課件-第一章概述

操作系統(tǒng)原理與實(shí)踐計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系列教材教師信息主講教師：李為電話：61772649（O）Email：

課程的地位和任務(wù)教學(xué)要求課程內(nèi)容學(xué)習(xí)要求課程概述

課程的地位和任務(wù)

“操作系統(tǒng)原理”這門課是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)與軟件工程專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃中的必修專業(yè)課程。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)軟件。本課程主要從資源管理觀點(diǎn)出發(fā)介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，使學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)有較系統(tǒng)的了解。初步具有分析、開發(fā)、維護(hù)已有操作系統(tǒng)和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的基本能力。專業(yè)核心課程

考研核心課程

技術(shù)開發(fā)的理論基礎(chǔ)

教學(xué)要求

本課程要求學(xué)生熟練掌握并理解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的基本概念、基本原理、基本設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。了解當(dāng)代操作系統(tǒng)的新技術(shù)與趨勢(shì)，熟悉一種實(shí)際操作系統(tǒng)的組成及工作原理。課程主要內(nèi)容介紹操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理存儲(chǔ)器管理設(shè)備管理文件管理操作系統(tǒng)安全

學(xué)習(xí)要求課前預(yù)習(xí)教材按時(shí)上課，認(rèn)真聽講，獨(dú)立完成作業(yè)研讀參考書和參考網(wǎng)站整理筆記，認(rèn)真思考，積極討論，善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并努力尋求問題的答案結(jié)合操作系統(tǒng)專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站豐富的教學(xué)資源,努力尋求問題的答案，掌握基本原理,拓展知識(shí)，延伸視野，提高分析問題和解決問題的能力。教材選用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系列教材《操作系統(tǒng)原理與實(shí)踐》鄒鵬等編高等教育社出版2008年第一章概述第一章概述目的與要求：掌握操作系統(tǒng)的定義及操作系統(tǒng)的地位與作用。理解操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)的發(fā)展過程。了解一些常見操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：操作系統(tǒng)的概念、操作系統(tǒng)的地位與作用、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。作業(yè)：1，3，7第一章概述1.1什么是操作系統(tǒng)1.2操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3操作系統(tǒng)發(fā)展歷史1.4操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.5常見操作系統(tǒng)介紹1.1什么是操作系統(tǒng)1.1.1計(jì)算機(jī)軟件體系 1.1.2操作系統(tǒng)使系統(tǒng)編程接口更簡(jiǎn)單 1.1.3操作系統(tǒng)使系統(tǒng)資源利用更充分 1.1.4操作系統(tǒng)使程序運(yùn)行環(huán)境更友好1.1.1計(jì)算機(jī)軟件體系計(jì)算機(jī)軟件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序及其相應(yīng)的文檔。計(jì)算機(jī)軟件可以劃分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和介于這兩者之間的支撐軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成。（基本構(gòu)成關(guān)系如圖1.1所示）

1.1.1計(jì)算機(jī)軟件體系物理設(shè)備微程序機(jī)器語言（底層接口）系統(tǒng)調(diào)用接口C庫數(shù)學(xué)庫圖形庫各種工具軟件及其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分布式應(yīng)用支撐環(huán)境可視編程開發(fā)環(huán)境應(yīng)用開發(fā)接口訂票系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)游戲網(wǎng)上銀行用戶界面、二次開發(fā)接口硬件/固件系統(tǒng)軟件支撐軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)調(diào)用和庫調(diào)用接口操作系統(tǒng)內(nèi)核其他其他圖1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成1.1.2操作系統(tǒng)使系統(tǒng)編程接口更簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為上層環(huán)境提供了系統(tǒng)調(diào)用和各種庫函數(shù)，起到了將物理裸機(jī)進(jìn)行抽象的作用。內(nèi)核為用戶層程序提供系統(tǒng)調(diào)用接口。系統(tǒng)調(diào)用可以看成是特殊的公共子程序。1.1.3操作系統(tǒng)使系統(tǒng)資源利用更充分操作系統(tǒng)的介入使進(jìn)程的并發(fā)和共享更易實(shí)現(xiàn)。資源共享的兩種方法：“時(shí)分”和“空分”。時(shí)分就是由多個(gè)用戶分時(shí)地使用資源?？辗质轻槍?duì)存儲(chǔ)資源而言的，存儲(chǔ)資源的空間可以被多個(gè)用戶共同以分割的方式占用。1.1.4操作系統(tǒng)使程序運(yùn)行環(huán)境更友好操作系統(tǒng)既可以用命令解釋程序與用戶進(jìn)行交互，也可以通過對(duì)進(jìn)程的控制與調(diào)度來運(yùn)行用戶的程序，為用戶提供使用計(jì)算機(jī)和編程的友好環(huán)境。操作系統(tǒng):操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源,合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度,以及方便用戶使用的程序集合。1.2操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.2.1計(jì)算機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)1.2.2總線結(jié)構(gòu)1.2.3I/O端口尋址和訪問控制 1.2.4I/O控制器和控制卡 1.2.5引導(dǎo)過程及硬件支持1.2.1計(jì)算機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等主要功能部件組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2所示。存儲(chǔ)器輸出設(shè)備輸入設(shè)備運(yùn)算器控制器圖1.2計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖1.2.1計(jì)算機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)馮.諾伊曼計(jì)算機(jī)的五大部件運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備

1.2.1計(jì)算機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中斷結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)1.2.2總線結(jié)構(gòu)總線的技術(shù)規(guī)范通常包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范：確定模塊尺寸、總線插座插頭、邊沿連接器等規(guī)格及位置。功能規(guī)范：確定每條信號(hào)線（引腳）的名稱、功能、時(shí)序及相互作用。電氣規(guī)范：規(guī)定信號(hào)線的有效電平、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間、負(fù)載能力及最大額定值等。1.2.2總線結(jié)構(gòu)總線（bus）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連結(jié)構(gòu)之一，是一組信號(hào)線的集合，是計(jì)算機(jī)各部件間傳輸數(shù)據(jù)和命令的公共通道。自IBMPC機(jī)問世以來，出現(xiàn)過PC/XT、ISA、MCA、EISA、VESA、PCI、AGP、IEEE1394、USB等總線類型。1.2.2總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用總線來連接各功能部件，但不同的連接方式和總線數(shù)量可以形成多種總線連接結(jié)構(gòu)。單總線雙總線三總線（圖1.3所示一種三總線結(jié)構(gòu)）1.2.2總線結(jié)構(gòu)設(shè)備控制器1設(shè)備控制器2設(shè)備控制器nCPU主存...通道存儲(chǔ)總線I/O總線系統(tǒng)總線圖1.3一種三總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.2.2總線結(jié)構(gòu)在PC計(jì)算機(jī)中，由于成本和通用性的考慮，更常見的總線結(jié)構(gòu)和連接方式如圖1.4。CPU二級(jí)緩存內(nèi)存控制器RAMRAMRAM總線橋AGP芯片顯卡后端總線系統(tǒng)內(nèi)存系統(tǒng)總線總線橋ISA設(shè)備PCI總線PCI設(shè)備圖1.4總線和CPU之間的連接方式

1.2.2總線結(jié)構(gòu)CPU北橋（主橋）顯示卡內(nèi)存南橋（I/O橋）硬盤光驅(qū)系統(tǒng)總線（前端總線）內(nèi)存總線PCIExpress×16總線HubLink總線或其他總線ATA總線SATA總線PCI總線及擴(kuò)展槽USB總線IEEE1394總線PCIExpress總線及擴(kuò)展槽圖1.5以PCIExpress為主I/O總線的奔騰PC總線體系1.2.3I/O端口尋址和訪問控制I/O端口編址方式統(tǒng)一編址獨(dú)立編址I/O控制方式輪詢中斷DMA1.2.4I/O控制器和控制卡中斷控制器DMA控制器定時(shí)/計(jì)數(shù)器鍵盤控制器串行控制卡其他1.2.5引導(dǎo)過程及硬件支持基本輸入/輸出程序BIOSCMOS存儲(chǔ)器引導(dǎo)過程1)加電。2)啟動(dòng)BIOS引導(dǎo)程序。3)開機(jī)自檢。4)加載操作系統(tǒng)。5)檢查配置文件并對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行初始化。6)等待登錄和操作命令。1.3操作系統(tǒng)發(fā)展歷史1.3.1無操作系統(tǒng)階段1.3.2單道批處理系統(tǒng)1.3.3多道批處理系統(tǒng)1.3.4分時(shí)操作系統(tǒng)1.3.5實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1.3.6嵌入式操作系統(tǒng)1.3.7網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1.3.8分布式操作系統(tǒng)1.3.1無操作系統(tǒng)階段無操作系統(tǒng)階段—第一代計(jì)算機(jī)1.3.2單道批處理系統(tǒng)20世紀(jì)50年代末期，出現(xiàn)了脫機(jī)輸入輸出技術(shù)。圖1.6演示了脫機(jī)輸入輸出的過程。圖1.6脫機(jī)I/O示意圖1.3.2單道批處理系統(tǒng)在20世紀(jì)50年代后期到60年代中期，隨著第二代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，在脫機(jī)輸入輸出系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，單道批處理系統(tǒng)被開發(fā)出來。單道批處理系統(tǒng)的核心思想是使用一個(gè)被稱為監(jiān)督程序(monitor)的軟件控制批量作業(yè)的調(diào)度，每次只調(diào)度一個(gè)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行（單道）。1.3.2單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)的操作如圖1.7所示。圖1.7批處理操作示意圖1.3.2單道批處理系統(tǒng)典型的輸入作業(yè)的結(jié)構(gòu)如圖1.8所示。圖1.8典型的FMS作業(yè)的結(jié)構(gòu)1.3.3多道批處理系統(tǒng)在單道批處理的計(jì)算機(jī)上，如果當(dāng)前作業(yè)因?yàn)榈却艓Щ蚱渌鸌/O操作而暫停時(shí)，CPU只能原地踏步直到該I/O操作完成。對(duì)于CPU密集操作的科學(xué)計(jì)算問題，由于I/O而浪費(fèi)的CPU時(shí)間很少。但是對(duì)于I/O密集操作的商業(yè)數(shù)據(jù)處理來說，CPU等待I/O的時(shí)間往往達(dá)到80%－90%，這種浪費(fèi)顯然太昂貴了。因此同時(shí)具有科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理需求的用戶往往同時(shí)需要一臺(tái)較大的計(jì)算機(jī)和一臺(tái)較小的計(jì)算機(jī)。1.3.3多道批處理系統(tǒng)1.3.3多道批處理系統(tǒng)20世紀(jì)60年代中期，采用小規(guī)模集成電路的IBMSystem/360系列機(jī)研制成功，它兼顧了科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理兩方面的應(yīng)用，具有包括大、中、小在內(nèi)的共6個(gè)型號(hào)的計(jì)算機(jī)，指令系統(tǒng)相互兼容，使用統(tǒng)一的OS/360操作系統(tǒng)。OS/360采用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是多道程序設(shè)計(jì)（multiprogramming）。1.3.3多道批處理系統(tǒng)用戶提交的作業(yè)被存放在外存上并排成隊(duì)列，稱為“后備隊(duì)列”。然后作業(yè)調(diào)度程序根據(jù)調(diào)度算法將多個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。內(nèi)存被劃分為幾個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)存放不同的作業(yè)，如圖1.9所示。

圖1.9一個(gè)內(nèi)存中有3道作業(yè)的多道程序系統(tǒng)1.3.3多道批處理系統(tǒng)例子：某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有256KB的主存(不包含操作系統(tǒng))，一個(gè)磁盤，一個(gè)終端和一臺(tái)打印機(jī)。同時(shí)提交的三個(gè)作業(yè)分別命名為JOB1、JOB2、JOB3。各作業(yè)運(yùn)行時(shí)間分別為5min、15min和10min。它們對(duì)資源的使用情況如表1.1所示：1.3.3多道批處理系統(tǒng)作業(yè)名JOB1JOB2JOB3作業(yè)類型CPUI/OI/O占用內(nèi)存50K100K80K需要磁盤情況NONOYES需要終端情況NOYESNO需要打印機(jī)情況NONOYES運(yùn)行時(shí)間5分鐘15分鐘10分鐘表1.1三個(gè)作業(yè)對(duì)資源的使用情況1.3.3多道批處理系統(tǒng)三個(gè)作業(yè)單道和多道的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表1.2所示：?jiǎn)蔚蓝嗟繡PU利用率17%=5/(5+15+10)33%=(5/15)主存利用率30%=(50+100+80)/256/390%=(50+100+80)/256磁盤利用率33%=10/3067%=10/15打印機(jī)利用率33%=10/3067%=10/15吞吐量/(作業(yè)·h–1)6=3/(30/60)12=3/(15/60)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間(min)18=(5+20+30)/310=(5+15+10)/3表1.2單道運(yùn)行與多道運(yùn)行平均資源利用率情況對(duì)比1.3.3多道批處理系統(tǒng)多道程序設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)性能的同時(shí)，由于對(duì)計(jì)算機(jī)資源的共享與競(jìng)爭(zhēng)也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。于是在多道批處理系統(tǒng)中增加了處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、I/O設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)管理等功能。多道批處理系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著真正意義的操作系統(tǒng)的誕生。操作系統(tǒng):操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源,合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度,以及方便用戶使用的程序集合。1.3.4分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)是指在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端，以交互的方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。這里的分時(shí)是指多個(gè)用戶分時(shí)使用CPU的時(shí)間。將CPU的單位時(shí)間劃分成若干時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段稱為一個(gè)時(shí)間片（TimeSlice）。并按時(shí)間片把CPU分配各聯(lián)機(jī)用戶使用。1.3.4分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)較好的解決了批處理系統(tǒng)交互性不好的問題，使多用戶能方便廉價(jià)的使用計(jì)算機(jī)。它的主要特點(diǎn)有如下四點(diǎn)：1．多路性。2．獨(dú)立性。3．交互性。4．及時(shí)性。1.3.5實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求并及時(shí)進(jìn)行處理。這種應(yīng)用可以被分成兩類實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。1.3.5實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)相比有一些不同的特點(diǎn)。1．分時(shí)系統(tǒng)屬于一種通用的操作系統(tǒng)。而實(shí)時(shí)系統(tǒng)是一種專用的操作系統(tǒng)，本身含有實(shí)時(shí)控制或?qū)崟r(shí)信息處理的專用程序。2．分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性上不一樣。3．分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)在交互性上不一樣。4．分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)在可靠性上不一樣。1.3.7網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是指能使網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)方便而有效的共享網(wǎng)絡(luò)資源，為用戶提供所需的各種服務(wù)的操作系統(tǒng)軟件。應(yīng)該具有下列功能：（1）提供高效可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊能力；（2）提供多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能如遠(yuǎn)程管理、文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程打印等。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)主要運(yùn)行在各種服務(wù)器上，目前主要有UNIX、Linux、Windows以及Netware系統(tǒng)等。1.3.6嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的、支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器Browser等。目前，嵌入式操作系統(tǒng)的品種較多，僅用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)就有40種左右，其中較為流行的主要有：WindowsCE、PalmOS、Real-TimeLinux、VxWorks、pSOS、PowerTV等。1.3.8分布式操作系統(tǒng)多處理機(jī)協(xié)同工作的方式可以被分為兩類：緊密耦合方式松散耦合方式。分布式操作系統(tǒng)就是運(yùn)行在松散耦合的方式下的。在分布式操作系統(tǒng)的作用下，整個(gè)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)群的行為像是一臺(tái)單處理機(jī)的計(jì)算機(jī)一樣。

1.3.8分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)具有以下特征：（1）它是一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)；（2）所有的分布式系統(tǒng)中的資源深度共享；（3）系統(tǒng)對(duì)用戶透明，對(duì)用戶來說，系統(tǒng)像是一臺(tái)單一計(jì)算機(jī)；（4）處于分布式系統(tǒng)的多個(gè)主機(jī)都是平等的，沒有主從的概念。1.3.9操作系統(tǒng)的特征并發(fā)性共享性虛擬性異步性

1.并發(fā)性并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間發(fā)生。并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。(與并行相似，但多指硬件支持）程序的并發(fā)執(zhí)行，有效地改善了系統(tǒng)資源的利用率和提高了系統(tǒng)的吞吐量，但它使系統(tǒng)復(fù)雜化，操作系統(tǒng)必須具有控制和管理各種并發(fā)活動(dòng)的能力。2.共享性操作系統(tǒng)與多個(gè)用戶的程序共同使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源(互斥共享、同時(shí)訪問）資源共享是指系統(tǒng)中的硬件和軟件資源不再為某個(gè)程序所獨(dú)占，而是供多個(gè)用戶共同使用。并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)兩個(gè)最基本的特征，這兩者之間又是互為存在條件的。資源共享是以程序的并發(fā)為條件的，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題。若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)施有效的管理，也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。3.虛擬性所謂虛擬，是指把一個(gè)物理上的實(shí)體，變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體(前者)是實(shí)的，而后者是虛的，相應(yīng)地，用于實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)，稱為虛擬技術(shù)。在OS中利用了多種虛擬技術(shù)，分別用來實(shí)現(xiàn)虛擬處理機(jī)、虛擬內(nèi)存、虛擬外部設(shè)備和虛擬信道等。4.異步性(Asynchronism)在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但由于競(jìng)爭(zhēng)資源等因素的限制，使進(jìn)程的執(zhí)行不是“一氣呵成”，而是以“走走停?！钡姆绞竭\(yùn)行。多道程序環(huán)境下程序的執(zhí)行，是以異步方式進(jìn)行的；每個(gè)程序在何時(shí)執(zhí)行，多個(gè)程序間的執(zhí)行順序以及完成每道程序所需的時(shí)間都是不確定和不可預(yù)知的。進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)，此即進(jìn)程的異步性。1.3.10操作系統(tǒng)的主要功能從資源管理觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)具有五大功能：處理機(jī)管理存儲(chǔ)器管理設(shè)備管理文件管理用戶接口1.4操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4.1整體式結(jié)構(gòu)1.4.2分層式結(jié)構(gòu)1.4.3虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)1.4.4微內(nèi)核結(jié)構(gòu)1.4.1整體式結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法是將總體功能劃分為若干子功能，子功能再往下細(xì)分，直至最基本的功能為止。實(shí)現(xiàn)每個(gè)子功能的程序稱為模塊。整個(gè)系統(tǒng)就是由接口將所有模塊連接起來的一個(gè)整體。1.4.1整體式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)模型（如圖1.10所示）：1）有一個(gè)主程序，用來調(diào)用請(qǐng)求的服務(wù)過程。2）有一套服務(wù)過程，用來執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用。3）有一套實(shí)用過程，用來輔助服務(wù)過程。1.4.1整體式結(jié)構(gòu)圖1.10整體式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型1.4.2分層式結(jié)構(gòu)在硬件裸機(jī)的基礎(chǔ)上一層一層向外擴(kuò)充軟件，其中低層軟件為高層軟件提供服務(wù)，高層軟件通過調(diào)用底層軟件實(shí)現(xiàn)其功能。第一個(gè)分層式系統(tǒng)是E.W.Dijkstra和他的學(xué)生開發(fā)的THE系統(tǒng)（1968年）。它共分為6層，如圖1.11所示。后來的MULTICS系統(tǒng)也采用了分層式結(jié)構(gòu)。1.4.2分層式結(jié)構(gòu)圖1.11THE操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.4.3虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)VM/370：系統(tǒng)的核心被稱為虛擬機(jī)監(jiān)控器(virtualmachinemonitor)。它在裸機(jī)上運(yùn)行并且具備多道程序設(shè)計(jì)功能。該系統(tǒng)向上層提供多臺(tái)虛擬機(jī)，每臺(tái)虛擬機(jī)是對(duì)裸機(jī)的精確復(fù)制。每臺(tái)虛擬機(jī)上都可以運(yùn)行一臺(tái)裸機(jī)所能夠運(yùn)行的任何類型的操作系統(tǒng)。VM/370的結(jié)構(gòu)如圖1.12所示。1.4.3虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.12配有CMS的VM/370的結(jié)構(gòu)1.4.3虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)技術(shù)新的發(fā)展VMware虛擬機(jī)技術(shù)JAVA虛擬機(jī)技術(shù)

1.4.4微內(nèi)核結(jié)構(gòu)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的趨勢(shì)是盡可能的將代碼移出核心，只保留一個(gè)很小的微內(nèi)核。微內(nèi)核的目標(biāo)是將系統(tǒng)服務(wù)與系統(tǒng)的最基本操作分離開來。按照這種目標(biāo)，OS被分成服務(wù)器和OS核心兩部分。所有的服務(wù)器都工作于用戶態(tài)，內(nèi)核由一個(gè)非常簡(jiǎn)單的硬件抽象層和一組比較關(guān)鍵的原語或系統(tǒng)調(diào)用組成，用來處理客戶程序與服務(wù)器之間的通信過程。結(jié)構(gòu)模型如圖1.13所示。1.4.4微內(nèi)核結(jié)構(gòu)圖1.13微內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型1.4.4微內(nèi)核結(jié)構(gòu)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性，靈活性和可擴(kuò)充性。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的可靠性。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)支持多處理機(jī)運(yùn)行，適用于分布式系統(tǒng)（如圖1.14所示）。1.4.4微內(nèi)核結(jié)構(gòu)圖1.14分布式系統(tǒng)的客戶/服務(wù)器模型1.5常見操作系統(tǒng)介紹1.5.1UNIX操作系統(tǒng)1.5.2Windows操作系統(tǒng)1.5.3Linux操作系統(tǒng)1.5.4Kylin操作系統(tǒng)1.5.1UNIX操作系統(tǒng)UNIX最早是由KenThompson、DennisRitchie在AT&T的貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來的。最初的UNIX是用匯編語言編寫的，不具備可移植性。1973年Thompson和Ritchie等人用C語言重寫了UNIX，使UNIX具有了可移植性。U