)器、I/O接口、DMA、中斷控制器、多處理器通信機(jī)制等

20、，對內(nèi)核來說是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件平臺上的低級接口。 Windows2000/ XP客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(6)2）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(1)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是I/O系統(tǒng)和相關(guān)硬件之間的接口，把用戶的I/O函數(shù)調(diào)用轉(zhuǎn)換成特定硬件設(shè)備的I/O要求。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不直接操作硬件，而是調(diào)用HAL來控制硬件的接口。 Windows2000/ XPWindows2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(7)(7)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(2)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包括以下幾類：(1)硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序： (2)文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序：(3)過濾器驅(qū)動(dòng)程序： (4)網(wǎng)絡(luò)重定向程序和服務(wù)器：Windows2000/ XP客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(8)3）內(nèi)核

21、 內(nèi)核執(zhí)行操作系統(tǒng)最基本的操作，決定操作系統(tǒng)如何使用處理器并確保慎重使用它們。內(nèi)核提供如下函數(shù)： (1) 線程管理和調(diào)度； (2) 進(jìn)程切換; (3) 陷阱處理和異常調(diào)度；Windows2000/ XP客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(9) 內(nèi)核提供如下函數(shù)： (4)中斷處理和調(diào)度；(5)多處理器同步；(6)提供由執(zhí)行體使用的基本內(nèi)核對象。Windows2000/ XPWindows2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(10)(10)4)4)Windows 2000/XP執(zhí)行體執(zhí)行體包括五種類型函數(shù)：(1)從用戶態(tài)被導(dǎo)出并且可以調(diào)用的函數(shù)。(2)從用戶態(tài)被導(dǎo)出并且可以調(diào)用的函數(shù)，(3)只能從在 DDK中已經(jīng)導(dǎo)出并且文檔化的核心態(tài)調(diào)用的函數(shù)。(4)在核心態(tài)組件之間調(diào)用的但沒有文檔化的函數(shù)。(5)組件內(nèi)部的函數(shù)。Windows2000/ XPWindows2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(11)(11)執(zhí)行體包含下列重要組件進(jìn)程和線程管理器虛擬內(nèi)存管理器 安全訪問監(jiān)視器 I/O管理器 高速緩存管理器 Windows2000/ XPWindows2000/ XP客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)(12)(12)5）NTDLL.DLL NTDLL.DLL是特殊的系統(tǒng)支持庫，用于子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫。包含兩類函