軟件技術(shù)基礎(chǔ)_OS概述

1、操作系統(tǒng)實體實體對象對象方式方式目標(biāo)目標(biāo)定義：操作系統(tǒng)是計算機(jī)定義：操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中直接控制和管理各系統(tǒng)中直接控制和管理各種軟硬件資源，以方便用種軟硬件資源，以方便用戶充分而有效地利用這些戶充分而有效地利用這些資源的程序的集合。資源的程序的集合。軟件軟件硬件硬件CPU存儲器存儲器輸入輸輸入輸出設(shè)備出設(shè)備操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用程序用程序用戶程序用戶程序計算機(jī)硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具應(yīng)用軟件應(yīng)用用戶應(yīng)用開發(fā)人員操作系統(tǒng)開發(fā)人員1、CPU從內(nèi)存中讀取指令從內(nèi)存中讀取指令2、指令一般由指令體和操作數(shù)組成、指令一般由指令體和操作數(shù)組成3、內(nèi)存按照地址大小，線性存放數(shù)據(jù)、指令、內(nèi)存按照地址大小，

2、線性存放數(shù)據(jù)、指令4、CPU執(zhí)行完一條指令后，不遇到執(zhí)行完一條指令后，不遇到 下，下，自動執(zhí)行自動執(zhí)行 5、CPU寄存器不是內(nèi)存，是寄存器不是內(nèi)存，是CPU的一部分。的一部分。跳轉(zhuǎn)指令或跳轉(zhuǎn)指令或結(jié)束指令結(jié)束指令lCPU，內(nèi)存和，內(nèi)存和I/O設(shè)備都通過總線交換數(shù)據(jù)設(shè)備都通過總線交換數(shù)據(jù)lCPU不直接與設(shè)備交換數(shù)據(jù)。主存處于數(shù)據(jù)交換不直接與設(shè)備交換數(shù)據(jù)。主存處于數(shù)據(jù)交換的中心位置的中心位置共享主存共享主存l有效性有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）：管理和（系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）：管理和分配硬件、軟件分配硬件、軟件資源資源，合理地組織計算機(jī)，合理地組織計算機(jī)的工作流程，提高效率。的工作流程，提高效率。l方

3、便性方便性（用戶的觀點(diǎn)）：提供良好的、一（用戶的觀點(diǎn)）：提供良好的、一致的致的用戶接口用戶接口，彌補(bǔ)硬件系統(tǒng)的類型和數(shù)，彌補(bǔ)硬件系統(tǒng)的類型和數(shù)量差別。量差別。l可擴(kuò)充性可擴(kuò)充性（開發(fā)人員的觀點(diǎn)）：適應(yīng)不同（開發(fā)人員的觀點(diǎn)）：適應(yīng)不同硬件硬件的類型和規(guī)模、的類型和規(guī)模、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)本身的功能本身的功能和管理策略、多個和管理策略、多個系統(tǒng)之間系統(tǒng)之間的資源共享和的資源共享和互操作等。互操作等。1. 提供用戶與計算機(jī)之間的接口提供用戶與計算機(jī)之間的接口2. 有效的控制和管理計算機(jī)的軟、硬有效的控制和管理計算機(jī)的軟、硬件資源件資源3. 合理的調(diào)度計算機(jī)的工作流程，提合理的調(diào)度計算機(jī)的工作流程，提高

4、系統(tǒng)效率高系統(tǒng)效率手工操作階段手工操作階段批量處理階段批量處理階段管理程序階段管理程序階段多道系統(tǒng)階段多道系統(tǒng)階段獨(dú)占全部資源，人工獨(dú)占全部資源，人工操作，處理機(jī)等待操作，處理機(jī)等待作業(yè)自動裝載，慢速作業(yè)自動裝載，慢速IO設(shè)備與快速主機(jī)矛盾設(shè)備與快速主機(jī)矛盾通道與中斷技術(shù)引入，通道與中斷技術(shù)引入，使用管理程序協(xié)調(diào)使用管理程序協(xié)調(diào)多道程序并發(fā)執(zhí)行，多道程序并發(fā)執(zhí)行，效率提高，現(xiàn)代操作效率提高，現(xiàn)代操作系統(tǒng)系統(tǒng)l操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史經(jīng)歷三個變化操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史經(jīng)歷三個變化l從人工操作從人工操作 到到 機(jī)器自動處理機(jī)器自動處理 人工操作緩慢人工操作緩慢 機(jī)器按照事先編輯好的過程完成任務(wù)的轉(zhuǎn)換機(jī)器按照

5、事先編輯好的過程完成任務(wù)的轉(zhuǎn)換l從聯(lián)機(jī)從聯(lián)機(jī)I/O 到到 脫機(jī)脫機(jī)I/O CPU速度迅速提高而速度迅速提高而I/O設(shè)備依然緩慢，設(shè)備依然緩慢， CPU化化大量時間等待設(shè)備大量時間等待設(shè)備 輸入輸出在外圍機(jī)控制下進(jìn)行輸入輸出在外圍機(jī)控制下進(jìn)行l(wèi)從單道程序處理從單道程序處理 到到 多道程序同時處理多道程序同時處理l從從聯(lián)機(jī)聯(lián)機(jī)I/O到到脫機(jī)脫機(jī)I/Ol從從單道程序處理單道程序處理到到多道程序同時處理多道程序同時處理操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能（兩個角度看）（兩個角度看）協(xié)調(diào)、管理計算協(xié)調(diào)、管理計算機(jī)的軟硬件資源，機(jī)的軟硬件資源，提高利用率提高利用率對用戶提供使用對用戶提供使用環(huán)境和服務(wù)（提環(huán)境和服

6、務(wù)（提供接口）供接口）用戶用戶資源資源管理管理 具體而言，分為四大管理功能與用戶接口功具體而言，分為四大管理功能與用戶接口功能，或五大管理功能能，或五大管理功能l處理機(jī)管理處理機(jī)管理l存儲器管理存儲器管理l設(shè)備管理設(shè)備管理l文件管理文件管理l作業(yè)管理（用戶接口）作業(yè)管理（用戶接口）按照一定的調(diào)度策略，對處理機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和按照一定的調(diào)度策略，對處理機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和資源回收。資源回收。進(jìn)程控制進(jìn)程控制創(chuàng)建、撤銷、掛起進(jìn)程，控制進(jìn)創(chuàng)建、撤銷、掛起進(jìn)程，控制進(jìn)程在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換程在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換進(jìn)程同步進(jìn)程同步協(xié)調(diào)并發(fā)的進(jìn)程，使其互斥訪問協(xié)調(diào)并發(fā)的進(jìn)程，使其互斥訪問共享資源或合作完成同一作業(yè)共享

7、資源或合作完成同一作業(yè)進(jìn)程通信進(jìn)程通信在合作完成同一作業(yè)的進(jìn)程間交在合作完成同一作業(yè)的進(jìn)程間交換信息換信息進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度控制協(xié)調(diào)各進(jìn)程對控制協(xié)調(diào)各進(jìn)程對CPU的占用，的占用，按調(diào)度策略分配按調(diào)度策略分配CPU主要是內(nèi)存管理，為多道程序分配運(yùn)行空間，提高主要是內(nèi)存管理，為多道程序分配運(yùn)行空間，提高存儲器利用率，并為用戶提供盡可能大的空間。存儲器利用率，并為用戶提供盡可能大的空間。內(nèi)存分配回收內(nèi)存分配回收為多道程序分配空間，是存儲管為多道程序分配空間，是存儲管理最基本的功能?？煞譃閯討B(tài)和理最基本的功能。可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種分配方式靜態(tài)兩種分配方式存儲保護(hù)存儲保護(hù)保護(hù)各程序運(yùn)行的完整性保護(hù)各程序運(yùn)

8、行的完整性互互不干擾不干擾地址映射地址映射實現(xiàn)程序中的邏輯地址到內(nèi)存中實現(xiàn)程序中的邏輯地址到內(nèi)存中的物理地址的映射的物理地址的映射內(nèi)存擴(kuò)充內(nèi)存擴(kuò)充為用戶提供比實際內(nèi)存大得多的為用戶提供比實際內(nèi)存大得多的存儲空間存儲空間為用戶提供統(tǒng)一的與設(shè)備無關(guān)的接口，方便的設(shè)為用戶提供統(tǒng)一的與設(shè)備無關(guān)的接口，方便的設(shè)備使用、提高備使用、提高CPU與與I/O設(shè)備利用率。設(shè)備利用率。設(shè)備操作設(shè)備操作利用設(shè)備驅(qū)動程序完成對設(shè)備的利用設(shè)備驅(qū)動程序完成對設(shè)備的操作，處理外設(shè)的操作，處理外設(shè)的IRQ設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性提供統(tǒng)一的提供統(tǒng)一的I/O設(shè)備接口，使應(yīng)用設(shè)備接口，使應(yīng)用程序獨(dú)立于物理設(shè)備，提高適應(yīng)性程序獨(dú)立于物理設(shè)

9、備，提高適應(yīng)性設(shè)備分配與回收設(shè)備分配與回收在多用戶間共享在多用戶間共享I/O設(shè)備資源設(shè)備資源緩沖區(qū)管理緩沖區(qū)管理匹配匹配CPU和外設(shè)的速度，提高兩和外設(shè)的速度，提高兩者的利用率者的利用率解決軟件資源的存儲、共享、保密和保護(hù)。解決軟件資源的存儲、共享、保密和保護(hù)。文件存儲空文件存儲空間管理間管理實現(xiàn)文件在外存（磁盤）空間的實現(xiàn)文件在外存（磁盤）空間的分配、組織和回收，提高利用率分配、組織和回收，提高利用率文件的讀寫管理文件的讀寫管理和存取控制和存取控制實現(xiàn)對文件讀、寫、刪除、建立實現(xiàn)對文件讀、寫、刪除、建立操作，解決信息安全問題操作，解決信息安全問題文件的組織與文件的組織與目錄管理目錄管理實現(xiàn)文

10、件名到存儲器的映射，實現(xiàn)文件名到存儲器的映射，解決信息檢索問題解決信息檢索問題 按系統(tǒng)條件和用戶要求對作業(yè)進(jìn)行調(diào)度和控制。按系統(tǒng)條件和用戶要求對作業(yè)進(jìn)行調(diào)度和控制。1.向用戶提供作業(yè)控制語言或交互式命令語言，向用戶提供作業(yè)控制語言或交互式命令語言，對批量作業(yè)或終端型作業(yè)采用脫機(jī)或聯(lián)機(jī)控制。對批量作業(yè)或終端型作業(yè)采用脫機(jī)或聯(lián)機(jī)控制。對用戶控制作業(yè)的命令進(jìn)行解釋執(zhí)行。對用戶控制作業(yè)的命令進(jìn)行解釋執(zhí)行。2.根據(jù)不同的系統(tǒng)要求制定相應(yīng)的調(diào)度策略，實根據(jù)不同的系統(tǒng)要求制定相應(yīng)的調(diào)度策略，實現(xiàn)作業(yè)調(diào)度?，F(xiàn)作業(yè)調(diào)度。兩種兩種用戶用戶接口接口系統(tǒng)命令系統(tǒng)命令 聯(lián)機(jī)聯(lián)機(jī)命令行或命令行或GUI接口接口 脫機(jī)脫機(jī)命

11、令腳本等命令腳本等系統(tǒng)調(diào)用：在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)功能系統(tǒng)調(diào)用：在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)功能特征特征并發(fā)性（并發(fā)性（Concurency）共享性（共享性（Sharing）虛擬性（虛擬性（Virtual）不確定性不確定性（Nondeterministic） 并發(fā)并發(fā)指多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生。指多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生。 操作系統(tǒng)是管理并發(fā)系統(tǒng)的程序集合，包括各進(jìn)操作系統(tǒng)是管理并發(fā)系統(tǒng)的程序集合，包括各進(jìn)程間的并發(fā)，系統(tǒng)與應(yīng)用間的并發(fā)等。程間的并發(fā)，系統(tǒng)與應(yīng)用間的并發(fā)等。 在多道程序處理時，宏觀上同時運(yùn)行，微觀上交在多道程序處理時，宏觀上同時運(yùn)行，微觀上交替執(zhí)行（在單處理器情況下）。替執(zhí)行（在單處

12、理器情況下）。MP 3OICQ交替的交替的同時的同時的共享共享指多道程序或多個用戶共同使用有限的資源。指多道程序或多個用戶共同使用有限的資源。操作系統(tǒng)要對共享資源進(jìn)行合理分配和使用。操作系統(tǒng)要對共享資源進(jìn)行合理分配和使用。 互斥共享：互斥共享：資源分配后到釋放前，不能被其他資源分配后到釋放前，不能被其他進(jìn)程所用。（如音頻設(shè)備、打印機(jī)進(jìn)程所用。（如音頻設(shè)備、打印機(jī)） 并發(fā)訪問：并發(fā)訪問：又稱同時訪問，一段時間內(nèi)允許多又稱同時訪問，一段時間內(nèi)允許多個進(jìn)程同時使用某種資源。（如磁盤文件）個進(jìn)程同時使用某種資源。（如磁盤文件）！一個時刻上仍然只！一個時刻上仍然只有一個進(jìn)程占用資源有一個進(jìn)程占用資源虛擬

13、虛擬指把一個物理實體映射為若干個對應(yīng)的邏輯指把一個物理實體映射為若干個對應(yīng)的邏輯實體，是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可實體，是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源利用率。提高資源利用率。lCPU每個用戶（進(jìn)程）的每個用戶（進(jìn)程）的虛處理機(jī)虛處理機(jī)l存儲器存儲器每個進(jìn)程都占有自己地址空間每個進(jìn)程都占有自己地址空間l顯示設(shè)備顯示設(shè)備多窗口或虛擬終端多窗口或虛擬終端(virtual terminal) 不確定性不確定性指在操作系統(tǒng)中，各程序（進(jìn)程）的執(zhí)行指在操作系統(tǒng)中，各程序（進(jìn)程）的執(zhí)行順序與執(zhí)行時間都是不確定的。順序與執(zhí)行時間都是不確定的。l進(jìn)程的運(yùn)行速度不可預(yù)知，多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，進(jìn)

14、程的運(yùn)行速度不可預(yù)知，多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，時走時停時走時停，不可預(yù)知每個進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)快慢，不可預(yù)知每個進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)快慢l進(jìn)程無論執(zhí)行先后與快慢如何，結(jié)果應(yīng)該相同進(jìn)程無論執(zhí)行先后與快慢如何，結(jié)果應(yīng)該相同通過進(jìn)程互斥和同步手段來保證通過進(jìn)程互斥和同步手段來保證l難以重現(xiàn)系統(tǒng)在某個時刻的狀態(tài)（包括重現(xiàn)運(yùn)行中難以重現(xiàn)系統(tǒng)在某個時刻的狀態(tài)（包括重現(xiàn)運(yùn)行中的錯誤）的錯誤） 批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng) 分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng) 實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)用戶只需將作業(yè)輸入給系統(tǒng)，然后一系列的作業(yè)用戶只需將作業(yè)輸入給系統(tǒng)，然后一系列的作業(yè)的裝入、調(diào)度、

15、分配、執(zhí)行、得到處理結(jié)果均由的裝入、調(diào)度、分配、執(zhí)行、得到處理結(jié)果均由操作系統(tǒng)來完成，最后由操作系統(tǒng)控制輸出。操作系統(tǒng)來完成，最后由操作系統(tǒng)控制輸出。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：多道多道內(nèi)存中同時存放幾個作業(yè)；內(nèi)存中同時存放幾個作業(yè)；成批成批系統(tǒng)自動實現(xiàn)裝入、調(diào)度與執(zhí)行作業(yè)，作系統(tǒng)自動實現(xiàn)裝入、調(diào)度與執(zhí)行作業(yè)，作業(yè)運(yùn)行過程中不允許用戶干預(yù)。業(yè)運(yùn)行過程中不允許用戶干預(yù)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)流程自動化，效率高、吞吐量大作業(yè)流程自動化，效率高、吞吐量大 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：無交互手段，調(diào)試程序困難無交互手段，調(diào)試程序困難l 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)作業(yè)成批進(jìn)入系統(tǒng)后備隊列作業(yè)成批進(jìn)入系統(tǒng)后備隊列按照一定的策略調(diào)度按照一

16、定的策略調(diào)度一個作業(yè)一個作業(yè)在系統(tǒng)中運(yùn)行在系統(tǒng)中運(yùn)行背景：系統(tǒng)資源十分昂貴、背景：系統(tǒng)資源十分昂貴、 I/O與與CPU的速度不匹配的速度不匹配聯(lián)機(jī)單道批處理沒有解決聯(lián)機(jī)單道批處理沒有解決I/O與與CPU速度不匹配問題速度不匹配問題脫機(jī)單道批處理可以使脫機(jī)單道批處理可以使CPU與與I/O并行工作，提高效率并行工作，提高效率作業(yè)完成順序與其進(jìn)入內(nèi)存的順序直接相關(guān)作業(yè)完成順序與其進(jìn)入內(nèi)存的順序直接相關(guān)l多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)按照一定的策略調(diào)度按照一定的策略調(diào)度多個作業(yè)多個作業(yè)在系統(tǒng)中運(yùn)行在系統(tǒng)中運(yùn)行進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量和利用率進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量和利用率 作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存的順序與作業(yè)完成的順序不直

17、接相關(guān)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存的順序與作業(yè)完成的順序不直接相關(guān)單道批處理系統(tǒng)（脫機(jī)）單道批處理系統(tǒng)（脫機(jī)）多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)多個用戶多個用戶“同時同時”使用同一臺計算機(jī)使用同一臺計算機(jī)(即：多用戶即：多用戶)；或多個程序分時共享硬件和軟件資源或多個程序分時共享硬件和軟件資源(即：多任務(wù)即：多任務(wù))。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：多路性多路性支持多個用戶同時使用，共享資源支持多個用戶同時使用，共享資源交互性交互性每個用戶都可以通過終端與計算機(jī)進(jìn)行每個用戶都可以通過終端與計算機(jī)進(jìn)行交互式，系統(tǒng)能及時對用戶的操作進(jìn)行響應(yīng)交互式，系統(tǒng)能及時對用戶的操作進(jìn)行響應(yīng)獨(dú)立性獨(dú)立性對每個用戶而言，他都認(rèn)為自己是單獨(dú)對每個用戶而言

18、，他都認(rèn)為自己是單獨(dú)使用該計算機(jī)使用該計算機(jī)分時系統(tǒng)的提出：分時系統(tǒng)的提出：l解決人機(jī)交互，進(jìn)行及時響應(yīng)，共享主機(jī)解決人機(jī)交互，進(jìn)行及時響應(yīng)，共享主機(jī)分時系統(tǒng)實現(xiàn)：分時系統(tǒng)實現(xiàn)：l按時間片輪轉(zhuǎn)按時間片輪轉(zhuǎn)時間片：作業(yè)使用時間片：作業(yè)使用CPU的時間的時間時間片中斷處理時間片中斷處理t系統(tǒng)能及時響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格系統(tǒng)能及時響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格時間范圍內(nèi)完成該請求的處理；主要用于過程控時間范圍內(nèi)完成該請求的處理；主要用于過程控制、事務(wù)處理等有實時要求的領(lǐng)域。制、事務(wù)處理等有實時要求的領(lǐng)域。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：及時相應(yīng)及時相應(yīng)信息的接收和處理必須在嚴(yán)格的時間信息的接收和處理必須在

19、嚴(yán)格的時間限制內(nèi)完成限制內(nèi)完成簡單交互功能簡單交互功能比分時系統(tǒng)提供的交互能力弱比分時系統(tǒng)提供的交互能力弱高可靠性高可靠性有容錯能力（如故障自動復(fù)位）和冗有容錯能力（如故障自動復(fù)位）和冗余備份余備份l實時系統(tǒng)的提出：實時系統(tǒng)的提出：分時系統(tǒng)的響應(yīng)往往要等待一個循環(huán)周期。分時系統(tǒng)的響應(yīng)往往要等待一個循環(huán)周期。實時系統(tǒng)必須在規(guī)定的時間內(nèi)對用戶請求或外實時系統(tǒng)必須在規(guī)定的時間內(nèi)對用戶請求或外部事件及時響應(yīng)部事件及時響應(yīng)l實時系統(tǒng)通常由實時系統(tǒng)通常由優(yōu)先級控制響應(yīng)順序優(yōu)先級控制響應(yīng)順序?qū)崟r采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，完成自動化控制完成自動化控制例：導(dǎo)彈導(dǎo)航例：導(dǎo)彈導(dǎo)航特點(diǎn)：特點(diǎn)： 響應(yīng)速度足夠快響

20、應(yīng)速度足夠快 可靠性高可靠性高實時控制實時控制根據(jù)用戶要求進(jìn)行信息檢根據(jù)用戶要求進(jìn)行信息檢索和處理索和處理例：遠(yuǎn)程訂票系統(tǒng)例：遠(yuǎn)程訂票系統(tǒng)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 強(qiáng)大的文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫強(qiáng)大的文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫 操作簡便、安全、查詢快速操作簡便、安全、查詢快速實時信息查詢實時信息查詢 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在通常操作系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在通常操作系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上提供提供網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信和和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的操作系統(tǒng)。功能的操作系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為網(wǎng)上計算機(jī)進(jìn)行方便而有效的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為網(wǎng)上計算機(jī)進(jìn)行方便而有效的網(wǎng)絡(luò)資源共享網(wǎng)絡(luò)資源共享，提供網(wǎng)絡(luò)用戶所需各種，提供網(wǎng)絡(luò)用戶所需各種服務(wù)的軟服務(wù)的軟件和相

21、關(guān)規(guī)程的集合件和相關(guān)規(guī)程的集合。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類：地域地域范圍范圍局域網(wǎng)局域網(wǎng)OS城域網(wǎng)城域網(wǎng)OS控制控制方式方式客戶機(jī)客戶機(jī)/服務(wù)器服務(wù)器（C/S）對等模式對等模式（PTP） 分布式系統(tǒng)是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，它的基本分布式系統(tǒng)是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，它的基本特征是處理上的分布，即特征是處理上的分布，即功能和任務(wù)的分布功能和任務(wù)的分布。 分布式操作系統(tǒng)的所有系統(tǒng)任務(wù)可在系統(tǒng)中任何分布式操作系統(tǒng)的所有系統(tǒng)任務(wù)可在系統(tǒng)中任何處理機(jī)上運(yùn)行，自動實現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)的任務(wù)分配處理機(jī)上運(yùn)行，自動實現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)的任務(wù)分配并自動調(diào)度各處理機(jī)的工作負(fù)載。并自動調(diào)度各處理機(jī)的工作負(fù)載。 特點(diǎn)：

22、特點(diǎn)：透明性透明性資源共享、分布，對用戶來講是透明的資源共享、分布，對用戶來講是透明的自治性自治性處于分布式系統(tǒng)的多個主機(jī)地位平等處于分布式系統(tǒng)的多個主機(jī)地位平等并行性并行性分布式分布式OS可以將一個進(jìn)程分散在各機(jī)可以將一個進(jìn)程分散在各機(jī)上并行執(zhí)行上并行執(zhí)行MTBF：平均故障時間平均故障時間MTRF：平均故障修復(fù)時間平均故障修復(fù)時間 系統(tǒng)的系統(tǒng)的RASR（可靠性）：可靠性）： 用用MTBF度量（平均故障時間）度量（平均故障時間）A（可用性）：可用性）：MTBFMTBF + MTRFS（可維修性）：可維修性）： 用用MTRF度量度量 系統(tǒng)吞吐量系統(tǒng)吞吐量單位時間內(nèi)處理的信息量（作業(yè)量）單位時間內(nèi)

23、處理的信息量（作業(yè)量） 系統(tǒng)響應(yīng)時間系統(tǒng)響應(yīng)時間從指定的系統(tǒng)輸入到開始輸出的時間間隔從指定的系統(tǒng)輸入到開始輸出的時間間隔 系統(tǒng)的資源利用率系統(tǒng)的資源利用率系統(tǒng)中某個資源在給定時間內(nèi)被使用的比例系統(tǒng)中某個資源在給定時間內(nèi)被使用的比例 可維護(hù)性可維護(hù)性在系統(tǒng)運(yùn)行過程中不斷排除隱患在系統(tǒng)運(yùn)行過程中不斷排除隱患對系統(tǒng)功能做某些修改或補(bǔ)充對系統(tǒng)功能做某些修改或補(bǔ)充 可移植性可移植性把一個操作系統(tǒng)移植到另一種機(jī)器所花費(fèi)時間把一個操作系統(tǒng)移植到另一種機(jī)器所花費(fèi)時間MS DOSMS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 2000, Windows XPUNI

24、X / LinuxEmbedded OSlDOS用過的名字包括用過的名字包括QDOS、86-DOS、MS-DOS和和PC-DOS；l1981年年8月：月：PC-DOS1.0：第一個第一個DOS版本；版本；l1982年年6月：月：PC-DOS 1.1：IBM PC，支持軟盤的個人操作系統(tǒng)；支持軟盤的個人操作系統(tǒng)；l1983年年3月：月：DOS2.0：PC XT，支持硬盤和目錄的層次結(jié)構(gòu)；支持硬盤和目錄的層次結(jié)構(gòu)；l1984年年8月：月：DOS3.0：PC AT (Intel 80286 CPU)，把把286作為一作為一個快速的個快速的8086；l1987年年4月：月：DOS3.3：提供對提供對I

25、BM PS/2的支持（如的支持（如3.5軟驅(qū)）；軟驅(qū)）；l1988年年8月：月：DOS4.0：支持大于支持大于32M的硬盤；的硬盤；l1991年年6月：月：DOS5.0：改進(jìn)對擴(kuò)展內(nèi)存的支持；改進(jìn)對擴(kuò)展內(nèi)存的支持；l1993年年3月：月：MS-DOS6.0：支持磁盤壓縮；支持磁盤壓縮；l1994年年5月：月：MS-DOS6.22：提供新的磁盤壓縮方法；提供新的磁盤壓縮方法；l1995年年8月：月：MS-DOS7.0：作為作為Windows95的一部分；的一部分；(單用戶單任務(wù)，簡單分層結(jié)構(gòu)，單用戶單任務(wù)，簡單分層結(jié)構(gòu)，16位位OS)lDOS BIOS(Basic Input/Output Sy

26、stem)：由一組與硬件相由一組與硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序組成，實現(xiàn)基本的輸入關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序組成，實現(xiàn)基本的輸入/輸出功能；輸出功能；lDOS核心核心提供一套獨(dú)立于硬件的系統(tǒng)功能：內(nèi)存管理、提供一套獨(dú)立于硬件的系統(tǒng)功能：內(nèi)存管理、文件管理、字符設(shè)備和輸入文件管理、字符設(shè)備和輸入/輸出、實時時鐘等；輸出、實時時鐘等；l命令處理程序：命令處理程序：對用戶命令進(jìn)行分析和執(zhí)行；對用戶命令進(jìn)行分析和執(zhí)行；BIOS(基本輸入/輸出系統(tǒng))DOS核心命令處理程序BIOS(基本輸入/輸出系統(tǒng))DOS核心命令處理程序l字符用戶界面字符用戶界面。作業(yè)管理：命令行，批處理程序（。作業(yè)管理：命令行，批處理程序（BAT文

27、件），文件），菜單式。編程時通過軟中斷調(diào)用菜單式。編程時通過軟中斷調(diào)用(int 21h)來使用系統(tǒng)功能。來使用系統(tǒng)功能。l準(zhǔn)多任務(wù)準(zhǔn)多任務(wù)：通過內(nèi)存駐留程序：通過內(nèi)存駐留程序TSR(Terminated and Stay Resident)來實現(xiàn)，通過時鐘中斷或鍵盤中斷來實現(xiàn)，通過時鐘中斷或鍵盤中斷熱鍵熱鍵hotkey來激來激活其他任務(wù)?；钇渌蝿?wù)。l不支持虛擬存儲，沒有存儲保護(hù)。不支持虛擬存儲，沒有存儲保護(hù)。采用段式分配采用段式分配(內(nèi)存塊內(nèi)存塊)，可直，可直接訪問的最大地址空間為接訪問的最大地址空間為1MB。其余的內(nèi)存只能通過作為擴(kuò)展其余的內(nèi)存只能通過作為擴(kuò)展內(nèi)存內(nèi)存(XMS)或擴(kuò)充內(nèi)存或

28、擴(kuò)充內(nèi)存(EMS)來使用。來使用。XMS是段式分配，通過內(nèi)存數(shù)據(jù)搬移來使用是段式分配，通過內(nèi)存數(shù)據(jù)搬移來使用XMS區(qū)域區(qū)域EMS是頁式分配，通過頁面的映射來使用是頁式分配，通過頁面的映射來使用EMS區(qū)域區(qū)域或者用支持保護(hù)方式的編程工具或者用支持保護(hù)方式的編程工具l文件系統(tǒng)為文件系統(tǒng)為FAT(File Allocation Table)格式（磁盤卷，多級目錄，格式（磁盤卷，多級目錄，文件名文件名 8+3 個字符）；有文件屬性，沒有區(qū)分用戶訪問權(quán)限。個字符）；有文件屬性，沒有區(qū)分用戶訪問權(quán)限。l設(shè)備驅(qū)動程序在系統(tǒng)起動時加載。分為字符設(shè)備和塊設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動程序在系統(tǒng)起動時加載。分為字符設(shè)備和塊設(shè)備。

29、l1983年年11月：月：Windows第一個版本；第一個版本；1985年年11月：月：Windows1.0；l1990年年5月：月：Windows 3.0（成功版本）成功版本）16位位OS，借鑒借鑒Apple Macintosh給出友好的用戶界面；給出友好的用戶界面；l1992年年10月：月：Windows For WorkGroups 3.1；l1995年年8月：月：Windows 95：內(nèi)置瀏覽器；內(nèi)置瀏覽器；l1998年年7月：月：Windows 98；l2000年年9月：月：Windows ME；l1993年：年：Windows NT 3.1, , 32位位OS，支持支持DOS和和W

30、indows應(yīng)用應(yīng)用程序；程序；l1994年年4月：月：Windows NT 3.51；l1996年年8月：月：Windows NT 4.0；l1999年年12月：月：Windows 2000 (Professional, Server, Advanced Server)，32位位OS；l2001年年10月：月：Windows XPl2007年年01月：月：Vista安全子系統(tǒng)登錄進(jìn)程Win32客戶OS/2客戶POSIX客戶OS/2子系統(tǒng)Win32子系統(tǒng)POSIX子系統(tǒng)硬件抽象層系統(tǒng)服務(wù)核心態(tài)用戶態(tài)內(nèi)核NT執(zhí)行體對象管理器安全引用監(jiān)視器虛擬內(nèi)存管理器進(jìn)程和線程管理器本地過程調(diào)用功能高速緩存管理

31、器文件系統(tǒng)驅(qū)動程序硬件設(shè)備驅(qū)動程序I/O管理器網(wǎng)絡(luò)重定向Windows NTWindows NT體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)簡化的簡化的Windows2000Windows2000體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)l1965年：年：MIT的的Multics，由于規(guī)模和進(jìn)展而沒有達(dá)到目標(biāo)；由于規(guī)模和進(jìn)展而沒有達(dá)到目標(biāo)；l1969年：年：AT&T，PDP-11上的上的16位操作系統(tǒng)；位操作系統(tǒng)；l1974年：年：UNIX系統(tǒng)正式發(fā)表系統(tǒng)正式發(fā)表(第五版第五版)，在大學(xué)得到使用和好，在大學(xué)得到使用和好評；評；l1980年：年：University of California at Berkeley為為VAX11發(fā)表發(fā)表B

32、SD4.0；以后，以后，UNIX就以就以AT&T和和Berkeley為主分別開發(fā)，為主分別開發(fā)，有多種變種；有多種變種；l1989年：年：UI (UNIX International)發(fā)表發(fā)表UNIX system V Res4.0；使使BSD和和System V在用戶界面上統(tǒng)一；在用戶界面上統(tǒng)一；l1991年芬蘭大學(xué)生年芬蘭大學(xué)生Linus Benedict Torralds開發(fā)了開發(fā)了Linux。l1994年：年：Linux 1.0，內(nèi)核版本還在不斷更新內(nèi)核版本還在不斷更新（多用戶多任務(wù)，（多用戶多任務(wù)，16/32/64位位)BSD, SVR4（模塊式結(jié)構(gòu)）模塊式結(jié)構(gòu)）, OSF/

33、1（微內(nèi)核結(jié)構(gòu)）微內(nèi)核結(jié)構(gòu)） Bell實驗室實驗室早期早期UNIX加州大學(xué)加州大學(xué)伯克利分校伯克利分校BSD4At&T的系統(tǒng)的系統(tǒng)VHP-UXAIXSolarisSCO UNIXLinux硬件硬件層硬件控制字符設(shè)備設(shè)備驅(qū)動程序塊設(shè)備緩沖區(qū)管理文件子系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用接口函數(shù)庫內(nèi)核層用戶程序進(jìn)程通信進(jìn)程調(diào)度存儲管理進(jìn)程控制子系統(tǒng)傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的UNIX結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)texta.outelfcoff公共例程可執(zhí)行格式開關(guān)表NFSFFSs5fsRFSvnode/vfs接口分時進(jìn)程實時進(jìn)程系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度框架網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序終端驅(qū)動程序流磁盤驅(qū)動程序磁帶驅(qū)動程序塊設(shè)備開關(guān)表文件映射匿名映射設(shè)備映射虛存框架現(xiàn)代現(xiàn)代UNIX結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)l字符用戶界面和圖形用戶界面字符用戶界面和圖形用戶界面GUI(X Window)。l搶先式多任務(wù)，多線程。支持動態(tài)鏈接。支持對稱搶先式多任務(wù)，多線程。支持動態(tài)鏈接。支持對稱式多處理。式多處理。l虛擬存儲：段頁式，有存儲保護(hù)。虛擬存儲：段頁式，有存儲保護(hù)。l文件系統(tǒng)：多級目錄，文件卷可以在子目錄下動態(tài)文件系統(tǒng)：多級目錄，文件卷可以在子