操作系统内核知识课件
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备和系统资源的部分组成，指的是一个提供硬件抽 象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统 软件。
内核
严格地说，内核并不是计算机系统中必要的组成部分。
程序可以直接地被调入计算机中执行，这样的设计说 明了设计者不希望提供任何硬件抽象和操作系统的支 持，它常见于早期计算机系统的设计中。最终，一些 辅助性程序，例如程序加载器和调试器，被设计到机 器核心当中，或者固化在只读存储器里。这些变化发 生时，操作系统内核的概念就渐渐明晰起来了。
一个内核不是一套完整的操作系统。一套基于Linux
内核的完整操作系统叫作Linux操作系统，或是 GNU/Linux。
Linux内核结构框图
Linux内核组成
1. 进程调度程序(SCHED)负责控制
进程访问CPU。保证进程能够 公平地访问CPU，同时保证内 核可以准时执行一些必需的硬 件操作。
2. 内存管理程序(MM)使多个进程
单内核模型以提高系统执行效率为设计理念，因为
整个系统是一个统一的内核，所以其内部调用效率 很高。
单内核特点
单内核的缺点也正是由于其源代码是一个整
体而造成的，通常各模块之间的界限并不特 别清晰，模块间的调用比较随意，所以进行 系统修改或升级时，往往“牵一发而动全 身”，导致工作量加大，使其难于维护。
可靠性：单内核操作系统的设计特点决定了当某一
服务出错时，可能会造成整个系统的崩溃的结果。 所以，微内核的可靠性较单内核高。
性能：微内核操作系统调用系统服务时需通过发送
消息给相关程序才能完成，所以开销较大。
小结
内核在操作系统中占有什么的地位、有什么结构？ 单内核与微内核各有什么特点？ 在嵌入式系统中，选择哪种类型的内核更好？
Linux内核组成
这些子系统虽然实现的功能相对独立，但存在着较
强的依赖性(调用依赖模块中相应的函数)，所以说 linux内核是单块结构(monolithic)的，而windows体系 结构是微内核(microkernel)的。
什么是单内核
单内核也叫集中式操作系统。整个系统是一个大模
块，可以被分为若干逻辑模块，即处理器管理、存 储器管理、设备管理和文件管理，其模块间的交互 是通过直接调用其他模块中的函数实现的。
可以安全地共享机器的主存系 统，并支持虚拟内存。
3. 虚拟文件系统(VFS)。通过提供一个所有设备的公共文件接口，
VFS抽象了不同硬件设备的细节。此外， VFS支持与其他操作系 统兼容的不同的文件系统格式。
4. 网络接口(NET)。提供对许多建网标准和网络硬件的访问。 5. 进程间通信(IPC)子系统。为进程之间的通信提供一些机制。
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操作系统的内核
学习目标
掌握内核的组成 了解Linux内核结构 了解单内核操作系与微内核操作系统的特点
什么是内核
内核(kernel )是操作系统最基本的部分，是一个操作
系统的核心。负责管理系统的进程、内存、设备驱 动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳 定性。
内核由操作系统中用于管理存储ຫໍສະໝຸດ Baidu、文件、外围设
什么是微内核
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。
微内核特点
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。
单内核与微内核的比较
内核
严格地说，内核并不是计算机系统中必要的组成部分。
程序可以直接地被调入计算机中执行，这样的设计说 明了设计者不希望提供任何硬件抽象和操作系统的支 持，它常见于早期计算机系统的设计中。最终，一些 辅助性程序，例如程序加载器和调试器，被设计到机 器核心当中，或者固化在只读存储器里。这些变化发 生时，操作系统内核的概念就渐渐明晰起来了。
一个内核不是一套完整的操作系统。一套基于Linux
内核的完整操作系统叫作Linux操作系统，或是 GNU/Linux。
Linux内核结构框图
Linux内核组成
1. 进程调度程序(SCHED)负责控制
进程访问CPU。保证进程能够 公平地访问CPU，同时保证内 核可以准时执行一些必需的硬 件操作。
2. 内存管理程序(MM)使多个进程
单内核模型以提高系统执行效率为设计理念，因为
整个系统是一个统一的内核，所以其内部调用效率 很高。
单内核特点
单内核的缺点也正是由于其源代码是一个整
体而造成的，通常各模块之间的界限并不特 别清晰，模块间的调用比较随意，所以进行 系统修改或升级时，往往“牵一发而动全 身”，导致工作量加大，使其难于维护。
可靠性：单内核操作系统的设计特点决定了当某一
服务出错时，可能会造成整个系统的崩溃的结果。 所以，微内核的可靠性较单内核高。
性能：微内核操作系统调用系统服务时需通过发送
消息给相关程序才能完成，所以开销较大。
小结
内核在操作系统中占有什么的地位、有什么结构？ 单内核与微内核各有什么特点？ 在嵌入式系统中，选择哪种类型的内核更好？
Linux内核组成
这些子系统虽然实现的功能相对独立，但存在着较
强的依赖性(调用依赖模块中相应的函数)，所以说 linux内核是单块结构(monolithic)的，而windows体系 结构是微内核(microkernel)的。
什么是单内核
单内核也叫集中式操作系统。整个系统是一个大模
块，可以被分为若干逻辑模块，即处理器管理、存 储器管理、设备管理和文件管理，其模块间的交互 是通过直接调用其他模块中的函数实现的。
可以安全地共享机器的主存系 统，并支持虚拟内存。
3. 虚拟文件系统(VFS)。通过提供一个所有设备的公共文件接口，
VFS抽象了不同硬件设备的细节。此外， VFS支持与其他操作系 统兼容的不同的文件系统格式。
4. 网络接口(NET)。提供对许多建网标准和网络硬件的访问。 5. 进程间通信(IPC)子系统。为进程之间的通信提供一些机制。
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操作系统的内核
学习目标
掌握内核的组成 了解Linux内核结构 了解单内核操作系与微内核操作系统的特点
什么是内核
内核(kernel )是操作系统最基本的部分，是一个操作
系统的核心。负责管理系统的进程、内存、设备驱 动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳 定性。
内核由操作系统中用于管理存储ຫໍສະໝຸດ Baidu、文件、外围设
什么是微内核
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。
微内核特点
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。
单内核与微内核的比较