整体式和分层式操作系统的区别

在本文中，您将了解整体式和分层式操作系统之间的区别。但在讨论这个问题之前，您必须先了解整体式和分层式操作系统的概念，以及它们的优缺点。

什么是整体式操作系统？

它是一种非常简单的操作系统，其中文件管理、设备管理、进程管理和内存管理都直接由内核控制。所有这些组件，包括文件管理和内存管理，都位于内核中。

它也称为整体式内核。它是一种旧式的操作系统。它们曾用于银行执行小任务，例如批处理和分时。整体式内核充当管理所有硬件组件的虚拟机。它与功能有限的微内核不同。微内核有两个部分：内核空间和用户空间。这两部分都通过IPC（进程间通信）相互通信。使用微内核的好处是，如果一个服务器发生故障，另一个服务器会接管。整体式架构操作系统最早在1970年代使用。

整体式操作系统有三个主要层：应用程序层、整体式内核和硬件层。这些操作系统中的每个应用程序都有自己的地址空间。因此，应用程序更安全。内核负责管理操作系统服务，包括文件系统、内存管理器和 CPU 调度程序。

整体式操作系统的特点

• 内核空间中的一个代码块包含操作系统所有功能，包括内存管理、设备控制和文件处理。
• OS 的服务之间没有调用限制，因为它们都直接连接。
• 性能通常更快，因为所有代码都直接交互并在内核模式下运行。
• OS 各组件之间没有明确的划分，这使得更新或隔离它们变得困难。
• 错误更难追踪，一个组件的故障可能会导致整个系统崩溃。
• 紧密的相互依赖性使得频繁升级单个功能变得困难，这样做通常需要修改整个内核。

整体式操作系统的优点和缺点

整体式操作系统有各种优点和缺点。其中一些如下：

优点

1. 整体式内核运行速度很快，因为内存管理、文件管理、进程调度等都实现在同一个地址空间中。
2. 其结构简单。内核包含处理所需的所有组件。
3. 所有组件都可以直接相互交互，也可以与内核交互。
4. 它在执行小型任务方面表现更好，因为它可以处理有限的资源。

缺点

1. 整体式 OS 更容易产生错误和 bug。这是因为用户程序使用与内核相同的地址空间。
2. 用整体式操作系统编写的代码不容易移植。
3. 从整体式操作系统中添加和删除功能非常困难。必须修改和重新编译所有代码才能添加或删除功能。

什么是分层式操作系统？

一个用于处理系统软件和用户软件的不同层的操作系统称为分层式操作系统。较低层负责核心系统软件，而较高层负责处理应用程序软件。

分层式操作系统被划分为多个层，每一层服务于特定任务。开发分层式操作系统的目标是克服整体式操作系统的局限性。它被开发出来是为了改进现有的结构，例如 UNIX 的整体式和简单结构（MS-DOS）。

分层式操作系统主要有六个层。这些层如下：

1. 硬件

OS 架构的最低层，负责处理硬件设备。

2. CPU 调度

它负责调度任务并将进程安排给 CPU。

3. 内存管理

它管理内存。它将进程从磁盘移到主内存执行，并将执行过的程序返回磁盘。

4. 进程管理

它处理进程，并分配 CPU 来执行进程。

5. 输入/输出缓冲区

它允许用户与系统交互，并控制 I/O 设备缓冲区，确保 I/O 设备正常工作。

6. 用户程序

它与文字处理器、浏览器等用户程序相关。所有程序都在这一层处理。

分层式操作系统的特点

• OS 被划分为不同的层，每一层都扮演特定的功能（例如，系统调用、用户界面和硬件管理）。
• 为了确保严格的模块化交互，一层只能与直接之上或之下的一层进行通信。
• 当每一层都可以单独开发和测试时，设计和管理系统就更简单了。
• 当错误可以更容易地归因于特定层时，故障排除和测试就变得更容易了。
• 系统更安全，因为一层中的故障不会立即影响其他层。
• 与整体式系统相比，分层通信可能导致额外的开销，并可能略微降低执行速度。

分层式操作系统的优点和缺点

分层式操作系统有各种优点和缺点。一些优点和缺点如下：

优点

1. 易于调试

由于分层是独立的，因此调试非常简单。如果 CPU 调度层出现错误，开发人员只需调试该层。

2. 模块化

这种设计支持模块化，因为每一层只执行其被安排执行的任务。

3. 抽象

每一层都只关心自己的一组功能。因此，其他层的函数和实现对它来说是抽象的。

4. 易于更新

一层中的修改不会影响其他层。

缺点

1. 复杂且更好的实现

层布局很重要，因为一层可以使用其下方层提供的服务。例如，备份存储层使用内存管理层提供的服务，因此它必须位于内存管理层下方。

2. 执行速度较慢

当一个层希望与另一个层交互时，它会发送一个请求，该请求必须遍历两个层之间的所有层才能得到满足。它增加了响应时间，比整体式系统快。因此，增加层的数量可能导致非常低效的设计。

整体式和分层式操作系统之间的主要区别

在这里，您将了解整体式和分层式操作系统之间的主要区别。整体式和分层式操作系统之间存在各种主要区别。其中一些如下：

1. 整体式操作系统是指整个操作系统在内核空间运行的操作系统。另一方面，分层式操作系统被划分为多个层，每一层服务于特定任务。
2. 整体式操作系统主要有三个层。相比之下，分层式操作系统有多个层。

整体式和分层式操作系统之间的逐项比较

在这里，您将了解整体式和分层式操作系统之间的逐项比较。整体式和分层式操作系统之间存在各种比较。其中一些如下：

结论

操作系统有两种类型：整体式和分层式。整体式操作系统在内核空间运行。相比之下，分层式操作系统被划分为多个层，这些层中的每一层都服务于特定任务。

本文简要介绍了两种著名的操作系统结构方法——分层方法和整体式系统——的特征、优点和缺点。在充分理解了分层式和整体式操作系统结构之后，我们看到了它们之间的区别。最后，我们认识到每种结构都有其独特的优点和特性。为了保持对操作系统基本结构的了解，我们鼓励读者记下从本文中获得的最重要见解，并经常回顾。

常见问题

分层式操作系统与整体式操作系统有什么区别？

可以通过两个主要区别来区分操作系统结构的整体式和分层式方法。一种是整体式中所有的系统和任务都在内核中执行。第二，虽然分层式 OS 有不同的层，并将不同的职责分配给其他层，但整体式只有三个层。

哪种类型的操作系统——分层式或整体式——更好？

每种系统都有其优点和缺点。当需要快速处理并且需要完成少量任务时，整体式系统可能很有用。另一方面，分层式结构在需要抽象和执行复杂任务的情况下效果很好，因为它需要更多的功能。

您更喜欢哪种类型的操作系统——分层式还是整体式？

在需要多任务处理的现代环境中，不应该出现系统停机。因此，为了获得更好的体验并确保系统无错误，最好采用分层方法。

操作系统可以是分层的或整体式的。哪个更好？

这两种系统拓扑结构都有其优点，并且可以根据需求选择最佳的系统。例如，如果工作需求很少且快速输出是主要目标，那么整体式 OS 可能是一个明智的选择。另一方面，如果任务复杂且有多个功能要求，分层式 OS 可能很有用。