計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第四版第1章操作系統(tǒng)引論

1、第一章 操作系統(tǒng)引論 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 教師：徐軍利E_mail：電話一章 操作系統(tǒng)引論 理論學(xué)時(shí)分配表理論學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容(按章填寫)學(xué)時(shí)1操作系統(tǒng)引論42進(jìn)程的描述與控制12+23處理機(jī)調(diào)度與死鎖10+24存儲(chǔ)器管理65虛擬存儲(chǔ)器4+26輸入輸出系統(tǒng)47文件系統(tǒng)28磁盤存儲(chǔ)器的管理29操作系統(tǒng)接口2第一章 操作系統(tǒng)引論 教材與主要參考書教材與主要參考書 教材教材： 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(第四版)湯小丹；西安電子科技大學(xué)出版社；2014年 參考書參考書： 操作系統(tǒng)原理linux篇徐德民；國(guó)防工業(yè)出版社，第一版；2002年 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)龐麗萍；華中科技大學(xué)出版社；第三

2、版；2001年 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程張堯?qū)W，史美林；清華大學(xué)出版社；第二版；2002年第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 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 1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性 1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能 1.5 OS1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一章 操作系統(tǒng)引論 1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Φ谝徽?操作系統(tǒng)引論 1.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

3、(層次結(jié)構(gòu))軟件硬件及固件（裸機(jī)）應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件編輯軟件，編譯軟件操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具應(yīng)用軟件應(yīng)用用戶應(yīng)用開發(fā)人員操作系統(tǒng)開發(fā)人員操作系統(tǒng)的地位：緊貼系統(tǒng)硬件之上，所有其他軟件之下（是其他軟件的共同環(huán)境）第一章 操作系統(tǒng)引論 引入操作系統(tǒng)的目標(biāo) 方便性（用戶的觀點(diǎn)）方便性（用戶的觀點(diǎn)）：提供良好的、一致的用戶接口,方便用戶使用，使計(jì)算機(jī)變得易學(xué)易用。 有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）：合理地管理和分配硬件、軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。 可擴(kuò)充性（發(fā)

4、展的觀點(diǎn)）可擴(kuò)充性（發(fā)展的觀點(diǎn)）：適應(yīng)計(jì)算機(jī)硬件、體系結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用發(fā)展的要求。 開放性（兼容的觀點(diǎn)）開放性（兼容的觀點(diǎn)）：系統(tǒng)能遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開放系統(tǒng)互連(OSI)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。凡遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)的硬件和軟件，均能彼此兼容，可方便地實(shí)現(xiàn)互連。 第一章 操作系統(tǒng)引論 用 戶應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用 命令 圖標(biāo)、窗口操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件1.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用(1)1OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口命令方式（命令行、菜單式、命令腳本式）系統(tǒng)調(diào)用方式（形式上類似于過程調(diào)用，在應(yīng)用編程中使用）圖形、窗口方式（屏幕上的窗口和圖標(biāo)）第一章 操作系統(tǒng)

5、引論 操作系統(tǒng)的作用(2)2OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者 管理對(duì)象包括：CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備、信息（數(shù)據(jù)和軟件）； 管理的內(nèi)容：資源的當(dāng)前狀態(tài)（數(shù)量和使用情況）、資源的分配、回收和訪問操作，相應(yīng)管理策略（包括用戶權(quán)限）。1.1.2 操作系統(tǒng)的作用第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的作用(3)3OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象在裸機(jī)上添加：設(shè)備管理、文件管理、存儲(chǔ)管理（針對(duì)內(nèi)存和外存）、處理機(jī)管理（針對(duì)CPU）OS是鋪設(shè)在計(jì)算機(jī)硬件上的多層系統(tǒng)軟件，它們不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，而且還隱藏了對(duì)硬件操作的細(xì)節(jié)，由它們實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的多個(gè)層次的抽象

6、。1.1.2 操作系統(tǒng)的作用物理接口硬件用戶用戶I/O軟件物理接口硬件機(jī)器指令虛機(jī)器I/O操作命令(Read，Write)第一章 操作系統(tǒng)引論 1.1.3 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?1) 不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率(2) 方便用戶(3) 器件的不斷更新?lián)Q代(4) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展(5)不斷提出新的應(yīng)用需求“需求推動(dòng)發(fā)展”第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)舉例 MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 2000 UNIX: BSD, SRV4, OSF1, SCO UNIX, AIX, Solaris, Li

7、nux NOS: Novell Netware RTOS: VxWorks, pSoS, Nucleus 手機(jī)操作系統(tǒng)：Android（安卓）、iPhone（蘋果） OS、Palm OS、Symbian（塞班）、Windows mobile、Linux、Black Berry（黑莓）OS 6.0、Windows Phone 7（自Windows Phone7出現(xiàn)后，Windows Mobile系列正式退出手機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)）。 第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程返回1.2.1 未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.2.2 單道批處理系統(tǒng)(simple batch processing)1.2.

8、3 多道批處理系統(tǒng)(multiprogramming system)1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)(time-sharing system)1.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)(real-time system)1.2.6 微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.1 未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1. 人工操作方式人工操作方式工作方式 用戶：用戶既是程序員，又是操作員；用戶是計(jì)算機(jī)專業(yè)人員； 編程語言：為機(jī)器語言； 輸入輸出：紙帶或卡片；基本思想 由用戶(即程序員)采用人工操作方式直接使用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，即由程序員將事先已穿孔(對(duì)應(yīng)于程序和數(shù)據(jù))的紙帶(或卡片)裝入紙帶輸入機(jī)(或卡片輸入機(jī)

9、)，再啟動(dòng)它們將程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行。當(dāng)程序運(yùn)行完畢并取走計(jì)算結(jié)果之后，才讓下一個(gè)用戶上機(jī)。計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)：用戶獨(dú)占全機(jī)、CPU等待人工操作1946 50年代中期（電子管）第一代計(jì)算機(jī)集中計(jì)算，計(jì)算機(jī)資源昂貴第一章 操作系統(tǒng)引論 1801年，Joseph-Marie Jacquard(杰卡德)展示了一種自動(dòng)提花織機(jī)（Jacquard loom），杰卡德提花機(jī)用穿孔紙帶上的小孔，主要用來控制提花操作的步驟，即編寫程序。通過設(shè)計(jì)不同的穿孔控制紙帶，能夠織出不同的圖案。1801年年穿孔卡式提穿孔卡式提花織機(jī)花織機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 穿孔紙帶穿孔紙帶機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 穿孔

10、卡片穿孔卡片機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 主要矛盾 人工操作嚴(yán)重降低了計(jì)算機(jī)資源的利用率人機(jī)矛盾 計(jì)算機(jī)處理能力迅速提高，而I/O設(shè)備速度提高緩慢CPU與I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾； 用戶獨(dú)占全機(jī)的所有資源； 緩和矛盾的途徑 脫機(jī)輸入/輸出技術(shù)1. 人工操作方式人工操作方式摩爾定律: 當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。 第一章 操作系統(tǒng)引論 輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤主機(jī)外圍機(jī)輸出設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：減少了CPU的空閑時(shí)間。 提高I/O速度。 1.2.1 無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)

11、系統(tǒng)無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2. 脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/輸出輸出(Off-Line I/O)方式方式第一章 操作系統(tǒng)引論 聯(lián)機(jī)輸入聯(lián)機(jī)輸入/輸出（輸出（OnLine I/O）方式）方式 在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行輸入/輸出的方式稱為聯(lián)機(jī)輸入聯(lián)機(jī)輸入/輸出（輸出（OnLine I/O）方式）方式。 第一章 操作系統(tǒng)引論 輸入設(shè)備主機(jī)輸出設(shè)備未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人工操作方式人工操作方式第一章 操作系統(tǒng)引論 輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤主機(jī)外圍機(jī)輸出設(shè)備單道批處理系統(tǒng)脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/輸出輸出(Off-Line I/O)方式方式第一章 操作系統(tǒng)引論 1952年5月 IBM的第一個(gè)磁帶驅(qū)動(dòng)

12、器Model 726 Magnetic磁帶讀取器/記錄器第一章 操作系統(tǒng)引論 上世紀(jì)60年代的存儲(chǔ)容量為5MB的硬盤 （27Kg重）重）第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.3 單道批處理系統(tǒng)(simple batch processing System)50年代末 60年代中（晶體管） 第二代計(jì)算機(jī) 工作方式 用戶：設(shè)計(jì)人員、操作人員、維護(hù)人員、程序員； 編程語言：匯編語言、FORTRAN語言； 輸入輸出：紙帶或卡片、磁帶、打印機(jī)； 基本思想 把一批作業(yè)以脫機(jī)方式輸入到磁帶上，并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序(Monitor)，在它的控制下使這批作業(yè)能一個(gè)一個(gè)地連續(xù)處理。由于系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理是成批地進(jìn)行的，且

13、在內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)，故稱為單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)(simple batch processing)(simple batch processing)。第一章 操作系統(tǒng)引論 早期批處理系統(tǒng)1. 將卡片裝入 1401機(jī)的讀卡機(jī)2. 將卡片中的程序讀入磁帶3. 將磁帶裝入 7094機(jī)， 完成計(jì)算4. 將磁帶裝入 1401機(jī)，打印結(jié)果第一章 操作系統(tǒng)引論 把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個(gè)作業(yè)？是否停止運(yùn) 行目標(biāo)程序是開始1.2.2 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 監(jiān)督程序的處理過程監(jiān)督程序的處理過程第一章 操作系統(tǒng)引論 批處理中的作業(yè)的組成： 用戶

14、程序 數(shù)據(jù) 作業(yè)說明書（作業(yè)控制語言） 批： 供一次加載的磁帶或磁盤，通常由若干個(gè)作業(yè)組裝成，在處理中使用一組相同的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)帶）第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理系統(tǒng)的特征 自動(dòng)性：磁帶上的一批作業(yè)能自動(dòng)逐個(gè)地依次運(yùn)行，無需人工干預(yù)。 順序性：磁帶上的各道作業(yè)是順序地進(jìn)入內(nèi)存，且先調(diào)入內(nèi)存的作業(yè)先完成。 單道性：監(jiān)督程序每次從磁帶上只調(diào)入一道程序進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理的主要問題 CPU和I/O設(shè)備使用忙閑不均（取決于當(dāng)前作業(yè)的特性）。 對(duì)計(jì)算為主的作業(yè)，外設(shè)空閑； 對(duì)I/O為主的作業(yè)，CPU空閑； 資源的利用率差，系統(tǒng)吞吐量低。第一章 操作系統(tǒng)引論 通道和中斷技術(shù)

15、通道：用于控制I/O設(shè)備與內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。啟動(dòng)后可獨(dú)立于CPU運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)CPU與I/O的并行。 通道有專用的I/O處理器，可與CPU并行工作 可實(shí)現(xiàn) I/O聯(lián)機(jī)處理60年代初，發(fā)展了通道技術(shù)和中斷技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)使監(jiān)督程序在負(fù)責(zé)作業(yè)運(yùn)行的同時(shí)提供I/O控制功能。第一章 操作系統(tǒng)引論 通道和中斷技術(shù) 中斷是指CPU在收到外部中斷信號(hào)后，停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理該中斷事件，完畢后回到原來斷點(diǎn)繼續(xù)工作。 中斷處理過程：中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)，中斷點(diǎn)（暫停當(dāng)前任務(wù)并保存現(xiàn)場(chǎng)），中斷處理例程，中斷返回（恢復(fù)中斷點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)并繼續(xù)原有任務(wù) 可處理算術(shù)溢出和非法操作碼，死循環(huán)（利用時(shí)鐘中斷進(jìn)行超時(shí)限定） 監(jiān)督程

16、序發(fā)展為執(zhí)行系統(tǒng)(executive system)，常駐內(nèi)存第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.3 多道批處理系統(tǒng)(multiprogrammed Batch Processing system) 在60年代中期引入了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是指在內(nèi)存同時(shí)存放若干道程序，使它們?cè)谙到y(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行，共享系統(tǒng)中的各種資源。當(dāng)一道程序暫停執(zhí)行時(shí)，CPU立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一道程序。 60年代中 70年代中(小規(guī)模集成電路)第三代計(jì)算機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 t1t2t3t4t5t6t7t8結(jié)束中斷I/O 完成啟動(dòng) I/OI/O 中斷請(qǐng)求I/O 完成啟動(dòng) I/OI/O 中斷請(qǐng)求用戶程序監(jiān)督程序I/O 操

17、作(a) 單道程序運(yùn)行情況程序A程序A I/O 請(qǐng)求程序A I/O 完成程序B程序B I/O 請(qǐng)求程序C程序C I/O 請(qǐng)求程序D程序D I/O 請(qǐng)求C I/O 完成C 再被調(diào)度程序B I/O 完成程序A再被調(diào)度程序A程序B程序C程序D調(diào)度程序(b) 四道程序運(yùn)行情況A完成結(jié)束中斷圖1-5單道和多道程序運(yùn)行情況 優(yōu)點(diǎn)： 提高CPU的利用率； 可提高內(nèi)存和I/O 設(shè)備的利用率 增加系統(tǒng)吞吐量。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.3 多道批處理系統(tǒng)(multiprogrammed Batch Processing system) 將多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于批處理系統(tǒng)，就形成多道批處理系統(tǒng)。 多道批處理系統(tǒng)

18、的基本思想：用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個(gè)隊(duì)列，稱為“后備隊(duì)列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們交替執(zhí)行，共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。 第一章 操作系統(tǒng)引論 作業(yè)和進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖作業(yè)和進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)入狀態(tài)進(jìn)入狀態(tài)退出狀態(tài)退出狀態(tài)后備狀態(tài)后備狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)作業(yè)控制進(jìn)程作業(yè)控制進(jìn)程 輸入設(shè)備輸入設(shè)備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源程序源程序輸出設(shè)備輸出設(shè)備作業(yè)說作業(yè)說明書明書輸輸入入井井運(yùn)行運(yùn)行等待等待就緒就緒輸輸出出井井輸輸入入程程序序輸輸出出程程序序作作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度進(jìn)程進(jìn)程調(diào)度調(diào)度多道批處理系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 多道性：內(nèi)存中同時(shí)駐留

19、多個(gè)作業(yè)；宏觀上并發(fā)運(yùn)行：都處于運(yùn)行狀態(tài)，但都未運(yùn)行完；微觀上串行運(yùn)行：各作業(yè)交替使用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)。（I/O完成后是否立刻恢復(fù)執(zhí)行？要等到其他程序再次I/O時(shí)） 無序性：多個(gè)作業(yè)完成的先后順序與它們進(jìn)入內(nèi)存的順序之間并無嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 調(diào)度性：作業(yè)從提交到完成，經(jīng)過兩次調(diào)度：作業(yè)調(diào)度：從外存的后備作業(yè)隊(duì)列中，選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。進(jìn)程調(diào)度：從已在內(nèi)存的作業(yè)中選擇一個(gè)作業(yè)，將CPU分配給它，使之執(zhí)行。多道批處理系統(tǒng)的特征第一章 操作系統(tǒng)引論 多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 資源利用率高：CPU和內(nèi)存利用率較高； 系統(tǒng)吞吐量大：系統(tǒng)吞吐量系統(tǒng)

20、吞吐量是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)完成的工作總量。 缺點(diǎn)： 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)：作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間是指從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)開始，直至其完成并退出系統(tǒng)為止所經(jīng)歷的時(shí)間。短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間顯著增長(zhǎng)； 無交互能力：整個(gè)作業(yè)完成后或中間出錯(cuò)時(shí)，才與用戶交互，不利于調(diào)試和修改；第一章 操作系統(tǒng)引論 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 CPU管理問題 內(nèi)存管理問題 I/O設(shè)備管理問題 文件管理問題 作業(yè)管理問題第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)(time-sharing system)1分時(shí)系統(tǒng)的產(chǎn)生分時(shí)系統(tǒng)的產(chǎn)生 用戶的需求用戶的需求(1) 人-機(jī)交互(2) 共享主機(jī)(3) 便于用戶

21、上機(jī)70年代中期至今第四代計(jì)算機(jī) 第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)(time-sharing system)由于中斷技術(shù)的使用，使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)能連接多個(gè)用戶終端，用戶可通由于中斷技術(shù)的使用，使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)能連接多個(gè)用戶終端，用戶可通過各自的終端使用和控制計(jì)算機(jī)。過各自的終端使用和控制計(jì)算機(jī)。 分時(shí)系統(tǒng)的基本思想分時(shí)系統(tǒng)的基本思想： 在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，同時(shí)連接有多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的聯(lián)機(jī)終端，每個(gè)用戶都有一個(gè)終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。 CPU分時(shí)為多個(gè)用戶服務(wù)，即，用戶的程序是由自己通過聯(lián)機(jī)終端直接控制的，而每一個(gè)用戶的程序不再是在CP

22、U上運(yùn)行完畢后退出，而是運(yùn)行一段時(shí)間后讓出CPU，使得其他用戶的程序得以執(zhí)行。因此CPU可以輪流地給幾個(gè)用戶的作業(yè)提供服務(wù)。第一章 操作系統(tǒng)引論 分時(shí)技術(shù)：分時(shí)技術(shù)：把處理機(jī)的響應(yīng)時(shí)間分成若干個(gè)大小相等（或把處理機(jī)的響應(yīng)時(shí)間分成若干個(gè)大小相等（或不相等）的時(shí)間單位，稱為不相等）的時(shí)間單位，稱為時(shí)間片時(shí)間片（如（如100100毫秒），每毫秒），每個(gè)終端用戶獲得個(gè)終端用戶獲得CPUCPU，就等于獲得一個(gè)時(shí)間片，該用戶，就等于獲得一個(gè)時(shí)間片，該用戶程序開始運(yùn)行，當(dāng)時(shí)間片到（用完），用戶程序暫停運(yùn)程序開始運(yùn)行，當(dāng)時(shí)間片到（用完），用戶程序暫停運(yùn)行，等待下一次運(yùn)行。例如：我們上課。行，等待下一次運(yùn)行。例

23、如：我們上課。分時(shí)操作系統(tǒng)：是利用分時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)的一種操作系統(tǒng)，它一般采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的辦法，使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為多個(gè)終端用戶服務(wù)，對(duì)每個(gè)用戶都能保證足夠快的響應(yīng)時(shí)間，并提供交互會(huì)話功能。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)2分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題 (1) 及時(shí)接收。在系統(tǒng)中配置一個(gè)多路卡。多路卡的作用是實(shí)現(xiàn)分時(shí)多路復(fù)用，即主機(jī)以很快的速度周期性地掃描各個(gè)終端，使主機(jī)能快速接收各用戶從終端上輸入的數(shù)據(jù)。此外，還須為每個(gè)終端配置一個(gè)緩沖區(qū)，用來暫存用戶鍵入的命令(或數(shù)據(jù))。 (2) 及時(shí)處理。首先，用戶作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存。其次，采用輪轉(zhuǎn)運(yùn)行方式，規(guī)定每個(gè)作業(yè)只

24、運(yùn)行一個(gè)很短的時(shí)間(一個(gè)時(shí)間片)，然后便暫停該作業(yè)的運(yùn)行，并立即調(diào)度下一個(gè)作業(yè)運(yùn)行，從而可使用戶的請(qǐng)求得到及時(shí)響應(yīng)。第一章 操作系統(tǒng)引論 多路性：允許在一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)聯(lián)接多臺(tái)聯(lián)機(jī)終端，系統(tǒng)按分時(shí)的原則為每個(gè)用戶服務(wù)。宏觀上并行：多個(gè)用戶同時(shí)工作，共享系統(tǒng)資源；微觀上串行：每個(gè)用戶作業(yè)輪流運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片 獨(dú)立性：對(duì)每個(gè)用戶而言好象獨(dú)占主機(jī)。 及時(shí)性：用戶的請(qǐng)求能在很短時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)。 交互性：用戶可以通過終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)對(duì)話。分時(shí)系統(tǒng)的特征征第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)(real-time system) 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)-及時(shí)及時(shí) 實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)(Real Time Syste

25、m)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件（所謂事件是指來自與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接的設(shè)備所提出的服務(wù)要求和采集數(shù)據(jù)）的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。 這類系統(tǒng)的正確性，不僅由計(jì)算的邏輯結(jié)果來確定，而且還取決于產(chǎn)生結(jié)果的時(shí)間。 “時(shí)間”是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)！第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)(real-time system)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的分類實(shí)時(shí)系統(tǒng)的分類工業(yè)（武器）控制系統(tǒng)工業(yè)（武器）控制系統(tǒng)：系統(tǒng)具有能實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)(如溫度、壓力、方位等)進(jìn)行及時(shí)處理，進(jìn)而能自動(dòng)地控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使之具有按預(yù)定的規(guī)律變化的功能。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是響應(yīng)速

26、度快，可靠性要求高。信息查詢系統(tǒng)信息查詢系統(tǒng)：系統(tǒng)接收從遠(yuǎn)程終端上發(fā)來的服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)信息進(jìn)行檢索和處理，并能及時(shí)對(duì)用戶做出正確的回答。例如，火車票或飛機(jī)訂票系統(tǒng)、各類情報(bào)檢索和查詢、銀行信用卡系統(tǒng)。 多媒體系統(tǒng)多媒體系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)：各種智能儀器和設(shè)備內(nèi)嵌芯片，需要配置嵌入式OS，需要具有實(shí)時(shí)和處理功能。第一章 操作系統(tǒng)引論 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間：指用戶發(fā)出命令，到系統(tǒng)完成用戶命令所需的時(shí)間。批處理操作系統(tǒng) 沒有分時(shí)操作系統(tǒng) 秒級(jí)(一般情況）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 微秒級(jí) 甚至更小（經(jīng)典說法） 系統(tǒng)滿足用戶時(shí)限(截止時(shí)間, deadline)的要求 (現(xiàn)代）第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)任務(wù)的類型實(shí)時(shí)任

27、務(wù)的類型 按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性劃分： 周期性實(shí)時(shí)任務(wù)周期性實(shí)時(shí)任務(wù)：外部設(shè)備周期性地發(fā)出激勵(lì)信號(hào)給計(jì)算機(jī)，要求它按指定周期循環(huán)執(zhí)行，以便周期性地控制某外部設(shè)備。 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)：外部設(shè)備所發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)并無周期性，但都必須聯(lián)系著一個(gè)截止時(shí)間(deadline)。截止時(shí)間分為開始截止時(shí)間（最晚開始時(shí)間）和完成截止時(shí)間（最晚完成時(shí)間） 根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求劃分： 硬實(shí)時(shí)任務(wù)硬實(shí)時(shí)任務(wù)：系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的結(jié)果。 軟實(shí)時(shí)任務(wù)軟實(shí)時(shí)任務(wù)：也聯(lián)系著一個(gè)截止時(shí)間，但并不嚴(yán)格。第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)系統(tǒng)特點(diǎn)1、系統(tǒng)對(duì)外部的信號(hào)必須能及時(shí)響應(yīng)(在

28、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（截止時(shí)間）)；2、要求高可靠性和安全性，效率則放在第二位；3、系統(tǒng)整體性強(qiáng)；4、不要求很強(qiáng)的“會(huì)話”能力。第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的比較多路性多路性實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣，而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的多路性則表現(xiàn)在：系統(tǒng)經(jīng)常對(duì)多路的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集，以及對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。獨(dú)立性獨(dú)立性實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣，而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，對(duì)信息的采集和對(duì)對(duì)象的控制也都是彼此互不干擾的。及時(shí)性及時(shí)性實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣，而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來確定的，一般為秒級(jí)、百毫秒級(jí)直至毫秒級(jí)，甚至有的低于100微秒

29、。交互性交互性實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)的交互性不如分時(shí)系統(tǒng)。可靠性可靠性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性要求比分時(shí)系統(tǒng)更高。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)、Windows NT等。通用化、小型化第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.6 微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展 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(gè)用戶上機(jī)，且只允許用戶程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。代表：CP/M和MS-DOS。 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(gè)用戶上機(jī)，但允許用戶把程序分為若干個(gè)任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而

30、有效地改善了系統(tǒng)的性能。代表：Windows。 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(gè)用戶通過各自的終端使用同一臺(tái)機(jī)器，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，而每個(gè)用戶程序又可進(jìn)一步分為幾個(gè)任務(wù)，使它們能并發(fā)執(zhí)行，從而可進(jìn)一步提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。代表： UNIX OS。第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)定義1 1、科普的觀點(diǎn)、科普的觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理和控制中心，它依照設(shè)計(jì)者制定的各種調(diào)度策略組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，使之能高效地運(yùn)行。2 2、功能的觀點(diǎn)、功能的觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)資源管理系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源的分配、控制、調(diào)度和回收。3 3、用戶的觀點(diǎn)、用戶

31、的觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與用戶之間的接口，用戶通過這種接口使用計(jì)算機(jī)。4 4、軟件的觀點(diǎn)、軟件的觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。5 5、管理的觀點(diǎn)、管理的觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源的合理而協(xié)調(diào)的管理者。6 6、操作系統(tǒng)是一組能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合、操作系統(tǒng)是一組能有效地組織和管理計(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的集合。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的集合。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性 并發(fā)(concurrence) 共享(sharing) 虛擬(Virtual) 異步性(Asynchr

32、onism)第一章 操作系統(tǒng)引論 這里講的操作系統(tǒng)是指?jìng)鹘y(tǒng)的操作系統(tǒng)，它主要指的是單CPU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)。 為了充分地利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，即在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序，這些程序要共享系統(tǒng)中的資源；為了保證系統(tǒng)高效率，又要求系統(tǒng)中的各種資源能最大限度的并行（如CPU與外設(shè)）。第一章 操作系統(tǒng)引論 并發(fā)(concurrence) 并行并行(parallel)性性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。 并發(fā)性并發(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。 在多道程序環(huán)境下，宏觀上并發(fā)，微觀上交替宏觀上并發(fā)，微觀上交替執(zhí)行執(zhí)行（在單處理器情況下）。 程序的靜

33、態(tài)實(shí)體是可執(zhí)行文件，而動(dòng)態(tài)實(shí)體是進(jìn)程（或稱作任務(wù)），并發(fā)指的是進(jìn)程。 進(jìn)程和并發(fā)是現(xiàn)代OS中最重要的基本概念，也是OS運(yùn)行的基礎(chǔ)。第一章 操作系統(tǒng)引論 共享(sharing)資源共享方式資源共享方式 互斥共享互斥共享（如打印機(jī)、磁帶機(jī)等）：在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問該資源，資源分配后到釋放前，不能被其他進(jìn)程所用。 同時(shí)訪問同時(shí)訪問（如磁盤設(shè)備等）：允許在一段時(shí)間內(nèi)由多個(gè)進(jìn)程“同時(shí)”對(duì)它們進(jìn)行訪問。并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征。并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征。共享共享是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。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

34、進(jìn)行合理分配和管理。第一章 操作系統(tǒng)引論 虛擬(Virtual) 虛擬虛擬是指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)的；而后者是虛的，是用戶感覺上的東西。 用于實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)稱為虛擬技術(shù)虛擬技術(shù)。 虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式： 時(shí)分復(fù)用技術(shù)（即分時(shí)使用方式）：虛擬處理機(jī)技術(shù)、虛擬設(shè)備技術(shù) 空分復(fù)用技術(shù)：虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)第一章 操作系統(tǒng)引論 異步性(Asynchronism) 進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)的進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)的：多道程序環(huán)境中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，時(shí)走時(shí)停，不可預(yù)知每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)快慢 判據(jù)：無論快慢，無論何時(shí)運(yùn)行，只要運(yùn)行

35、環(huán)境相同，都應(yīng)該獲得完全相同的結(jié)果通過完善的進(jìn)程同步機(jī)制來保證也稱不確定性，指進(jìn)程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時(shí)間的不確定性；第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能1.4.1 處理機(jī)管理1.4.2 存儲(chǔ)管理1.4.3 設(shè)備管理1.4.4 信息管理1.4.5 用戶接口返回第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.1 處理機(jī)管理 進(jìn)程控制：創(chuàng)建、撤銷、掛起、改變運(yùn)行優(yōu)先級(jí)等； 進(jìn)程同步：協(xié)調(diào)并發(fā)進(jìn)程之間的推進(jìn)步驟，以協(xié)調(diào)資源共享； 進(jìn)程通信：進(jìn)程之間傳送數(shù)據(jù)，以協(xié)調(diào)進(jìn)程間的協(xié)作；也可以用來協(xié)調(diào)進(jìn)程之間的推進(jìn) 調(diào)度：作業(yè)和進(jìn)程的運(yùn)行切換，以充分利用處理機(jī)資源和提高系統(tǒng)性能；管理目標(biāo)：完成處理機(jī)資源的分配調(diào)度等功能

36、。處理機(jī)調(diào)度的單位可為進(jìn)程或線程。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.2 存儲(chǔ)管理 存儲(chǔ)分配與回收 存儲(chǔ)保護(hù)：保證進(jìn)程間互不干擾、相互保密；如：訪問合法性檢查、甚至要防止從垃圾中竊取其他進(jìn)程的信息； 地址映射（變換）：進(jìn)程邏輯地址到內(nèi)存物理地址的映射； 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；管理目標(biāo)：提高內(nèi)存空間的利用率、方便用戶使用、提供足夠的存儲(chǔ)空間、方便進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.3 設(shè)備管理 緩沖管理：匹配CPU和外設(shè)的速度，提高兩者的利用率（單緩沖區(qū)、雙緩沖區(qū)和公用緩沖區(qū)） 設(shè)備分配與回收：在多用戶間共享I/O設(shè)備資源。 設(shè)備處理：利用設(shè)備驅(qū)

37、動(dòng)程序（通常在內(nèi)核中）完成對(duì)設(shè)備的操作。 設(shè)備獨(dú)立性(device independence)：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（如FAX Modem作為Windows上的打印機(jī)設(shè)備）。管理目標(biāo)：方便的設(shè)備使用、提高CPU與I/O設(shè)備利用率；第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.4 文件管理 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性能。 目錄管理：解決信息檢索問題。文件的屬性（如文件名）、單一副本賦予多文件名 文件的讀/寫管理和保護(hù)(存取控制)：解決信息安全問題。管理目標(biāo)：解決文件資源的存儲(chǔ)、共享、保密和保護(hù)。第一

38、章 操作系統(tǒng)引論 1.4.5用戶接口操作系統(tǒng)向用戶提供兩類接口：用戶接口用戶接口：供用戶用于組織和控制自己的作業(yè)運(yùn)行。聯(lián)機(jī)用戶接口聯(lián)機(jī)用戶接口：由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序所組成；脫機(jī)用戶接口脫機(jī)用戶接口(批處理用戶接口)：由一組作業(yè)控制語言JCL組成。圖形用戶接口圖形用戶接口：采用圖形化的操作界面，用各種圖標(biāo)將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序和文件直觀、逼真地表示出來；也可以方便地將文字、圖形和圖像集成在一個(gè)文件中。程序接口程序接口：由一組系統(tǒng)調(diào)用組成，每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都是一個(gè)能完成特定功能的子程序。供用戶程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑。管理目標(biāo)：提供一個(gè)友好的

39、用戶訪問操作系統(tǒng)的接口。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.5 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)返回 隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展，功能越強(qiáng)，OS自身代碼量越大OS采用良好的結(jié)構(gòu)：有利于保證正確性以及自身修改和擴(kuò)充。 操作系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的大型軟件。 為了控制該軟件的復(fù)雜性，在開發(fā)OS時(shí)，先后引入了分解、模塊化、 抽象和隱蔽等方法。 開發(fā)方法的不斷發(fā)展，促進(jìn)了OS結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.5 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)OS結(jié)構(gòu)變革歷程：第一代 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)第二代 模塊化結(jié)構(gòu)第三代 分層式結(jié)構(gòu)第四代 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)返回傳統(tǒng)的OS結(jié)構(gòu)現(xiàn)代OS結(jié)構(gòu)第一章 操作系統(tǒng)引論 一、無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)第一代OS是為數(shù)眾多的一組過程的集合，

40、各過程之間可以相互調(diào)用，在OS內(nèi)部不存在任何結(jié)構(gòu)。第一章 操作系統(tǒng)引論 二、模塊化OS結(jié)構(gòu) 模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，是最早(20世紀(jì)60年代)出現(xiàn)的一種程序設(shè)計(jì)技術(shù)。該技術(shù)是基于“分解”和“模塊化”原則來控制大型軟件的復(fù)雜度的。 第二代OS，采用模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 將OS按功能劃分為若干個(gè)具有一定獨(dú)立性和大小的模塊。 每個(gè)模塊具有某方面的管理功能(如進(jìn)程管理模塊、存儲(chǔ)器管理模塊、 I/O設(shè)備管理模塊、和文件管理模塊等)，并規(guī)定好各模塊間的接口，使各模塊之間能通過該接口實(shí)現(xiàn)交互； 進(jìn)一步將各模塊分為若干個(gè)具有一定管理功能的子模塊，同樣規(guī)定各子模塊之間的接口。若子模塊較大時(shí)，再進(jìn)一步將它細(xì)分。第一章

41、 操作系統(tǒng)引論 由模塊、子模塊等組成的模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。二、模塊化OS結(jié)構(gòu)進(jìn)程控制進(jìn)程調(diào)度內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)磁盤管理目錄管理進(jìn)程管理存儲(chǔ)器管理文件管理操作系統(tǒng)模塊子模塊第一章 操作系統(tǒng)引論 三、分層式OS結(jié)構(gòu)有序分層的基本概念有序分層的基本概念 使每一步設(shè)計(jì)都是建立在可靠的基礎(chǔ)上。 從物理機(jī)器開始， 在其上面先添加一層具有一定功能的軟件A1, 由于A1是建立在完全確定的物理機(jī)器上的，在經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和幾乎是窮盡無遺的測(cè)試后，可以認(rèn)為A1是正確的；然后再在A1上添加一層新軟件A2，如此一層一層地自底向上增添軟件層，每一層都實(shí)現(xiàn)若干功能，最后總能構(gòu)成一個(gè)能滿足需要的OS。 每一層都僅使用其底層所提供

42、的功能和服務(wù)，這樣可使系統(tǒng)的調(diào)試和驗(yàn)證都變得容易。第一章 操作系統(tǒng)引論 三、分層式OS結(jié)構(gòu)分層式分層式OSOS的基本思想的基本思想 從資源管理觀點(diǎn)出發(fā)，劃分層次。每一層都僅使用其底層所提供的功能和服務(wù)，使模塊間的調(diào)用變?yōu)橛行蛐?。系統(tǒng)每加一層，就構(gòu)成一個(gè)比原來功能更強(qiáng)的虛擬機(jī)。有利于系統(tǒng)的維護(hù)性和可靠性。第一章 操作系統(tǒng)引論 四、微內(nèi)核(microkernel)OS結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大多采用基于客戶/服務(wù)器模式的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，將操作系統(tǒng)劃分為兩大部分：微內(nèi)核和多個(gè)服務(wù)器。 微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)的特征 足夠小的內(nèi)核 以客戶/服務(wù)器模式為基礎(chǔ) 應(yīng)用“機(jī)制與策略分離”原理 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)第一章 操作系統(tǒng)

43、引論 （1）足夠小的內(nèi)核）足夠小的內(nèi)核 在微內(nèi)核操作系統(tǒng)中，內(nèi)核是指精心設(shè)計(jì)的、能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代OS最基本的核心功能的部分。 微內(nèi)核并非是一個(gè)完整的OS，只是為構(gòu)建通用OS提供一個(gè)重要基礎(chǔ)，是操作系統(tǒng)中最基本的部分，通常用于： 實(shí)現(xiàn)與硬件緊密相關(guān)的處理； 實(shí)現(xiàn)一些較基本的功能； 負(fù)責(zé)客戶和服務(wù)器之間的通信。 微內(nèi)核的基本功能：微內(nèi)核的基本功能：進(jìn)程(線程)管理 、低級(jí)存儲(chǔ)器管理、中斷和陷入處理等。第一章 操作系統(tǒng)引論 （2）客戶）客戶/服務(wù)器模式服務(wù)器模式(Client/Server)模式簡(jiǎn)稱C/S模式.客戶機(jī).客戶機(jī)客戶機(jī)客戶機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)請(qǐng)求返回?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)請(qǐng)求返回?cái)?shù)據(jù)客戶機(jī)客戶機(jī)：通常在一個(gè)LAN網(wǎng)絡(luò)上連接有多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)工作站(簡(jiǎn)稱客戶機(jī))，每臺(tái)客戶機(jī)都是一個(gè)自主計(jì)算機(jī)，具有一定的處理能力，客戶進(jìn)程在其上運(yùn)行，平時(shí)它處理一些本地業(yè)務(wù)，也可發(fā)送一個(gè)消息給服務(wù)器，以請(qǐng)求某項(xiàng)服務(wù)。服務(wù)器服務(wù)器：一臺(tái)規(guī)模較大的機(jī)器，在其上駐留有網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等，它應(yīng)能為網(wǎng)上所有的用戶提供一種或多種服務(wù)。平時(shí)它一直處于工作狀態(tài)，被動(dòng)地等待來自客戶機(jī)的請(qǐng)求，一旦檢查到有客戶提出服務(wù)請(qǐng)求，便去完成客戶的請(qǐng)求，并將結(jié)果送回客戶。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：用于連接所有客戶機(jī)和服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)