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  • 微内核,qnx,vxworks QNX – 微内核结构的实时操作系统
  • 微内核结构可以有效地支持多处理机运行,故非常适用于分布式系统,当前比较流行的、能支持多处理机运行的OS,几乎全部都采用了微内核结构,如 Mach OS、Windows 2000/XP。 一、计算机体系结构——冯 · 诺依曼结构...

    微内核结构可以有效地支持多处理机运行,故非常适用于分布式系统,当前比较流行的、能支持多处理机运行的OS,几乎全部都采用了微内核结构,如 Mach OS、Windows 2000/XP。


    目录

    一、计算机体系结构——冯 · 诺依曼结构
    二、必备基础知识
    三、操作系统的结构
    四、虚拟机的概念



    一、计算机体系结构——冯 · 诺依曼结构

    数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

    在这里插入图片描述


    二、必备基础知识

    1. 中断和陷入

    (1)陷入(自陷 陷阱 trap) 是由软件产生的中断,通常是由于执行了错误的指令 或者 用户请求而产生。 (所以它也是中断,特殊的中断)

    (2)硬件通过系统发送信号到CPU触发中断,软件则执行特别操作,即系统调用,去触发陷入。

    (3)事件是由中断(硬件)或陷入(软件)引起的。也可以说 操作系统也是由中断或陷入驱动的

    (4)中断服务程序用于处理中断。

    (5)中断其实是对控制权的转移


    2. 双操作模式(内核模式与用户模式)

    (1)双操作模式 : 内核模式(系统模式 / 内核态 / 系统态) and 用户模式(用户态)

    (2)目的: 为了对 操作系统的程序 和 用户的程序 进行区分。

    (3)内核模式:OS进行工作; 用户模式:用户程序进行工作。

    (4)当系统启动之后,硬件从内核模式开始。操作系统接着加载,然后开始在用户模式下执行用户程序; 一旦有陷入或中断,硬件会从用户模式切换到内核模式(OS进行工作)。


    3. 特权指令与非特权指令

    (1)将可能引起损害的机器指令设为 特权指令(privileged instruction)

    (2)特权指令包括:切换到用户模式的指令、I/O控制、定时器管理、中断管理等。

    (3)只有在内核模式下才允许执行。

    (4)用户模式下通过 系统调用(system call) 请求OS执行特权指令。


    4. 系统调用

    (1)因为特权指令只能在内核态被执行,因此操作系统有必要提供接口来为应用程序提供诸如读取磁盘某位置的数据的接口,这些接口就被称为系统调用

    (2)当操作系统接收到系统调用请求后,会让处理器进入内核模式,而当处理完系统调用内容后,操作系统会让处理器返回用户模式,来执行用户代码。

    5. 硬件保护——定时器(timer)

    (1)设置目的: 防止用户程序陷入死循环 或 霸占控制权(不将控制返给操作系统)。

    (2)简单来说就是:在交给用户程序之前就设置好时间,然后倒计时,时间一到中断计算机。

    (3)详细介绍:

    定时器可设置为在指定周期后中断计算机,指定周期可以是固定或可变的。

    可变定时器(variable timer)—般通过一个固定速率的时钟和计数器来实现。操作系统设置计数器每次时钟滴答时,计数器都要递减。当计数器的值为 0 时,就会产生中断 。

    (4)修改定时器的指令是特权指令。



    三、操作系统的结构

    1. 单一体结构(不是重点)

    在这里插入图片描述

    2. 层次结构

    在这里插入图片描述

    3. 微内核结构

    在这里插入图片描述

    (1)四个要点

    ① 内核要足够小
    微内核并非是一个完整的OS,而只是将操作系统中最基本的部分放入内核
    通常包含有:1)与硬件紧密相关的部分 2)一些较为基本的功能 3)客户和服务器之间的通信

    ② 基于客户 / 服务器模式
    (其实一看到这个词,我想到的就是一排排很大的那个服务器的机器,然后就很疑惑,操作系统怎么还跟服务器扯上关系了呢。但是仔细看了下,并不是那个实体的服务器机器,这里指的是一组与服务器功能相似的进程,能够提供服务、传递信息,所以还是在系统内部的)

    操作系统最基本的部分放在内核,其它绝大部分功能都放在微内核外的一组服务器(进程)中实现。它们运行在用户态

    服务器进程举例:管理线程的、管理虚拟存储器的、管理 I/O 设备的 ……

    客户与服务器之间通过微内核来进行信息交互,如图:

    在这里插入图片描述


    ③ 应用“机制与策略分离”原理

    说白了就是 食材 与 炒菜方法……机制是食材,策略是炒菜方法,可以把食材炒成各种不同的菜肴。

    机制: 实现某一功能的具体执行机构。通常在微内核中,正因如此,微内核才可以做的如此小。
    策略: 借助算法或参数,利用机制去实现想要的功能。

    ④ 采用面向对象技术

    (2)微内核的基本功能
    ① 进程(线程)管理
    ② 低级存储器管理
    ③ 中断和陷入处理



    四、虚拟机的概念

    在这里插入图片描述

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  • QNX – 微内核结构的实时操作系统.pdf------不知道怎么删除这个资源,请大家不要下这个,下载qnx培训资料_1111和qnx培训资料_2222,一起才能打开
  • 在操作系统的结构设计中,微内核结构表示的是 A) 总体式结构 B) 层次结构 C) 分布式结构 D) 客户机/server结构 微内核是指把操作系统结构中的内存管理、设备管理、文件系统等高级服务功能尽可能地从内核中分离...

    在操作系统的结构设计中,微内核结构表示的是

    A)  总体式结构
    B)  层次结构
    C)  分布式结构

    D)  客户机/server结构
       微内核是指把操作系统结构中的内存管理、设备管理、文件系统等高级服务功能尽可能地从内核中分离出来。变成几个独立的非内核模块,而在内核仅仅保留少量最主要的功能,使内核变得简洁可靠。因此叫微内核。
    微内核实现的基础是操作系统理论层面的逻辑功能划分。

    几大功能模块在理论上是相互独立的,形成比較明显的界限,其长处例如以下:
    · 充分的模块化,可独立更换任一模块而不会影响其它模块,从而方便第三方开发、设计模块。
    · 未被使用的模块功能不必执行,因而能大幅度降低系统的内存需求。
    · 具有非常高的可移植性。理论上讲仅仅须要单独对各微内核部分进行移植改动就可以。因为微内核的体积通常非常小,并且互不影响,因此工作量非常小。


    微内核操作系统中,内核是指精心设计的、能实现现代OS最主要的核心功能的部分。微内核并不是是一个完整的OS。而仅仅是操作系统中最主要的部分,它通经常使用于:
    ① 实现与硬件紧密相关的处理;
    ② 实现一些较主要的功能;
    负责客户和server之间的通信
    它们仅仅是为构建通用OS提供一个重要基础。这样就能够确保把操作系统内核做得非常小。


    转载于:https://www.cnblogs.com/llguanli/p/7277775.html

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  • 在操作系统的结构设计中,微内核结构表示的是 A) 整体式结构 B) 层次结构 C) 分布式结构 D) 客户机/服务器结构  微内核是指把操作系统结构中的内存管理、设备管理、文件系统等高级服务功能尽可能地从内核中...

    在操作系统的结构设计中,微内核结构表示的是

    A)  整体式结构
    B)  层次结构
    C)  分布式结构

    D)  客户机/服务器结构
       微内核是指把操作系统结构中的内存管理、设备管理、文件系统等高级服务功能尽可能地从内核中分离出来,变成几个独立的非内核模块,而在内核只保留少量最基本的功能,使内核变得简洁可靠,因此叫微内核。
    微内核实现的基础是操作系统理论层面的逻辑功能划分。几大功能模块在理论上是相互独立的,形成比较明显的界限,其优点如下:
    · 充分的模块化,可独立更换任一模块而不会影响其他模块,从而方便第三方开发、设计模块。
    · 未被使用的模块功能不必运行,因而能大幅度减少系统的内存需求。
    · 具有很高的可移植性,理论上讲只需要单独对各微内核部分进行移植修改即可。由于微内核的体积通常很小,而且互不影响,因此工作量很小。


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    实际上就是一种将系统中的代码转移到更高层次当中,尽可能地减少操作系统中的东西,仅仅保留一个小体积的内核,一般情况下其使用的主要方法就是通过用户进程来实现操作系统所具备的各项功能,具体来说就是用户进程可以将相关的请求和要求发送到服务器当中,然后由服务器完成相关的操作以后在通过某种渠道反馈到用户进程当中。

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