計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課件第1章

第一章緒論1第一章緒論指令系統(tǒng)微程序機(jī)器級(jí)數(shù)字邏輯級(jí)匯編語(yǔ)言級(jí)高級(jí)語(yǔ)言級(jí)操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)軟件硬件1.1操作系統(tǒng)概念2第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念應(yīng)用程序-----------------------

虛機(jī)器界面

操作系統(tǒng)-----------------------

物理機(jī)器界面

硬件操作系統(tǒng)能做什么？3第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)能做什么？哪些是操作系統(tǒng)？極品飛車(chē)WindowsTurboC++WordFoxProUNIX自己編寫(xiě)的高級(jí)語(yǔ)言源程序Turbo-ASMVILinux游戲軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)編譯程序Windows系列操作系統(tǒng)下的編輯軟件數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序數(shù)據(jù)匯編程序UNIX系列操作系統(tǒng)下的編輯軟件4第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)能做什么？用計(jì)算機(jī)做任何事，都需要先運(yùn)行某個(gè)相應(yīng)的程序；任何應(yīng)用都經(jīng)常需要進(jìn)行文件復(fù)制、刪除、磁盤(pán)內(nèi)容查看、建立文件夾等工作；進(jìn)行I/O操作時(shí)，需要INT語(yǔ)句；在Windows中，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序。操作系統(tǒng)不直接解決具體的應(yīng)用問(wèn)題，也不負(fù)責(zé)編譯源程序。5第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)承擔(dān)與硬件相關(guān)、與應(yīng)用無(wú)關(guān)的基本工作，并解決這些基本工作中的效率和安全問(wèn)題，為使用戶(hù)能方便、高效、安全地使用計(jì)算機(jī)，而從最底層統(tǒng)一提供通用的幫助和管理。OS硬件操作系統(tǒng)能做什么？6第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念現(xiàn)代操作系統(tǒng)的客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)下，OS分為：運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)并以客戶(hù)/服務(wù)器方式活動(dòng)的進(jìn)程，運(yùn)行在核心態(tài)的內(nèi)核硬件操作系統(tǒng)能做什么？?jī)?nèi)核服務(wù)器進(jìn)程內(nèi)核是對(duì)硬件的首次擴(kuò)充7第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念分層結(jié)構(gòu)內(nèi)核微內(nèi)核操作系統(tǒng)能做什么？作業(yè)管理設(shè)備管理文件管理進(jìn)程管理存儲(chǔ)管理硬件內(nèi)核模式硬件微內(nèi)核客戶(hù)進(jìn)程安全服務(wù)虛存管理器文件服務(wù)器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序用戶(hù)模式8第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)把用戶(hù)的高級(jí)操作轉(zhuǎn)換成一系列低級(jí)操作，所有低級(jí)操作對(duì)用戶(hù)都是透明的。操作系統(tǒng)把硬件全部隱藏起來(lái)，給用戶(hù)提供一個(gè)友好的、易于操作的界面。此外，操作系統(tǒng)還要進(jìn)行大量的事務(wù)處理。操作系統(tǒng)能做什么？“由于計(jì)算機(jī)上裝有操作系統(tǒng)9第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念從5個(gè)方面考察科普觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理指揮機(jī)構(gòu)和控制中心。功能觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)資源的管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算機(jī)的全部軟、硬件資源進(jìn)行分配、控制、調(diào)度和回收。用戶(hù)觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)的一個(gè)界面。管理員觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)工作流程得以自動(dòng)高效運(yùn)行的組織者，系統(tǒng)軟硬件資源合理協(xié)調(diào)的管理者。軟件觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是由程序和數(shù)據(jù)集合組成的大型系統(tǒng)軟件。10第一章緒論1.1操作系統(tǒng)概念定義：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合——它們能以盡量有效、合理的方式組織和管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，控制程序的執(zhí)行并向用戶(hù)提供各種服務(wù)功能，使得用戶(hù)能夠靈活、方便、有效地使用計(jì)算機(jī)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。是計(jì)算機(jī)與用戶(hù)之間的接口。11第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.1手工操作階段（無(wú)操作系統(tǒng)）工作方式用戶(hù)：用戶(hù)既是程序員，又是操作員；用戶(hù)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員；編程語(yǔ)言：為機(jī)器語(yǔ)言；輸入輸出：紙帶或卡片；計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)用戶(hù)獨(dú)占全機(jī)：不出現(xiàn)資源被其他用戶(hù)占用，資源利用率低；CPU等待用戶(hù)：計(jì)算前，手工裝入紙帶或卡片；計(jì)算完成后，手工卸取紙帶或卡片；CPU利用率低；12第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.1手工操作階段（無(wú)操作系統(tǒng)）ENIAC計(jì)算機(jī)沒(méi)有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（甚至沒(méi)有匯編），更談不上操作系統(tǒng)，通過(guò)在一些插板上的硬連線來(lái)控制計(jì)算機(jī)的基本功能。程序員提前預(yù)約一段時(shí)間，然后到機(jī)房將他的插件板插到計(jì)算機(jī)里，期盼著在接下來(lái)的時(shí)間中，幾萬(wàn)個(gè)真空管不會(huì)燒斷，從而可以計(jì)算自己的題目。13第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.1手工操作階段（無(wú)操作系統(tǒng)）50年代早期，出現(xiàn)了穿孔卡片。程序?qū)懺诳ㄆ先缓笞x入計(jì)算機(jī)，而不用插板，但計(jì)算過(guò)程則依然如舊。14第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.1手工操作階段（無(wú)操作系統(tǒng)）50年代早期，出現(xiàn)了穿孔卡片。程序?qū)懺诳ㄆ先缓笞x入計(jì)算機(jī)，而不用插板，但計(jì)算過(guò)程則依然如舊。問(wèn)題：計(jì)算機(jī)處理能力的提高與手工操作的低效率（造成浪費(fèi)）用戶(hù)獨(dú)占全機(jī)的所有資源解決：擺脫手工操作，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)過(guò)渡15第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.2早期批處理聯(lián)機(jī)批處理：I/O設(shè)備與主機(jī)直接連接用戶(hù)將程序?qū)懺诩埳希ㄓ酶呒?jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言）將作業(yè)穿孔成卡片，再將卡片盒交給操作員操作員有選擇地把若干作業(yè)合成一批，通過(guò)輸入設(shè)備（紙帶輸入機(jī)或讀卡機(jī)）輸入監(jiān)督程序讀入一個(gè)作業(yè)從輸入設(shè)備調(diào)入，編譯、連接、運(yùn)行程序返回4，再讀入一個(gè)作業(yè)，直到一批作業(yè)完成返回3，處理下一批16第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.2早期批處理聯(lián)機(jī)批處理優(yōu)點(diǎn)：解決了作業(yè)的自動(dòng)轉(zhuǎn)接，減少了人工操作時(shí)間問(wèn)題：作業(yè)輸入和結(jié)果輸出過(guò)程中，CPU處于等待狀態(tài)解決：增加一臺(tái)不與主機(jī)直接相連而專(zhuān)門(mén)于I/O設(shè)備交換信息的衛(wèi)星機(jī)（脫機(jī)批處理）17第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.2早期批處理脫機(jī)批處理：增加一臺(tái)不與主機(jī)直接相連而專(zhuān)門(mén)于I/O設(shè)備交換信息的衛(wèi)星機(jī)紙帶機(jī)卡片機(jī)打印機(jī)衛(wèi)星機(jī)輸入帶輸出帶主機(jī)日志執(zhí)行帶系統(tǒng)帶輸入設(shè)備通過(guò)它將作業(yè)輸入到輸入帶輸出帶通過(guò)它將結(jié)果輸出到輸出設(shè)備18第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.2早期批處理監(jiān)督程序：管理作業(yè)的運(yùn)行，完成作業(yè)的過(guò)渡。輸入用戶(hù)作業(yè)程序編譯后的用戶(hù)作業(yè)程序裝配好的用戶(hù)作業(yè)程序執(zhí)行執(zhí)行結(jié)果輸出結(jié)果轉(zhuǎn)到下一個(gè)作業(yè)輸入標(biāo)準(zhǔn)輸入程序監(jiān)督程序編譯程序裝配程序調(diào)用一些子程序標(biāo)準(zhǔn)輸入和后處理程序問(wèn)題：人工拆裝系統(tǒng)保護(hù)?解決：多道程序19第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.3多道程序系統(tǒng)單道運(yùn)行：每次只調(diào)一個(gè)用戶(hù)作業(yè)程序進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行用戶(hù)程序監(jiān)督程序輸入輸出操作計(jì)算請(qǐng)求輸入啟動(dòng)輸入輸出結(jié)束中斷輸入輸出完成繼續(xù)計(jì)算20第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.3多道程序系統(tǒng)多道程序CPU程序A輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備程序B請(qǐng)求輸入程序A程序B請(qǐng)求打印輸出輸入結(jié)束請(qǐng)求其它輸入輸出操作輸出結(jié)束等待CPU程序A程序B運(yùn)行處理輸入數(shù)據(jù)運(yùn)行處理其它輸入輸出操作運(yùn)行處理打印輸出等待CPU運(yùn)行處理特點(diǎn)：多道：同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序宏觀上并行：進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序均在運(yùn)行微觀上串行：輪流使用CPU在當(dāng)前運(yùn)行的作業(yè)需作I/O處理時(shí)，CPU轉(zhuǎn)而執(zhí)行另一個(gè)作業(yè)。21第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.3多道程序系統(tǒng)多道程序評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)資源利用率高：CPU和內(nèi)存利用率較高作業(yè)吞吐量大：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成的工作總量大缺點(diǎn)用戶(hù)交互性差：整個(gè)作業(yè)完成后或中間出錯(cuò)時(shí)，才與用戶(hù)交互，不利于調(diào)試和修改作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)：短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間顯著增長(zhǎng)22第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.3多道程序系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)與多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)比較單道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)內(nèi)存中駐留程序數(shù)目一道多道占用CPU的情況獨(dú)占交替占用是否需要作業(yè)和進(jìn)程調(diào)度不需要需要程序完成次序與其進(jìn)入內(nèi)存次序間的關(guān)系嚴(yán)格對(duì)應(yīng)不嚴(yán)格對(duì)應(yīng)23第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.3多道程序系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)問(wèn)題處理機(jī)管理問(wèn)題：如何分配，使CPU滿(mǎn)足要求內(nèi)存管理問(wèn)題：為每道程序分配內(nèi)存空間I/O設(shè)備管理問(wèn)題：如何分配I/O設(shè)備文件管理問(wèn)題：如何組織程序和數(shù)據(jù)作業(yè)管理問(wèn)題：如何組織作業(yè)操作系統(tǒng)漸趨成熟，出現(xiàn)了作業(yè)管理、CPU管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理24第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.4分時(shí)操作系統(tǒng)含義：分時(shí)是指多個(gè)用戶(hù)分享使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，分時(shí)共享硬件和軟件資源。多個(gè)用戶(hù)分時(shí)：?jiǎn)蝹€(gè)用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)的效率低，因而允許多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)在內(nèi)存中，分別服務(wù)于不同的用戶(hù)；前臺(tái)和后臺(tái)程序分時(shí)：后臺(tái)程序不占用終端輸入輸出，不與用戶(hù)交互——現(xiàn)在的圖形用戶(hù)界面(GUI)，除當(dāng)前交互的程序(輸入焦點(diǎn))之外，其他程序均作為后臺(tái)；通常按時(shí)間片分配：各個(gè)程序在CPU上執(zhí)行的輪換時(shí)間。把處理器的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流把處理機(jī)分配給各作業(yè)使用。25第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.4分時(shí)操作系統(tǒng)人機(jī)交互性好：在調(diào)試和運(yùn)行程序時(shí)由用戶(hù)自己操作共享主機(jī)：多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用用戶(hù)獨(dú)立性：對(duì)每個(gè)用戶(hù)而言好象獨(dú)占主機(jī)現(xiàn)在的許多操作系統(tǒng)都具有分時(shí)處理的功能，在分時(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，操作系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)始分化，如實(shí)時(shí)系統(tǒng)、通用系統(tǒng)、個(gè)人系統(tǒng)等。26第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.5實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)用于工業(yè)過(guò)程控制、軍事實(shí)時(shí)控制、金融等領(lǐng)域，包括實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)信息處理要求：響應(yīng)時(shí)間短，在一定范圍之內(nèi)；系統(tǒng)可靠性高目前的操作系統(tǒng)，通常具有分時(shí)、實(shí)時(shí)和批處理功能，又稱(chēng)作通用操作系統(tǒng)?？蛇m用于計(jì)算、事務(wù)處理等多種領(lǐng)域，能運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上，如UNIX系統(tǒng)、WindowsNT等?！ㄓ没⑿⌒突?7第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.5實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的比較類(lèi)型性質(zhì)批處理系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)單道多道獨(dú)立性無(wú)無(wú)有有（最強(qiáng)）同時(shí)性無(wú)有有（最強(qiáng)）有（很弱）交互性無(wú)無(wú)有（最強(qiáng)）有（很弱）及時(shí)性無(wú)無(wú)有有（最強(qiáng)）28第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的歷史1.2.5操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展個(gè)人計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)智能化操作系統(tǒng)29第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型批處理操作系統(tǒng)（batchprocessingoperatingsystem）分時(shí)操作系統(tǒng)（timesharingoperatingsystem）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（realtimeoperatingsystem）個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（personalcomputeroperatingsystem）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（networkoperatingsystem）分布式操作系統(tǒng)（distributedoperatingsystem）30第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.1批處理操作系統(tǒng)特征用戶(hù)脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)成批處理多道程序運(yùn)行提交收容運(yùn)行就緒等待完成作業(yè)錄入作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度用戶(hù)31第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.1批處理操作系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)資源利用率高（CPU、內(nèi)存、I/O）系統(tǒng)吞吐量大缺點(diǎn)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)無(wú)交互能力注意多道程序系統(tǒng)（multiprogramming）與多重處理系統(tǒng)（multiprocessing）32第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.2分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)的定義：把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源（尤其是CPU時(shí)間）進(jìn)行時(shí)間上的分割，每個(gè)時(shí)間段稱(chēng)為一個(gè)時(shí)間片（timeslice），每個(gè)用戶(hù)依次輪流使用時(shí)間片。時(shí)間片CPU時(shí)間ABCABCB…33第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.2分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)追求的目標(biāo)：及時(shí)響應(yīng)（依據(jù)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間）響應(yīng)時(shí)間：從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)給予回答所經(jīng)歷的時(shí)間34第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.2分時(shí)系統(tǒng)特征多路性：允許在一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)聯(lián)機(jī)終端，系統(tǒng)按分時(shí)原則為每個(gè)用戶(hù)服務(wù)獨(dú)立性：每個(gè)用戶(hù)各占一個(gè)終端，彼此獨(dú)立工作及時(shí)性：用戶(hù)的請(qǐng)求在很短的時(shí)間內(nèi)能夠獲得響應(yīng)交互性：用戶(hù)可以通過(guò)終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的對(duì)話(huà)分時(shí)操作系統(tǒng)是一個(gè)聯(lián)機(jī)（on-line）、多用戶(hù)（multi-user）、交互式（interactive）的操作系統(tǒng)35第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.3實(shí)時(shí)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要用于過(guò)程控制、事務(wù)處理等有實(shí)時(shí)要求的領(lǐng)域，其主要特征是實(shí)時(shí)性和可靠性。分類(lèi)實(shí)時(shí)過(guò)程控制，工業(yè)控制，軍事控制，...實(shí)時(shí)通信（信息）處理，電訊（自動(dòng)交換），銀行，飛機(jī)訂票，股市行情36第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.3實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制過(guò)程數(shù)據(jù)采集：收集、接收和錄入系統(tǒng)工作必須的信息加工處理：對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的信息進(jìn)行加工處理控制操作：根據(jù)加工的結(jié)果采取適當(dāng)?shù)拇胧┗騽?dòng)作反饋處理：監(jiān)督執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行結(jié)果實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)通過(guò)“隊(duì)列驅(qū)動(dòng)”或“事件驅(qū)動(dòng)”開(kāi)始工作37第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.3實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較設(shè)計(jì)目標(biāo)：分時(shí)系統(tǒng)為給多用戶(hù)提供通用的交互型開(kāi)發(fā)運(yùn)行環(huán)境，實(shí)時(shí)系統(tǒng)為特殊用途提供專(zhuān)用系統(tǒng)交互性：分時(shí)系統(tǒng)交互性強(qiáng)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)較弱響應(yīng)時(shí)間：分時(shí)系統(tǒng)以用戶(hù)能夠接受的響應(yīng)時(shí)間為準(zhǔn)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)與受控對(duì)象及應(yīng)用場(chǎng)合有關(guān)38第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.4通用操作系統(tǒng)如果一個(gè)操作系統(tǒng)兼有批處理、分時(shí)或?qū)崟r(shí)處理的全部過(guò)兩種功能，該操作系統(tǒng)為通用操作系統(tǒng)1.3.5微機(jī)操作系統(tǒng)開(kāi)放性：支持不同系統(tǒng)互聯(lián)、分布式處理多CPU系統(tǒng)通用性：支持應(yīng)用程序的獨(dú)立性和在不同平臺(tái)上的可移植性高性能：支持虛擬存儲(chǔ)器、多線程、對(duì)稱(chēng)處理器采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)：提供基本支持功能的內(nèi)核很小，大部分功能由內(nèi)核之外的服務(wù)程序完成39第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.6網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)能夠控制計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中方便地傳送信息和共享資源，并能為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供各種所需的服務(wù)功能網(wǎng)絡(luò)通信：在源計(jì)算機(jī)和目標(biāo)計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳送資源管理：對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的硬、軟件資源實(shí)施管理網(wǎng)絡(luò)管理：安全控制、性能監(jiān)測(cè)、維護(hù)功能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：如e-mail、文件傳輸、共享設(shè)備服務(wù)、遠(yuǎn)程作業(yè)錄入等40第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.6網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)特征網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)群體其中的計(jì)算機(jī)是自治的，每臺(tái)計(jì)算機(jī)均有自己的操作系統(tǒng)，各自獨(dú)立工作，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下協(xié)同工作系統(tǒng)互連要通過(guò)通信設(shè)施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通過(guò)通信設(shè)施執(zhí)行信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理，實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用要求41第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.7分布式操作系統(tǒng)集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：處理和控制能力都高度集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，所有任務(wù)均由它完成。分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由多臺(tái)分散的計(jì)算機(jī)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接而成的系統(tǒng)。管理分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)稱(chēng)為分布式操作系統(tǒng)。分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與單機(jī)集中式操作系統(tǒng)區(qū)別進(jìn)程通信：集中式簡(jiǎn)單，分布式涉及機(jī)構(gòu)、規(guī)程和路徑算法資源管理：集中式，一類(lèi)資源由一個(gè)管理程序管理；分布式，一類(lèi)資源由多個(gè)管理程序管理，這些程序必須協(xié)調(diào)一致工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：分布式，有若干相對(duì)獨(dú)立的部分，分布在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上42第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.7分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的比較耦合程度分布式系統(tǒng)是緊密耦合系統(tǒng)：分布式OS是在各機(jī)上統(tǒng)一建立的“OS同質(zhì)”，直接管理CPU、存儲(chǔ)器和外設(shè)；統(tǒng)一進(jìn)行全系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡(luò)通常容許異種OS互連，各機(jī)上各種服務(wù)程序需按相同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議“協(xié)議同質(zhì)”并行性分布式OS可以將一個(gè)進(jìn)程分散在各機(jī)上并行執(zhí)行“進(jìn)程遷移”網(wǎng)絡(luò)則各機(jī)上的進(jìn)程獨(dú)立43第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.7分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的比較透明性：用戶(hù)是否知道或指定資源在哪個(gè)機(jī)器上（如CPU、內(nèi)存或外設(shè)）分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度對(duì)用戶(hù)透明，用戶(hù)不了解所占有資源的位置網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用要由用戶(hù)明確指定健壯性：分布式系統(tǒng)要求更強(qiáng)的容錯(cuò)能力44第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.8嵌入式操作系統(tǒng)需求：計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用嵌入式（計(jì)算機(jī)）硬件不再以物理上獨(dú)立的裝置或設(shè)備出現(xiàn)，而是部分或全部隱藏和嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中對(duì)嵌入式（計(jì)算機(jī)）系統(tǒng)的軟件、即嵌入式軟件（embeddedsoftware）的需求嵌入式操作系統(tǒng)：運(yùn)行在嵌入式（計(jì)算機(jī)）環(huán)境中、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及所有操作的各種部件、裝置等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、處理、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。45第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.8嵌入式操作系統(tǒng)特點(diǎn)微型化：內(nèi)存少（1M以?xún)?nèi)）、無(wú)外存、微處理器字長(zhǎng)短（8b、16b）、運(yùn)行速度有限、能提供的能源少、外設(shè)千變?nèi)f化可定制：能運(yùn)行在不同微處理器平臺(tái)上，能針對(duì)硬件變化進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能上的配置實(shí)時(shí)性：硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)46第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型1.3.8嵌入式操作系統(tǒng)特點(diǎn)可靠性：可靠、容錯(cuò)、防故障易移植性：硬件抽象層HAL提供與平臺(tái)無(wú)關(guān)的特性，向操作系統(tǒng)上層提供統(tǒng)一接口；板級(jí)支撐包BSP保證嵌入時(shí)操作系統(tǒng)可在新推出的微處理器硬件平臺(tái)上運(yùn)行開(kāi)發(fā)環(huán)境：通常提供代碼編輯器、編譯器和鏈接器、程序調(diào)試器、系統(tǒng)配置器和系統(tǒng)仿真器47第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的功能1.4.1處理機(jī)管理完成處理機(jī)資源的分配、調(diào)度和回收等功能。處理機(jī)調(diào)度的單位可為進(jìn)程或線程。由于處理機(jī)調(diào)度策略不同，出現(xiàn)不同類(lèi)型的操作系統(tǒng)，如批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)48第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的功能1.4.2存儲(chǔ)管理管理目標(biāo)：提高利用率、方便用戶(hù)使用、提供足夠的存儲(chǔ)空間、方便進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。內(nèi)存的分配、保護(hù)和擴(kuò)充。存儲(chǔ)器分配與回收地址映射（變換）：邏輯地址到內(nèi)存物理地址映射存儲(chǔ)保護(hù)：保證進(jìn)程間互不干擾、相互保密內(nèi)存擴(kuò)充（覆蓋、交換和虛擬存儲(chǔ)）：提高內(nèi)存利用率、擴(kuò)大進(jìn)程的內(nèi)存空間49第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的功能1.4.3設(shè)備管理管理目標(biāo)：方便設(shè)備的使用、提高CPU與I/O設(shè)備利用率設(shè)備操作：利用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成對(duì)設(shè)備的操作設(shè)備獨(dú)立性(deviceindependence)：提供統(tǒng)一的I/O設(shè)備接口，使應(yīng)用程序獨(dú)立于物理設(shè)備，提高可適應(yīng)性；在同樣的接口和操作下完成不同的內(nèi)容設(shè)備分配與回收：在多用戶(hù)間共享I/O設(shè)備資源緩沖區(qū)管理：匹配CPU和外設(shè)的速度，提高兩者的利用率。主機(jī)與外設(shè)并行50第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的功能1.4.4信息管理管理目標(biāo)：解決軟件資源的存儲(chǔ)、共享、保密和保護(hù)文件存儲(chǔ)空間管理：解決如何存放信息，以提高空間利用率和讀寫(xiě)性能目錄管理：解決信息檢索問(wèn)題。文件的屬性（如文件名）、單一副本賦予多文件名文件的讀寫(xiě)管理和存取控制：解決信息安全問(wèn)題。系統(tǒng)設(shè)口令“哪個(gè)用戶(hù)”、用戶(hù)分類(lèi)“哪個(gè)用戶(hù)組”、文件權(quán)限“針對(duì)用戶(hù)或用戶(hù)組的讀寫(xiě)權(quán)”51第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的功能1.4.5用戶(hù)接口管理目標(biāo)：提供一個(gè)友好的用戶(hù)訪問(wèn)操作系統(tǒng)的接口。操作系統(tǒng)向上提供兩種接口系統(tǒng)命令：供用戶(hù)用于組織和控制自己的作業(yè)運(yùn)行。命令行、菜單式或

GUI“聯(lián)機(jī)”

；命令腳本“脫機(jī)”編程接口：供用戶(hù)程序和系統(tǒng)程序調(diào)用操作系統(tǒng)功能。系統(tǒng)調(diào)用和高級(jí)語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)通過(guò)這些命令和調(diào)用，向OS提出申請(qǐng)，由OS調(diào)用內(nèi)部功能來(lái)完成52第一章緒論1.5操作系統(tǒng)的特征1.5.1并發(fā)（concurrency）

并發(fā)性：指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)存在有多個(gè)程序，宏觀上，這些程序是同時(shí)向前推進(jìn)的并發(fā)：指多個(gè)事件在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生。操作系統(tǒng)是一個(gè)并發(fā)系統(tǒng)，各進(jìn)程間的并發(fā)，系統(tǒng)與應(yīng)用間的并發(fā)。操作系統(tǒng)要完成這些并發(fā)過(guò)程的管理。并行（parallel）:是指在同一時(shí)刻發(fā)生在多道程序處理時(shí)，宏觀上并發(fā)，微觀上交替執(zhí)行（在單處理器情況下）程序的靜態(tài)實(shí)體是可執(zhí)行文件，而動(dòng)態(tài)實(shí)體是進(jìn)程（或稱(chēng)作任務(wù)），并發(fā)指的是進(jìn)程53第一章緒論1.5操作系統(tǒng)的特征1.5.2共享（sharing）

多個(gè)進(jìn)程共享有限的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用。資源在一個(gè)時(shí)間