Symbian系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在symbian os上運(yùn)行的四種軟件 

應(yīng)用程序 application

服務(wù)     server

引擎     engine

內(nèi)核     kernel

Symbian系統(tǒng)使用活動(dòng)對(duì)象與客戶-服務(wù)器(C/S)對(duì)事件處理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化 

硬件資源: 

    一個(gè)CPU，32位RAM 

    一個(gè)ROM(只讀存儲(chǔ)器),里面有操作系統(tǒng)與內(nèi)建的中間件和應(yīng)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(tǒng)RAM.系統(tǒng)RAM用于兩個(gè)方面，一是被當(dāng)前活動(dòng)的程序和系統(tǒng)核心使用,另一個(gè)是當(dāng)成”C”盤的磁盤空間。這兩個(gè)部分的大小是變化的，不可以保留某個(gè)的大小。由于RAM通常只有8MB到16MB,所以內(nèi)存可能用完，因此經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)存越界錯(cuò)誤或是(寫文件時(shí))磁盤已滿錯(cuò)誤 

    I/O設(shè)備,包括帶數(shù)字筆輸入的觸摸屏，鍵盤，記憶卡(被當(dāng)成D盤)，RS232串口，紅外口，藍(lán)牙。 

電源，包括電池與外接電源 

Symbian OS與PC系統(tǒng)的區(qū)別如下: 

資源限制:CPU太慢、內(nèi)存太少 

沒有硬盤,不能使用寫到硬盤的虛擬內(nèi)存,不能保證有足夠的空間保存程序或是數(shù)據(jù)文件 

電源條件嚴(yán)格. 

Symbian系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三層，內(nèi)核層、引擎層、應(yīng)用層。如下圖所示: 

boundary

Boundary

Kernel（內(nèi)核）：工作在高級(jí)別，管理機(jī)器所有硬件資源。對(duì)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(yīng)用層與內(nèi)核層的一個(gè)橋梁，相當(dāng)于API接口，但引擎層可以將內(nèi)核提供的API進(jìn)行再次封裝，而不是將內(nèi)核API直接暴露，這樣可以將多種API實(shí)現(xiàn)的功能寫成模塊，而只向第三方軟件開發(fā)商提供簡單易用的接口。它主要負(fù)責(zé)應(yīng)用程序中操作數(shù)據(jù)而不是與用戶交互的部分.通常你可以把一個(gè)程序分成引擎部分和一個(gè)GUI部分,多部Symbian內(nèi)帶的程序都是這樣做的。一個(gè)應(yīng)用程序引擎可以是一個(gè)獨(dú)立的代碼模塊或是一個(gè)獨(dú)立的DLL，或是幾個(gè)DLL引擎和應(yīng)用程序間的邊界是模塊或DLL的邊界。所以在Symbian中有四個(gè)組件類型與三個(gè)邊界類型。DLL或是模塊組件對(duì)交叉引用來說很方便。它們使系統(tǒng)模塊化與保持封裝。 

權(quán)限邊界對(duì)交叉引用比較費(fèi)資源，但是保證系統(tǒng)對(duì)用戶太程序隱藏內(nèi)核與設(shè)備 

進(jìn)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(gè)程序 

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

   應(yīng)用層的理解與普通操作系統(tǒng)沒有很大的區(qū)別，應(yīng)用程序是一個(gè)有用戶界面的程序,在獨(dú)立的進(jìn)程中運(yùn)行， 服務(wù)是沒有用戶界面的程序。服務(wù)管理一個(gè)或多個(gè)資源，并提供API讓客戶可以訪問它的服務(wù)。享受服務(wù)的客戶可以是一個(gè)程序或是其它服務(wù)。每個(gè)服務(wù)也運(yùn)行在獨(dú)立的進(jìn)程空間中。 

   在Symbian中，服務(wù)的形式類似其它操作系統(tǒng)上用驅(qū)動(dòng)程序或是內(nèi)核程序提供的功能。如文件系統(tǒng)的訪問也是客戶/服務(wù)類型的。(微內(nèi)核 )   

可執(zhí)行文件的格式 

    在Symbian中有兩種類型的可執(zhí)行文件: 

EXE：每個(gè)程序都有一個(gè)主入口E32main()(看上面的例子),它在獨(dú)立的進(jìn)程中運(yùn)行 

DLL：提供多個(gè)入口，由系統(tǒng)或是已存在的線程(進(jìn)程)調(diào)用 

有兩種類型的DLL。

共享庫DLL：為一個(gè)或多個(gè)程序提供固定的API這些DLL多數(shù)后綴是DLL，當(dāng)程序啟動(dòng)時(shí)就被讀到內(nèi)存中。 

多態(tài)DLL：這些DLL實(shí)現(xiàn)抽象的API，如一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)，Socket協(xié)議或是一個(gè)應(yīng)用程序。它們的擴(kuò)展名多不是.DLL而是.PRN或.PRT或.APP等。它們從與DLL相關(guān)的類繼承，并通常只有在程序需要它們時(shí)才讀入。 

    從技術(shù)上看起來與普通系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)庫的靜態(tài)載入與動(dòng)態(tài)載入沒有區(qū)別 

但是從功能上看就不一樣了，一種是實(shí)現(xiàn)某種特殊功能的，從某個(gè)相關(guān)類繼承的DLL另一個(gè)是普通DLL

代碼執(zhí)行 

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

可執(zhí)行代碼包括三種類型的二進(jìn)制數(shù)據(jù): 

程序代碼 

只讀靜態(tài)數(shù)據(jù) 

可寫靜態(tài)數(shù)據(jù) 

    在Symbian中對(duì)待.exe與.dll是不同的 

    由于.exe是不可共享的,如果它在RAM中執(zhí)行，那與普通PC系統(tǒng)沒有區(qū)別,如果在RAM中執(zhí)行，那它在RAM中為可寫靜態(tài)數(shù)據(jù)分配內(nèi)存 

    而.dll是共享的，當(dāng)dll首次讀入內(nèi)存中時(shí)，它被分配到一個(gè)特殊的地址，第二個(gè)線程需要這個(gè)dll時(shí)它只要訪問已經(jīng)存在的這份Copy就可以。在所有使用它的進(jìn)程中DLL的地址都是相同的。Symbian系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)引用計(jì)數(shù)，當(dāng)沒有其它線程引用時(shí)才將它Unload. 

在ROM上的DLL像ROM上的exe一樣直接在ROM上執(zhí)行 

為了對(duì)dll的大小進(jìn)行優(yōu)化，Symbbian進(jìn)行如下操作; 

    多數(shù)系統(tǒng)支持通過名字與通過數(shù)字訪問dll提供的入口，由于名字太長，浪費(fèi)空間，所以symbian只提供通過數(shù)字訪問，當(dāng)然在link時(shí)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(dǎo)庫，引導(dǎo)linker正確的link這個(gè)dll,這個(gè)是在windows中使用的概念，在win下每創(chuàng)建一個(gè)dll都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)用戶引導(dǎo)鏈接的同名.lib)中有,你的程序link時(shí)link的是.lib,link完成后編譯器會(huì)自動(dòng)把引用dll的代碼變成數(shù)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(zhí)行文件格式中,這個(gè)的影響就是你不能把一個(gè)在rom中執(zhí)行的程序放到ram中執(zhí)行的程序.(rom中執(zhí)行的多是oem廠家,所以普通開發(fā)者多不用關(guān)心) 

    多數(shù)應(yīng)用程序有自己有exe來創(chuàng)建進(jìn)程，其它的程序使用動(dòng)態(tài)庫(DL)L的形式，在主服務(wù)線程中調(diào)用自己的線程 

    多數(shù)GUI程序都是多態(tài)(polymorphic)dll,有一個(gè)主入口點(diǎn)NewApplication(),這個(gè)入口點(diǎn)創(chuàng)建并返回一個(gè)繼承自CEikAppication的對(duì)象.這樣的程序被apprun.exe調(diào)用，app文件名為參數(shù)傳入。 

電源管理 

電源必須高效使用 

    在系統(tǒng)已經(jīng)關(guān)機(jī)時(shí)，確定程序仍然可以運(yùn)行。如鬧鈐，關(guān)機(jī)后，到時(shí)時(shí)仍然可以開機(jī) 

電源突然關(guān)掉時(shí)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)該可以保存 

設(shè)備驅(qū)動(dòng) 

    雖然一般不會(huì)了解它，但是理解一下還是很有用的 

設(shè)備驅(qū)動(dòng)工作在兩個(gè)級(jí)別 

    第一個(gè)是中斷服務(wù)程序(ISR)，ISR必須很短，并且不能做很多事情，因?yàn)樗赡茉谌魏螘r(shí)間出現(xiàn)，甚至在內(nèi)核服務(wù)中。通常它只是通知設(shè)備產(chǎn)生了中斷并設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，要求內(nèi)核為第二階段的處理運(yùn)行一個(gè)延遲的函數(shù)調(diào)用(delayed function call DFC) 

在方便的時(shí)候內(nèi)核調(diào)度DFC.DFC可以使用多數(shù)的核心api,通常只是工作了后向用戶線程通知IO操作已經(jīng)完成  

定時(shí)器 

    內(nèi)核支持真機(jī)上64hz的時(shí)鐘與模擬器上10hz的時(shí)鐘 

    時(shí)鐘中斷是最高優(yōu)先級(jí)中斷，它可以通過User::After或是RTime::After訪問。時(shí)鐘中斷在關(guān)機(jī)時(shí)停止，所以如果你請(qǐng)求5s后的定時(shí)操作，然后跑2s,關(guān)機(jī)，再開機(jī)時(shí)它也要等3s 

內(nèi)核同時(shí)支持日期/時(shí)間時(shí)鐘，你可以使用User::At或是RTime::At。這個(gè)定時(shí)器很準(zhǔn)確。在關(guān)機(jī)時(shí)，如果時(shí)間到了，那它會(huì)開機(jī)，這對(duì)鬧鐘很合適。 

內(nèi)存 

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

    ROM被映射到z:盤，被映射到一個(gè)固定的地址。 

    物理RAM被MMU分在4k的頁,每個(gè)物理頁可以用于: 

    用戶進(jìn)程的虛地址空間。 

    內(nèi)核服務(wù)的虛地址空間 

    RAM盤，盤符是C：RAM盤只可通過文件服務(wù)進(jìn)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(biāo)記為只讀只讀的。 

MMU的頁面轉(zhuǎn)換表.如果想理解的話學(xué)習(xí)一下操作系統(tǒng)原理 

自由頁表 

每個(gè)進(jìn)程的地址空間可以分成下面三類: 

系統(tǒng)范圍的內(nèi)存，如系統(tǒng)的rom或是讀到ram中的dll 

進(jìn)程范圍的內(nèi)存，如進(jìn)程的.exe映象和它的可寫的靜態(tài)數(shù)據(jù) 

    每個(gè)線程的內(nèi)存,包括線程的棧與線程默認(rèn)的堆(使用線程默認(rèn)堆的原因只是為了提高內(nèi)存分配與釋放的速度，從開發(fā)角度來看，它與系統(tǒng)里面的內(nèi)存沒有區(qū)別)。 

    注意沒有交換文件，所以所有的內(nèi)存都是直接使用。同時(shí)，也可能會(huì)發(fā)生內(nèi)存不夠或是磁盤(c 已滿錯(cuò)誤 每個(gè)線程的默認(rèn)棧很小，只有12k,所以在symbian開發(fā)中，不要放太多東西到棧中,一般對(duì)象都是在堆中分配的。 線程創(chuàng)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(rèn)堆中分配內(nèi)存.如果希望從其它堆中分配內(nèi)存，只能使用new 

動(dòng)態(tài)庫(DLL) 

    Symbian中dll不支持可寫的靜態(tài)數(shù)據(jù),所以你在里面不可能使用可寫的全局變量或是靜態(tài)變量. 

    為什么不支持呢?如果支持，那每個(gè)進(jìn)程調(diào)用這個(gè)dll時(shí)，都需要為這個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)獨(dú)立的堆，而堆最小單位是4k,系統(tǒng)中有很多堆，并且有很多程序，所以內(nèi)存消費(fèi)基金是很大的。所以就不支持了 

    這樣開發(fā)時(shí)不是很不方便？因?yàn)樵赿ll中有時(shí)需要保存自己的狀態(tài)，進(jìn)行交互 為了解決這個(gè)問題，symbian中引入了線程本地?cái)?shù)據(jù)(thread-local storage TLS)概念(查看Dll::Tls Dll;;SetTls)。但是調(diào)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(dòng)對(duì)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(gè)線程有一個(gè)活動(dòng)調(diào)度對(duì)象,加上一個(gè)或多個(gè)活動(dòng)對(duì)象來處理從設(shè)備或其它程序發(fā)過來的事件。 每個(gè)活動(dòng)對(duì)象都有一個(gè)虛擬的成員函數(shù)RunL(),在這個(gè)函數(shù)里面處理事件。 

多任務(wù)與搶占式 

Symbian OS實(shí)現(xiàn)搶占式多線程。 

活動(dòng)對(duì)象用于在單個(gè)線程內(nèi)實(shí)現(xiàn)非搶占式多任務(wù) 

結(jié)束語：

可以看出，對(duì)于不同的平臺(tái)，操作系統(tǒng)都有相似之處。如進(jìn)程的調(diào)度，資源的管理，程序的執(zhí)行方式，IO，文件系統(tǒng)等等。但對(duì)于不同的平臺(tái)，又有其各自的特點(diǎn)。如Symbian OS中的DLL EXE的區(qū)別與Linux中的是不一樣的。而對(duì)于事件的處理也不一樣。程序的執(zhí)行與其在存儲(chǔ)設(shè)備中的位置也是有區(qū)別的。總之，不管對(duì)應(yīng)于哪種平臺(tái)，其自身的操作系統(tǒng)總是實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效管理，并維持秩序，確保效率，同時(shí)又提供一個(gè)方便的接口供用戶使用。這也是操作系統(tǒng)的本質(zhì)所在。 

PS:這是Symbian的大眾理解,大部分資源來自于網(wǎng)上.沒有什么特別之處.系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)圖也無法貼上來.汗~~!