計算機操作系統(tǒng) PPT

1、第第1 1章章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.0 引言引言 教材教材計算機操作系統(tǒng)計算機操作系統(tǒng) 湯子贏湯子贏參考教材參考教材操作系統(tǒng)設計與實現操作系統(tǒng)設計與實現 王鵬等譯王鵬等譯 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社現代操作系統(tǒng)現代操作系統(tǒng) 陳向群等譯陳向群等譯 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社操作系統(tǒng)教程操作系統(tǒng)教程 王素華王素華 人民郵電出版社人民郵電出版社計算機操作系統(tǒng)教程計算機操作系統(tǒng)教程 張堯學張堯學, ,史美林史美林 清華大學出版社清華大學出版社操作系統(tǒng)教程操作系統(tǒng)教程 孟慶昌孟慶昌 西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社涉及面廣（并行程序，性能問題，結構問涉及面廣（并行程序，性能問題，

2、結構問題，程序方法論，軟件工程，等等）題，程序方法論，軟件工程，等等）實踐性強（從實踐總結出原理）實踐性強（從實踐總結出原理）錯綜復雜：縱橫交叉錯綜復雜：縱橫交叉 操作系統(tǒng)課程的特點：操作系統(tǒng)課程的特點：教師只指出要點教師只指出要點 要通過自學、研讀參考書掌握內容要通過自學、研讀參考書掌握內容善于發(fā)現問題、提出問題善于發(fā)現問題、提出問題 要努力尋求問題的答案要努力尋求問題的答案注意學習方式的變化注意學習方式的變化 操作系統(tǒng)檢查字符串的位置是否正確操作系統(tǒng)檢查字符串的位置是否正確 操作系統(tǒng)找到字符串被送往的設備操作系統(tǒng)找到字符串被送往的設備, 該設備是一個該設備是一個 偽終端偽終端, 由一個進程

3、控制由一個進程控制 操作系統(tǒng)將字符串送給該進程操作系統(tǒng)將字符串送給該進程 該進程告訴窗口系統(tǒng)它要顯示字符串該進程告訴窗口系統(tǒng)它要顯示字符串 窗口系統(tǒng)確定這是一個合法的操作，然后將字符窗口系統(tǒng)確定這是一個合法的操作，然后將字符串轉換成像素串轉換成像素 窗口系統(tǒng)將像素寫入存儲映像區(qū)窗口系統(tǒng)將像素寫入存儲映像區(qū) 視頻硬件將像素表示轉換成一組模擬信號控制顯視頻硬件將像素表示轉換成一組模擬信號控制顯示器（重畫屏幕）示器（重畫屏幕）, 顯示器發(fā)射電子束顯示器發(fā)射電子束 用戶在屏幕上看到用戶在屏幕上看到 hello world專業(yè)專業(yè)微觀層面微觀層面 計算機領域計算機領域綜合綜合宏觀層面宏觀層面 技術、經濟

4、、政治、技術、經濟、政治、二二. 為什么學習操作系統(tǒng)為什么學習操作系統(tǒng)? 設計操作系統(tǒng)設計操作系統(tǒng) 或者或者 修改現有的系統(tǒng)修改現有的系統(tǒng) 存在人們意識不到的大量存在人們意識不到的大量“操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)” 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)(Embedded OS） 加深對使用的加深對使用的OS的理解，有利于深入編程的理解，有利于深入編程 用戶為了開發(fā)應用程序必須與操作系統(tǒng)打交道用戶為了開發(fā)應用程序必須與操作系統(tǒng)打交道 編程時借鑒操作系統(tǒng)的設計思想和算法編程時借鑒操作系統(tǒng)的設計思想和算法 操作系統(tǒng)中的許多概念和技巧可推廣操作系統(tǒng)中的許多概念和技巧可推廣 到其他領域到其他領域 選擇購買操作系統(tǒng)選擇購買操作系統(tǒng)

5、 我們并不總使用微軟我們并不總使用微軟Windows四、操作系統(tǒng)的性能指標四、操作系統(tǒng)的性能指標系統(tǒng)的系統(tǒng)的RSA可靠性可靠性(Reliability):用平均無故障時間用平均無故障時間(MTBF)度量度量可維修性可維修性(Serviceability):用平均故障修復時間度量用平均故障修復時間度量可用性可用性 (Availability):正常工作的概率正常工作的概率 系統(tǒng)吞吐量系統(tǒng)吞吐量: 單位時間完成的作業(yè)數單位時間完成的作業(yè)數系統(tǒng)響應時間系統(tǒng)響應時間: 從輸入到回應所需時間從輸入到回應所需時間資源利用率資源利用率:資源資源(CPU,內存內存,I/O設備設備)實際使用比例實際使用比例可維

6、護性可維護性: 改錯、改變功能、擴充功能改錯、改變功能、擴充功能可移植性可移植性: 將將OS移植到另以機型所需工作量移植到另以機型所需工作量1. 方便用戶方便用戶: 用戶界面友好，使用靈活方用戶界面友好，使用靈活方習題：習題：p25 1, 2課后思考題課后思考題1. 談談你對操作系統(tǒng)的初步認識談談你對操作系統(tǒng)的初步認識2. 你對學習操作系統(tǒng)課程有什么樣的希望和你對學習操作系統(tǒng)課程有什么樣的希望和要求？你打算這樣來學習這門課？要求？你打算這樣來學習這門課？ 操作系統(tǒng)是隨著計算機硬件技術、操作系統(tǒng)是隨著計算機硬件技術、軟件技術的發(fā)展而發(fā)展的。軟件技術的發(fā)展而發(fā)展的。目標：充分地利用資源目標：充分地

7、利用資源 更好的提供服務更好的提供服務1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程真空管計算機時代真空管計算機時代 硬件非常昂貴硬件非常昂貴, 人工操作人工操作, 沒有操作系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)1. 人工操作方式：人工操作方式： 控制臺控制臺 一個用戶一個用戶 一次完成一個功能一次完成一個功能 （計算，（計算，I/OI/O，用戶操作三者串行），用戶操作三者串行） 程序通過穿孔機或卡片裝入程序通過穿孔機或卡片裝入 用戶在控制臺前調試程序用戶在控制臺前調試程序1.2.1 無操作系統(tǒng)的操作方式無操作系統(tǒng)的操作方式50年代早期年代早期出現了穿孔卡片出現了穿孔卡片程序寫在卡片上然后讀入計算機程序寫在卡片上然后

8、讀入計算機缺點：缺點： (1) 上機用戶獨占計算機的全部資源上機用戶獨占計算機的全部資源, 資源利資源利用率低用率低, 工作效率非常低。工作效率非常低。 (2) CPU 等待人工操作。等待人工操作。 (3) 每個用戶都要自行編寫涉及到硬件的源每個用戶都要自行編寫涉及到硬件的源代碼。工作量大代碼。工作量大, 難度高難度高, 易出錯。易出錯。出現兩個矛盾：出現兩個矛盾： 人機矛盾人機矛盾人低速與機器高速人低速與機器高速 CPU與與I/O設備速度不匹配的矛盾。設備速度不匹配的矛盾。2. 脫機脫機I/O方式方式 習題習題 p25 4 為了解決這兩個矛盾，為了解決這兩個矛盾，50 年代末出現了年代末出現

9、了脫機脫機I/O方式方式, I/O設備由外圍機控制。減少了設備由外圍機控制。減少了CPU的空閑時間，提高了的空閑時間，提高了 I/O 速度速度外圍機外圍機外圍機外圍機主機主機輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備磁盤磁盤 為了提高資源利用率和為了提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量系統(tǒng)吞吐量一一. 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 用戶把程序用戶把程序(卡片卡片)交給系統(tǒng)管理員交給系統(tǒng)管理員,他把一批他把一批作業(yè)以脫機方式輸入到磁帶上作業(yè)以脫機方式輸入到磁帶上,常駐監(jiān)督程序常駐監(jiān)督程序(Moniter)對這批作業(yè)一個接一個連續(xù)處理。對這批作業(yè)一個接一個連續(xù)處理。 1. 單道批處理系統(tǒng)處理過程：單道批處理系統(tǒng)處理過

10、程： 重復進行重復進行 裝入程序、運行、打印結果、撤出裝入程序、運行、打印結果、撤出1.2.2 批處理批處理 有作業(yè)？有作業(yè)？ 有錯嗎？有錯嗎？把作業(yè)的源把作業(yè)的源程序轉換為程序轉換為目標程序目標程序裝裝 配配目標程序目標程序運運 行行目標程序目標程序 開始開始 終止終止 是是 是是 否否 否否單道批處理過程單道批處理過程2. 單道批處理系統(tǒng)的特征單道批處理系統(tǒng)的特征 自動性自動性:磁帶上一批作業(yè)能自動逐個依次運行磁帶上一批作業(yè)能自動逐個依次運行 順序性順序性:作業(yè)順序進入內存作業(yè)順序進入內存,執(zhí)行與完成的順序執(zhí)行與完成的順序 和調入的順序完全相同。和調入的順序完全相同。 單道性單道性:內存中

11、僅有一道程序內存中僅有一道程序,只有該程序完成只有該程序完成 或發(fā)生異常時或發(fā)生異常時,才調入后繼程序進入內存運行。才調入后繼程序進入內存運行。 一個用戶獨占全部資源一個用戶獨占全部資源CPU負責計算，也負責負責計算，也負責傳輸傳輸, CPU與外設速度不匹配與外設速度不匹配 CPU與與I/O串行資源利用率仍然很低。串行資源利用率仍然很低。3.單道批處理系統(tǒng)的典型代表單道批處理系統(tǒng)的典型代表FMS(FORTRAN Monitor System,FORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng))IBMSYS（IBM為為7094機配備的操作系統(tǒng)）機配備的操作系統(tǒng)）這些操作系統(tǒng)由監(jiān)控程序，特權指令，存儲保護和簡單這些操

12、作系統(tǒng)由監(jiān)控程序，特權指令，存儲保護和簡單的批處理構成的批處理構成卡片卡片早期批處理系統(tǒng)早期批處理系統(tǒng)IBM1401IBM7094IBM1401輸入磁帶輸入磁帶磁帶機磁帶機卡片閱讀機卡片閱讀機輸出磁帶輸出磁帶打印機打印機Operating System基本控制卡片基本控制卡片是現代作業(yè)控制語言和命令解釋器的先驅是現代作業(yè)控制語言和命令解釋器的先驅在在IBM 7094機上機上, 若當前作業(yè)因等待若當前作業(yè)因等待I/O而暫停，而暫停， CUPCUP只能踏步直至該只能踏步直至該I/O完成。完成。 對于對于CPUCPU操作密集的科學計算問題操作密集的科學計算問題, 浪費時間少。浪費時間少。 對于商業(yè)數

13、據處理對于商業(yè)數據處理, I/O等待時間常占等待時間常占80-90。 解決辦法解決辦法 多道程序設計技術多道程序設計技術(multiprogramming) 將內存分幾個部分將內存分幾個部分, 每部分放不同的作業(yè)。每部分放不同的作業(yè)。 當一個作業(yè)等待當一個作業(yè)等待I/O時時,另一個作業(yè)可以使用另一個作業(yè)可以使用CPUCPU。 注意：注意：在主存中同時駐留多個作業(yè)需要進行保護在主存中同時駐留多個作業(yè)需要進行保護, 以避免信息被竊取或攻擊。以避免信息被竊取或攻擊。 二二. 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)1.多道程序設計多道程序設計 在磁盤上多個作業(yè)等待運行排成在磁盤上多個作業(yè)等待運行排成“后備隊列后

14、備隊列”。多道程序多道程序 內存中同時有內存中同時有-選擇選擇(調度調度)若干作業(yè)裝入內存若干作業(yè)裝入內存(存儲管理存儲管理)。 -運行的作業(yè)遇到運行的作業(yè)遇到I/ O請求時請求時, 切換切換(調度調度)至內至內 存中的另一個作業(yè)并運行之。存中的另一個作業(yè)并運行之。 增加增加: 存儲管理重定位保護存儲管理重定位保護,并發(fā)程序設計技術。并發(fā)程序設計技術。 采用緩沖采用緩沖, DMA, 中斷處理中斷處理 多道程序共享資源多道程序共享資源,提高提高CPU、內存和、內存和I/O設備的設備的利用率。增加系統(tǒng)吞吐量。利用率。增加系統(tǒng)吞吐量。單道：單道：用戶程序用戶程序監(jiān)督程序監(jiān)督程序I/O操作操作I/O請

15、求請求啟動啟動I/OI/O完成完成I/O請求請求多道：多道：程序程序A程序程序B程序程序C調度程序調度程序A:I/O請求請求A:I/OB:I/O請求請求B:I/OC:I/OA:完成完成tt2.多道批處理系統(tǒng)的多道批處理系統(tǒng)的特征特征 多道性多道性: 內存同時駐留多道程序允許并發(fā)執(zhí)內存同時駐留多道程序允許并發(fā)執(zhí)行。行。 無序性無序性: 作業(yè)完成順序與進入內存順序五嚴作業(yè)完成順序與進入內存順序五嚴格對應關系。格對應關系。 調度性調度性: 作業(yè)從提交到完成經兩步調度。作業(yè)從提交到完成經兩步調度。 作業(yè)調度、進程調度。作業(yè)調度、進程調度。3.多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點: :

16、多道程序多道程序共享資源共享資源, , CPU、內存和、內存和I/O設備的利設備的利用率高。用率高。系統(tǒng)吞吐量大系統(tǒng)吞吐量大, ,資源保持忙資源保持忙, ,系統(tǒng)開銷小。系統(tǒng)開銷小。缺點缺點: : 作業(yè)平均周轉時間長作業(yè)平均周轉時間長, , 無交互能力。無交互能力。4.多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題處理機管理、內存管理、處理機管理、內存管理、I/O設備管理設備管理文件管理、作業(yè)管理文件管理、作業(yè)管理5. 據此定義：據此定義：操作系統(tǒng)是一組能夠高效地控制和管理操作系統(tǒng)是一組能夠高效地控制和管理計算機硬件和軟件資源、公平合理地對各類作業(yè)進計算機硬件和軟件資源、公平合理地對各

17、類作業(yè)進行調度、以及方便用戶使用計算機的程序集合。行調度、以及方便用戶使用計算機的程序集合。6. 采用采用 Spooling 技術技術 Simultaneous Peripheral Operation On Line (同時的外圍設備聯機操作同時的外圍設備聯機操作-假脫機技術假脫機技術) 利用磁盤作緩沖，將輸入、計算、輸出分別組織利用磁盤作緩沖，將輸入、計算、輸出分別組織成獨立的任務流，使成獨立的任務流，使I/O和計算真正并行。和計算真正并行。 1961年年, 英國曼徹斯特大學英國曼徹斯特大學, Atalas機上實現。機上實現。 作業(yè)作業(yè)(包括數據包括數據)從卡片讀入到磁盤上的輸入井從卡片讀

18、入到磁盤上的輸入井 按某種調度策略選擇作業(yè)調入內存按某種調度策略選擇作業(yè)調入內存, 運行時遇到輸運行時遇到輸入數據時從輸入井讀入。入數據時從輸入井讀入。 運行遇到輸出時運行遇到輸出時,先將結果輸出到磁盤上的輸出井。先將結果輸出到磁盤上的輸出井。 到作業(yè)結束時再從磁盤輸出到輸出設備上。到作業(yè)結束時再從磁盤輸出到輸出設備上。2.多道批處理系統(tǒng)的典型代表多道批處理系統(tǒng)的典型代表 1964 年年IBM 宣布推出宣布推出System/360計算機系統(tǒng)，是第計算機系統(tǒng)，是第一個采用小規(guī)模集成電路的主流機型。一個采用小規(guī)模集成電路的主流機型。IBM System/360的問題的問題 存儲管理有基地址寄存器尋

19、址方式存儲管理有基地址寄存器尋址方式, 程序可以訪問和程序可以訪問和修改基地址寄存器修改基地址寄存器, 但程序被釘死在調入內存時的物理但程序被釘死在調入內存時的物理地址上地址上, 不進行動態(tài)再分配。不進行動態(tài)再分配。CPU訪問的是絕對地址。訪問的是絕對地址。 數千程序員寫的數百萬行匯編代碼數千程序員寫的數百萬行匯編代碼, 系統(tǒng)占了大量存系統(tǒng)占了大量存儲空間和一半的儲空間和一半的CPU時間時間, 成為龐大的軟件怪獸。成為龐大的軟件怪獸。 數百萬行匯編代碼中有成千上萬處錯誤。數百萬行匯編代碼中有成千上萬處錯誤。 IBM不斷發(fā)行新的版本試圖更正這些錯誤不斷發(fā)行新的版本試圖更正這些錯誤, 新版本在更新

20、版本在更正老錯誤的同時又引入新錯誤。正老錯誤的同時又引入新錯誤。 隨著時間的流逝隨著時間的流逝, 錯誤的數量大致保持不變。錯誤的數量大致保持不變。 硬件速度更快，人力較以前昂貴硬件速度更快，人力較以前昂貴 分時系統(tǒng)的產生分時系統(tǒng)的產生用戶需要用戶需要1)1)交互交互: :所有用戶看似獨占全機所有用戶看似獨占全機, ,都能直接修改錯都能直接修改錯 誤誤, ,及時進行及時進行人人-機交互。機交互。2)2)共享共享: :多個用戶用便宜終端多個用戶用便宜終端, ,共享一臺計算機。共享一臺計算機。3)3)方便方便: :用戶對自己的作業(yè)進行控制用戶對自己的作業(yè)進行控制, ,調試方便。調試方便。 分時系統(tǒng)分

21、時系統(tǒng)是是一臺主機帶多個終端一臺主機帶多個終端, ,同時允許同時允許多個用戶用終端多個用戶用終端, ,共享一臺主機共享一臺主機, ,每個用戶都可每個用戶都可以通過終端方便地以交互方式使用主機。以通過終端方便地以交互方式使用主機。1.2.3 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)的思想于分時系統(tǒng)的思想于1959年在麻省理工學院年在麻省理工學院(MIT)提出。提出。 每個用戶有一個聯機終端。每個用戶有一個聯機終端。 分時系統(tǒng)中分時系統(tǒng)中, 假設假設20個用戶登錄個用戶登錄, 其中其中17個在思考或談個在思考或談論或喝咖啡論或喝咖啡, 則則CPU可給那可給那3個需要的作業(yè)輪流服務。個需要的作業(yè)輪流服務。 調試程序

22、的用戶常常只發(fā)出簡短的命令調試程序的用戶常常只發(fā)出簡短的命令, 而很少有長而很少有長的費時命令。的費時命令。 所以計算機能夠為許多用戶提供交互式快速服務所以計算機能夠為許多用戶提供交互式快速服務, 同同時在時在CPU空閑時還能在后臺運行大作業(yè)?？臻e時還能在后臺運行大作業(yè)。1961年年, 第一個分時系統(tǒng)由第一個分時系統(tǒng)由 MIT的的Fernando Corbato 等在一改裝的等在一改裝的IBM 7090/94機上開發(fā)成功機上開發(fā)成功, 當時有當時有32個個交互式用戶。交互式用戶。 關鍵問題和實現方法關鍵問題和實現方法 及時接受及時接受: 系統(tǒng)配置多路卡系統(tǒng)配置多路卡, 與各終端連結與各終端連結

23、,每個終端配置一個緩沖區(qū)每個終端配置一個緩沖區(qū), 暫存接受各用戶暫存接受各用戶鍵入的命令和數據。鍵入的命令和數據。 及時處理及時處理(及時響應及時響應): 每個用戶鍵入命令后每個用戶鍵入命令后, 能控制自己作業(yè)的運行能控制自己作業(yè)的運行, 并及時得到處理。并及時得到處理。各作業(yè)都必須在內存各作業(yè)都必須在內存, 在響應周期內都能得在響應周期內都能得到執(zhí)行。方法是到執(zhí)行。方法是, 將響應周期分為很短的時將響應周期分為很短的時間片間片, 每個作業(yè)占一個時間片輪流執(zhí)行。不每個作業(yè)占一個時間片輪流執(zhí)行。不允許某個作業(yè)長期占用處理機。允許某個作業(yè)長期占用處理機。 解決解決 需要搶占式調度以保持適當的響應時

24、間需要搶占式調度以保持適當的響應時間 避免抖動避免抖動( (程序在內存中過于頻繁的對換程序在內存中過于頻繁的對換) ) 需要提供適用的安全檢測需要提供適用的安全檢測 與多道批處理相結合與多道批處理相結合, 具有具有“前臺前臺”和和“后后臺臺” 3.帶來的問題帶來的問題 及時處理及時處理, , 響應時間響應時間( (周期周期) )問題問題 相互之間的影響相互之間的影響 終端上人操作運算量變化太大終端上人操作運算量變化太大, ,有時空閑。有時空閑。 具有具有“前臺前臺”和和“后臺后臺”的多道分時系的多道分時系統(tǒng)統(tǒng) 內存中同時存放多道作業(yè)內存中同時存放多道作業(yè), 道數和位置都道數和位置都不固定不固定

25、, 某些道為某些道為“前臺區(qū)前臺區(qū)”存放按時間片調存放按時間片調度的前臺作業(yè)流度的前臺作業(yè)流, 其余道為其余道為“后臺區(qū)后臺區(qū)”存放批存放批處理作業(yè)流。處理作業(yè)流。 前臺優(yōu)先前臺優(yōu)先, 只有當前臺調進調出或前臺無只有當前臺調進調出或前臺無可運行的作業(yè)時才運行后臺作業(yè)?？蛇\行的作業(yè)時才運行后臺作業(yè)。 既有分時系統(tǒng)既有分時系統(tǒng)多臺終端共享主機交互性好多臺終端共享主機交互性好, 又有多道批處理又有多道批處理系統(tǒng)資源利用率高系統(tǒng)資源利用率高的優(yōu)點。的優(yōu)點。4.分時系統(tǒng)的特點分時系統(tǒng)的特點 多路性多路性: 一臺主機同時聯接多個終端一臺主機同時聯接多個終端, ,系統(tǒng)按系統(tǒng)按分時的原則為每個用戶服務分時的原

26、則為每個用戶服務, 共享資源。共享資源。 獨立性獨立性: 用戶各占一個終端用戶各占一個終端, 感覺像獨占主機感覺像獨占主機 及時性及時性: 用戶請求能在容許的響應周期內及時用戶請求能在容許的響應周期內及時獲得響應獲得響應, 響應周期通常在響應周期通常在3秒以內。秒以內。1) 交互性交互性: 用戶通過終端與系統(tǒng)進行廣泛的人機用戶通過終端與系統(tǒng)進行廣泛的人機對話對話, 以請求系統(tǒng)提供多方面的服務。以請求系統(tǒng)提供多方面的服務。3.單道批處理系統(tǒng)的典型代表單道批處理系統(tǒng)的典型代表1) MULTICS的災難的災難 1965年在年在ARPA的支持下的支持下MIT、貝爾實驗室和通用電、貝爾實驗室和通用電氣公

27、司決定開發(fā)一種氣公司決定開發(fā)一種“公用計算服務系統(tǒng)公用計算服務系統(tǒng)”, 希望能同希望能同時支持整個波士頓所有的分時用戶。系統(tǒng)稱時支持整個波士頓所有的分時用戶。系統(tǒng)稱 MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service )。 MULTICS設計目標是：便利的遠程終端使用，大量設計目標是：便利的遠程終端使用，大量終端通過電話線接入計算機主機。終端通過電話線接入計算機主機。 高可靠的大型文件系統(tǒng)；大容量的用戶信息共享；高可靠的大型文件系統(tǒng)；大容量的用戶信息共享；存儲和構造層次化信息結構的能力。存儲和構造層次化信息結構的能力。 MULTICS

28、研制難度超出了所有人預料研制難度超出了所有人預料 長期研制工作達不到預期目標，長期研制工作達不到預期目標，1969年年4月貝爾月貝爾實驗室退出，通用電氣公司也退出了。實驗室退出，通用電氣公司也退出了。 但最終，經但最終，經過多年的努力，過多年的努力，MULTICS 成功地應用了。成功地應用了。 運行運行MULTICS的計算機系統(tǒng)在九十年代中陸續(xù)被關閉。的計算機系統(tǒng)在九十年代中陸續(xù)被關閉。 MULTICS引入了許多現代操作系統(tǒng)領域概念雛形，引入了許多現代操作系統(tǒng)領域概念雛形，對隨后操作系統(tǒng)特別是對隨后操作系統(tǒng)特別是UNIX的成功有著巨大的影響的成功有著巨大的影響 2) UNIX的成功的成功 19

29、69年貝爾退出了年貝爾退出了MULTICS項目項目, Ken Thompson 和和 Dennis Ritchie (肯肯.湯普森和丹尼斯湯普森和丹尼斯.里奇里奇)想申請經費買想申請經費買計算機做操作系統(tǒng)研究計算機做操作系統(tǒng)研究,未批準。未批準。 項目無著落，他們在一臺無人用的項目無著落，他們在一臺無人用的PDP-7上上, 重新擺弄重新擺弄原先在原先在 MULTICS 項目上設計的項目上設計的“空間旅行空間旅行”游戲。游戲。 為了使游戲能夠在為了使游戲能夠在PDP-7上順利運行上順利運行, 他們用匯編語言他們用匯編語言陸續(xù)開發(fā)了浮點運算軟件包、顯示驅動軟件陸續(xù)開發(fā)了浮點運算軟件包、顯示驅動軟件

30、, 設計了文設計了文件系統(tǒng)、實用程序、件系統(tǒng)、實用程序、shell 和匯編程序。和匯編程序。 1970年年K. Thompson將將BCPL語言簡化為語言簡化為B語言語言,并用它并用它改寫系統(tǒng)改寫系統(tǒng), 起了同起了同 MULTICS發(fā)音相近的名字發(fā)音相近的名字UNIX。 1971年用年用B語言將語言將UNIX正式移植到正式移植到PDP-11上。上。 1972年年D. M. Ritchie將將B語言改進為語言改進為C語言語言,他們合作用他們合作用C語言改寫語言改寫90%的的UNIX代碼代碼, 73年完成年完成UNIX v5正式版正式版 UNIX是現代操作系統(tǒng)的代表。它的安全性、可靠是現代操作系統(tǒng)

31、的代表。它的安全性、可靠性以及強大的功能贏得廣大用戶的信賴。性以及強大的功能贏得廣大用戶的信賴。促使促使UNIX系統(tǒng)成功的因素：系統(tǒng)成功的因素： 1) 由于由于UNIX是用是用C語言編寫語言編寫, 因此它是可移植的因此它是可移植的, 是世界上唯一能在筆記本計算機、是世界上唯一能在筆記本計算機、PC機、工作站機、工作站直至巨型機上運行的操作系統(tǒng)。直至巨型機上運行的操作系統(tǒng)。2) 系統(tǒng)源代碼短小精煉非常有效系統(tǒng)源代碼短小精煉非常有效, 系統(tǒng)容易適應各系統(tǒng)容易適應各種特殊的需求。種特殊的需求。3) 也是最重要的一點也是最重要的一點, 它是一個良好的、通用的、它是一個良好的、通用的、多用戶、多任務、分

32、時操作系統(tǒng)。多用戶、多任務、分時操作系統(tǒng)。Ken Thompson 和和 Dennis Ritchie1983年獲圖靈獎年獲圖靈獎 1999年年4月獲美國國家技術金獎月獲美國國家技術金獎1. 需要實時處理需要實時處理(及時及時)實時控制：實時控制：生產過程控制生產過程控制, 武器控制武器控制, 宇航自動宇航自動控制?？刂啤崟r信息處理：實時信息處理：飛機訂票系統(tǒng)飛機訂票系統(tǒng), 情報檢索系統(tǒng)情報檢索系統(tǒng), 期貨、股票交易系統(tǒng)。期貨、股票交易系統(tǒng)。2.實時任務實時任務 周期性和非周期性實時任務周期性和非周期性實時任務(開始、完成截至時間開始、完成截至時間) 硬實時任務、軟實時任務硬實時任務、軟實時

33、任務(按截至時間劃分按截至時間劃分)3.實時系統(tǒng)的特征實時系統(tǒng)的特征 多路性、獨立性、多路性、獨立性、及時性及時性、交互性、交互性、可靠性可靠性 實時系統(tǒng)除了與分時系統(tǒng)相似的特征外對系實時系統(tǒng)除了與分時系統(tǒng)相似的特征外對系統(tǒng)的統(tǒng)的及時性和可靠性及時性和可靠性要求更高。要求更高。1.2.4 實時系統(tǒng)實時系統(tǒng) 個人計算機操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng) 網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng) 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)1.2.5 其它操作系統(tǒng)其它操作系統(tǒng)計算機在某一時間內為單用戶服務計算機在某一時間內為單用戶服務, ,其追求目標是其追求目標是界面友好界面友好，使用方便使用方便，豐富的應

34、用軟件豐富的應用軟件1. 個人計算機操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng) (單用戶多任務單用戶多任務)個人計算機操作系統(tǒng)的典型代表個人計算機操作系統(tǒng)的典型代表1）微軟）微軟MS DOS和和IBM PC DOS 個人計算機的成功個人計算機的成功, 逼得逼得 IBM 采取緊急戰(zhàn)略行動采取緊急戰(zhàn)略行動, 決決定要在定要在1980年盡快生產出微型計算機年盡快生產出微型計算機, 以應付挑戰(zhàn)。以應付挑戰(zhàn)。 但沒有操作系統(tǒng)不行但沒有操作系統(tǒng)不行, 要想快要想快, 機遇落到了微軟公司。機遇落到了微軟公司。 在關鍵時刻，開發(fā)新操作系統(tǒng)時間和人手上已經不可在關鍵時刻，開發(fā)新操作系統(tǒng)時間和人手上已經不可能能, 微軟找到西雅圖

35、計算機產品公司微軟找到西雅圖計算機產品公司, 達成由微軟經銷達成由微軟經銷西雅圖計算機產品公司的西雅圖計算機產品公司的 QDOS 操作系統(tǒng)的協議。操作系統(tǒng)的協議。 當時西雅圖公司并不知道當時西雅圖公司并不知道QDOS 將被轉賣給將被轉賣給 IBM , 否則歷史將會怎樣演變否則歷史將會怎樣演變, 誰也無法知曉。誰也無法知曉。 IBM在在1981年推出個人計算機年推出個人計算機 IBM PC, 宣布了個人計宣布了個人計算機操作系統(tǒng)算機操作系統(tǒng) PC DOS ( MS DOS )。 隨著隨著 IBM PC 和和 MS DOS 普及普及, CP/M逐漸走向下坡路逐漸走向下坡路 MS DOS有優(yōu)良的文件

36、系統(tǒng)有優(yōu)良的文件系統(tǒng), 但受到但受到 Intel x86 體系結構體系結構的限制的限制; 缺乏以硬件為基礎的存儲保護機制。缺乏以硬件為基礎的存儲保護機制。 它屬于單用戶單任務操作系統(tǒng)。它屬于單用戶單任務操作系統(tǒng)。 從從1981的的 1.0版到版到1998年在年在Windows 95/98之下的之下的7.0版，版，MS DOS歷經了歷經了16個年頭。個年頭。 迄今仍有迄今仍有MS DOS愛好者繼續(xù)開發(fā)各種愛好者繼續(xù)開發(fā)各種DOS軟件產品。軟件產品。2）拯救蘋果公司的）拯救蘋果公司的Macintosh(MAC OS) 在推出在推出IBM PC機后機后, 市場卷起一股龍卷風。市場卷起一股龍卷風。 I

37、BM自己也沒有料到產品會有如此巨大的成功。自己也沒有料到產品會有如此巨大的成功。 IBM的成功說明必有其他公司失敗。甚至連蘋果公的成功說明必有其他公司失敗。甚至連蘋果公司也遇到了問題，銷售數量落到了蘭色巨人的后面。司也遇到了問題，銷售數量落到了蘭色巨人的后面。 蘋果公司的蘋果公司的Lisa機遭到失敗機遭到失敗, Apple III型也遭到失敗型也遭到失敗 分析家們認為，在微機市場上的戰(zhàn)斗似乎蘭色巨人分析家們認為，在微機市場上的戰(zhàn)斗似乎蘭色巨人要嬴了。要嬴了。 IBM曾夸下?？谠湎潞？?0年內將使兼容機廠家不年內將使兼容機廠家不超過超過10家。家。施樂施樂 Palo Alto 研究中心研究中心

38、-70年代的計算機研究思想庫年代的計算機研究思想庫 世界上第一臺個人計算機世界上第一臺個人計算機 Alto，1972年在這年在這里出現。里出現。 圖形界面圖形界面, 手持鼠標手持鼠標, 面向對象程序設計面向對象程序設計 微機網絡，桌面出版和激光打印等等。微機網絡，桌面出版和激光打印等等。 有先進概念和技術的原型都首次出現在這里。有先進概念和技術的原型都首次出現在這里。 1979年蘋果公司允許施樂公司購買一百萬股的年蘋果公司允許施樂公司購買一百萬股的蘋果公司股票。蘋果公司股票。 作為回報，施樂公司允許蘋果公司的少數人作為回報，施樂公司允許蘋果公司的少數人員，包括喬布斯，在有限的時間內考察施樂公司

39、員，包括喬布斯，在有限的時間內考察施樂公司Palo Alto研究中心內部，并同該思想庫的研究人研究中心內部，并同該思想庫的研究人員交談。員交談。 蘋果公司對蘋果公司對Palo Alto研究中心內的技術大感研究中心內的技術大感吃驚吃驚, 他們更吃驚的是他們更吃驚的是, 施樂公司在擁有這些寶貴施樂公司在擁有這些寶貴技術的同時竟然什么也沒有做！技術的同時竟然什么也沒有做！ 對對Palo Alto研究中心這些科學家們而言，蘋果研究中心這些科學家們而言，蘋果公司的人是他們第一次遇到真正理解他們技術公司的人是他們第一次遇到真正理解他們技術的人。的人。 這些科學家們后來有的去了蘋果公司，微軟公這些科學家們后

40、來有的去了蘋果公司，微軟公司，有的最終創(chuàng)辦了自己的公司。司，有的最終創(chuàng)辦了自己的公司。 在訪問的基礎上，蘋果決定立即開發(fā)采用這些在訪問的基礎上，蘋果決定立即開發(fā)采用這些新技術的個人計算機。新技術的個人計算機。 蘋果公司已看到蘋果公司已看到 IBM PC機的技術有多么糟糕，機的技術有多么糟糕，但他們賣得又是特別的好。但他們賣得又是特別的好。MAC OS、鼠標的新型個人計算機、鼠標的新型個人計算機 1984年，人們看到一則廣告：年，人們看到一則廣告：“What was that?”和和對對Macintosh的介紹的介紹, 這是配有圖形界面操作系統(tǒng)這是配有圖形界面操作系統(tǒng) MAC OS和鼠標的新型個

41、人計算機。和鼠標的新型個人計算機。 MAC機一上市立即在市場上獲得極大的成功。機一上市立即在市場上獲得極大的成功。 當年比爾當年比爾.蓋茨都說，這是一臺他的媽媽也能使用的蓋茨都說，這是一臺他的媽媽也能使用的計算機。計算機。 Macintosh 把蘋果公司從連續(xù)的失敗中拯救出來蘋把蘋果公司從連續(xù)的失敗中拯救出來蘋果公司又開始向前發(fā)展。果公司又開始向前發(fā)展。正是正是Mac先進圖形界面操作系統(tǒng)技術先進圖形界面操作系統(tǒng)技術, 超前超前PC機若干機若干年，造就了一批蘋果的忠實追隨者。年，造就了一批蘋果的忠實追隨者。3）一波三折的）一波三折的微軟微軟Windows操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 1983年年10月月,

42、PC機競爭廠家的圖形界面相關產品上市。機競爭廠家的圖形界面相關產品上市。 面對市場壓力，比爾面對市場壓力，比爾.蓋茨在蓋茨在1983年年11月月10日宣布推出日宣布推出Windows操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。 然而宣布容易，交貨就不簡單了然而宣布容易，交貨就不簡單了, Windows交貨期的災交貨期的災難，成了當年計算機界的笑柄。難，成了當年計算機界的笑柄。 直到直到1985年年11月月20日日, Windows 1.0才正式上市。才正式上市。Windows的歷史記錄的歷史記錄 Windows在當時微軟歷史上創(chuàng)了幾個記錄：延遲交貨在當時微軟歷史上創(chuàng)了幾個記錄：延遲交貨次數最多，投入開發(fā)人員最多，開發(fā)

43、時間最長，更換次數最多，投入開發(fā)人員最多，開發(fā)時間最長，更換主管人員最多。主管人員最多。 不過幾年之后，不過幾年之后，Windows終于創(chuàng)造了銷售成績最佳的終于創(chuàng)造了銷售成績最佳的歷史記錄。歷史記錄。 1992年年4月推出月推出Windows 3.1, 1993年年5月月Windows NT Windows 95,Windows CE,Windows 98,Windows 2000 個人計算機采用個人計算機采用 Windows 占占 90以上以上, 微軟公司成微軟公司成了壟斷了壟斷 PC 軟件行業(yè)的同義詞。軟件行業(yè)的同義詞。它是基于計算機網絡的它是基于計算機網絡的, ,是在各種計算機操作系統(tǒng)上

44、是在各種計算機操作系統(tǒng)上, ,按網絡體系結構協議標準開發(fā)的軟件按網絡體系結構協議標準開發(fā)的軟件, ,包括網絡管理包括網絡管理, ,通信通信, ,安全安全, ,資源共享資源共享和各種網絡應用。和各種網絡應用。目標：是相互目標：是相互通信通信及資源及資源共享共享2. 網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)網絡服務網絡服務應用程序應用程序 通信軟件通信軟件（協議支持）（協議支持）單機單機操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用戶應用程序用戶應用程序局域網操作系統(tǒng)的結構局域網操作系統(tǒng)的結構 通信軟件通信軟件（協議支持）（協議支持） 它基于兩種環(huán)境它基于兩種環(huán)境: 多處理器多處理器(CPU)系統(tǒng)或多計算機系統(tǒng)系統(tǒng)或

45、多計算機系統(tǒng)(網絡網絡), 是網絡操是網絡操作系統(tǒng)更高級的形式作系統(tǒng)更高級的形式, 保持了網絡操作系統(tǒng)的全部功能保持了網絡操作系統(tǒng)的全部功能 分布式系統(tǒng)分布式系統(tǒng)特征特征: :1). 分布性分布性: 功能分布和功能分布和任務分布任務分布2). 自治性自治性: 分布式系統(tǒng)的多個主機處于平等地位分布式系統(tǒng)的多個主機處于平等地位,無無主從關系主從關系3). 模塊性模塊性: 由若干個結構相同功能相同的單元組成由若干個結構相同功能相同的單元組成4). 并行性并行性: 一個作業(yè)的諸任務分配到多個處理單元一個作業(yè)的諸任務分配到多個處理單元進行并行處理。進行并行處理。3. 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng) 網絡和

46、分布式的區(qū)別網絡和分布式的區(qū)別1) 分布式系統(tǒng)的各個計算機之間處于平等地分布式系統(tǒng)的各個計算機之間處于平等地 位位無主從關系無主從關系；網絡有一些主從關系；網絡有一些主從關系2) 分布式系統(tǒng)資源為所有用戶共享；分布式系統(tǒng)資源為所有用戶共享； 而網絡有限制地共享而網絡有限制地共享3) 分布式系統(tǒng)中一項任務可分給若干處理單分布式系統(tǒng)中一項任務可分給若干處理單元元相互協作共同完成；相互協作共同完成； 而網絡往往是各司其責而網絡往往是各司其責 分布式分布式OS的功能：的功能：1) 進程遷移進程遷移 2) 分布式同步分布式同步3) 任務分配任務分配 4) 資源管理資源管理 什么是嵌入式系統(tǒng)？什么是嵌入式

47、系統(tǒng)？ 在各種設備、裝置或系統(tǒng)中在各種設備、裝置或系統(tǒng)中, 完成專用的特定功完成專用的特定功能的軟硬件系統(tǒng)能的軟硬件系統(tǒng); 它們是某大設備它們是某大設備, 裝置或系統(tǒng)中的裝置或系統(tǒng)中的一部分一部分, 這個設備裝置或系統(tǒng)可以不是這個設備裝置或系統(tǒng)可以不是“計算機計算機”。 通常工作在應答式或對處理時間有較嚴格要求通常工作在應答式或對處理時間有較嚴格要求的環(huán)境中。的環(huán)境中。 由于它們被嵌入在各種設備、裝置或系統(tǒng)中由于它們被嵌入在各種設備、裝置或系統(tǒng)中, 因因此稱之為嵌入式系統(tǒng)。此稱之為嵌入式系統(tǒng)。4. 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)典型的嵌入式系統(tǒng)典型的嵌入式系統(tǒng) 在各種設備、裝置或系統(tǒng)中在各種設備

48、、裝置或系統(tǒng)中, 完成專用的特定功完成專用的特定功能的軟硬件系統(tǒng)能的軟硬件系統(tǒng); 它們是某大設備它們是某大設備, 裝置或系統(tǒng)中的裝置或系統(tǒng)中的一部分一部分, 這個設備裝置或系統(tǒng)可以不是這個設備裝置或系統(tǒng)可以不是“計算機計算機”。 通常工作在應答式或對處理時間有較嚴格要求通常工作在應答式或對處理時間有較嚴格要求的環(huán)境中。的環(huán)境中。 由于它們被嵌入在各種設備、裝置或系統(tǒng)中由于它們被嵌入在各種設備、裝置或系統(tǒng)中, 因因此稱之為嵌入式系統(tǒng)。此稱之為嵌入式系統(tǒng)。典型的嵌入式系統(tǒng)典型的嵌入式系統(tǒng)軟件軟件FPGA/ASIC存儲器存儲器傳感器傳感器A/D轉換轉換D/A轉換轉換執(zhí)行機構執(zhí)行機構人機接口人機接口診

49、斷端口診斷端口附加系統(tǒng)附加系統(tǒng)電源冷卻電源冷卻CPU機電備份與安全機電備份與安全外部環(huán)境外部環(huán)境 嵌入式操作系統(tǒng)是運行在嵌入式智能芯片嵌入式操作系統(tǒng)是運行在嵌入式智能芯片環(huán)境中的系統(tǒng)軟件，它對整個智能芯片以及所環(huán)境中的系統(tǒng)軟件，它對整個智能芯片以及所控制的各種部件裝置等資源進行統(tǒng)一協調、調控制的各種部件裝置等資源進行統(tǒng)一協調、調度、指揮和控制；使它們按預先設計的步驟有度、指揮和控制；使它們按預先設計的步驟有條不紊的工作。條不紊的工作。嵌入式系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)中的OSOS，稱為嵌入式操作系統(tǒng)，稱為嵌入式操作系統(tǒng)專用門陣列專用門陣列模擬模擬I/O處理器核處理器核存儲器存儲器典型嵌入式操作系統(tǒng)的特性

50、典型嵌入式操作系統(tǒng)的特性 專用性：完成專用的有限功能專用性：完成專用的有限功能; ;不是通用型的不是通用型的 在性能和實時性方面有嚴格的限制在性能和實時性方面有嚴格的限制 能源、成本和可靠性通常是影響設計的重要能源、成本和可靠性通常是影響設計的重要因素因素 占有資源少、易于連接占有資源少、易于連接 系統(tǒng)功能可針對需求進行裁剪、調整和生成系統(tǒng)功能可針對需求進行裁剪、調整和生成 以便滿足最終產品的設計要求以便滿足最終產品的設計要求嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 通常配有源碼級可配置的系統(tǒng)模塊設計通常配有源碼級可配置的系統(tǒng)模塊設計 豐富的同步原語豐富的同步原語 可選擇的調度算法可選擇的

51、調度算法 可選擇內存分配策略可選擇內存分配策略 定時器與計數器定時器與計數器 多方式中斷處理支持多方式中斷處理支持 多種異常處理選擇多種異常處理選擇 多種通信方式支持多種通信方式支持 標準語言庫標準語言庫 數學運算庫和開放式應用程序接口數學運算庫和開放式應用程序接口嵌入計算的各種應用特點：嵌入計算的各種應用特點：掌上電腦：掌上電腦：運算速度：運算速度：100 KIPS100 KIPS 在大小上優(yōu)化、支持手寫、低能耗在大小上優(yōu)化、支持手寫、低能耗工業(yè)設備：工業(yè)設備：運算速度：運算速度：1 MIPS1 MIPS安全優(yōu)先，控制流程為主安全優(yōu)先，控制流程為主軍事裝備：軍事裝備：運算速度運算速度 ：1

52、GFLOPS 1 GFLOPS 可靠性最重要可靠性最重要嵌入式操作系統(tǒng)的代表嵌入式操作系統(tǒng)的代表: VxWorks VxWorks支持各種工業(yè)標準，包括支持各種工業(yè)標準，包括POSIX, ANSI C和和TCP/IP網絡協議。網絡協議。 VxWorks運行系統(tǒng)的核心是一高效率的微內核。運行系統(tǒng)的核心是一高效率的微內核。 微內核支持各種實時功能，包括快速多任務處理，微內核支持各種實時功能，包括快速多任務處理，中斷支持，搶占式和輪轉式調度。中斷支持，搶占式和輪轉式調度。 微內核設計減輕了系統(tǒng)負載并可快速響應外部事件。微內核設計減輕了系統(tǒng)負載并可快速響應外部事件。 從只需幾千字節(jié)存儲器的深嵌式產品設

53、計到復雜高從只需幾千字節(jié)存儲器的深嵌式產品設計到復雜高端實時系統(tǒng)設計，開發(fā)人員有八十多個選件并可構成端實時系統(tǒng)設計，開發(fā)人員有八十多個選件并可構成上百個不同的配置。上百個不同的配置。 90年代末期，電子商務發(fā)展刺激對計算能力的要求，年代末期，電子商務發(fā)展刺激對計算能力的要求，導致大型機市場的再度升溫。導致大型機市場的再度升溫。 三十年的改進三十年的改進, IBM S/390已成為有高可靠性、可擴展已成為有高可靠性、可擴展性、及安全可用性的現代大型計算機系統(tǒng)。性、及安全可用性的現代大型計算機系統(tǒng)。 支持支持 UNIX 95標準標準, UNIX 應用程序可在應用程序可在 IBM OS/390上運行

54、。上運行。 同時還可繼續(xù)運行同時還可繼續(xù)運行S/390應用程序，包括應用程序，包括S/370上開發(fā)上開發(fā)的應用程序。的應用程序。 包括包括TCP/IP的多種通信協議，具有高網絡安全性。的多種通信協議，具有高網絡安全性。 采用面向對象程序設計、并行處理、分布式處理以及采用面向對象程序設計、并行處理、分布式處理以及客戶機客戶機/服務器技術，具有較強的互操作性、可移植性服務器技術，具有較強的互操作性、可移植性與可擴展性。與可擴展性。5.大型計算機操作系統(tǒng)的代表大型計算機操作系統(tǒng)的代表: IBM OS/390 由于歷史淵源，由于歷史淵源，OS/390有不同的系統(tǒng)運行方式有不同的系統(tǒng)運行方式: S/37

55、0本機模式本機模式, 支持原先在支持原先在S/370運行的程序。運行的程序。 ESA/390模式模式, 支持支持10個個240M處理器內存和處理器內存和256個通道個通道 ESA/390 LPAR模式模式, 系統(tǒng)可分成最多十個部分系統(tǒng)可分成最多十個部分, 每個每個部分有自己的部分有自己的CPU, 存儲器和通道存儲器和通道, 且分別運行不同的且分別運行不同的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng), 如如S/370, ESA/370 和和ESA/390等。等。 在在PC機時代，人們曾經估計大型計算機會衰亡。機時代，人們曾經估計大型計算機會衰亡。 IBM S/390是大型計算機復活的一個典型是大型計算機復活的一個典型 那

56、么那么, 在在21世紀的世紀的Internet和后和后PC的時代的時代, 大型機還大型機還會有什么演化，只有讓時間來說明。會有什么演化，只有讓時間來說明。 1990年秋天，年秋天，Linus在芬蘭首都赫爾辛基大學學習操在芬蘭首都赫爾辛基大學學習操作系統(tǒng)課程，因為上機需要排隊等待，作系統(tǒng)課程，因為上機需要排隊等待，Linus買了臺買了臺PC機，開發(fā)了第一個程序，程序包括兩個進程，向屏機，開發(fā)了第一個程序，程序包括兩個進程，向屏幕上寫字母，然后用定時器來切換進程。幕上寫字母，然后用定時器來切換進程。 Linus需要終端仿真程序來存取需要終端仿真程序來存取Usenet新聞組的內容，新聞組的內容，于是

57、他寫了從調制解調器上接發(fā)信息的程序以及顯示于是他寫了從調制解調器上接發(fā)信息的程序以及顯示器、鍵盤和調制解調器的驅動程序。器、鍵盤和調制解調器的驅動程序。 然后寫了磁盤驅動程序，文件系統(tǒng)，一旦有了進程然后寫了磁盤驅動程序，文件系統(tǒng)，一旦有了進程切換、文件系統(tǒng)和設備驅動程序，當然就擁有了一個切換、文件系統(tǒng)和設備驅動程序，當然就擁有了一個操作系統(tǒng)原型，或者至少是它的一個內核。操作系統(tǒng)原型，或者至少是它的一個內核。 Linux就以這樣極其古怪但也極其自然式問世。就以這樣極其古怪但也極其自然式問世。6. Internet時代與時代與Linux1.3 現代操作系統(tǒng)的基本特性現代操作系統(tǒng)的基本特性1. 并發(fā)

58、并發(fā)(concurrence) 計算機內存中同時存在多個程序計算機內存中同時存在多個程序, 宏觀上宏觀上這些程序是同時在執(zhí)行的這些程序是同時在執(zhí)行的, 但在微觀上任何時但在微觀上任何時刻只有一個程序在執(zhí)行。即微觀上這些程序在刻只有一個程序在執(zhí)行。即微觀上這些程序在CPU上輪流執(zhí)行。上輪流執(zhí)行。 注意它和并行的區(qū)別注意它和并行的區(qū)別, 并行是多個程序在并行是多個程序在不同的硬件上同時執(zhí)行不同的硬件上同時執(zhí)行, 即在微觀上這些程序即在微觀上這些程序也是真正的同時執(zhí)行。也是真正的同時執(zhí)行。2. 共享共享(sharing) 操作系統(tǒng)與多個用戶的程序共同使用計算機系統(tǒng)操作系統(tǒng)與多個用戶的程序共同使用計算

59、機系統(tǒng)中的資源中的資源(硬件和軟件硬件和軟件)。兩種資源共享方式。兩種資源共享方式:互斥共享方式和同時訪問方式互斥共享方式和同時訪問方式3. 虛擬虛擬(Virtual) 把一個物理時體把一個物理時體“虛擬虛擬”為多個邏輯體，如：為多個邏輯體，如： 虛擬處理機、虛擬內存、虛擬設備和虛擬信道。虛擬處理機、虛擬內存、虛擬設備和虛擬信道。4. 異步性異步性(asynchronism)(不確定性不確定性) 多個進程并發(fā)執(zhí)行時多個進程并發(fā)執(zhí)行時, 各進程都是以走走停停的方各進程都是以走走停停的方式運行式運行, 運行順序無法預測運行順序無法預測, 即進程以異步方式運行。即進程以異步方式運行。 因此因此, 操

60、作系統(tǒng)必須隨時對以不可預測的不確定的操作系統(tǒng)必須隨時對以不可預測的不確定的次序隨機發(fā)生的事件進行響應。次序隨機發(fā)生的事件進行響應。1.4 現代操作系統(tǒng)的功能現代操作系統(tǒng)的功能 1. 處理機管理處理機管理進程控制、進程同步、進程通信、進程調度進程控制、進程同步、進程通信、進程調度 2. 內存管理內存管理內存分配、內存保護、地址映射、內存擴充內存分配、內存保護、地址映射、內存擴充 3. 設備管理設備管理設備分配設備分配,緩沖管理緩沖管理,設備驅動設備驅動, 虛擬設備虛擬設備 4. 文件管理文件管理文件存儲空間管理、目錄管理、讀寫管理、文件保護文件存儲空間管理、目錄管理、讀寫管理、文件保護 5. 用