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c語(yǔ)言
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
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石可破也，而不可奪堅(jiān)；丹可磨也，而不可奪赤。

一、操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.1操作系統(tǒng)的內(nèi)核

• 內(nèi)核是操作系統(tǒng)最基本、最核心的部分
• 實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)核功能的那些程序就是內(nèi)核程序
• 與硬件關(guān)系較緊密的模塊：
• • 時(shí)鐘管理：實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能
• • 中斷處理：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)中斷機(jī)制
• • 原語(yǔ)：
  • • 是一種特殊的程序
  • • 處于操作系統(tǒng)最底層，是最接近硬件的部分
  • • 這種程序的運(yùn)行具有原子性 – – 其運(yùn)行只能一氣呵成，不可中斷
  • • 運(yùn)行時(shí)間較短、調(diào)用頻繁
• 對(duì)資源系統(tǒng)進(jìn)行管理的功能：
• • 進(jìn)程管理
• • 存儲(chǔ)器管理
• • 設(shè)備管理
• 注意：這些管理工作更多的是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，不會(huì)直接涉及硬件

• 注意：
• • 操作系統(tǒng)內(nèi)核需要運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)
• • 操作系統(tǒng)非內(nèi)核功能運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)

1.1.1大內(nèi)核（又名：宏內(nèi)核/單內(nèi)核）

• 將操作系統(tǒng)的主要功能模塊都作為系統(tǒng)內(nèi)核，運(yùn)行在核心態(tài)
• 優(yōu)點(diǎn)：高性能
• 缺點(diǎn)：
• • 1.內(nèi)核代碼龐大，結(jié)構(gòu)混亂，難以維護(hù)
• • 2.大內(nèi)核中某個(gè)功能模塊出錯(cuò)，就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰
• 典型的大內(nèi)核/宏內(nèi)核/單內(nèi)核 操作系統(tǒng)：Linux、UNIX
• 特征、思想：
• • 所有系統(tǒng)功能都放在內(nèi)核里（大內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS通常也采用了“模塊化”的設(shè)計(jì)思想）

1.1.2微內(nèi)核

• 只把最基本的功能保留在內(nèi)核
• 優(yōu)點(diǎn)：
• • 1.內(nèi)核功能少，結(jié)構(gòu)清晰，方便維護(hù)，內(nèi)核可靠性高
• • 2.內(nèi)核外的某個(gè)功能模塊出錯(cuò)不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰
• 缺點(diǎn)：
• • 1.需要頻繁地在核心態(tài)和用戶(hù)態(tài)之間切換，性能低
• • 2.用戶(hù)態(tài)下的各功能模塊不可以直接相互調(diào)用，只能通過(guò)內(nèi)核的“消息傳遞”來(lái)間接通信
• 典型的微內(nèi)核操作系統(tǒng)：Windows NT

1.3分層結(jié)構(gòu)

• 特征、思想：內(nèi)核分多層，每層可單向調(diào)用更低一層提供的接口
• 優(yōu)點(diǎn)：
• • 1.便于調(diào)試和驗(yàn)證、自底向上逐層調(diào)試驗(yàn)證
• • 2.易擴(kuò)充和易維護(hù)，各層之間調(diào)用接口清晰固定
• 缺點(diǎn)：
• • 1.僅可調(diào)用相鄰低層，難以合理定義各層的邊界
• • 2.效率低，不可跨層調(diào)用，系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)

1.4模塊化

模塊化是將操作系統(tǒng)按功能劃分為若干個(gè)具有一定獨(dú)立性的模塊，每個(gè)模塊具有某方面的管理功能，并規(guī)定好各模塊間的接口，使各模塊之間能通過(guò)接口進(jìn)行通信，還可以進(jìn)一步將各模塊細(xì)分為若干個(gè)具有一定功能的子模塊，同樣也規(guī)定好各子模塊之間的接口，把這種設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為模塊–接口法。

• 特征、思想：將內(nèi)核分為多個(gè)模塊，各模塊之間相互協(xié)作
• 內(nèi)核=主模塊+可加載內(nèi)核模塊
• 主模塊：只負(fù)責(zé)核心功能，如進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理
• 可加載內(nèi)核模塊：可以動(dòng)態(tài)加載新模塊到內(nèi)核，而無(wú)需重新編譯整個(gè)內(nèi)核
• 優(yōu)點(diǎn)：
• • 1.模塊間邏輯清晰易于維護(hù)，確定模塊間接口后即可多模塊同時(shí)開(kāi)發(fā)
• • 2.支持動(dòng)態(tài)加載新的內(nèi)核模塊（如：安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、安裝新的文件系統(tǒng)模塊到內(nèi)核），增強(qiáng)OS適應(yīng)性
• • 3.任何模塊都可以直接調(diào)用其他模塊，無(wú)需采用詳細(xì)傳遞進(jìn)行通信，效率高
• 缺點(diǎn)：
• • 1.模塊間的接口定義未必合理
• • 2.模塊間相互依賴(lài)，更難調(diào)試和驗(yàn)證

1.5外核(exokernel)

• 特征、思想：內(nèi)核負(fù)責(zé)進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程通信等功能，外核負(fù)責(zé)為用戶(hù)進(jìn)程分配未經(jīng)抽象的硬件資源，且由外核負(fù)責(zé)保證資源使用安全
• 優(yōu)點(diǎn)：
• • 1.外核可直接給用戶(hù)進(jìn)程分配“不虛擬、不抽象”的硬件資源，使用戶(hù)進(jìn)程可以更靈活的使用硬件資源
• • 2.減少了虛擬硬件資源的“映射層”，提升效率
• 缺點(diǎn)：
• • 1.降低了系統(tǒng)的一致性
• • 2.是系統(tǒng)變得更復(fù)雜

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二、操作系統(tǒng)引導(dǎo)

2.1什么是操作系統(tǒng)引導(dǎo)？

操作系統(tǒng)引導(dǎo)：開(kāi)機(jī)的時(shí)候，怎么讓操作系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)

安裝操作系統(tǒng)后：

• 磁盤(pán)包括：
• • 主引導(dǎo)記錄（MBR）（包含：磁盤(pán)引導(dǎo)程序和分區(qū)表）
• • C：盤(pán)
• • D：盤(pán)
• • E：盤(pán)等
• • C：盤(pán)中又包含：
  • • 引導(dǎo)記錄PBR（負(fù)責(zé)找到“啟動(dòng)管理器”）
  • • 根目錄
  • • 其他
• 主存：
• • 由ROM（BIOS）包含：ROM引導(dǎo)程序，即自舉程序和RAM組成

2.2操作系統(tǒng)引導(dǎo)過(guò)程

• 1.CPU從一個(gè)特定的主存地址開(kāi)始，取指令，執(zhí)行ROM中的引導(dǎo)程序（先進(jìn)行硬件自檢，再開(kāi)機(jī)）
• 2.將磁盤(pán)的第一塊 – – 主引導(dǎo)記錄讀入內(nèi)存，執(zhí)行磁盤(pán)引導(dǎo)程序，掃描分區(qū)表
• 3.從活動(dòng)區(qū)（又稱(chēng)主分區(qū)，即安裝了操作系統(tǒng)的分區(qū)）讀入分區(qū)引導(dǎo)記錄，執(zhí)行其中的程序
• 4.從根目錄下找到完整的操作系統(tǒng)初始化程序（啟動(dòng)管理器）并執(zhí)行，完成“開(kāi)機(jī)”的一系列動(dòng)作

三、虛擬機(jī)

• 虛擬機(jī)：使用虛擬化技術(shù)，將一臺(tái)物理機(jī)器虛擬化為多臺(tái)虛擬機(jī)器（Virtual Machien ,VM）,每個(gè)虛擬機(jī)器都可以獨(dú)立運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)
• 同義術(shù)語(yǔ)：虛擬機(jī)管理程序/虛擬機(jī)監(jiān)控程序/Virtual Machien Monitor（VMM）/Hypervisor

文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-658135.html

• 兩類(lèi)虛擬機(jī)管理程序（VMM）的對(duì)比

到了這里，關(guān)于操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)核、虛擬機(jī)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！