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文檔簡介
1、.教學目標 讓學生理解三種操作系統的運行模型 讓學生了解Windows操作系統的運行模型教學重點 三種操作系統運行模型教學難點 理解三種操作系統運行模型操作系統本身是一組程序,也在處理器上運行,那么,操作系統程序是否組織成進程?它是如何控制的、怎樣執(zhí)行的呢?它在什么模式下運行呢? 從操作系統的運行方式來看,可分成: 1)非進程內核模型、 2)OS功能(函數)在用戶進程內執(zhí)行的模型、 3)OS功能(函數)作為進程執(zhí)行的模型。.注意:實際上,這里討論的注意:實際上,這里討論的應用進程應用進程內核應用進程核心態(tài)用戶態(tài)n早期操作系統的實現方式,系統的執(zhí)行與應用進程不存在關聯n內核具有獨立的存儲空間,也
2、可以訪問應用進程的空間。n在這種模式下,進程的概念僅僅是針對用戶程序而言,操作系統代碼作為一個獨立實體在內核模式下運行。n內核函數不可以并發(fā)執(zhí)行。核心態(tài)用戶態(tài)內核函數內核函數內核函數應用進程應用進程進程切換函數應用進程為提高內核函數的并發(fā)行,在創(chuàng)建應用進程時,同時為其分配一個核心棧,用于運行操作系統的內核函數,形成操作系統在應用進程內執(zhí)行的方式。.大部分的操作系統功能組織成一組內核函數供應用程序調用,操作系統的地址空間位于共享地址空間中,不與應用程序的地址空間重疊,但被所有的應用進程共享。當發(fā)生一次中斷或系統調用后,處理器狀態(tài)將從用戶態(tài)切換到核心態(tài),控制權被傳遞給操作系統;此時,發(fā)生了模式切換
3、,模式上下文(現場)信息被保存,但是進程上下文切換并沒有發(fā)生,操作系統仍在該用戶進程中執(zhí)行。當操作系統的內核函數完成工作后,如果讓當前進程繼續(xù)運行,執(zhí)行一次模式切換恢復執(zhí)行原來被中斷的用戶進程。如果應該發(fā)生進程切換,控制權就被傳遞給操作系統的進程切換函數,實現進程切換,指派另一個就緒進程來占有處理器運行。 核心:每一次中斷時,操作系統的一個模塊程序被執(zhí)行,核心:每一次中斷時,操作系統的一個模塊程序被執(zhí)行,然而這個執(zhí)行過程依然從屬于用戶進程的執(zhí)行過程然而這個執(zhí)行過程依然從屬于用戶進程的執(zhí)行過程。微內核(進程切換函數)應用進程OS函數用戶態(tài)核心態(tài)應用進程OS函數應用進程OS函數nOS功能(函數)作
4、為進程執(zhí)行的模型把操作系統組織成一組系統把操作系統組織成一組系統進程,即操作系統功能是這些系統進程集合運行的結果,這些系進程,即操作系統功能是這些系統進程集合運行的結果,這些系統進程也稱為服務器或服務器進程統進程也稱為服務器或服務器進程,于是與用戶進程或其他服務器進程之間構成了客戶/服務器關系。Windows 2000/ XP采用了這種結構。n核心:操作系統本身(除了內核之外)也作為幾個進程工作,操作系統本身(除了內核之外)也作為幾個進程工作,它可以接收用戶進程的指令,向用戶進程提供服務。它可以接收用戶進程的指令,向用戶進程提供服務。 .優(yōu)點: 首先,它采用了模塊化的操作系統實現方法。其次,原
5、來由內核實現的多種操作系統功能被組織成獨立的進程,有利于操作系統的實現、配置和擴充。最后,這一結構在多處理器多計算機的環(huán)境下非常有效,一些操作系統服務可指派到專門處理器上執(zhí)行。 系統進程服務進程應用程序環(huán)境子系統 子系統動態(tài)鏈接庫用戶態(tài)核心態(tài) 執(zhí)行體 核心 設備驅動程序 硬件抽象層圖形引擎系統線程NTDLL.DLLService.exeRPCSpooler事件日志服務進程任務管理器IE瀏覽器用戶程序子系統DLL應用程序POSIXOS2WIN32環(huán)境子系統服務管理器安全驗證Win登錄會話管理器系統進程核心態(tài)用戶態(tài)Win32 UserGDI圖形驅動器硬件抽象層(HAL)設備驅動程序內核對象管理器核
6、心態(tài)可調用接口(執(zhí)行程序API)系統服務調度進程I/O管理器文件緩存管理 進程線 程管理安全訪問監(jiān)視虛存管理局部過程調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、時鐘、計時器、中斷、DMA、CACHE控制器) .1)可擴充性:適應市場需求易于擴充和改動。2)可移植性:3)可靠性與堅固性:防止內部故障和外部侵擾。4)兼容性:與DOS、Windows舊版本兼容,與UNIX、OS2、Netware等其他操作系統互操作。5)高性能: .Windows 20003設計者認為:采用整體式或層次式操作系統體系結構在可擴充性和可移植性方面效果不好;純的微內核運算成本太高,不適用于商業(yè)。因而,Windows 2003把許多系統服務代碼放在核心態(tài)運行,包括:文件服務、設備管理、圖形引擎等。采用基于對象技術,提出了一種C/S系統結構,該結構在純微內核結構的基礎上做了擴展,融合了層次式結構和純微內核結構
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