5操作系统的运行机制和体系结构

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操作系统的运行机制和体系结构

目录

一、操作系统的运行机制

二、操作系统的内核

三、操作系统的体系结构


一、操作系统的运行机制

1、指令: 能被计算机识别和执行的命令,一条C程序代码被翻译成多条指令


2、两种指令类型:


特权指令: 具有很高的权限,比如删除指令等

非特权指令: 一般权限,比如加减乘除等指令

3、两种状态: CPU判断什么时候执行特权指令什么时候执行非特权指令,用状态字寄存器(PSW)中的标识符标识状态0和1标识


核心态(管态): 特权指令和非特权指令都能执行(trap指令除外只在用户态下执行)

用户态(目态): 执行非特权指令

4、两种程序:


内核程序: 系统的管理者,运行在核心态

应用程序: 运行在用户态

二、操作系统的内核

1、操作系统内核: 操作系统中最接近硬件的层次

2、内核包括:

最接近硬件的:


时钟管理: 提供计算机的计时功能

中断处理

原语: 一种特殊的程序,例如设备驱动程序,原语的执行具有原子性

铺设在最接近硬件之上的


对系统资源进行管理的功能: 设备管理、进程管理、存储器 管理

三、操作系统体系结构

1、体系结构: 并不是所有操作系统对内核的 划分都是一样的,有的将最接近硬件的和铺设在之上的划分到内核中,而有的只划分最接近硬件的内容到内核

2、操作系统体系结构分类:

(1)大内核


将时钟管理、中断处理、原语和设备管理、进程管理、存储器 管理都划分到内核中(将操作系统的主要功能都作为系统内核,运行在核心态)

优点:高性能

缺点:内核代码庞大,结构混乱,不容易维护

(2)微内核


只将时钟管理、中断处理、原语划分到内核(只把最基本的功能保留到系统内核,运行在核心态)

优点:结构清晰、维护方便

缺点:核心态和用户态切换频繁,性能低

大内核和微内核的类比记忆: 公司管理层和普通员工,在大内核体系中既是管理层又是普通员工;在微内核体系 中,管理层负责核心业务,普通员工负责基础业务,需要随时交流


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