山東農(nóng)業(yè)大學計算機系

計算機操作系統(tǒng)信息學院計算機系王雅琴Tel.:8242497(O)8242058(H)E-mail:Tsinghuau@163.com

12/14/20221山東農(nóng)業(yè)大學計算機系成績評定作業(yè)：20%期末考試：70%上課出勤率及回答問題：10%

學習要求按時上課，認真聽講閱讀參考書認真記筆記，整理筆記思考，討論，提問12/14/20222山東農(nóng)業(yè)大學計算機系關于課程設計工具：VC++或VB題目類型：操作系統(tǒng)算法模擬時間：第15周12/14/20223山東農(nóng)業(yè)大學計算機系教材《計算機操作系統(tǒng)》湯子瀛等參考教材操作系統(tǒng)教程王素華人民郵電出版社計算機操作系統(tǒng)教程張堯?qū)W史美林清華大學出版社計算機操作系統(tǒng)教程周長林左萬歷高等教育出版社操作系統(tǒng)基礎屠立德屠祁清華大學出版社12/14/20224山東農(nóng)業(yè)大學計算機系

參考教材OperatingSystemsWilliamStallingsModernOperatingSystem

AndrewS.TanenbaumOperatingSystemConceptAbrahanSilberschatz,PeterB.Galvin計算機操作系統(tǒng)學習指導與題解

梁紅兵

湯小丹，西安電子科技大學出版社

操作系統(tǒng)考研指導曾平，清華大學出版社

12/14/20225山東農(nóng)業(yè)大學計算機系操作系統(tǒng)課程的特點實踐性強（從實踐總結(jié)出原理）涉及面廣（并行程序，性能問題，結(jié)構(gòu)問題，程序方法論，軟件工程，等等）錯綜復雜：縱橫交叉12/14/20226山東農(nóng)業(yè)大學計算機系了解操作系統(tǒng)的重要性掌握核心系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)方法掌握并行、并發(fā)處理的思想方法掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、實現(xiàn)技術(shù)。為后繼課程打好基礎

如何學習操作系統(tǒng)12/14/20227山東農(nóng)業(yè)大學計算機系#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){puts("helloworld");return0;}操作系統(tǒng)做什么？12/14/20228山東農(nóng)業(yè)大學計算機系目錄Chapter1:引論(4)Chapter2:進程管理(16)Chapter3:處理機調(diào)度與死鎖(8)Chapter4:存儲器管理(10)Chapter5:設備管理(6)Chapter6:文件管理(6)Chapter7:操作系統(tǒng)接口(2)Chapter8:網(wǎng)絡操作系統(tǒng)Chapter9:系統(tǒng)安全性(2)Chapter10:UNIX系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)12/14/20229山東農(nóng)業(yè)大學計算機系計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)(層次結(jié)構(gòu))軟件硬件及固件（裸機）應用軟件系統(tǒng)軟件編輯軟件，編譯軟件操作系統(tǒng)12/14/202210山東農(nóng)業(yè)大學計算機系操作系系統(tǒng)在在計算算機系系統(tǒng)中中的地地位操作系系統(tǒng)的的地位位：緊緊貼系系統(tǒng)硬硬件之之上，，所有有其他他軟件件之下下（是是其他他軟件件的共共同環(huán)環(huán)境））計算機硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具應用軟件應用用戶應用開發(fā)人員操作系統(tǒng)開發(fā)人員12/6/202211山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系裸機操作系統(tǒng)應用程序用戶主要功能有：處理機管理存儲管理設備管理信息(文件)管理12/6/202212山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系系統(tǒng)部部件的的簡要要視圖圖12/6/202213山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系第一章操操作作系統(tǒng)引引論1.1操操作作系統(tǒng)的的目標和和作用1.2操操作作系統(tǒng)的的發(fā)展過過程1.3操操作作系統(tǒng)的的基本特特性1.4操操作系系統(tǒng)的主主要功能能1.5操操作系系統(tǒng)的結(jié)結(jié)構(gòu)設計計1.6本本章要要點與課課堂練習習12/6/202214山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系操作系統(tǒng)定定義Resourceallocator資源分配者者–managesandallocatessystemresources.管理和分分配系統(tǒng)資資源Controlprogram控制程序–controlstheexecutionofuserprogramsandoperationsofI/Odevices.控制用戶程程序的運行行和I/O設備的操操作Aninterfacebetweentheuserandhardware人機接口口Kernel內(nèi)核–theoneprogramrunningatalltimes(allelsebeingapplicationprograms).全時運行的的一個程序序（其他的的是應用程程序）12/6/202215山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系操作系系統(tǒng)：：是一組組控制制和管管理計計算機機硬件件和軟軟件資資源、、合理理地對對各類類作業(yè)業(yè)進行行調(diào)度度，以以及方方便用用戶的的程序序的集集合。。(管家家、調(diào)調(diào)度、、橋梁梁)操作系系統(tǒng)定定義12/6/202216山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系1.1操操作作系統(tǒng)統(tǒng)的目目標和和作用用1.1.1操作系系統(tǒng)的的目標標方便性性(用用戶的的觀點點)：：提供良良好的的、一一致的的用戶戶接口口。無無需了了解許許多有有關硬硬件和和系統(tǒng)統(tǒng)軟件件的細細節(jié)。。有效性性(系系統(tǒng)管管理人人員的的觀點點)：：合理地地組織織計算算機的的工作作流程程，管管理和和分配配硬件件、軟軟件資資源，，提高高資源源的利利用率率。可擴充充性(開放放的觀觀點)：給計算算機系系統(tǒng)的的功能能的擴擴展提提供開開放式式的支支撐平平臺。。開放性性：可移植植性和和互操操作性性12/6/202217山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系1.1.2操操作作系統(tǒng)統(tǒng)的作作用1.OS作作為用用戶與與計算算機硬硬件系系統(tǒng)之之間的的接口口OS處處于用用戶與與計算算機硬硬件系系統(tǒng)之之間，，用戶戶通過過OS來使使用計計算機機系統(tǒng)統(tǒng)?；蚧蛘哒f說，用用戶在在OS幫助助下，，能夠夠方便便、快快捷、、安全全、可可靠地地操縱縱計算算機硬硬件和和運行行自己己的程程序。。12/6/202218山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系使用方方式命令方方式系統(tǒng)調(diào)調(diào)用方方式圖形、、窗口口方式式用戶應用程序系統(tǒng)調(diào)用命令圖標、窗口操作系統(tǒng)計算機硬件1.1.2操操作作系統(tǒng)統(tǒng)的作作用12/6/202219山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系2.OS作作為計計算機機系統(tǒng)統(tǒng)資源源的管管理者者處理器器處處理理器管管理OS資存存儲儲器存存儲器器管理理主主要要源I/O設設備備I/O設設備備管管理理功功能能信息息(數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和程程序序)文文件件管管理理1.1.2操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)的的作作用用12/6/202220山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系3.OS用用作作擴擴充充機機器器硬件件處處在在最最底底層層，不附加加任何軟軟件的物物理計算算機“裸機””.操作系統(tǒng)統(tǒng)是附加加在裸機機上的第第一層，是對裸裸機的首首次擴充充，構(gòu)成成了一個個比裸機機更強，，使用更更方便的的“虛擬擬計算機機”。所有系統(tǒng)統(tǒng)軟件以以及更上上層的用用戶應用用軟件在在操作系系統(tǒng)虛擬擬機上運運行，它們受受操作系系統(tǒng)的統(tǒng)統(tǒng)一管理理和控制制，通過過操作系系統(tǒng)使用用各種資資源來完完成特定定的任務務。1.1.2操操作系系統(tǒng)的作作用12/6/202221山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系1.2.1推推動操操作系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展的的主要動動力器件的不不斷更新新?lián)Q代：：CPU的的位寬度度(指令令和數(shù)據(jù)據(jù))、快快速外存存。方便用戶戶：用戶上機機、調(diào)試試程序，，分散計計算時的的事務處處理和非非專業(yè)用用戶(商商業(yè)和辦辦公、家家庭)不斷提高高計算機機資源利利用率：：計算機發(fā)發(fā)展的初初期，計計算機系系統(tǒng)昂貴貴。計算機體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的不斷斷發(fā)展：：單處理機機系統(tǒng)發(fā)發(fā)展為多多處理機機系統(tǒng)1.2操操作作系統(tǒng)的的發(fā)展過過程12/6/202222山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系1.2.2無無操作作系統(tǒng)的的計算機機系統(tǒng)1.人工操作作方式1946-50年代中中：電子管時時代，計計算機速速度慢，，無操作作系統(tǒng)，，計算機機資源昂昂貴；工作方式式：用戶：既既是程序序員又是是操作員員；用戶戶是計算算機專業(yè)業(yè)人員；；編程語言言：機器器語言；；輸入輸出出：紙帶帶或卡片片；12/6/202223山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系計算機的的工作特特點：用戶獨占占全機，，資源利利用率極極低；CPU等等待用戶戶，計算算前，手手工裝入入紙帶或或卡片；；計算完完成后，，手工卸卸取紙帶帶或卡片片；CPU利用用率低；；主要矛盾盾：人機矛盾盾----人工操作嚴嚴重降低低了計算算機資源源的利用用率提高效率率的途徑徑：脫機輸入入/輸出出技術(shù)。。1.2.2無無操作作系統(tǒng)的的計算機機系統(tǒng)12/6/202224山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系2.脫脫機輸入入/輸出出(Off-LineI/O)方方式:磁盤輸入設備外圍機主機輸出設備外圍機1.2.2無無操作作系統(tǒng)的的計算機機系統(tǒng)磁盤磁盤磁盤12/6/202225山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系1.2.2無無操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)的的計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)脫機機I/O方方式式的的主主要要優(yōu)優(yōu)點點：：減少少了了CPU的的空空閑閑時時間間提高高I/O速速度度脫機機I/O方方式式的的主主要要缺缺點點：：系統(tǒng)統(tǒng)開開銷銷大大！！12/6/202226山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系單道道批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)的處處理理過過程程1.2.3單單道道批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)(SimpleBatchProcessingSystem)把一一批批作作業(yè)業(yè)以以脫脫機機方方式式輸輸入入到到磁磁帶帶或或磁磁盤盤上上，，并并在在系系統(tǒng)統(tǒng)中中配配上上監(jiān)督督程程序序(Monitor)，在在它它的的控控制制下下使使這這批批作作業(yè)業(yè)能能一一個個接接一一個個的的連連續(xù)續(xù)處處理理。。單道道批批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)：：作業(yè)業(yè)成成批批處處理理內(nèi)內(nèi)存存中中只只有有一一道道。。12/6/202227山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系簡單單批批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)的的內(nèi)內(nèi)存存布布局局12/6/202228山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系1.2.3單單道道批處處理系系統(tǒng)(SimpleBatchProcessingSystem)2、單單道批批處理理系統(tǒng)統(tǒng)的特特征自動性性順序性性單道性性12/6/202229山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系1.2.4多多道道批批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)1、、多多道道程程序序設設計計的的基基本本概概念念2、、推推動動多多道道批批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)形形成成和和發(fā)發(fā)展展的的主主要要動動力力提高高CPU的的利利用用率率提高高內(nèi)內(nèi)存存和和I/O設設備備利利用用率率增加加系系統(tǒng)統(tǒng)吞吞吐吐量量12/6/202230山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系單道道程程序序工工作作示示例例：：多道道程程序序工工作作示示例例：：1.2.4多多道道批批處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)例題題12/6/202231山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系2.多多道批處理理系統(tǒng)的特特征：多道性無序性調(diào)度性作業(yè)調(diào)度進程調(diào)度1.2.4多道道批處理系系統(tǒng)12/6/202232山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系多道程序系系統(tǒng)在主存中同同時有若干干個作業(yè)，，CPU在其中多多重切換(共享CPU)。12/6/202233山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系多道程序?qū)S的基本本要求Memorymanagement–thesystemmustallocatethememorytoseveraljobs.存儲管理--系統(tǒng)必必須為若干干作業(yè)分派派空間CPUscheduling–thesystemmustchooseamongseveraljobsreadytorun.CPU調(diào)度度--系統(tǒng)必須在在就緒作業(yè)業(yè)中選擇準準備運行Allocationofdevices.設備分配12/6/202234山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系3.多道道批處理系系統(tǒng)需解決決的問題：：處理機管理理問題內(nèi)存管理問問題設備管理問問題文件管理問問題作業(yè)管理問問題1.2.4多道道批處理系系統(tǒng)12/6/202235山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系優(yōu)點：資源利用率率高：CPU和內(nèi)內(nèi)存利用率率較高；系統(tǒng)吞吐量量大：單位時間內(nèi)內(nèi)完成的工工作總量大大；1.2.4多道道批處理系系統(tǒng)缺點：平均周轉(zhuǎn)時時間長：短作業(yè)的周周轉(zhuǎn)時間顯顯著增長；；無交互能力力：整個作業(yè)完完成后或中中間出錯時時，才與用用戶交互，，不利于調(diào)調(diào)試和修改改；4.多多道批處理理系統(tǒng)的優(yōu)優(yōu)缺點：12/6/202236山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系1.分分時系統(tǒng)的的產(chǎn)生主要動力：：用戶的需求求表現(xiàn)形式：：人—機交互互共享主機便于用戶上上機1.2.5分時時系統(tǒng)(time-sharingsystem)12/6/202237山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系分時系系統(tǒng)是是指在在一臺臺主機機上連連接了了多個個帶有有顯示示器和和鍵盤盤的終終端，，同時時允許許多個個用戶戶通過過自己己的終終端，，以交交互方方式使使用計計算機機，共共享主主機中中的資資源。。1.2.5分分時時系統(tǒng)統(tǒng)(time-sharingsystem)12/6/202238山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系2.分分時系系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)中的關關鍵問題題(1)及及時接收收(2)及及時處理理1.2.5分分時系系統(tǒng)(time-sharingsystem)響應時間間RT(responsetime):從鍵盤命命令進入入(按下下回車鍵鍵為準)到開始始在終端端上顯示示應答的的時間間間隔.在分時系系統(tǒng)中,響應時時間≈時時間片××用戶數(shù)數(shù)12/6/202239山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系3.改改變批處處理系統(tǒng)統(tǒng)的運行行方式：：作業(yè)直接進入內(nèi)存存系統(tǒng)采用用時間片輪輪轉(zhuǎn)方式處理理服務請請求1.2.5分分時系系統(tǒng)(time-sharingsystem)12/6/202240山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系4.分分時系統(tǒng)統(tǒng)的特征征：多路性：多個用用戶同時時使用一一臺計算算機,共共享CPU和其其他資源源，充分分利用系系統(tǒng)資源源。1.2.5分分時系系統(tǒng)(time-sharingsystem)宏觀上：：是多個個人同時時使用一一個CPU微觀上：：多個人人在不同同時刻輪輪流使用用CPU12/6/202241山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系4.分分時系統(tǒng)統(tǒng)的特征征獨立性：用戶感感覺不到到計算機機為其他他人服務務，各用用戶獨立立操作，，互不干干擾。及時性：通過時時間片技技術(shù)和輪輪轉(zhuǎn)調(diào)度度算法保保證及時時響應。。交互性：系統(tǒng)及及時響應應用戶的的請求，，顯著提提高調(diào)試試和修改改程序的的效率：：縮短了了周轉(zhuǎn)時時間。12/6/202242山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系1.2.6實時系統(tǒng)統(tǒng)(Real-TimeSystem)1.實實時系系統(tǒng)的引引入（1）實實時控制制：如工業(yè)自自動控制制、火炮炮自動控控制、飛飛機自動動駕駛、、導彈制制導等。。（2）實實時信息息處理：：如飛機訂訂票、情情報檢索索等。實時：及及時響應應并快速速處理！！12/6/202243山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系2.實時任務務的類型型按任務執(zhí)執(zhí)行時是是否呈現(xiàn)現(xiàn)周期性性來劃分分周期性實實時任務務非周期性性實時任任務———截止時時間根據(jù)對截截止時間間的要求求來劃分分硬實時任任務軟實時任任務1.2.6實時系統(tǒng)統(tǒng)(Real-TimeSystem)12/6/202244山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系多路性獨立性及時性交互性可靠性批處理系統(tǒng)無無差差一般分時系統(tǒng)多終端服務有好好可靠實時系統(tǒng)多路采集、多路控制有最好一般高度可靠3.三三種基基本操作作系統(tǒng)的的比較：：1.2.6實時系統(tǒng)統(tǒng)(Real-TimeSystem)12/6/202245山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系1.3操操作作系統(tǒng)的的特征四個基本本特征：：并發(fā)、共共享、虛擬、、異步1．并發(fā)發(fā)并行性：：兩個或多多個事件件在同一一時刻發(fā)生并發(fā)性：：兩個或多多個事件件在同一時間間間隔內(nèi)發(fā)生在多道程程序系統(tǒng)統(tǒng)（單處處理器））中，宏宏觀上并并行，微微觀上串串行（交交替執(zhí)行行）程序不能能并發(fā)執(zhí)執(zhí)行，為為使多個個程序并并發(fā)執(zhí)行行，引入入進程進程—在系統(tǒng)中中能獨立立運行并并作為資資源分配配的基本本單位12/6/202246山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系2．共共享在操作系統(tǒng)統(tǒng)環(huán)境下，，所謂共享享是指系統(tǒng)統(tǒng)中的資源源可供內(nèi)存存中多個并并發(fā)執(zhí)行的的進程(線線程)共同同使用共享方式：：互斥共享方方式：資源分配后后到釋放前前，不能被被其他進程程所用臨界資源(獨占資源源)：一段時間內(nèi)內(nèi)只允許一一個進程訪訪問的資源源同時訪問方方式：如可重入代代碼，磁盤盤文件.宏宏觀并行微微觀串行并發(fā)和共享享互為存在在的條件1.3操操作系統(tǒng)統(tǒng)的特征12/6/202247山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系３．虛擬擬虛擬——通通過某種技技術(shù)把一個個物理實體體變?yōu)槿舾筛蓚€邏輯上上的對應物物。虛擬是操作作系統(tǒng)管理理系統(tǒng)資源源的重要手手段，可提提高資源利利用率。用于實現(xiàn)虛虛擬的技術(shù)術(shù)，稱為虛虛擬技術(shù)虛擬處理機機虛擬內(nèi)存虛擬外部設設備1.3操操作系統(tǒng)統(tǒng)的特征12/6/202248山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系４．異步性性指進程的執(zhí)執(zhí)行順序和和執(zhí)行時間間的不確定定性進程的運行行速度不可可預知：多個進程并并發(fā)執(zhí)行，，“時走時時?！保徊豢深A知每每個進程的的運行推進進快慢；無論快慢，，結(jié)果應該該相同。通通過進程互互斥和同步步手段來保保證；難以重現(xiàn)系系統(tǒng)在某個個時刻的狀狀態(tài)（包括括重現(xiàn)運行行中的錯誤誤）;1.3操操作系統(tǒng)統(tǒng)的特征12/6/202249山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系1.4操操作系統(tǒng)統(tǒng)的主要功功能包括：處理機管理理功能存儲器管理理功能設備管理功功能文件管理功功能用戶接口12/6/202250山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系1.4操操作作系統(tǒng)的的主要功功能1.4.1處理機管管理功能能處理機管管理的主主要功能能：創(chuàng)建和撤撤銷進程(線線程)，，對諸進進程(線線程)的的運行進進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)進進程(線線程)之之間的信信息交換換，以及及按照一一定的算算法把處處理機分配給進程(線線程)。。12/6/202251山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系1.4.1處理機管管理功能能主要功能能有：進程控制制：為作業(yè)創(chuàng)創(chuàng)建進程程、撤銷銷已結(jié)束束的進程程，以及及控制進進程在運運行過程程中的狀狀態(tài)轉(zhuǎn)換換進程同步步：為多個進進程(含含線程)的運行行進行協(xié)協(xié)調(diào)（協(xié)調(diào)方式式：互斥和同同步）進程通信信：用來實現(xiàn)現(xiàn)在相互互合作的的進程之之間的信信息交換換；調(diào)度：作業(yè)和進進程的狀狀態(tài)切換換，包括括作業(yè)調(diào)調(diào)度和進進程調(diào)度度12/6/202252山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系1.4.2存存儲儲器器管管理理功功能能存儲儲器器管管理理功功能能有有：：內(nèi)存存分分配配：：為每每道道程程序序分分配配內(nèi)內(nèi)存存空空間間，，提提高高存存儲儲器器的的利利用用率率，，允允許許正正在在運運行行的的程程序序申申請請附附加加的的內(nèi)內(nèi)存存空空間間；；存儲儲保保護護：確保保每每道道用用戶戶程程序序都都只只在在自自己己的的內(nèi)內(nèi)存存空空間間中中運運行行，，彼彼此此互互不不干干擾擾；；地址址映映射射(變變換換)：進程程的的邏邏輯輯地地址址到到內(nèi)內(nèi)存存物物理理地地址址的的映映射射。。內(nèi)存存擴擴充充：：用虛虛擬擬存存儲儲技技術(shù)術(shù)解解決決內(nèi)內(nèi)存存容容量量不不足足的的問問題題；；請求求調(diào)調(diào)入入功功能能頁面面置置換換功功能能12/6/202253山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系1.4.3設設備備管管理理功功能能設備備管管理理的的功功能能有有：：緩沖沖管管理理：：匹配配CPU和和外外設設的的速速度度，，提提高高兩兩者者的的利利用用率率和和并并行行操操作作程程度度；；設備備分分配配：：根據(jù)據(jù)用用戶戶進進程程的的I/O請請求求、、系系統(tǒng)統(tǒng)的的現(xiàn)現(xiàn)有有資資源源情情況況以以及及按按照照某某種種設設備備分分配配策策略略，，為為之之分分配配其其所所需需的的設設備備;設備備處處理理：：設備備驅(qū)驅(qū)動動程程序序用用于于實實現(xiàn)現(xiàn)CPU和和設設備備控控制制器器之之間間的的通通信信。。設備備獨獨立立性性和和虛虛擬擬設設備備：：12/6/202254山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系1.4.4文文件件管管理理功功能能文件件管管理理的的功功能能有有：：文件件存存儲儲空空間間的的管管理理：為每每個個文文件件分分配配必必要要的的外外存存空空間間，，提提高高外外存存的的利利用用率率，，并并能能有有助助于于提提高高文文件件系系統(tǒng)統(tǒng)的的運運行行速速度度;目錄錄管管理理:為每每個個文文件件建建立立其其目目錄錄項項，，并并對對眾眾多多的的目目錄錄項項加加以以有有效效組組織織，，實實現(xiàn)現(xiàn)方方便便的的按按名名存存取取，，能能實實現(xiàn)現(xiàn)文文件件共共享享，，提提供供快快速速的的目目錄錄查查詢詢手手段段。。12/6/202255山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系文件管管理的的功能能文件的的讀寫寫管理理和保保護：：文件的的讀寫寫管理理：根根據(jù)用用戶請請求，，從外外存中中讀取取數(shù)據(jù)據(jù)，或或?qū)?shù)數(shù)據(jù)寫寫入外外存。。文件保保護：：12/6/202256山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系1.命令接接口用戶可可通過過該接接口向向作業(yè)業(yè)發(fā)出出命令令以控控制作作業(yè)的的運行行。聯(lián)機用用戶接接口：：由一組組磁盤盤操作作命令令和命命令解解釋程程序組組成脫機用用戶接接口：：由一組組作業(yè)業(yè)控制制語言言JCL組組成1.4.5用用戶戶接口口12/6/202257山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系$END$RUNDataforprogram$LOADFortranprogram$FORTRAN$JOB,10,429754WangYaqin典型的的FMSJOB結(jié)結(jié)構(gòu)12/6/202258山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系2.程序接接口為用戶戶程序序在執(zhí)執(zhí)行中中訪問問系統(tǒng)統(tǒng)資源源而設設置，，由一一組系系統(tǒng)調(diào)調(diào)用組組成。。3.圖形接接口1.4.5用用戶戶接口口12/6/202259山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系操作系系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)：整體式式（無無）結(jié)結(jié)構(gòu)模塊化化結(jié)構(gòu)構(gòu)層次式式結(jié)構(gòu)構(gòu)微內(nèi)核核結(jié)構(gòu)構(gòu)1.5操操作系系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)設計計12/6/202260山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系過程3過程2過程7過程1過程6過程5過程8過程41、整整體式式OS結(jié)構(gòu)構(gòu)12/6/202261山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系操作系系統(tǒng)模塊子模塊塊2、模模塊化化OS結(jié)構(gòu)構(gòu)……………12/6/202262山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系優(yōu)點：：提高設設計的的正確確性；；增強可可適應應性；；加速開開發(fā)過過程模塊化化OS結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)缺缺點缺點：：難保證證模塊塊完全全正確確；未區(qū)分分獨占占與共共享資資源。。12/6/202263山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系3、層次次式結(jié)構(gòu)構(gòu)12/6/202264山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系按此模型型構(gòu)造的的第一個個操作系系統(tǒng)是E.W.Dijkstra和和他的學學生在荷荷蘭開發(fā)發(fā)的THE系統(tǒng)統(tǒng)（1968年年）3、層次次式結(jié)構(gòu)構(gòu)12/6/202265山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系THE系系統(tǒng)分分為六層層：層次功功能5操操作員4用用戶程序序3輸輸入/輸輸出管理理2進進程通信信1內(nèi)內(nèi)存和磁磁盤管理理0處處理器器分配和和多道程程序12/6/202266山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系構(gòu)造層次次結(jié)構(gòu)OS分層層原則把與機器器硬件有有關的程程序模塊塊放在最最底層反映系統(tǒng)統(tǒng)外特性性的軟件件放在最最外層為進程的的正常運運行創(chuàng)造造環(huán)境和和提供條條件的內(nèi)內(nèi)核程序序應該盡盡可能放放在底層層.按照實現(xiàn)現(xiàn)操作系系統(tǒng)命令令時模塊塊間的調(diào)調(diào)用次序序來分層層12/6/202267山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系層次結(jié)構(gòu)構(gòu)的優(yōu)點點:整體問題題局部化化正確性有有保證錯誤不擴擴張便于系統(tǒng)統(tǒng)維護、、擴充12/6/202268山東農(nóng)業(yè)業(yè)大學計計算機系系層次結(jié)構(gòu)構(gòu)的缺點點:層次之間間單向依依賴模塊間需需要通信信機制系統(tǒng)開銷銷大、效效率低12/6/202269山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系內(nèi)核的基本本組成：中斷處理進程調(diào)度同步機制4、微內(nèi)核核OS結(jié)結(jié)構(gòu)12/6/202270山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系同步原語模塊中斷處理模塊進程調(diào)度模塊微內(nèi)核組成成及聯(lián)系12/6/202271山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系客戶進程客戶進程進程服務器終端服務器文件服務器內(nèi)存服務器。。。核心客戶向服務務器進程發(fā)發(fā)送消息，以獲獲得服務客戶服務器器模型12/6/202272山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系工作模式12/6/202273山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系途徑：1把傳統(tǒng)統(tǒng)意義上屬屬于操作系系統(tǒng)的代碼碼由低層移移向高層，，由核心移移向用戶，，要增加新新功能僅需需加結(jié)點2消息傳傳送機制Client/Server12/6/202274山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系優(yōu)點：易于擴充，，易于移植植提高系統(tǒng)的的可靠性提供多種操操作環(huán)境適宜于分布布計算模式式有助于多處處理器系統(tǒng)統(tǒng)的實現(xiàn)支持實時任任務12/6/202275山東農(nóng)業(yè)大大學計算機機系缺點：消息傳遞方方式增加開開銷，使響響應變慢幾個商品化化系統(tǒng)：WindowsNT,NextStepXINU,OSF/11.3,WorkspaceOS,Chorus/MixV.4MacG3,QNX,CTOS12/6/202276山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系應用用程程序序微內(nèi)內(nèi)核核操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)DOS服服務務器器UNI服服務務器器VMS服服務務器器OS/2服服務務器器基于于微微內(nèi)內(nèi)核核的的開開放放式式系系統(tǒng)統(tǒng)環(huán)環(huán)境境系統(tǒng)統(tǒng)程程序序接接口口（SPI））應用用程程序序接接口口（API））12/6/202277山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系客戶戶向向服服務務器器發(fā)發(fā)送送消息息，，以以獲獲得得服服務務一個個分分布布式式系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的客客戶戶服服務務器器模模型型機器器1客戶戶核心心機器器2文件件服服務務器器核心心機器器3進程程服服務務器器核心心機器器4終端端服服務務器器核心心12/6/202278山東東農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學學計計算算機機系系具有有面面向向?qū)ο笙蟮牡奶靥攸c點封裝裝性性繼承承性性多態(tài)態(tài)性性12/6/202279山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系微內(nèi)核核的基本功功能微內(nèi)核核所提提供的的功能能，通通常都都是一一些最最基本本的功功能，，如進進程管管理、、存儲儲器管管理、、進程程間通通信、、低低級I/O功能能。⑴進程程管理理。⑵存儲儲器管管理。。⑶進程程通信信管理理。⑷I/O設設備管管理12/6/202280山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系本章小小結(jié)1、了了解操操作系系統(tǒng)的的目標標，理理解操操作系系統(tǒng)的的作用用，了了解推推動操操作系系統(tǒng)發(fā)發(fā)展的的主要要動力力2、了了解無無操作作系統(tǒng)統(tǒng)的計計算機機系統(tǒng)統(tǒng)和單單道批批處理理系統(tǒng)統(tǒng)。理理解多多道批批處理理系統(tǒng)統(tǒng)、分分時系系統(tǒng)和和實時時系統(tǒng)統(tǒng)的特特征和和優(yōu)缺缺點。。3、理理解解操作作系統(tǒng)統(tǒng)的并并發(fā)、、共享享、虛虛擬和和異步步性。。4、理理解處處理機機管理理功能能、存存儲器器管理理功能能、設設備管管理功功能和和文件件管理理功能能。了了解用用戶接接口。。5、了了解操操作系系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)設計計方法法。12/6/202281山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系本章基基礎要要點現(xiàn)代操操作系系統(tǒng)的的兩個個最基基本的的特征征是：：操作系系統(tǒng)的的三個個基本本類型型是：：批處理理操作作系統(tǒng)統(tǒng)的主主要缺缺點是是：并發(fā)和和共享享。批處理理操作作系統(tǒng)統(tǒng)、分分時操操作系系統(tǒng)和和實時時操作作系統(tǒng)統(tǒng)。缺少交交互性性。12/6/202282山東農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學計計算機機系本章基基礎要要點允許多多個用用戶以以交互互方式式使用用計算算機的的操作作系統(tǒng)統(tǒng)稱為為：實時操操作系系統(tǒng)。。分時操操作系系統(tǒng)。。允許多多個用用戶將將多個個作業(yè)業(yè)提交交給計計算機機集中中處理理的操操作系系統(tǒng)稱稱為：：多道批批處理理操作作系統(tǒng)統(tǒng)。計算機機系統(tǒng)統(tǒng)能及及時處處理過過程、、控制制數(shù)據(jù)據(jù)并做做出響響應的的操作作系統(tǒng)統(tǒng)稱為為：12/6