操作系統(tǒng)的組成部分

發(fā)布時間: 2012/9/13 17:47:57

　　操作系統(tǒng)理論研究者有時把操作系統(tǒng)分成四大部分：

驅(qū)動程序- 最底層的、直接控制和監(jiān)視各類硬件的部分，它們的職責是隱藏硬件的具體細節(jié)，并向其他部分提供一個抽象的、通用的接口。

內(nèi)核- 操作系統(tǒng)之最內(nèi)核部分，通常運行在最高特權級，負責提供基礎性、結(jié)構性的功能。

接口庫- 是一系列特殊的程序庫，它們職責在于把系統(tǒng)所提供的基本服務包裝成應用程序所能夠使用的編程接口（API），是最靠近應用程序的部分。例如，GNU C運行期庫就屬于此類，它把各種操作系統(tǒng)的內(nèi)部編程接口包裝成ANSI C和POSIX編程接口的形式。

外圍- 所謂外圍，是指操作系統(tǒng)中除以上三類以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高級服務的部件。例如，在微內(nèi)核結(jié)構中，大部分系統(tǒng)服務，以及UNIX/Linux中各種守護進程都通常被劃歸此列。

當然，本節(jié)所提出的四部結(jié)構觀也絕非放之四海皆準。例如，在早期的微軟視窗操作系統(tǒng)中，各部分耦合程度很深，難以區(qū)分彼此。而在使用外核結(jié)構的操作系統(tǒng)中，則根本沒有驅(qū)動程序的概念。因而，本節(jié)的討論只適用于一般情況，具體特例需具體分析。

操作系統(tǒng)中四大部分的不同布局，也就形成了幾種整體結(jié)構的分野。常見的結(jié)構包括：簡單結(jié)構、層結(jié)構、微內(nèi)核結(jié)構、垂直結(jié)構、和虛擬機結(jié)構。

內(nèi)核結(jié)構

內(nèi)核是操作系統(tǒng)最內(nèi)核最基礎的構件，因而，內(nèi)核結(jié)構往往對操作系統(tǒng)的外部特性以及應用領域有著一定程度的影響。盡管隨著理論和實踐的不斷演進，操作系統(tǒng)高層特性與內(nèi)核結(jié)構之間的耦合有日趨縮小之勢，但習慣上，內(nèi)核結(jié)構仍然是操作系統(tǒng)分類之常用標準。

內(nèi)核的結(jié)構可以分為單內(nèi)核、微內(nèi)核、超微內(nèi)核、以及外核等。

單內(nèi)核結(jié)構是操作系統(tǒng)中各內(nèi)核部件雜然混居的形態(tài)，該結(jié)構于1960年代（亦有1950年代初之說，尚存爭議），歷史最長，是操作系統(tǒng)內(nèi)核與外圍分離時的最初形態(tài)。

微內(nèi)核結(jié)構是1980年代產(chǎn)生出來的較新的內(nèi)核結(jié)構，強調(diào)結(jié)構性部件與功能性部件的分離。20世紀末，基于微內(nèi)核結(jié)構，理論界中又發(fā)展出了超微內(nèi)核與外內(nèi)核等多種結(jié)構。盡管自1980年代起，大部分理論研究都集中在以微內(nèi)核為首的“新興”結(jié)構之上，然而，在應用領域之中，以單內(nèi)核結(jié)構為基礎的操作系統(tǒng)卻一直占據(jù)著主導地位。

在眾多常用操作系統(tǒng)之中，除了QNX和基于Mach的UNIX等個別系統(tǒng)外，幾乎全部采用單內(nèi)核結(jié)構，例如大部分的Unix、Linux，以及Windows（微軟聲稱Windows NT是基于改良的微內(nèi)核架構的，盡管理論界對此存有異議）。微內(nèi)核和超微內(nèi)核結(jié)構主要用于研究性操作系統(tǒng)，還有一些嵌入式系統(tǒng)使用外核。

基于單內(nèi)核的操作系統(tǒng)通常有著較長的歷史淵源。例如，絕大部分UNIX的家族史都可上溯至1960年代。該類操作系統(tǒng)多數(shù)有著相對古老的設計和實現(xiàn)（例如某些UNIX中存在著大量1970年代、1980年代的代碼）。另外，往往在性能方面略優(yōu)于同一應用領域中采用其他內(nèi)核結(jié)構的操作系統(tǒng)（但通常認為此種性能優(yōu)勢不能完全歸功于單內(nèi)核結(jié)構）。

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