1.計算機的硬體資源
2.作業系統要提供的功能
3.單核心與微核心
4.作業系統分層
計算機中資源大致可以分為兩類資源，一種是硬體資源，一種是軟體資源。先來看看硬體資源有哪些，如下：
匯流排，負責連線各種其它裝置，是其它裝置工作的基礎。
2.cpu，即**處理器，負責執行程式和處理資料運算。
記憶體，負責儲存執行時的**和資料。
硬碟，負責長久儲存使用者檔案資料。
網絡卡，負責計算機與計算機之間的通訊。
顯示卡，負責顯示工作。
各種 i/o 裝置，如顯示器，印表機，鍵盤，滑鼠等。
核心作為硬體資源和軟體資源的管理者，其內部組成在邏輯上大致如下：
1.管理 cpu，由於 cpu 是執行程式的，而核心把執行時的程式抽象成程序，所以又稱為程序管理。
2.管理記憶體，由於程式和資料都要占用記憶體，記憶體是非常寶貴的資源，所以核心要非常小心地分配、釋放記憶體。
3.管理硬碟，而硬碟主要存放使用者資料，而核心把使用者資料抽象成檔案，即管理檔案，檔案需要合理地組織，方便使用者查詢和讀寫，所以形成了檔案系統。
4.管理顯示卡，負責顯示資訊，而現在作業系統都是支援 gui（圖形使用者介面）的，管理顯示卡自然而然地就成了核心中的圖形系統。
5.管理網絡卡，網絡卡主要完成網路通訊，網路通訊需要各種通訊協議，最後在核心中就形成了網路協議棧，又稱網路元件。
6.管理各種 i/o 裝置，我們經常把鍵盤、滑鼠、印表機、顯示器等統稱為 i/o（輸入輸出）裝置，在核心中抽象成 i/o 管理器。
核心除了這些必要元件之外，根據功能不同還有安全元件等，最值得一提的是，各種計算機硬體的效能不同，硬體型號不同，硬體種類不同，硬體廠商不同，核心要想管理和控制這些硬體就要編寫對應的**，通常這樣的**我們稱之為驅動程式。
硬體廠商就可以根據自己不同的硬體編寫不同的驅動，加入到核心之中。單核心結構
單核心就是把以上諸如管理程序的**、管理記憶體的**、管理各種 i/o 裝置的**、檔案系統的**、圖形系統**以及其它功能模組的**，把這些所有的**經過編譯，最後鏈結在一起，形成乙個大的可執行程式。
這個大的可執行程式也向使用者提供了一些介面：就是我們常說的系統呼叫
結構大體如圖
應用程式呼叫記憶體分配的 api（應用程式介面）函式。
處理器切換到特權模式，開始執行核心**。
核心裡的記憶體管理**按照特定的演算法，分配一塊記憶體。
把分配的記憶體塊的首位址，返回給記憶體分配的 api 函式。
記憶體分配的 api 函式返回，處理器開始執行使用者模式下的應用程式，應用程式就得到了一塊記憶體的首位址，並且可以使用這塊記憶體了。
單核心結構有明顯的缺點，因為它沒有模組化，沒有擴充套件性、沒有移植性，高度耦合在一起，一旦其中乙個元件有漏洞，核心中所有的元件可能都會出問題
開發乙個新的功能也得重新編譯、鏈結、安裝核心。其實現在這種原始的單核心結構已經沒有人用了。這種單核心唯一的優點是效能很好，因為在核心中，這些元件可以互相呼叫，效能極高
微核心架構正好與單核心架構相反，它提倡核心功能盡可能少：僅僅只有程序排程、處理中斷、記憶體空間對映、程序間通訊等功能
這樣的核心是不能完成什麼實際功能的，開發者們把實際的程序管理、記憶體管理、裝置管理、檔案管理等服務功能，做成乙個個服務程序。
和使用者應用程序一樣，只是它們很特殊，單核心提供的功能，在微核心架構裡由這些服務程序專門負責完成微核心定義了一種良好的程序間通訊的機制——訊息。應用程式要請求相關服務，就向微核心傳送一條與此服務對應的訊息，微核心再把這條訊息**給相關的服務程序，接著服務程序會完成相關的服務。服務程序的程式設計模型就是迴圈處理來自其它程序的訊息，完成相關的服務功能
在微核心下拐了幾個彎，一來一去的訊息帶來了非常大的開銷，當然各個服務程序的切換開銷也不小。這樣系統效能就大打折扣。
微核心有很多優點，首先，系統結構相當清晰利於協作開發。其次，系統有良好的移植性，微核心**量非常少，就算重寫整個核心也不是難事。最後，微核心有相當好的伸縮性、擴充套件性
今天如此龐雜的計算機，其實也是一層一層地構建起來的，從硬體層到作業系統層再到應用軟體層這樣構建。分層的主要目的和好處在於遮蔽底層細節，使上層開發更加簡單。
計算機領域的乙個基本方法是增加乙個抽象層，從而使得抽象層的上下兩層獨立地發展，所以在核心內部再分若干層也不足為怪。
比如程序排程模組要有兩種機制：
1.程序排程，它的目的是要從眾多程序中選擇乙個將要執行的程序，當然有各種選擇的演算法，例如，輪轉演算法、優先順序演算法等
2.程序切換，它的目的是停止當前程序，執行新的程序，主要動作是儲存當前程序的機器上下文，裝載新程序的機器上下文。
選擇乙個程序的演算法和**是不容易發生改變的，需要改變的**是程序切換的相關**，因為不同的硬體平台的機器上下文是不同的。
這時最好是將程序切換的**放在乙個獨立的層中實現，比如硬體平台相關層，當作業系統要執行在不同的硬體平台上時，就只是需要修改硬體平台相關層中的相關**，這樣作業系統的移植性就大大增強了。
首先大致將我們的作業系統核心分為三個大層，分別是：
核心介面層。
核心功能層。
核心硬體層。
核心介面層：定義了一系列介面，主要有以下內容
1.定義介面
2.檢查其引數是否合法，如果引數有問題就返回相關的錯誤，接著呼叫下層完成功能的核心**
核心功能層
主要完成各種實際功能，這些功能按照其類別可以分成各種模組，當然這些功能模組最終會用具體的演算法、資料結構、**去實現它，核心功能層的模組如下：
程序管理，主要是實現程序的建立、銷毀、排程程序，當然這要設計幾套資料結構用於表示程序和組織程序，還要實現乙個簡單的程序排程演算法。2. 記憶體管理，在核心功能層中只有記憶體池管理，分兩種記憶體池：頁面記憶體池和任意大小的記憶體池。
裝置管理，這個是最難的，需要用一系列的資料結構表示驅動程式模組、驅動程式本身、驅動程式建立的裝置，最後把它們組織在一起，還要實現建立裝置、銷毀裝置、訪問裝置的**，這些**最終會呼叫裝置驅動程式，達到操作裝置的目的。
核心硬體層，主要包括乙個具體硬體平台相關的**
初始化，初始化**是核心被載入到記憶體中最先需要執行的**，例如初始化少量的裝置、cpu、記憶體、中斷的控制、核心用於管理的資料結構等。
cpu 控制，提供 cpu 模式設定、開、關中斷、讀寫 cpu 特定暫存器等功能的**。
中斷處理，儲存中斷時機器的上下文，呼叫中斷**函式，操作中斷控制器等。
物理記憶體管理，提供分配、釋放大塊記憶體，記憶體空間對映，操作 mmu、cache 等。
平台其它相關的功能，有些硬體平台上有些特殊的功能，需要額外處理一下。
UCOS II核心結構
1.1 臨界段可以關中斷來保持獨佔。為什麼可以關中斷來保持獨佔呢？因為能引起排程的有兩個，乙個是呼叫 系統函式，另外乙個是中斷喚醒了乙個事件。而明顯進入臨界段是不會呼叫系統函式的了，因而意外的就是 可能會發生中斷，所以把中斷關掉了，就不會發生排程了。1.2 任務 ucos的任務可以達64個，但是最高...
Linux核心結構
linux核心主要由五個子系統組成 程序排程，記憶體管理，虛擬檔案系統，網路介面，程序間通訊。1.程序排程 sched 控制程序對cpu的訪問。當需要選擇下乙個程序執行時，由排程程式選擇最值得執行的程序。可執行程序實際上是僅等待cpu資源的程序，如果某個程序在等待其它資源，則該程序是不可執行程序。l...
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