周志遠教授作業系統_chap０2＿Operating System Chap2 OS Structure.pdf

OS services

Interface

对于User下指令：

CLI(Command Line Interface)

Shell: 命令行解释器 （CSHELL,BASH）

正式来说，Shell不是OS的一部分，是OS上面的Interface

• Linux常用BASH-GNU操作系统默认shell
  • 不同shell不同的command，也可以做相同事
    • 适应不同用户的使用习惯，改变主题等

GUI(Graphic User Interface)

• 使用鼠标 键盘 显示器
• 图标显示文件，程序等

方便，速度慢，比较受限制。

• 如FFFMPEG是CLI程序，有相应的GUI程序

Communication

根据内存分类

• Message passing 传递信息

  • 坏处：慢，需要多次Copy
  • 程序A Memory Copy 到kernel后，再Copy到B → Protection
    • TCP/IP慢的一个原因：需要copy到kernel再传递到别的PC

• shared memory

  • 坏处：死锁
  • 通过System call 创建共享内存，2个程序都可直接读写
    • Mutli-Thread Program 常用
    • A直接写B的内容

OS Interface

System calls

• 通过kernel mode完成
• 通过软件中断发往kernel请求
• 讲究效率，使用汇编编写

System Calls传参

• 通过寄存器传参
• 储存参数在内存中的表/Structure，然后将其指针传递
• 储存在stack

API

• 方便使用者Programming

• System calls上一层

• 通过Library实现

  • e.g. CLibrary ，Java …

• 与系统调用无绝对数量对应关系

  • malloc free → 使用系统调用的 brk()，只是参数不同
  • abs()，不需要任何API

• Windows： Win32 API

• Linux： POSIX （Portable Operating System Interface for Unix）API

  整合以对抗Microsoft

  • PThread-POSIX里管理进程的接口

• Java： JVM

  • run在Java virtual machine
  • 分不同架构平台版本，以便将其转换成对应架构指令

Why use API?

• 简单
• 可移植
• 效率
  • 不是所有的函数都需要OS服务/kernel
  • 让User不需要了解底层即可快速编写应用

OS Structure

历史演变

• Sample

• Layered

• Microkernel 微内核

  • 代码越少越好
    • reliable，flexible
    • modulize 模块化
  • kernel只负责沟通定义不同module间的Interface，其他组件均像User Program一样运作
    • 易于extension
  • 效率差（每次都要沟通kernel）
  • Message Passing 方式传参

Virtual Machine：四五十年前提出的技术

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