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传统的PC系统架构
2020-8-18    点击量:
  传统的PC系统架构  出于技术实现和产业化生产的考虑,当前的PC系统具有清晰的层次化架构。
  
  如图2-1所示,传统的PC系统架构通常由硬件资源、操作系统和软件3个层次组成。硬件资源层包括执行计算任务所需的处理器、内存、存储、网络等硬件资源。操作系统层包括用于进行软/硬件资源管理的操作系统软件。软件层可以被更详细地划分为系统软件层和和应用软件层:系统软件层包括如应用中间件、数据库软件、语言虚拟机等用于构建应用程序运行环境的软件及用于支持应用程序运行的库函数等软件资源,应用软件层指那些能够直接被用户运行或使用的软件。
传统的PC系统架构
       在PC系统架构的各个层次中,操作系统层是整个架构的核心,其主要功能包括硬件资源管理、软件任务管理、文件系统管理等。
  
  操作系统硬件资源管理的目标是对硬件资源进行操作并使之透明地被用户使用。硬件资源包括处理器、内存、I/O设备(例如类似磁盘的块设备、类似网卡的字符设备及其他常用外设)等。其中,对处理器的使用与控制主要通过对处理器上的任务进行合理调度来完成,对I/O设备的使用与控制主要通过硬件中断机制完成。在目前的操作系统中,特别值得关注的是操作系统对内存资源的管理,因为在PC系统中具有高速读/写和访问能力的内存资源比较少,所以操作系统会将在物理上互相隔离的内存资源虚拟成地址连续的内存空间来满足应用程序的需求。
  
  操作系统软件任务管理的目标是使软件任务能够在执行过程中获得最优的资源份额。目前的主流操作系统普遍支持应用程序的进程/线程执行模型,因此,操作系统的软件任务管理就是要控制进程/线程的生命周期状态和资源分配情况,其中最重要的是要解决进程/线程的调度问题,即哪个任务要以什么样的顺序被执行、执行时间是多长等。另外,随着底层硬件资源提供了对多核处理器的支持,在多个进程/线程同时执行的环境中如何确保系统的一致性,也是操作系统软件任务管理中需要解决的关键问题。
  
  操作系统的文件系统管理的目标是屏蔽底层的存储资源细节,使用户能够方便地以文件形式访问存储资源。其实,文件系统就是一种存储资源管理机制,它对底层硬件存储资源进行了高层抽象,将其以文件的形式提供给用户使用。用户在利用文件系统对文件进行操作时,只需要通过文件名称、文件元数据(例如文件修改时间、文件长度等)等逻辑信息即可完成对存储资源的利用和管理,无须考虑底层硬件的实现。

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