計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版)OS課件

1、計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv1.1 1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用v1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程v1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性v1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能v1.5 OS1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 操作系統(tǒng)引論計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)（分時系統(tǒng)（time-sharing system）是指，在一臺主）是指，在一臺主機(jī)上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允機(jī)上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式

2、使用計算許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。機(jī)，共享主機(jī)中的資源。工作方式工作方式: : 一臺主機(jī)連接了若干個終端一臺主機(jī)連接了若干個終端 每個終端有一個用戶在使用每個終端有一個用戶在使用 交互式的向系統(tǒng)提出命令請求交互式的向系統(tǒng)提出命令請求 系統(tǒng)接受每個用戶的命令系統(tǒng)接受每個用戶的命令 采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請求采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請求 并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果 用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命令用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命令計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三

3、版)OS計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv 分時分時OSOS的產(chǎn)生起因于用戶需求的產(chǎn)生起因于用戶需求 人機(jī)交互人機(jī)交互 共享主機(jī)共享主機(jī) 方便用戶方便用戶分時OS實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題v 及時接收及時接收 利用多路卡，根據(jù)輸入速度等因素同時接收多個終端的數(shù)據(jù)并暫利用多路卡，根據(jù)輸入速度等因素同時接收多個終端的數(shù)據(jù)并暫存在緩沖區(qū)存在緩沖區(qū)v 及時處理及時處理 處理：包括控制作業(yè)運(yùn)行、修改作業(yè)等，保證各用戶的作業(yè)都可處理：包括控制作業(yè)運(yùn)行、修改作業(yè)等，保證各用戶的作業(yè)都可以被及時響應(yīng)以被及時響應(yīng)分時OS（Time Sharing System）計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)

4、OSv第一個分時操作系統(tǒng)第一個分時操作系統(tǒng)CTSS(Compatable Time Sharing System)CTSS(Compatable Time Sharing System) 分時系統(tǒng)的思想分時系統(tǒng)的思想19591959年在年在MITMIT提出提出 每個用戶有一個聯(lián)機(jī)終端每個用戶有一個聯(lián)機(jī)終端 調(diào)試程序的用戶常常只發(fā)出簡短的命令調(diào)試程序的用戶常常只發(fā)出簡短的命令 很少有長的費時命令很少有長的費時命令 計算機(jī)能夠為許多用戶提供交互式、快速服務(wù)計算機(jī)能夠為許多用戶提供交互式、快速服務(wù) 同時在同時在CPUCPU空閑時還能在后臺運(yùn)行大作業(yè)空閑時還能在后臺運(yùn)行大作業(yè)第一個分時系統(tǒng)（第一個分時

5、系統(tǒng)（CTSSCTSS）由）由MITMIT的的Fernando Corbato Fernando Corbato 等等19611961年在一改裝的年在一改裝的IBM 7090/94IBM 7090/94機(jī)上開發(fā)成功（有機(jī)上開發(fā)成功（有3232個交互式用戶）個交互式用戶）指標(biāo)：指標(biāo)：32K32K內(nèi)存，系統(tǒng)用內(nèi)存，系統(tǒng)用5K5K，用戶用，用戶用27K27K用戶存儲映像在內(nèi)存和一臺磁鼓之間切換用戶存儲映像在內(nèi)存和一臺磁鼓之間切換19621962年年ManchesterManchester大學(xué)的大學(xué)的AtlasAtlas計算機(jī)投入運(yùn)行（運(yùn)行速度計算機(jī)投入運(yùn)行（運(yùn)行速度200 kFLOPS200 kFL

6、OPS）第一個有虛擬存儲器第一個有虛擬存儲器(virtual memory)(virtual memory)和頁面調(diào)度和頁面調(diào)度(paging) (paging) 的機(jī)器的機(jī)器分時OS（Time Sharing System）計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSvMULTICSMULTICS的災(zāi)難的災(zāi)難 19651965年在年在ARPAARPA的支持下的支持下MITMIT、貝爾實驗室和通、貝爾實驗室和通用電氣公司決定開發(fā)一種用電氣公司決定開發(fā)一種“公用計算服務(wù)系公用計算服務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)”，希望能夠同時支持整個波士頓所有的分，希望能夠同時支持整個波士頓所有的分時用戶。該系統(tǒng)稱作時用戶。該系

7、統(tǒng)稱作MULTICS (MULTiplexed MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service)Information and Computing Service)MULTICSMULTICS設(shè)計目標(biāo)是：設(shè)計目標(biāo)是：便利的終端使用便利的終端使用大量遠(yuǎn)程終端通過電話線接入大量遠(yuǎn)程終端通過電話線接入計算機(jī)主機(jī)計算機(jī)主機(jī)高可靠的大型文件系統(tǒng)高可靠的大型文件系統(tǒng)大容量的用戶信息共享；大容量的用戶信息共享；存儲和構(gòu)造層次化信息結(jié)構(gòu)的能力存儲和構(gòu)造層次化信息結(jié)構(gòu)的能力計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSMULTICSMULTICSv

8、MULTICSMULTICS研制難度超出所有人的預(yù)料（研制難度超出所有人的預(yù)料（PL/1PL/1語言）語言） 長期研制工作達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，長期研制工作達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，19691969年年4 4月貝爾實驗室退月貝爾實驗室退出，通用電氣公司也退出出，通用電氣公司也退出v最終，最終，MITMIT堅持下來，堅持下來，MULTICSMULTICS成功運(yùn)行，成為商業(yè)成功運(yùn)行，成為商業(yè)產(chǎn)品（通用汽車、福特、美國國家安全局等）產(chǎn)品（通用汽車、福特、美國國家安全局等）v運(yùn)行運(yùn)行MULTICSMULTICS的計算機(jī)系統(tǒng)在九十年代中陸續(xù)被關(guān)閉的計算機(jī)系統(tǒng)在九十年代中陸續(xù)被關(guān)閉（加拿大國防部于（加拿大國防部于2000

9、2000年年1010月月3030日日17:0817:08）v MULTICSMULTICS的意義的意義 引入了許多現(xiàn)代操作系統(tǒng)領(lǐng)域概念雛形，對隨后的操作系引入了許多現(xiàn)代操作系統(tǒng)領(lǐng)域概念雛形，對隨后的操作系統(tǒng)特別是統(tǒng)特別是UNIXUNIX的成功有著巨大的影響的成功有著巨大的影響計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv 小型計算機(jī)，電子游戲與小型計算機(jī)，電子游戲與UNIXUNIX的成功的成功 19691969年，在貝爾退出年，在貝爾退出MULTICSMULTICS研制項目后，研制項目后，Ken Ken ThompsonThompson和和Dennis M. Ritchie Dennis

10、M. Ritchie 想申請經(jīng)費買計算機(jī)從事想申請經(jīng)費買計算機(jī)從事操作系統(tǒng)研究，但多次申請得不到批準(zhǔn)操作系統(tǒng)研究，但多次申請得不到批準(zhǔn) 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-7PDP-7上，重新擺弄上，重新擺弄原先在原先在MULTICSMULTICS項目上設(shè)計的項目上設(shè)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-7PDP-7上順利運(yùn)行，他們陸續(xù)開發(fā)了上順利運(yùn)行，他們陸續(xù)開發(fā)了浮點運(yùn)算軟件包、顯示驅(qū)動軟件，設(shè)計了文件系統(tǒng)、浮點運(yùn)算軟件包、顯示驅(qū)動軟件，設(shè)計了文件系統(tǒng)、實用程序、實用程序、shell shell 和匯編程序和匯編程序 到了

11、到了19701970年，在一切完成后，給新系統(tǒng)起了個同年，在一切完成后，給新系統(tǒng)起了個同MULTICSMULTICS發(fā)音相近的名字發(fā)音相近的名字UNIXUNIX 隨后，隨后，UNIXUNIX用用C C語言全部重寫，自此，語言全部重寫，自此，UNIXUNIX誕生了誕生了計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSvUNIXUNIX現(xiàn)代操作系統(tǒng)的代表現(xiàn)代操作系統(tǒng)的代表 促使促使UNIXUNIX系統(tǒng)成功的因素：系統(tǒng)成功的因素： 由于由于UNIXUNIX是用是用C C語言編寫，因此它是可移植的，語言編寫，因此它是可移植的，UNIX UNIX 是世界上唯一能在筆記本計算機(jī)、是世界上唯一能在筆記本計算

12、機(jī)、PCPC機(jī)、工機(jī)、工作站直至巨型機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)作站直至巨型機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng) 系統(tǒng)源代碼非常有效，系統(tǒng)容易適應(yīng)特殊的需求系統(tǒng)源代碼非常有效，系統(tǒng)容易適應(yīng)特殊的需求 最重要的一點，它是一個良好的、通用的、多用戶、最重要的一點，它是一個良好的、通用的、多用戶、多任務(wù)、分時操作系統(tǒng)多任務(wù)、分時操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSInternetInternet時代與時代與LinuxLinuxv 19901990年秋天，年秋天，LinusLinus在芬蘭首都赫爾辛基大學(xué)學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)在芬蘭首都赫爾辛基大學(xué)學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程，因為上機(jī)需要排隊等待，課程，因為上機(jī)需要排隊等待，Li

13、nusLinus買了臺買了臺PCPC機(jī)，開發(fā)機(jī)，開發(fā)了第一個程序，程序包括兩個進(jìn)程，向屏幕上寫字母，然了第一個程序，程序包括兩個進(jìn)程，向屏幕上寫字母，然后用定時器來切換進(jìn)程后用定時器來切換進(jìn)程v LinusLinus需要終端仿真程序來存取需要終端仿真程序來存取UsenetUsenet新聞組的內(nèi)容，于是新聞組的內(nèi)容，于是他編寫了從調(diào)制解調(diào)器上接發(fā)信息的程序以及顯示器、鍵他編寫了從調(diào)制解調(diào)器上接發(fā)信息的程序以及顯示器、鍵盤和調(diào)制解調(diào)器的驅(qū)動程序盤和調(diào)制解調(diào)器的驅(qū)動程序v 然后編寫了磁盤驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)，一旦有了進(jìn)程切換、然后編寫了磁盤驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)，一旦有了進(jìn)程切換、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序，

14、當(dāng)然就擁有了一個操作系統(tǒng)原文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序，當(dāng)然就擁有了一個操作系統(tǒng)原型，或者至少是它的一個內(nèi)核型，或者至少是它的一個內(nèi)核v LinuxLinux就以這樣極其古怪但也極其自然的方式問世就以這樣極其古怪但也極其自然的方式問世計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況v6060年代末至年代末至7070年代初年代初楊芙清院士主持楊芙清院士主持我國第一臺百萬次集成電路計算機(jī)（我國第一臺百萬次集成電路計算機(jī)（150150）操作）操作系統(tǒng)支持多道程序運(yùn)行，在石油勘探領(lǐng)域成功應(yīng)用系統(tǒng)支持多道程序運(yùn)行，在石油勘探領(lǐng)域成功應(yīng)用v7070年代中后期年代中后期

15、楊芙清院士主持楊芙清院士主持我國第一個全部用高級語言書寫的我國第一個全部用高級語言書寫的DJS240DJS240機(jī)操作系機(jī)操作系統(tǒng)統(tǒng)DJS200/XT2DJS200/XT2層次管程結(jié)構(gòu)模型，層次管程結(jié)構(gòu)模型，PCMPCM設(shè)計方法，活躍管程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，活躍管程結(jié)構(gòu)模式模式國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況（續(xù)）國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況（續(xù)） GX73GX73多機(jī)實時操作系統(tǒng)（多機(jī)實時操作系統(tǒng)（19781978年）年）v國防科技大學(xué)，國防科技大學(xué)，19801980年裝在年裝在“遠(yuǎn)望遠(yuǎn)望”-I -I 號航天測量船上，完

16、成了向太號航天測量船上，完成了向太平洋發(fā)射運(yùn)載火箭、潛水艇水下發(fā)射的測控任務(wù)；完成了我國第一顆同平洋發(fā)射運(yùn)載火箭、潛水艇水下發(fā)射的測控任務(wù)；完成了我國第一顆同步地球衛(wèi)星的測控、定軌、控制任務(wù)步地球衛(wèi)星的測控、定軌、控制任務(wù) “銀河銀河”-1 YHOS-1 YHOS巨型操作系統(tǒng)（巨型操作系統(tǒng)（19831983年）國防科技大學(xué)，用于年）國防科技大學(xué)，用于YH-1YH-1、YH-2YH-2超級計算機(jī)，用于我國的石油勘探、天氣預(yù)報和核物超級計算機(jī)，用于我國的石油勘探、天氣預(yù)報和核物理研究理研究 COSIX v 1.X/2.0 COSIX v 1.X/2.0 國產(chǎn)國產(chǎn)UNIXUNIX類操作系統(tǒng)（國家八五

17、、九五重點科類操作系統(tǒng)（國家八五、九五重點科技攻關(guān)成果，以中軟為首，聯(lián)合國內(nèi)技攻關(guān)成果，以中軟為首，聯(lián)合國內(nèi)1818個單位共同完成）個單位共同完成）v微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，安全級別超過微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，安全級別超過B1B1，中文界面，中文界面 嵌入式操作系統(tǒng)：嵌入式操作系統(tǒng)：HopenHopen，DeltaOSDeltaOS，SmartEOSSmartEOS LinuxLinux類操作系統(tǒng)：中軟類操作系統(tǒng)：中軟LinuxLinux、紅旗、紅旗LinuxLinux、東方、東方LinuxLinux計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)的特點：分時系統(tǒng)的特點：多路性：多路性：多用戶同時操作

18、、使用計算機(jī)多用戶同時操作、使用計算機(jī)獨立性：獨立性：各終端用戶感覺到自己獨占了計算機(jī)；各終端用戶感覺到自己獨占了計算機(jī)；及時性：及時性：用戶的請求能在較短時間內(nèi)響應(yīng)；用戶的請求能在較短時間內(nèi)響應(yīng)；交互性：交互性：用戶能與計算機(jī)進(jìn)行人用戶能與計算機(jī)進(jìn)行人機(jī)對話。機(jī)對話。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS實時系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)（實時操作系統(tǒng)（Real Time System）是指系統(tǒng)能及）是指系統(tǒng)能及時（或即時）響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間時（或即時）響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行

19、。往往應(yīng)用在：一致地運(yùn)行。往往應(yīng)用在：實時控制：實時控制：生產(chǎn)過程控制，火炮的自動控制系統(tǒng)、飛機(jī)的自動駕生產(chǎn)過程控制，火炮的自動控制系統(tǒng)、飛機(jī)的自動駕駛系統(tǒng)以及導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)等。駛系統(tǒng)以及導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)等。實時信息處理系統(tǒng)：實時信息處理系統(tǒng)：如飛機(jī)訂票系統(tǒng)如飛機(jī)訂票系統(tǒng), 期貨、股票交易系統(tǒng)、期貨、股票交易系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)等。情報檢索系統(tǒng)等。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS實時實時OSOS與分時與分時OSOS的異同的異同實時實時OSOS分時分時OSOS多路性多路性對多路現(xiàn)場進(jìn)行采樣與控制對多路現(xiàn)場進(jìn)行采樣與控制為多個終端用戶服務(wù)為多個終端用戶服務(wù)獨立性獨立性獨立采集信息與控制

20、對象獨立采集信息與控制對象各用戶獨立操作，互不干擾各用戶獨立操作，互不干擾及時性及時性以被控對象的可接受時間為準(zhǔn)以被控對象的可接受時間為準(zhǔn)以人可接受時間為準(zhǔn)以人可接受時間為準(zhǔn)交互性交互性僅與特定服務(wù)程序交互僅與特定服務(wù)程序交互與人類用戶進(jìn)行全方位交互與人類用戶進(jìn)行全方位交互可靠性可靠性高度可靠性高度可靠性在人類可容忍的誤差范圍內(nèi)可靠在人類可容忍的誤差范圍內(nèi)可靠計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的發(fā)展過程手手工工操操 作作階階段段PC機(jī)機(jī)OS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)OS分布式分布式OS多處理多處理OS嵌入式嵌入式OS計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（

21、NOS, Network Operating System）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在通常網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在通常操作系統(tǒng)功能操作系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上提供的基礎(chǔ)上提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的操作系統(tǒng)。的操作系統(tǒng)。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 通常操作系統(tǒng)的功能：處理機(jī)管理、存儲器管通常操作系統(tǒng)的功能：處理機(jī)管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理等理、設(shè)備管理、文件管理等 網(wǎng)絡(luò)通信功能：通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行高效、可靠網(wǎng)絡(luò)通信功能：通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸 網(wǎng)絡(luò)資源管理：協(xié)調(diào)各用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源管理：協(xié)調(diào)各用戶使用 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：文件和設(shè)

22、備共享，信息發(fā)布網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：文件和設(shè)備共享，信息發(fā)布 網(wǎng)絡(luò)管理：安全管理、故障管理、性能管理等網(wǎng)絡(luò)管理：安全管理、故障管理、性能管理等 互操作：直接控制對方，比交換數(shù)據(jù)更為困難互操作：直接控制對方，比交換數(shù)據(jù)更為困難計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS分布式OS分布式計算機(jī)系統(tǒng)分布式計算機(jī)系統(tǒng)是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的計算機(jī)系是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的計算機(jī)系統(tǒng)，包含多臺處理機(jī)，每臺處理機(jī)完成系統(tǒng)中指定的統(tǒng)，包含多臺處理機(jī)，每臺處理機(jī)完成系統(tǒng)中指定的一部分功能。一部分功能。 從硬件上講，它與計算機(jī)局域網(wǎng)沒有從硬件上講，它與計算機(jī)局域網(wǎng)沒有任何區(qū)別，關(guān)鍵是軟件。任何區(qū)別，關(guān)鍵是軟件。計算機(jī)操作

23、系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv分布式系統(tǒng)：處理和控制的分散（相對于集中式分布式系統(tǒng)：處理和控制的分散（相對于集中式系統(tǒng)）系統(tǒng)）v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，即功能和任務(wù)的分布特征是處理上的分布，即功能和任務(wù)的分布v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)載配并自動調(diào)度各處理機(jī)的工作負(fù)載計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS分布式操作系統(tǒng)的特征分布

24、式操作系統(tǒng)的特征1. 1. 是一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)若干個計算機(jī)可相互協(xié)作共同完成一項任務(wù)若干個計算機(jī)可相互協(xié)作共同完成一項任務(wù)2. 2. 資源進(jìn)一步共享資源進(jìn)一步共享3. 3. 透明性透明性資源共享，分布對用戶來講是不知道的資源共享，分布對用戶來講是不知道的4. 4. 自治性自治性處于分布式系統(tǒng)的多個主機(jī)處于平等地位，無處于分布式系統(tǒng)的多個主機(jī)處于平等地位，無主從關(guān)系主從關(guān)系5. 5. 處理能力增強(qiáng)、速度更快、可靠性處理能力增強(qiáng)、速度更快、可靠性增強(qiáng)增強(qiáng)計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS多處理系統(tǒng)多處理機(jī)系統(tǒng)是由多臺處理器組成的計算機(jī)系統(tǒng)。多處理機(jī)系統(tǒng)是由多臺處

25、理器組成的計算機(jī)系統(tǒng)。多處理操作系統(tǒng)的出現(xiàn)是為了提高計算機(jī)的多處理操作系統(tǒng)的出現(xiàn)是為了提高計算機(jī)的系統(tǒng)性系統(tǒng)性能能和和可靠性可靠性。提高性能有兩條途徑：提高各個組成。提高性能有兩條途徑：提高各個組成部分的部分的速度速度、增大處理的、增大處理的并行并行程度。程度。19751975年前后，年前后，出現(xiàn)多處理機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)多處理機(jī)系統(tǒng)(multi-processor)(multi-processor)。多處理機(jī)系統(tǒng)可分為對稱式多處理和非對稱式多處多處理機(jī)系統(tǒng)可分為對稱式多處理和非對稱式多處理系統(tǒng)兩種。理系統(tǒng)兩種。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)

26、OS嵌入式OS 嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating SystemEmbedded Operating System）是運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中，對整個嵌入式系統(tǒng)以及它所操作、是運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中，對整個嵌入式系統(tǒng)以及它所操作、控制的各種部件裝置等等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控控制的各種部件裝置等等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。制的系統(tǒng)軟件。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展1. 1.單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)只允許一個用戶上機(jī)，且只允許用戶程序作為一個任務(wù)運(yùn)行。如只允許一個用戶上機(jī)，且只允許用

27、戶程序作為一個任務(wù)運(yùn)行。如DOSDOS。2. 2.單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)只允許一個用戶上機(jī)，但允許用戶把程序分為若干個任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，只允許一個用戶上機(jī)，但允許用戶把程序分為若干個任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而有效地改善系統(tǒng)的性能。如從而有效地改善系統(tǒng)的性能。如Windows XPWindows XP等。等。3. 3.多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)允許多個用戶通過各自的終端使用同一臺機(jī)器，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，允許多個用戶通過各自的終端使用同一臺機(jī)器，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，而每個用戶程序又可進(jìn)一步分為幾個任務(wù)，使它們能并發(fā)執(zhí)行，從而提高資而每個用戶程序又可

28、進(jìn)一步分為幾個任務(wù)，使它們能并發(fā)執(zhí)行，從而提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。如源利用率和系統(tǒng)吞吐量。如UnixUnix等。等。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv1.1 1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用v1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程v1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性v1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能v1.5 OS1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 操作系統(tǒng)引論計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性1 1）并發(fā)性）并

29、發(fā)性(concurrence)(concurrence)兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。與并行兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。與并行(parallel)(parallel)不同，并行是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。不同，并行是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。在在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時間內(nèi)宏觀上有多多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時間內(nèi)宏觀上有多個程序在同時運(yùn)行并發(fā)，微觀上交替執(zhí)行個程序在同時運(yùn)行并發(fā)，微觀上交替執(zhí)行（在單處理器情況（在單處理器情況下）下） 。如果系統(tǒng)中有多個處理機(jī)，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程。如果系統(tǒng)中有多個處理機(jī)，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可被分配到多個處理

30、機(jī)上，實現(xiàn)并行執(zhí)行，即利用每個序便可被分配到多個處理機(jī)上，實現(xiàn)并行執(zhí)行，即利用每個處理機(jī)來處理一個可并發(fā)執(zhí)行的程序，這樣，多個程序便可處理機(jī)來處理一個可并發(fā)執(zhí)行的程序，這樣，多個程序便可同時執(zhí)行。同時執(zhí)行。程序的靜態(tài)實體是可執(zhí)行文件，而動態(tài)實體是進(jìn)程（或稱程序的靜態(tài)實體是可執(zhí)行文件，而動態(tài)實體是進(jìn)程（或稱作任務(wù)），作任務(wù)），并發(fā)指的是進(jìn)程的并發(fā)并發(fā)指的是進(jìn)程的并發(fā)。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS并行并行并發(fā)并發(fā)計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性進(jìn)程：進(jìn)程：在系統(tǒng)中能獨立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是在系統(tǒng)中能獨立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位

31、，它是由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個能獨立運(yùn)行的由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個能獨立運(yùn)行的活動實體?；顒訉嶓w。線程：線程：通常一個進(jìn)程可以包含若干線程，它們利用進(jìn)程所擁有通常一個進(jìn)程可以包含若干線程，它們利用進(jìn)程所擁有的資源。在引入線程的的資源。在引入線程的OSOS中，通常都是把中，通常都是把進(jìn)程作為分配資源進(jìn)程作為分配資源的基本單位的基本單位，而，而線程作為獨立運(yùn)行和獨立調(diào)度的基本單位線程作為獨立運(yùn)行和獨立調(diào)度的基本單位。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性2 2）共享性）共享性(sharing)(sharing) 多個進(jìn)程共享有限的計算

32、機(jī)系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)多個進(jìn)程共享有限的計算機(jī)系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)要對系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用。資源在一個時間要對系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用。資源在一個時間段內(nèi)交替被多個進(jìn)程所用。段內(nèi)交替被多個進(jìn)程所用?；コ夤蚕矸绞交コ夤蚕矸绞剑ㄈ绱蛴C(jī)），資源分配后到釋（如打印機(jī)），資源分配后到釋放前，不能被其他進(jìn)程所用。放前，不能被其他進(jìn)程所用。同時訪問方式同時訪問方式，（如可重入代碼，磁盤文件）。，（如可重入代碼，磁盤文件）。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性3 3）虛擬性）虛擬性(virtual)(virtual) 一個物理實體映射為若干個對應(yīng)的邏輯實體（分時或分空一個物

33、理實體映射為若干個對應(yīng)的邏輯實體（分時或分空間）。間）。虛擬是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源虛擬是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源利用率利用率。 時分復(fù)用技術(shù)時分復(fù)用技術(shù)虛擬處理機(jī)技術(shù)虛擬處理機(jī)技術(shù)每個用戶（進(jìn)程）都認(rèn)為有一臺每個用戶（進(jìn)程）都認(rèn)為有一臺“虛處理機(jī)虛處理機(jī)”為其服務(wù)為其服務(wù)。虛擬設(shè)備技術(shù)虛擬設(shè)備技術(shù)將一臺物理將一臺物理I/OI/O設(shè)備虛擬為多臺邏輯設(shè)備虛擬為多臺邏輯上的上的I/OI/O設(shè)備。如虛擬為多臺邏輯上的打印機(jī)。設(shè)備。如虛擬為多臺邏輯上的打印機(jī)。 空分復(fù)用技術(shù)空分復(fù)用技術(shù)虛擬磁盤技術(shù)虛擬磁盤技術(shù)一臺硬盤虛擬成多個卷。一臺硬盤虛擬成多個卷。虛擬存儲器技

34、術(shù)虛擬存儲器技術(shù)請求調(diào)入或置換功能，可以使得請求調(diào)入或置換功能，可以使得一個一個100MB100MB的應(yīng)用程序運(yùn)行在的應(yīng)用程序運(yùn)行在20MB20MB的內(nèi)存空間。的內(nèi)存空間。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性設(shè)設(shè)N N是某物理設(shè)備所對應(yīng)的虛擬的邏輯設(shè)備數(shù)，則：是某物理設(shè)備所對應(yīng)的虛擬的邏輯設(shè)備數(shù)，則：采用采用時分復(fù)用時分復(fù)用時，每臺虛擬設(shè)備的平均速度必然時，每臺虛擬設(shè)備的平均速度必然等等于或低于于或低于物理設(shè)備速度的物理設(shè)備速度的1/N1/N。采用采用空分復(fù)用空分復(fù)用時，每臺虛擬設(shè)備平均占用的空間必時，每臺虛擬設(shè)備平均占用的空間必然也然也等于或低于等于或低于物理設(shè)

35、備所擁有空間的物理設(shè)備所擁有空間的1/N1/N。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要特性4 4）異步性）異步性(asynchronism)(asynchronism) 異步性也稱不確定性異步性也稱不確定性，指進(jìn)程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時間，指進(jìn)程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時間的不確定性。的不確定性。多道程序設(shè)計環(huán)境下，程序按異步方式運(yùn)行多道程序設(shè)計環(huán)境下，程序按異步方式運(yùn)行。多個進(jìn)。多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，程并發(fā)執(zhí)行，“時走時停時走時?！?，不可預(yù)知每個進(jìn)程的運(yùn)，不可預(yù)知每個進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)快慢，引發(fā)執(zhí)行順序與時間的不確定。行推進(jìn)快慢，引發(fā)執(zhí)行順序與時間的不確定。如果沒有很好的同步機(jī)制，可能會

36、導(dǎo)致程序執(zhí)行結(jié)果如果沒有很好的同步機(jī)制，可能會導(dǎo)致程序執(zhí)行結(jié)果不確定，不可再現(xiàn)不確定，不可再現(xiàn)。相同輸入與環(huán)境下多次運(yùn)行結(jié)果。相同輸入與環(huán)境下多次運(yùn)行結(jié)果不同。不同。（當(dāng)前操作系統(tǒng)中，都配置有很好的同步機(jī)制，保證程序多次當(dāng)前操作系統(tǒng)中，都配置有很好的同步機(jī)制，保證程序多次運(yùn)行的結(jié)果相同運(yùn)行的結(jié)果相同）計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv1.1 1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用v1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程v1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性v1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能

37、操作系統(tǒng)的主要功能v1.5 OS1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 操作系統(tǒng)引論計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要功能 1 1）處理機(jī)管理）處理機(jī)管理Ch2,Ch3Ch2,Ch3 2 2）存儲器管理）存儲器管理Ch4Ch4 3 3）設(shè)備管理）設(shè)備管理Ch5Ch5 4 4）文件管理）文件管理Ch6Ch6 5 5）用戶接口）用戶接口Ch7Ch7計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS處理機(jī)管理可歸結(jié)為進(jìn)程管理；在引入了線程的可歸結(jié)為進(jìn)程管理；在引入了線程的OSOS中，也包括對線程的中，也包括對線程的管理。包括以下方面：管理。包括以下方面： 進(jìn)程控制。進(jìn)程控制。創(chuàng)

38、建進(jìn)程，撤銷進(jìn)程，控制進(jìn)程的運(yùn)行狀創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷進(jìn)程，控制進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程同步。進(jìn)程同步。設(shè)置進(jìn)程同步信息，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各進(jìn)程設(shè)置進(jìn)程同步信息，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各進(jìn)程的運(yùn)行。的運(yùn)行。進(jìn)程通信。進(jìn)程通信。負(fù)責(zé)進(jìn)程間的信息交換。負(fù)責(zé)進(jìn)程間的信息交換。調(diào)度。調(diào)度。 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度：從后備隊列中選擇若干作業(yè)，分配所需資源。調(diào)：從后備隊列中選擇若干作業(yè)，分配所需資源。調(diào)入內(nèi)存后，建立進(jìn)程并將其插入就緒隊列。入內(nèi)存后，建立進(jìn)程并將其插入就緒隊列。 進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊列中，按一定的算法選出一個進(jìn)程，：從進(jìn)程的就緒隊列中，按一定的算法選出一個進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為其設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)

39、場，使進(jìn)程投入執(zhí)行。若把處理機(jī)分配給它，并為其設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場，使進(jìn)程投入執(zhí)行。若是多線程是多線程OSOS，則是從就緒線程隊列中選出一線程，并將處理機(jī)分，則是從就緒線程隊列中選出一線程，并將處理機(jī)分配給它。配給它。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS存儲器管理為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，并提高利用率，包括以為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，并提高利用率，包括以下方面：下方面：內(nèi)存分配。內(nèi)存分配。為每道程序分配內(nèi)存空間，并在作業(yè)結(jié)束后為每道程序分配內(nèi)存空間，并在作業(yè)結(jié)束后收回其所占用內(nèi)存。進(jìn)一步可分為靜態(tài)分配和動態(tài)分配。收回其所占用內(nèi)存。進(jìn)一步可分為靜態(tài)分配和動態(tài)分配。內(nèi)存保護(hù)。內(nèi)存保

40、護(hù)。保證每道程序之間不能互相侵犯，尤其是不保證每道程序之間不能互相侵犯，尤其是不能侵犯操作系統(tǒng)。能侵犯操作系統(tǒng)。地址映射。地址映射。實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。內(nèi)存擴(kuò)充。內(nèi)存擴(kuò)充。通過建立虛擬存儲系統(tǒng)來實現(xiàn)內(nèi)存邏輯上的通過建立虛擬存儲系統(tǒng)來實現(xiàn)內(nèi)存邏輯上的擴(kuò)充。常用請求調(diào)入功能和置換功能來實現(xiàn)。擴(kuò)充。常用請求調(diào)入功能和置換功能來實現(xiàn)。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS設(shè)備管理設(shè)備管理的主要任務(wù)是：完成用戶進(jìn)程提出的設(shè)備管理的主要任務(wù)是：完成用戶進(jìn)程提出的I/OI/O請求；為用戶分請求；為用戶分配其所需的配其所需的I/OI/O設(shè)備；提高設(shè)備；提高CP

41、UCPU與與I/OI/O設(shè)備利用率；設(shè)備利用率；提高提高I/OI/O速度；速度；方便用戶使用方便用戶使用I/OI/O設(shè)備設(shè)備。功能主要包括：。功能主要包括：緩沖管理：緩沖管理：設(shè)立設(shè)立I/OI/O緩沖區(qū)，并對緩沖區(qū)進(jìn)行有效管理。緩沖區(qū)，并對緩沖區(qū)進(jìn)行有效管理。設(shè)備分配：設(shè)備分配：按一定策略和設(shè)備使用情況，分配并回收設(shè)備。按一定策略和設(shè)備使用情況，分配并回收設(shè)備。設(shè)備處理：設(shè)備處理：即設(shè)備驅(qū)動程序，實現(xiàn)即設(shè)備驅(qū)動程序，實現(xiàn)CPUCPU和設(shè)備控制器之間的和設(shè)備控制器之間的通訊等。通訊等。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS文件管理對用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，解決文件資源的存儲、對用戶

42、文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，解決文件資源的存儲、共享、保密和保護(hù)。包括以下方面：共享、保密和保護(hù)。包括以下方面：文件存儲空間管理：文件存儲空間管理：解決如何存放信息，以提解決如何存放信息，以提高空間利用率和讀寫性能。高空間利用率和讀寫性能。目錄管理目錄管理：為每一文件建立目錄項，并對目錄：為每一文件建立目錄項，并對目錄實施有效的組織與管理。實施有效的組織與管理。文件的讀寫管理和保護(hù)：文件的讀寫管理和保護(hù)：解決信息安全問題。解決信息安全問題。系統(tǒng)設(shè)口令系統(tǒng)設(shè)口令“哪個用戶哪個用戶”、用戶分類、用戶分類“哪個用戶哪個用戶組組”、文件權(quán)限、文件權(quán)限“針對用戶或用戶組的讀寫權(quán)針對用戶或用戶組的讀寫權(quán)”。計

43、算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)與用戶之間的接口用戶接口：提供用戶使用的接口。用戶接口：提供用戶使用的接口。v聯(lián)機(jī)用戶接口：為聯(lián)機(jī)用戶提供，是一組鍵盤操作命令。聯(lián)機(jī)用戶接口：為聯(lián)機(jī)用戶提供，是一組鍵盤操作命令。v脫機(jī)用戶接口：為批處理作業(yè)用戶提供。有一組作業(yè)控制語言組成，脫機(jī)用戶接口：為批處理作業(yè)用戶提供。有一組作業(yè)控制語言組成，委托系統(tǒng)代替用戶對作業(yè)進(jìn)行控制和干預(yù)。委托系統(tǒng)代替用戶對作業(yè)進(jìn)行控制和干預(yù)。v圖形用戶接口：圖形化的操作界面。圖形用戶接口：圖形化的操作界面。程序接口：提供給程序員在編程時使用的接口。程序接口：提供給程序員在編程時使用的接口。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)

44、操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的主要功能處理機(jī)管理處理機(jī)管理存儲器管理存儲器管理功能功能設(shè)備管理設(shè)備管理文件管理文件管理用戶接口用戶接口計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OSv1.1 1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用v1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程v1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性v1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能v1.5 OS1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 操作系統(tǒng)引論計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計操作系統(tǒng)是一個大型的系統(tǒng)軟件，其結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四代變革。早操作系統(tǒng)

45、是一個大型的系統(tǒng)軟件，其結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四代變革。早期的無結(jié)構(gòu)期的無結(jié)構(gòu)OSOS（第一代）、模塊化結(jié)構(gòu)的（第一代）、模塊化結(jié)構(gòu)的OSOS（第二代）和分層（第二代）和分層式結(jié)構(gòu)的式結(jié)構(gòu)的OSOS（第三代），都成為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的（第三代），都成為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的OSOS，而把微內(nèi)核結(jié)，而把微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的構(gòu)的OSOS稱為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的稱為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的OSOS。模塊化的模塊化的OS分層式分層式OS無結(jié)構(gòu)無結(jié)構(gòu)OS現(xiàn)代結(jié)構(gòu)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)OS計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS無結(jié)構(gòu)的OSv 缺乏首尾一致的設(shè)計思想缺乏首尾一致的設(shè)計思想v 該類該類OSOS龐大又雜亂，缺乏清晰的程序結(jié)龐大又雜亂，缺乏清晰的程序結(jié)構(gòu)構(gòu)v 程序

46、錯誤很多，給調(diào)試帶來很大麻煩程序錯誤很多，給調(diào)試帶來很大麻煩v 程序難以閱讀和理解，維護(hù)困難程序難以閱讀和理解，維護(hù)困難計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS模塊化OSv 基于基于“分解分解”和和“模塊化模塊化”原則控制大型軟件的原則控制大型軟件的復(fù)雜度復(fù)雜度v OSOS將被劃分為多個功能模塊，每個模塊具有某方將被劃分為多個功能模塊，每個模塊具有某方面的管理功能，各模塊細(xì)分為若干個具有一定功面的管理功能，各模塊細(xì)分為若干個具有一定功能的子模塊能的子模塊v 各模塊間通過預(yù)定義好的接口通信各模塊間通過預(yù)定義好的接口通信計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS模塊化的OS操作系統(tǒng)操

47、作系統(tǒng)進(jìn)程管理進(jìn)程管理存儲器管理存儲器管理文件管理文件管理進(jìn)程控制進(jìn)程控制進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度內(nèi)存分配內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)內(nèi)存保護(hù)磁盤管理磁盤管理目錄管理目錄管理模塊模塊子模塊子模塊計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS模塊化OS的優(yōu)缺點v 優(yōu)點優(yōu)點 提高提高OSOS設(shè)計的正確性、可理解性、可維護(hù)性設(shè)計的正確性、可理解性、可維護(hù)性 增強(qiáng)增強(qiáng)OSOS的可適應(yīng)性的可適應(yīng)性 加速加速OSOS開發(fā)過程開發(fā)過程v 缺點缺點 設(shè)計設(shè)計OSOS時的錯誤可能會導(dǎo)致模塊匹配的困難時的錯誤可能會導(dǎo)致模塊匹配的困難 功能觀點劃分的模塊無法區(qū)分共享資源和獨占功能觀點劃分的模塊無法區(qū)分共享資源和獨占資源，模塊間的復(fù)雜

48、依賴關(guān)系也無法完全描述資源，模塊間的復(fù)雜依賴關(guān)系也無法完全描述與實現(xiàn)與實現(xiàn)計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS分層結(jié)構(gòu)的OS從從資源管理觀點資源管理觀點出發(fā)，出發(fā)，劃分層次劃分層次。在某一層次上的代。在某一層次上的代碼碼只能調(diào)用低層次上的代碼只能調(diào)用低層次上的代碼，使模塊間的調(diào)用變得，使模塊間的調(diào)用變得有有序序。系統(tǒng)每加一層，就。系統(tǒng)每加一層，就構(gòu)成一個比原來功能更強(qiáng)的虛構(gòu)成一個比原來功能更強(qiáng)的虛擬機(jī)擬機(jī)。提高了系統(tǒng)的。提高了系統(tǒng)的維護(hù)性和可靠性維護(hù)性和可靠性。 【優(yōu)點優(yōu)點】：易保證系統(tǒng)的正確性。易保證系統(tǒng)的正確性。易擴(kuò)充和易維護(hù)性。易擴(kuò)充和易維護(hù)性。 【缺點缺點】：降低了降低了運(yùn)

49、行效率運(yùn)行效率計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS分層原則被調(diào)用功能被調(diào)用功能在低層：如文件系統(tǒng)管理在低層：如文件系統(tǒng)管理-設(shè)備管理設(shè)備管理- - 設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序活躍功能活躍功能在低層：提高運(yùn)行效率在低層：提高運(yùn)行效率資源管理的資源管理的公用模塊公用模塊放在最低層：如緩沖區(qū)隊列、放在最低層：如緩沖區(qū)隊列、堆棧操作堆棧操作存儲器管理存儲器管理放在次低層：便于利用虛擬存儲功能放在次低層：便于利用虛擬存儲功能最低層的最低層的硬件抽象層硬件抽象層：與機(jī)器特點緊密相關(guān)的軟：與機(jī)器特點緊密相關(guān)的軟件放在最低層。件放在最低層。資源分配策略資源分配策略放在最外層，便于修改或適應(yīng)不同放在最

50、外層，便于修改或適應(yīng)不同環(huán)境環(huán)境各系統(tǒng)對具體劃分多少層次有不同的看法。各系統(tǒng)對具體劃分多少層次有不同的看法。計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS常見操作系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)寄存器寄存器電路電路1 1計算棧、微程序解釋器計算棧、微程序解釋器指令集指令集2 2過程、調(diào)用棧、顯示過程、調(diào)用棧、顯示過程過程3 3處理器硬件處理器硬件中斷處理程序中斷處理程序中斷中斷4 4進(jìn)程原語、信號量、就緒隊列進(jìn)程原語、信號量、就緒隊列進(jìn)程原語進(jìn)程原語5 5數(shù)據(jù)塊、設(shè)備通道數(shù)據(jù)塊、設(shè)備通道本地輔存本地輔存6 6單處理器資源單處理器資源段、頁段、頁虛擬存儲器虛擬存儲器7 7管道管道通信通信8 8文件文件文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)9 9外設(shè)外設(shè)設(shè)備設(shè)備1010目錄目錄目錄目錄1111用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程1212外部對象外部對象用戶程序設(shè)計環(huán)境用戶程序設(shè)計環(huán)境shellshell1313功能范圍功能范圍對象對象名稱名稱層層計算機(jī)操作系統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版第三版)OS第4代OSv客戶客戶/ /服務(wù)器模式服務(wù)器模式v面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計技