操作系统概念——第二章：操作系统结构
操作系统服务
1. 一组操作系统服务提供对用户很有用的函数:
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用户界面（一种是命令行界面；另一种是批界面，最为常用的是图形用户界面）
- 程序执行
- I/O操作
- 文件系统操作
- 通信（一个进程需要与另一个进程交换信息 ）
此操作系统函数不是帮助用户而是确保系统本身高效运行。多用户系统通过共享计算机资源可以提高效率：
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错误检测（操作系统需要知道可能出现的错误。）
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资源分配（当同时有多个用户或多个作业运行时，系统必须为它们中的每一个分配资源）
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统计（需要记录哪些用户使用了多少和什么类型的资源 ）
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保护和安全。
操作系统的用户界面
2. 用户与操作系统交互有两种基本的方法：
- 命令解释程序（CLI）： 在具有多个命令解释程序选择的系统中，解释程序被称为外壳（shell）—— 命令解释程序的主要作用是获取井执行用户指定的下一条命令 ，这一层中提供的许多命令都是操作文件的:创建、删除、列出、打印、复制、执行等 。
- 图形用户界面（GUI
系统调用
3. 什么是系统调用：通俗的讲，说的是操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口。用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的服务；比如用户可以通过文件系统相关的调用请求系统打开文件、关闭文件或读写文件，可以通过时钟相关的系统调用获得系统时间或设置定时器等。
4.向操作系统传递参数通常用三种方法：
- 通过寄存器来传递参数，不过有时，参数数量会比寄存器多。
- 若参数数量比寄存器多，参数通常存在内存的块和表中，并将块的地址通过寄存器来传递。
- 参数也可以通过程序放在或压入堆栈中，并通过操作系统弹出。
系统调用类型
5.系统调用大致可分成五大类:进程控制、文件管理、设备管理、信息维护和通信
(1) 进程控制
1 结束.中止
2 装入.执行
3 创建进程.终止进程
4 取得进程属性.设置进程属性
5 等待时间
6 等待事件.唤醒事件
7 分配和释放内存
(2) 文件管理
1 创建文件.删除文件
2 打开.关闭
3 读.写.重定位
4 取得文件属性.设置文件属性
(3) 设备管理
1 请求设备.释放设备
2 读.写.重定位
3 取得设备属性.设置设备属性
4 逻辑链接或断开设备
(4) 信息维护
1 读取时间或如期.设置时间或日期
2 读取系统数据.设置系统数据
3 读取进程、文件或设备属性
4 设置进程、文件或设备属性
(5) 通信
1 创建、删除通信连接
2 发送、接收信息
3 传递状态信息
4 连接或断开远程设备
6. 控制卡：一个批处理系统概念，一个管理进程执行的命令。当出现一个错误的时候，有的程序允许控制卡指出一个具体的恢复动作。
7. 许多操作系统都提供程序的时间表，以表示一个程序在某个位置或某些位置执行所花的时间。时间表要求具有跟踪功能或定时时间中断。
8. 消息传递模型：交换少量数据很有用，不必避免冲突，对于计算机间的通信更容易实现；但消息传递通常用系统调用来实现，因此需要更多的内核接入的时间消耗；
共享内存模型：允许最大速度地通信，十分方便，对于计算机内的通信可以以内存的速度进行，并且仅在建立共享内存区域时需要系统调用；但在保护和同步方面存在一些问题
操作系统结构
9. 简单结构：有些操作系统没有明确定义的结构，现在很少见了。
10. 分层方法：操作系统分成若干层，每层建立在较低层之上。分层的主要优点是模块化，选择了分层，这样每层只能利用较底层的功能和服务。缺点就是分层的主要困难涉及到对层的仔细认真的定义，而且与其他方法相比其效率稍差。解决方法：使用数量更少而功能更多的分层设计，提供了绝大多数模块化代码的优点，同时避免了分层定义和交互的困难问题。
11.微内核：
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将所有非基本部分从内核中移走，并将它们实现为系统程序或用户程序。
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微内核通常包括最小的进程和内存管理以及通信功能
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主要功能是 使客户程序和运行在用户空间的各种服务之间进行通信
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好处：1.便于扩充系统 2. 绝大多数服务作为用户执行而不是内核进程执行＝》更好的安全性和可靠性
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缺点：必须忍受由于系统功能总开销的增加而导致系统性能的下降。
12. 模块
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大多数现代操作系统实现内核模块：
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采用面向对象的方法
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每个核心组件是分开的
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每部分与已知接口的其他部分通信
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每部分根据需要加载到内核
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总之，类似于层，但更灵活。
13. 虚拟机
虚拟机（VirtualMachine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
优点：
- 通过完全保护系统资源，虚拟机提供了一个坚实的安全层
- 虚拟机允许进行系统开发而不必中断正常的系统操作
