第1章 计算机系统概述(2)

1.4操作系统结构

随着操作系统功能的不断增多和代码规模的不断变大,合理的操作系统结构,对于降低操作系统复杂度,提升操作系统安全与可靠性来说变得尤为重要。

• 分层法:
  优点:
  1.便于系统调试和验证,简化系统的设计和实现
  2.易于扩充和维护
  
  缺点:
  1.合理定义各层较难(依赖关系比较固定)
  2.效率较差(执行功能需要穿越多层,性能开销大)

• 模块化:
  优点:
  1.提高操作系统设计的正确性,可理解性,可维护性。
  2.增加操作系统的可适应性
  3.加速操作系统的开发过程
  
  缺点:
  1.模块间接口规定很难满足对接口的实际需求
  2.各个模块设计者的思路不同,以至于难找到一个可靠的决定顺序解决问题

• 宏内核:
  将系统模块都作为一个紧密联系的整体运行在内核态。各个模块之间资源直接共享,性能优势好。
  
  主流操作系统(Windows,Android,iOS,macOS,Linux)等都是宏内核

• 微内核:
  最核心部分功能保留在内核中,只能内核态执行,其他部分在用户态即可执行。
  
  特点(重要考点):
  1.内存小
  2.C/S模式(客户端/服务器模式)
  3.机制与策略分离模式
  4.面向对象技术
  5.扩展性和灵活性
  6.可靠性和安全性
  7.可移植性
  8.分布式计算
  功能:
  1.进程和线程管理 2.低级存储器管理 3.中断和陷入处理

• 外核
  优点:减少映射层

1.5操作系统引导(非常重点)

(1)启动过程:
1.CPU通电
2.执行JMP指令跳转到BIOS(ROM芯片,属于主存内部,因此可知主存由RAM和ROM组成)
3.登记BIOS中断程序例程入口地址
4.硬件自检
5.操作系统引导

(2)引导过程:
1.将磁盘第一块(主引导记录)读入内存,执行磁盘引导程序,扫描分区表
2.找到活动分区(主分区,安装了操作系统的分区),读入分区引导记录,执行其中程序
3.从根目录找到完整操作系统初始化程序,执行并完成开机一系列操作

1.6虚拟机

!!!操作系统也是虚拟机!!!

	第一类虚拟机	第二类虚拟机
对物理资源的控制权	直接运行在物理机上,能直接和控制物理资源	运行在软件上,需要向底层操作系统申请资源
性能	直接控制物理机,性能好	需要向底层操作系统申请资源
可移植性	差	直接将虚拟机的相应文件移动就可以移植,好
运行模式	可以执行最高特权指令	不能直接执行,需要向底层操作系统申请