操作系统中的设计方法

操作系统可以通过多种结构来实现。操作系统的结构主要取决于操作系统中众多常见组件如何集成和合并到内核中。在本文中，您将学习以下操作系统结构。操作系统设计中使用了各种结构。这些结构如下：

1. 简单结构
2. 微内核结构
3. 分层结构

简单结构

此类操作系统小巧、简单且功能有限，没有明确定义的结构。接口和功能级别之间缺乏分离。MS-DOS 是此类操作系统的最佳示例。MS-DOS 中的应用程序可以访问基本的 I/O 功能。如果其中一个用户程序在这些操作系统上失败，整个系统都会崩溃。以下是 MS-DOS 结构图，可以帮助您理解简单结构。

简单结构的优点和缺点

简单结构有各种优点和缺点。简单结构的一些优点和缺点如下：

优点

1. 由于应用程序和硬件之间的接口有限，它提供了卓越的应用程序性能。
2. 内核开发人员可以轻松创建此类操作系统。

缺点

1. 由于模块之间没有明显的界限，结构非常复杂。
2. 它不强制操作系统中的数据隐藏。

微内核结构

这种微内核结构通过消除所有非必要的内核组件并将其实现为用户程序和系统来创建操作系统。因此，较小的内核被称为微内核。

这种微内核结构的优点是所有新服务都必须添加到用户空间而不是内核中，并且内核不需要更新。因此，它更安全、更可靠。如果一项服务失败，操作系统的其余部分不受影响。Mac OS 是此类操作系统的最佳示例。

微内核结构的优点和缺点

微内核结构有各种优点和缺点。微内核结构的一些优点和缺点如下：

优点

1. 它允许操作系统在不同平台之间移植。
2. 由于微内核很小，它们可以有效地进行测试。

缺点

1. 随着模块间通信级别的增加，系统性能会下降。

分层结构

操作系统可以分成多个部分，同时对系统保持更多的控制。在此安排中，操作系统分为层（级别）。硬件位于**_最底层（第 0 层）_**，用户界面位于**_最顶层（第 N 层）_**。这些层以这样一种方式设计，即每一层只要求低层的功能。调试得到简化，因为如果低层被调试，并且在调试期间发生错误，则错误必须只发生在该层。低层已经过彻底测试。

UNIX 是分层结构的最好例子。这种结构的主要缺点是数据必须更新并传递到每一层，这增加了系统开销。此外，需要仔细规划层，因为一层只能使用低层。

分层结构的优点和缺点

分层结构有各种优点和缺点。分层结构的一些优点和缺点如下：

优点

1. 分层使操作系统更容易改进，因为可以轻松更改层的实现，而不会影响其他层。
2. 调试和系统验证易于执行。

缺点

1. 与简单结构相比，这种结构会降低应用程序性能。
2. 它需要更好的规划来构建层，因为高层只使用低层的功能。

模块化结构或方法

它被认为是操作系统的最佳方法。它涉及设计一个模块化内核。它类似于分层结构，因为每个内核都有指定和受保护的接口，但它更灵活，因为一个模块可以调用任何其他模块。内核只包含有限数量的基本组件，额外服务在运行时或启动时作为动态可加载模块添加到内核中。