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操作系统的体系结构设计是指选择合适的结构，按照这一结构可以对操作系统进行分层、分模块或分资源等方式的功能划分，通过逐步地分解、抽象和综合，使操作系统功能完备、结构清晰。常用的操作系统体系结构有层次结构和微内核结构两种，本小节对层次结构进行讨论。
图1-4是嵌入式操作系统架构，它属于金字塔形，最顶层为应用层，比如聊天软件、人机交互界面以及文件系统等；接着就是系统层，其中的核心是内核，内核的主要作用是管理内存系统、文件系统、外部设备和系统资源；再往下就是驱动层，主要是针对物理硬件的，为内核提供调用的接口，像硬件抽象层以及板级支持包都属于驱动层；最后一层为物理层，主要是电子元器件的连接和电平信号的标准等。
图1-4 嵌入式操作系统架构
通过这个金字塔的系统架构，不难发现下一层都是通过接口给上一层提供服务的，如何来理解这个系统架构的运行？举个例子，要点亮一个LED，首先用户通过人机交互界面，将点亮LED指令下发给应用软件，应用软件调用操作系统的进程服务接口，操作系统接收到点亮LED指令后，通过进程管理调用GPIO的驱动程序，然后通过GPIO的驱动程序来控制芯片的GPIO接口，最后GPIO接口通过电平信号的翻转实现对LED的点亮操作。