Symbian系統體系結構

在symbian os上運行的四種軟件 

應用程序 application

服務     server

引擎     engine

內核     kernel

Symbian系統使用活動對象與客戶-服務器(C/S)對事件處理系統進行了優化 

硬件資源: 

    一個CPU，32位RAM 

    一個ROM(只讀存儲器),里面有操作系統與內建的中間件和應用程序 

    ROM盤被映射到Z:盤，所有的文件都可以通過Z:盤訪問。 

    系統RAM.系統RAM用于兩個方面，一是被當前活動的程序和系統核心使用,另一個是當成”C”盤的磁盤空間。這兩個部分的大小是變化的，不可以保留某個的大小。由于RAM通常只有8MB到16MB,所以內存可能用完，因此經常出現內存越界錯誤或是(寫文件時)磁盤已滿錯誤 

    I/O設備,包括帶數字筆輸入的觸摸屏，鍵盤，記憶卡(被當成D盤)，RS232串口，紅外口，藍牙。 

電源，包括電池與外接電源 

Symbian OS與PC系統的區別如下: 

資源限制:CPU太慢、內存太少 

沒有硬盤,不能使用寫到硬盤的虛擬內存,不能保證有足夠的空間保存程序或是數據文件 

電源條件嚴格. 

Symbian系統結構分為三層，內核層、引擎層、應用層。如下圖所示: 

boundary

Boundary

Kernel（內核）：工作在高級別，管理機器所有硬件資源。對其它軟件模塊提供訪問這些硬件資源的接口。 

引擎層：提供應用層與內核層的一個橋梁，相當于API接口，但引擎層可以將內核提供的API進行再次封裝，而不是將內核API直接暴露，這樣可以將多種API實現的功能寫成模塊，而只向第三方軟件開發商提供簡單易用的接口。它主要負責應用程序中操作數據而不是與用戶交互的部分.通常你可以把一個程序分成引擎部分和一個GUI部分,多部Symbian內帶的程序都是這樣做的。一個應用程序引擎可以是一個獨立的代碼模塊或是一個獨立的DLL，或是幾個DLL引擎和應用程序間的邊界是模塊或DLL的邊界。所以在Symbian中有四個組件類型與三個邊界類型。DLL或是模塊組件對交叉引用來說很方便。它們使系統模塊化與保持封裝。 

權限邊界對交叉引用比較費資源，但是保證系統對用戶太程序隱藏內核與設備 

進程邊界是所有的交叉中最昂貴的，它們保證在RAM中分開每個程序 

應用層：應用程序工作在用戶模式，不能直接訪問內核和硬件資源，只能通過引擎來間接訪問。 

   應用層的理解與普通操作系統沒有很大的區別，應用程序是一個有用戶界面的程序,在獨立的進程中運行， 服務是沒有用戶界面的程序。服務管理一個或多個資源，并提供API讓客戶可以訪問它的服務。享受服務的客戶可以是一個程序或是其它服務。每個服務也運行在獨立的進程空間中。 

   在Symbian中，服務的形式類似其它操作系統上用驅動程序或是內核程序提供的功能。如文件系統的訪問也是客戶/服務類型的。(微內核 )   

可執行文件的格式 

    在Symbian中有兩種類型的可執行文件: 

EXE：每個程序都有一個主入口E32main()(看上面的例子),它在獨立的進程中運行 

DLL：提供多個入口，由系統或是已存在的線程(進程)調用 

有兩種類型的DLL。

共享庫DLL：為一個或多個程序提供固定的API這些DLL多數后綴是DLL，當程序啟動時就被讀到內存中。 

多態DLL：這些DLL實現抽象的API，如一個打印機驅動，Socket協議或是一個應用程序。它們的擴展名多不是.DLL而是.PRN或.PRT或.APP等。它們從與DLL相關的類繼承，并通常只有在程序需要它們時才讀入。 

    從技術上看起來與普通系統上動態庫的靜態載入與動態載入沒有區別 

但是從功能上看就不一樣了，一種是實現某種特殊功能的，從某個相關類繼承的DLL另一個是普通DLL

代碼執行 

    如果程序代碼在ROM上，則直接執行,不然需要讀到RAM中(與普通操作系統不同，普通操作系統都需要讀到RAM中 不能直接在硬盤上執行) 

可執行代碼包括三種類型的二進制數據: 

程序代碼 

只讀靜態數據 

可寫靜態數據 

    在Symbian中對待.exe與.dll是不同的 

    由于.exe是不可共享的,如果它在RAM中執行，那與普通PC系統沒有區別,如果在RAM中執行，那它在RAM中為可寫靜態數據分配內存 

    而.dll是共享的，當dll首次讀入內存中時，它被分配到一個特殊的地址，第二個線程需要這個dll時它只要訪問已經存在的這份Copy就可以。在所有使用它的進程中DLL的地址都是相同的。Symbian系統維護一個引用計數，當沒有其它線程引用時才將它Unload. 

在ROM上的DLL像ROM上的exe一樣直接在ROM上執行 

為了對dll的大小進行優化，Symbbian進行如下操作; 

    多數系統支持通過名字與通過數字訪問dll提供的入口，由于名字太長，浪費空間，所以symbian只提供通過數字訪問，當然在link時可以通過名字link.也就是說在.dll中沒有名字訪問辦法，在.lib(引導庫，引導linker正確的link這個dll,這個是在windows中使用的概念，在win下每創建一個dll都會創建一個用戶引導鏈接的同名.lib)中有,你的程序link時link的是.lib,link完成后編譯器會自動把引用dll的代碼變成數字引用 

如果dll被讀到ram,那重定位信息(把dll  load到什么地址)也必須包含在可執行文件格式中,這個的影響就是你不能把一個在rom中執行的程序放到ram中執行的程序.(rom中執行的多是oem廠家,所以普通開發者多不用關心) 

    多數應用程序有自己有exe來創建進程，其它的程序使用動態庫(DL)L的形式，在主服務線程中調用自己的線程 

    多數GUI程序都是多態(polymorphic)dll,有一個主入口點NewApplication(),這個入口點創建并返回一個繼承自CEikAppication的對象.這樣的程序被apprun.exe調用，app文件名為參數傳入。 

電源管理 

電源必須高效使用 

    在系統已經關機時，確定程序仍然可以運行。如鬧鈐，關機后，到時時仍然可以開機 

電源突然關掉時，關鍵數據應該可以保存 

設備驅動 

    雖然一般不會了解它，但是理解一下還是很有用的 

設備驅動工作在兩個級別 

    第一個是中斷服務程序(ISR)，ISR必須很短，并且不能做很多事情，因為它可能在任何時間出現，甚至在內核服務中。通常它只是通知設備產生了中斷并設置一個標志，要求內核為第二階段的處理運行一個延遲的函數調用(delayed function call DFC) 

在方便的時候內核調度DFC.DFC可以使用多數的核心api,通常只是工作了后向用戶線程通知IO操作已經完成  

定時器 

    內核支持真機上64hz的時鐘與模擬器上10hz的時鐘 

    時鐘中斷是最高優先級中斷，它可以通過User::After或是RTime::After訪問。時鐘中斷在關機時停止，所以如果你請求5s后的定時操作，然后跑2s,關機，再開機時它也要等3s 

內核同時支持日期/時間時鐘，你可以使用User::At或是RTime::At。這個定時器很準確。在關機時，如果時間到了，那它會開機，這對鬧鐘很合適。 

內存 

    Symbian使用內存管理單元(memory management unit MMU)管理內存 

    ROM被映射到z:盤，被映射到一個固定的地址。 

    物理RAM被MMU分在4k的頁,每個物理頁可以用于: 

    用戶進程的虛地址空間。 

    內核服務的虛地址空間 

    RAM盤，盤符是C：RAM盤只可通過文件服務進程訪問 

    如果dll不在rom中，那它被讀到ram,dll被讀到ram里面后頁面標記為只讀只讀的。 

MMU的頁面轉換表.如果想理解的話學習一下操作系統原理 

自由頁表 

每個進程的地址空間可以分成下面三類: 

系統范圍的內存，如系統的rom或是讀到ram中的dll 

進程范圍的內存，如進程的.exe映象和它的可寫的靜態數據 

    每個線程的內存,包括線程的棧與線程默認的堆(使用線程默認堆的原因只是為了提高內存分配與釋放的速度，從開發角度來看，它與系統里面的內存沒有區別)。 

    注意沒有交換文件，所以所有的內存都是直接使用。同時，也可能會發生內存不夠或是磁盤(c 已滿錯誤 每個線程的默認棧很小，只有12k,所以在symbian開發中，不要放太多東西到棧中,一般對象都是在堆中分配的。 線程創建后，它的棧大小就不可再改變。 線程可以使用new或是User::Alloc從線程默認堆中分配內存.如果希望從其它堆中分配內存，只能使用new 

動態庫(DLL) 

    Symbian中dll不支持可寫的靜態數據,所以你在里面不可能使用可寫的全局變量或是靜態變量. 

    為什么不支持呢?如果支持，那每個進程調用這個dll時，都需要為這個進程分配一個獨立的堆，而堆最小單位是4k,系統中有很多堆，并且有很多程序，所以內存消費基金是很大的。所以就不支持了 

    這樣開發時不是很不方便？因為在dll中有時需要保存自己的狀態，進行交互 為了解決這個問題，symbian中引入了線程本地數據(thread-local storage TLS)概念(查看Dll::Tls Dll;;SetTls)。但是調用TLS性能比較慢.tls的最大大小是1.8k 通常這夠用了。 

文件: 

C： flash ram盤 

Z： rom盤 

D：記憶棒之類的外掛盤 

事件處理 

事件處理模型如右圖: 

    在Symbian中使用活動對象（active object）來處理事件 

    在SymbianOS中，所有的Symbian OS線程都是事件處理器，每個線程有一個活動調度對象,加上一個或多個活動對象來處理從設備或其它程序發過來的事件。 每個活動對象都有一個虛擬的成員函數RunL(),在這個函數里面處理事件。 

多任務與搶占式 

Symbian OS實現搶占式多線程。 

活動對象用于在單個線程內實現非搶占式多任務 

結束語：

可以看出，對于不同的平臺，操作系統都有相似之處。如進程的調度，資源的管理，程序的執行方式，IO，文件系統等等。但對于不同的平臺，又有其各自的特點。如Symbian OS中的DLL EXE的區別與Linux中的是不一樣的。而對于事件的處理也不一樣。程序的執行與其在存儲設備中的位置也是有區別的。總之，不管對應于哪種平臺，其自身的操作系統總是實現對資源的有效管理，并維持秩序，確保效率，同時又提供一個方便的接口供用戶使用。這也是操作系統的本質所在。 

PS:這是Symbian的大眾理解,大部分資源來自于網上.沒有什么特別之處.系統分層結構圖也無法貼上來.汗~~!