计算机操作系统教程PPT课件 第13章 一个小型操作系统的实现 共67页.ppt

《计算机操作系统教程》第13章主要探讨了一个小型操作系统——MINIX的实现，涵盖了MINIX的概述、进程管理、I/O任务、内存管理和文件系统等核心概念。MINIX是由A.S.Tanenbaum教授在20世纪80年代用C语言编写的，旨在提供一个类似于UNIX但内部结构经过重新设计的操作系统。其源代码公开，便于学习和研究。 13.1 MINIX概述 MINIX最初是为了教学目的而设计，它模仿了UNIX的外观，但在内部采用了模块化的消息传递机制。MINIX 2.0基于POSIX标准，适用于80x86架构的计算机。系统分为四层结构：用户进程层、系统调用层、文件系统层和内核层。其中，命令解释器shell作为用户与操作系统交互的接口，它使用C语言编写，支持标准输入输出，可以通过重定向和管道进行复杂的数据流操作。 13.1.1 MINIX的组成结构 MINIX的四层结构包括： 1. 用户进程层：包含shell和其他用户程序，shell负责解释和执行用户输入的命令。 2. 系统调用层：提供进程与内核之间的接口。 3. 文件系统层：处理文件操作和存储管理。 4. 内核层：执行底层硬件操作和资源调度。 13.1.2 MINIX的源代码组织 MINIX的源代码逻辑上分为/usr/include和/usr/src目录，头文件（.h文件）用于定义常量、宏和结构类型，便于不同文件共享。公共头文件如kernel.h、mm.h和fs.h分别对应内核、内存管理和文件系统的主要功能。 13.2 进程 在MINIX中，进程是系统中进行计算的逻辑实体。进程管理涉及进程创建、撤销、状态转换、同步和通信等。MINIX通过进程间的消息传递实现并发执行和资源共享。 13.3 I/O任务 I/O管理涉及设备驱动、中断处理和缓冲区管理。MINIX使用设备驱动程序来处理硬件交互，中断处理用于响应硬件事件，缓冲区管理则优化数据传输效率。 13.4 内存管理 内存管理负责分配、回收和保护内存资源。MINIX采用分页或分段技术，实现虚拟内存，保证多个进程安全高效地共享物理内存。 13.5 文件系统 文件系统是MINIX中存储和组织数据的关键组件。它管理磁盘空间，提供文件的创建、删除、读写等操作，并维护文件的元数据，如权限、大小和创建时间。 MINIX操作系统以其模块化设计和开源特性，为学习操作系统原理提供了宝贵的实践平台。通过对MINIX的学习，可以深入理解操作系统的核心机制，包括进程控制、内存分配、I/O操作和文件系统管理，这些知识点对于理解和开发操作系统至关重要。