操作系统逻辑结构
操作系统的逻辑结构
逻辑结构就是 OS 的设计和实现思路
口逻辑结构的种类
- 整体式结构
- 层次式结构
- 微内核结构（客户/服务器结构，Client/Seryer）
整体式结构
整体式结构以模块为单位，模块之间互相调用。
特点
- 模块设计、编码和调试独立
- 模块调用自由
- 模块通信多以全局变量形式完成
缺点
- 信息传递随意，维护和更新困难。
层次式结构
例如：TCP/IP协议
所有的功能模块按照次序排成若干层，相邻层单向依赖或单向调用
层次结构的优点
- 结构清晰，避免循环调用。
- 整体问题局部化，系统的正确性容易保证。
- 有利于操作系统的维护、扩充、移植
微内核结构（客户/服务器结构，Client/Seryer）
操作系统 = 微内核+核外服务器
微内核
足够小，提供OS最基本的核心功能和服务
- 实现与硬件紧密相关的处理
- 实现一些较基本的功能；
- 负责客户和服务器间的通信。
核外服务器：
- 完成OS的绝太部分服务功能，等待应用程序提出请求。
- 由若干服务器或进程共同构成口。例如：进程/线程服务器，虚存服务器，设备管理服务器等，以进程形式运行在用户态。
CPU的态
CPU态（Mode）
- CPU的工作状态。
- 对资源和指令使用权限的描述
态的分类
- 核态（Kernel mode）
- 能够访问所有资源和执行所有指令
- 管理程序/OS内核口
- 用户态（User.mode，目态）
- 仅能访问部分资源，其它资源受限。
- 用户程序
- 管态（Supervisor mode）
- 介于核态和用户态之间，界限不明确，有些甚至没有
用户态和核态的转换
-
用户态向核态转换
- 用户请求OS提供服务
- 发生中断
- 用户进程产生错误（内部中断）
- 用户态企图执行特权指令
-
口核态向用户态转换的情形
- 一般是执行中断返回：IRET
存储程序和数据的部件口分类
按存储器（半导体存储器逵写工作方式
- RAM
- ROM
按存储元的材料
- 半导体存储器（常作主存）
- 磁存储器（磁带，磁盘）
- 光存储器（光盘）
按与CPU的联系
- 主存：直接和CPU交换信息
- 辅存：不能直接和CPU交换信息
存储体系
- 寄存器
- 高速缓存（CACHE）
- 主存
- 辅存
中断机制
中断是指CPU对突发的外部事件的反应过程或机制。CPU收到外部信号（中断信号）后，停止当前工作，转去处理该外部事件，处理完毕后回到原来工作的中断处（断点）继续原来的工作。
引入中断的目的
- 实现并发活动
- 实现实时处理
- 故障自动处理
一些概念
- 中断源：引起系统中断的事件
- 中断类型：强迫性中断和自愿中断（程序预期达到还是没达到）、外中断（中断）和内中断（俘获）口外中断（内部还是外部事件）、不可屈蔽中断和可屏蔽中断口（中断原因紧要还是不紧要）
- 断点：程序中断的地方，将要执行的下一指令的地址
- 现场：程序正确运行所依赖的信息集合。两个处理过程为现场保护和现场恢复。
中断响应过程
- 识别中断源
- 保护断点和现场
- 装入中断服务程序的入口地址（CS:P）
- 进入中断服务程序
- 恢复现场和断点
- 中断返回：IRET
中断响应的实质
- 交换指令执行地址
- 交换CPU的态
- 工作
- 现场保护和恢复
- 参数传递（通信）
