1.2 UNIX/LINUX体系结构

UNIX/LINUX体系结构

操作系统在计算机体系中的位置

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内核的功能 - 内存管理

• 内存分配调用:包括静态分配方式、动态分配方式
• 内存保护:确保每个程序子自己的内存空间运行、互不干扰。方法是使用界限寄存器或储存保护键。
• 地址映射：实现程序逻辑地址与储存器的物理地址之间的映射功能；
• 内存扩充:从逻辑上扩充和物理内存，以允许比物理内存更大的程序在机器内允许，为此操作系统必须具有：请求调入功能与置换功能

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内核的功能 - 进程控制

• 进程控制：进程创建、撤销、阻塞、唤醒
• 进程协调：由于进程运行的异步性，因此进程同步的任务是对诸进程的运行协调，包括两种方式：进程互斥方式与进程同步方式；
• 进程通信：主要完后才能同一台不同进程间通信和不同机器上进程间的通信，以共同完成一相同的任务；
• 进程调度：操作系统按照一定的规则对等待运行的多道程序进行调度，以保证每个程序都能有机会得到运行，并最终完成

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内核的功能 - 文件管理

• 文件储存空间的管理：为每一文件分配必要的外存空间。为提高外部储存空间的利用率，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件储存空间的使用情况；
• 目录管理：为了方便用户的文件进行管理，对文件系统建立一定的结构的目录结构，同时要求快速的目录查询手段；
• 文件的读写管理和存取控制：利用一定的系统调用对文件进行读写操作。同时，为防止系统中的文件被非法访问和窃取，文件系统中必须提供有效存取控制功能；

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内核的功能 - 设备管理

• 缓冲管理：管理各种类型的缓冲区，如字符缓冲区和块缓冲区，以缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，最终达到提高CPU和I／O设备的利用率，进而提高系统吞吐量的目的；
• 设备分配：根据用户的I/O请求，为之分配其所需要的设备；
• 设备处理：又称为设备驱动程序，任务是实现CPU和设备控制器之间的通信；
• 设备独立性和虚拟设备：一方面保证用户程序独立于物理设备，另一方面保证多个进程能并发地共享同一个设备；

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UNIX/Linux操作系统架构