Windows操作系统体系结构.ppt

Windows操作系统原理 os.cs.tsinghua.edu.cnos.pku.edu.cn 本书结构 全书共九章，含盖了操作系统原理课程的全部理论内容以及Windows 2000/XP操作系统构成的各个方面 九章的内容依次是： 第1章 操作系统概述 第2章 Windows 2000 ／XP 的体系结构 第3章 进程管理 第4章 存储管理 第5章 文件系统 第6章 I/O系统 第7章 网络 第8章 应用程序设计 第9章 驱动程序设计 章节结构 一般性原理＋Windows 2000/XP原理 一般性原理占全章篇幅的1/3～1/2 Windows 2000/XP作为与原理映照的实例约占1/2～2/3篇幅 每章配有习题或思考题若干，可配合教学使用 实习 Windows 2000/XP的体系结构 本章要点 操作系统的设计目标 操作系统的设计阶段 几种常见的操作系统体系结构范型 Windows 2000/XP的操作系统模型 Windows 2000/XP的体系结构 Windows 2000/XP的重要组成部分 Windows 2000/XP的系统机制 Windows 2000/XP注册表、服务控制与管理机制 操作系统的设计问题 操作系统设计有着不同于一般应用系统设计的特征： 复杂程度高 研制周期长 正确性难以保证 解决途径： 良好的操作系统结构 先进的开发方法和工程化的管理方法 高效的开发工具 操作系统的设计目标 可靠性：正确性和健壮性 高效性：提高系统的运行效率 易维护性：易读、易扩充、易剪裁、易修改性 易移植性：一次开发，多处使用 安全性：计算机软件系统安全性的基础 可适应性 简明性 Windows 2000/XP的设计目标 总原则：市场需求 驱动 设计目标 需求： 提供一个真32位抢占式可重入的虚拟内存操作系统 能够在多种硬件体系结构和平台上运行 能够在对称多处理系统上运行并具有良好的可伸缩性 优秀的分布式计算平台，既可作为网络客户，又可作为网络服务器 可运行多数现有16位MS-DOS和Microsoft Windows 3.1 应用程序 符合政府对符合POSLX 1003.1的要求 符合政府和企业对操作系统安全性的要求 支持Unicode，适应全球市场的需要 Windows 2000/XP的设计目标： 可扩充性 可移植性 可靠性及坚固性 兼容性 性能 操作系统的设计考虑 功能设计：操作系统应具备哪些功能 算法设计：选择和设计满足系统功能的算法和策略，并分析和估算其效能 结构设计：选择合适的操作系统结构 操作系统结构设计 按照系统的功能和特性要求，选择合适的结构，使用相应的结构设计方法将系统逐步地分解、抽象和综合，使操作系统结构清晰、简单、可靠、易读、易修改，而且使用方便，适应性强 操作系统结构 程序结构 程序结构的两层含义 程序的结构良好的准则 软件结构 操作系统结构 重要性 解决什么问题 ，目标何在 困难在那里 几种常见的操作系统结构 模块组合结构 模块组合结构的特点与适应性 模块间转接随便 数据基本上作为全程量处理 常常关中断，系统的并发性难以提高 层次结构 层次结构设计方法的核心思想 例如E.W.Dijkstra的THE系统： 层次结构的特点 分解成许多功能单一的模块，各模块之间有清晰的组织结构和依赖关系 具有更高的可读性和可适应性 层次结构是单向依赖的，上层模块建立在下层基础上，设计了比较可靠的基础 很容易增加或替换掉一层而不影响其它层次 便于修改、扩充 层次结构的层间关系 全序 半序 层次结构的两种类型 进程分层结构 实现代价较大： 必须设立一个进程控制块，用以保留进程的状态信息，增加了内存开销 进程之间的控制转移、状态保留及信息传送，均由核心去管理，时间消耗多，效率下降 系统并发活动过多，调度负担过重，且同步操作过于分散，易于造成死锁，影响了系统的安全性 层次管程结构 进程：并发单位 类程：专用资源的抽象 管程：共享资源的抽象 一个动态的系统则由内核和一组有限个满足规定调用关系的进程P、类程C和管程M构成。其中进程是系统中唯一能动的成分，管程和类程都是被动成分 存取图 优点 采用层次管程结构的系统结构清晰、统一 同步操作相对集中，系统安全性较高 用高级语言书写程序，研制周期短，通过编译技术获取更高的灵活性和效率 只用一种概念描述并发，减少了不必要的并行性，减少了系统开销。 缺点： 管程嵌套问题比较难于高效的解决 不便于管理多个资源和全局性资源 虚拟机结构 如IBM大型机上的系列操作系统 基本思想：系统应该提供 1）多道程序能力 2）一个比裸机有更方便扩展界面的计算机 。但是二者的实现应该相互独立 优缺点 虚拟机概念可以实现完全保护 用软件从