作業系統（operating system，OS）是管理計算機硬體與軟體資源的電腦程式，同時也是計算機系統的核心與基石。常駐作業系統是指開機以後作業系統一直都在記憶體中，直到關機才退出。這裡常駐一般是指作業系統中核心功能模組，主要是因為記憶體大小有限以及核心功能模組需要經常調用。
基本介紹
- 中文名：常駐作業系統
- 外文名：resident operating system
- 學科：計算機
- 定義：開機以後作業系統一直都在記憶體中
- 有關術語：作業系統
- 領域：計算機系統
簡介,記憶體空間,微核心作業系統,組成,基本功能,
簡介
常駐作業系統是指開機以後作業系統一直都在記憶體中，直到關機才退出。作業系統一般所需要記憶體空間都比較大，如果作業系統所有功能常駐記憶體，會大大降低系統資源的利用率和吞吐量。因為計算機系統中記憶體大小是有限的。這裡常駐作業系統不是廣義上作業系統，而是微核心作業系統。微核心作業系統需要記憶體較小，同時能實現與硬體有關的功能，符合系統性能和記憶體空間大小的要求。
記憶體空間
地址空間（address space）表示任何一個計算機實體所占用的記憶體大小。源程式經過彙編或編譯後再經過連結編輯程式加工形成的程式的裝配模組，及轉換為相對地址編址的模組，它是以0為基址順序進行編址的。相對地址也稱為邏輯地址或虛擬地址，把程式中由相對地址組成的空間叫做邏輯地址空間。相對地址空間通過地址再定位機構轉換到絕對地址空間，絕對地址空間也叫物理地址空間。記憶體空間一般是指主存儲器空間（物理地址空間）或系統為一個用戶程式分配記憶體空間。
微核心作業系統
微核心由一群儘可能將數量最小化的軟體程式組成，它們負責提供實現一個作業系統所需要的各種機制與功能，微核心作業系統就是一種基於微核心架構的作業系統。
組成
夠小的核心
在微核心作業系統中，核心是指精心設計的、能實現現代OS最基本的核心功能的部分。微核心並非是一個完整的OS，而只是作業系統中最基本的部分，它通常用於：
① 實現與硬體緊密相關的處理；
② 實現一些較基本的功能；
③ 負責客戶和伺服器之間的通信。
它們只是為構建通用OS提供一個重要基礎，這樣就可以確保把作業系統核心做得很小。
基於客戶/伺服器模式
由於客戶/伺服器（Client/Server）模式，具有非常多的優點，故在單機微核心作業系統中幾乎無一例外地都採用客戶/伺服器模式，將作業系統中最基本的部分放入核心中，而把作業系統的絕大部分功能都放在微核心外面的一組伺服器(進程)中實現。例如用於提供對進程(執行緒)進行管理的進程(執行緒)伺服器，提供虛擬存儲器管理功能的虛擬存儲器伺服器，提供I/O設備管理的I/O設備管理伺服器等，它們都是被作為進程來實現的，運行在用戶態，客戶與伺服器之間是藉助微核心提供的訊息傳遞機制來實現信息互動的。
套用“機制與策略分離”原理
在現代作業系統的結構設計中，經常利用“機制與策略分離”的原理來構造OS結構。所謂機制，是指實現某一功能的具體執行機構。而策略，則是在機制的基礎上，藉助於某些參數和算法來實現該功能的最佳化，或達到不同的功能目標。通常，機制處於一個系統的基層，而策略則處於系統的高層。在傳統的OS中，將機制放在OS的核心的較低層，把策略放在核心的較高層次中。而在微核心作業系統中，通常將機制放在OS的微核心中。正因為如此，才有可能將核心做得很小。
採用面向對象技術
作業系統是一個極其複雜的大型軟體系統，我們不僅可以通過結構設計來分解作業系統的複雜度，還可以基於面向對象技術中的“抽象”和“隱蔽”原則控制系統的複雜性，再進一步利用“對象”、“封裝”和“繼承”等概念來確保作業系統的“正確性”、“可靠性”、“易修改性”、“易擴展性”等，並提高作業系統的設計速度。正因為面向對象技術能帶來如此多的好處，故面向對象技術被廣泛套用於現代作業系統的設計中。
基本功能
進程(執行緒)管理
大多數的微核心 OS，對於進程管理功能的實現，都採用“機制與策略分離”的原理。例如， 為實現進程(執行緒)調度功能， 須在進程管理中設定一個或多個進程(執行緒)優先權佇列；能將指定優先權進程(執行緒)從所在佇列中取出，並將其投入執行。由於這一部分屬於調度功能的機制部分，應將它放入微核心中。應如何確定每類用戶(進程)的優先權，以及應如何修改它們的優先權等，都屬於策略問題，可將它們放入微核心外的進程(執行緒)管理伺服器中。由於進程(執行緒)之間的通信功能是微核心 OS 最基本的功能，被頻繁使用，因此幾乎所有的微核心 OS 都是將進程(執行緒)之間的通信功能放入微核心中。此外,還將進程的切換、執行緒的調度，以及多處理機之間的同步等功能也放入微核心中。
低級存儲器管理
通常在微核心中，只配置最基本的低級存儲器管理機制。如用於實現將用戶空間的邏輯地址變換為記憶體空間的物理地址的頁表機制和地址變換機制，這一部分是依賴於機器的，因此放入微核心。而實現虛擬存儲器管理的策略，則包含應採取何種頁面置換算法，採用何種記憶體分配與回收策略等，應將這部分放在微核心外的存儲器管理伺服器中去實現。
中斷和陷入處理
大多數微核心作業系統都是將與硬體緊密相關的一小部分放入微核心中處理。此時微核心的主要功能，是捕獲所發生的中斷和陷入事件，並進行相應的前期處理。如進行中斷現場保護，識別中斷和陷入的類型，然後將有關事件的信息轉換成訊息後，把它傳送給相關的伺服器。由伺服器根據中斷或陷入的類型，調用相應的處理程式來進行後期處理。
