操作系统：11第十二章 操作系统设计.ppt

操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和协调系统的资源，以提供高效、可靠的服务。在第十二章的操作系统设计中，我们探讨了操作系统设计的目标、基本内核、体系结构以及设计方法。 12.1 操作系统设计目标： 设计操作系统时，首要考虑的是其可维护性，这包括代码的易读性、易修改性、易裁减性和易扩充性，确保系统能随着技术的发展和需求的变化而适应。此外，可移植性也是一个重要的考量，使系统能在不同的硬件平台上运行。正确性是保证系统正常运作的基础，要求系统在执行时没有错误。高效性则关注系统的性能，包括减少系统开销（运行系统程序和管理功能所需的时间和空间），以及提高系统效率（优化用户程序和操作系统程序的执行时间比例）。 12.2 操作系统基本内核： 操作系统的内核包含关键组件，如中断处理、原语管理、短程调度（低级调度）和交通控制（同步和互斥）。这些组件相互协作，确保系统的稳定运行。中断处理负责响应硬件事件，原语管理用于原子操作，短程调度管理进程的执行顺序，而交通控制则协调不同组件的访问，防止资源冲突。 12.3 操作系统体系结构： 操作系统的构成可以分为主动成分（如进程和线程）和被动成分（如模块和对象）。体系结构有三种主要类型：基于共享变量、基于消息传递和微内核结构。 - 共享变量结构：组件通过修改共享状态进行通信，效率高但可能导致并发问题。 - 消息传递结构：组件通过发送和接收消息进行通信，适合分布式系统但可能牺牲效率。 - 微内核结构：内核仅包含最基本的服务，其余服务作为用户进程运行，提供更好的可扩展性和适应性，但可能导致性能下降。 12.4 操作系统设计方法： - 模块接口法：将功能分解为独立模块，便于实现和维护，但正确性验证较困难。 - 核扩充法：从基本内核开始逐步添加功能，适应性强，但可能会偏离设计初衷。 - 层次化方法：将系统划分为多个层次，层间单向依赖，便于理解和调试，但调试复杂度因层次增加而上升。 - 面向对象方法：利用对象的封装、继承和多态性来构建系统，提高复用性和可维护性。 以上内容概述了操作系统设计的关键方面，展示了操作系统设计的多样性和复杂性，以及如何通过不同的方法和架构来实现这些设计目标。理解这些概念对于深入理解操作系统的工作原理和开发至关重要。