第1章操作系統(tǒng)概述

operatingsystem劉艷君lyjabb@163.comSomeproverbstomystudentsGoalsdeterminewhatyouaregoingtobe.目標決定你將成為什么樣的

孔子教育學(xué)生：“取乎其上，得乎其中；取乎其中，得乎其下；取乎其下，則無所得矣”。《孫子兵法》云:“求其上,得其中;求其中,得其下,求其下,必敗?！?/p>

Someproverbstomystudents

大處著眼，小處著手百尺高臺,起于壘土

——中國諺語教材及參考書目教材：操作系統(tǒng)劉騰紅主編參考教材:操作系統(tǒng)原理龐麗萍編著參考教材:操作系統(tǒng)湯子贏曾平,李春葆.操作系統(tǒng)—習(xí)題與解析.清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)概念（第六版翻譯版）作者：（美）西爾伯斯查茲（Silberschatz,A.）等著，鄭扣根譯.出版社：高等教育出版社Doyouwanttoobtainafullmark(100)?成績評定：

作業(yè)，期末考試以及課堂成績比例：

平時10%(考勤\課堂)

期中成績20%

期末考試70%操作系統(tǒng)課程的特點：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）實踐性強（從實踐總結(jié)出原理）錯綜復(fù)雜：縱橫交叉

如何學(xué)好操作系統(tǒng)？

注意學(xué)習(xí)方式的變化教師指出要點

要通過自學(xué)、研讀參考書掌握內(nèi)容善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題

要努力尋求問題的答案

為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)?設(shè)計操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng)

存在人們意識不到的大量“操作系統(tǒng)”嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedOS）加深對使用的OS的理解，有利于深入編程

用戶為了開發(fā)應(yīng)用程序必須與操作系統(tǒng)打交道編程時借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計思想和算法

操作系統(tǒng)中所用的許多概念和技巧可以推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域涉及到計算機科學(xué)的很多領(lǐng)域計算機體系結(jié)構(gòu)/硬件軟件設(shè)計程序設(shè)計語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)核心技術(shù)并能在其他地方應(yīng)用之本課程地位——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)學(xué)習(xí)要求1.上課要求

——積極思考解決問題

——不要積累問題2.課后習(xí)題要求

——獨立完成，培養(yǎng)自主解決問題的能力

第一章操作系統(tǒng)概述你所用過的操作系統(tǒng)？你知道下列哪些是操作系統(tǒng)嗎?

DOSLINUXWINDOWSTURBO-CWORDFOXPROUNIXTURBO-ASM一個C語言源程序RedHatOSExamples

Dos&WindowsUnix（minix)&Solaris&LinuxOS/xprovidedbyIBMMacintosh(Mac)Netware目前常見操作系統(tǒng)微軟：Windows系列（以前MS-DOS）UNIX：Solaris,AIX,HPUX,SVR4,BSD, ULTRIX自由軟件：Linux,freeBSD,MinixIBM:AIX,zOS(OS/390),OS/2,OS/4000, PCDOS其他：MacOS,NetWare,……你用過的操作系統(tǒng)能做什么?各種命令：dircopydelformat啟動、結(jié)束用戶程序系統(tǒng)調(diào)用：例如INT指令WINDOWS、UNIX等提供多任務(wù)或多用戶環(huán)境你知道操作系統(tǒng)不能做什么?不做天氣預(yù)報不做房屋設(shè)計不是編譯程序總之，操作系統(tǒng)不直接解決最終具體應(yīng)用問題，也不負責(zé)編譯源程序...操作系統(tǒng)為你完成所有

“硬件相關(guān)、應(yīng)用無關(guān)的工作，以給你

方便、效率、安全計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)由硬件(子)系統(tǒng)和軟件(子)系統(tǒng)組成。硬件(子)系統(tǒng)

計算機硬件是指計算機系統(tǒng)中由電子、機械和光電元件等組成的各種計算機部件和計算機設(shè)備。這些部件和設(shè)備依據(jù)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求構(gòu)成的有機整體，稱為計算機硬件系統(tǒng)。計算機硬件系統(tǒng)主要由運算器、控制器、主存儲器、輸入輸出控制系統(tǒng)、輔助存儲設(shè)備等功能部件組成。

馮．諾一曼型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

運算器

(ALU)

控制器

存儲器

輸入設(shè)備

輸出設(shè)備

數(shù)據(jù)流

控制流

存儲程序式計算機的組成部分之功能中央處理機(包括控制器和運算器)：能夠解釋指令、執(zhí)行指令并控制操作順序的硬設(shè)存儲器：計算機存儲程序和數(shù)據(jù)的部件

I/O設(shè)備：完成信息傳輸背景：偉大的馮·諾依曼“電子計算機之父”的桂冠，被戴在數(shù)學(xué)家馮·諾依曼頭上，，這是因為馮·諾依曼提出了現(xiàn)代電腦的體系結(jié)構(gòu)。其帶來的革命意義在于“存儲程序”，以便電腦自動依次執(zhí)行指令。人們后來把這種“存儲程序”體系結(jié)構(gòu)的機器統(tǒng)稱為“馮·諾依曼機”。背景：偉大的馮·諾依曼計算機界普遍認為馮·諾依曼是“電子計算機之父”；數(shù)學(xué)史界堅持說，馮·諾依曼是上世紀最偉大的數(shù)學(xué)家之一，他在遍歷理論、拓撲群理論等方面作出了開創(chuàng)性的工作，算子代數(shù)甚至被命名為“馮·諾依曼代數(shù)”。物理學(xué)界表示，馮·諾依曼在30年代撰寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》已經(jīng)被證明對原子物理學(xué)的發(fā)展有極其重要的價值；經(jīng)濟學(xué)界則反復(fù)強調(diào)，馮·諾依曼建立的經(jīng)濟增長橫型體系，特別是40年代出版的著作《博弈論和經(jīng)濟行為》，使他在經(jīng)濟學(xué)和決策科學(xué)領(lǐng)域豎起了一塊豐碑。另外VonNeumann也是氫彈的催生者，1940年起他即熱心參與美國的各項國防計劃或?qū)嶒炇?，也因此獲得各式各樣的數(shù)學(xué)或非數(shù)學(xué)的獎?wù)埋T·諾依曼機之特點馮·諾依曼機具有如下特點：

順序性

過程性

集中控制

即：集中順序過程控制——控制部件根據(jù)程序?qū)φ麄€計算機的活動實行集中控制，并根據(jù)程序規(guī)定的順序依次執(zhí)行每一個操作。馮·諾依曼機的基本思想以VonNeumann思想出現(xiàn)的時間為一道坎：在之前，用戶改變硬件，忽略軟件，獲得功能；在其后，用戶保持硬件不變，改變軟件獲得新功能。馮·諾依曼機的具體流程：從外部讀取程序程序存儲起來控制單元控制計算單元的執(zhí)行，此執(zhí)行過程是順序性、串行的（取指令，翻譯指令，執(zhí)行指令）。

軟件是計算機系統(tǒng)中的程序和有關(guān)的文件。程序是計算任務(wù)的處理對象和處理規(guī)則的描述；文件是為了便于了解程序所需的資料說明。

按照應(yīng)用的觀點，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。系統(tǒng)軟件：位于計算機系統(tǒng)中最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用。如編譯程序和操作系統(tǒng)等。應(yīng)用軟件：特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｓ玫能浖缱痔幚沓绦?。軟?子)系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的組成系統(tǒng)軟件裸機應(yīng)用軟件什么是操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的地位

操作系統(tǒng)實際上是一個計算機系統(tǒng)中硬、軟件資源的總指揮部。操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，是能有效地組織和管理計算機系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，合理地組織計算機工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活、方便、有效地使用計算機，并使整個計算機系統(tǒng)能高效地運行的一組程序模塊的集合。操作系統(tǒng)主要有兩方面的主要作用：

1、管理系統(tǒng)中的各種資源，包括硬件資源和軟件資源

2、為用戶提供良好的界面操作系統(tǒng)的目標

方便性、有效性、可擴充性、開放性操作系統(tǒng)是以下系統(tǒng)程序的集成用戶程序的啟動、中止系統(tǒng)調(diào)用——用戶程序運行過程中對操作系統(tǒng)的調(diào)用為常用基本操作提供實用程序改善基本使用中的效率和安全問題

操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史早期計算機系統(tǒng)的工作原理早期的計算機系統(tǒng)的輸入輸出控制早期的計算機改進后的計算機系統(tǒng)模型改進后計算機系統(tǒng)的工作原理紙帶和紙帶機紙帶和紙帶機紙帶和紙帶機輸出設(shè)備的改進鍵盤和顯示器系統(tǒng)只有內(nèi)存存在的問題在計算機系統(tǒng)中增加外存外存的存儲特性磁盤的簡單的存儲原理磁盤改進的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)磁盤上的文件人機矛盾——OS產(chǎn)生操作系統(tǒng)的歷史-1操作系統(tǒng)的發(fā)展和計算機的組成與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)，經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：1946年—50年代末：第一代，電子管時代，無操作系統(tǒng)。1950年代末－60年代中期：第二代，晶體管時代，批處理系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)的歷史-21960年代中期-70年代中期：第三代，集成電路時代，多道程序設(shè)計。1970年代中期至今：第四代，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代，分時系統(tǒng)?，F(xiàn)代計算機正向著巨型、微型、并行、分布、網(wǎng)絡(luò)化和智能化幾個方面發(fā)展。手工操作階段

手工操作過程：先把程序紙帶（或卡片）裝上計算機然后啟動輸入機把程序和送入計算機接著通過控制臺開關(guān)啟動程序運行。計算完畢，打印機輸出計算結(jié)果，用戶卸下并取走紙帶（或卡片）。第二個用戶上機，重復(fù)同樣的步驟。手工操作階段特點:一個程序獨占計算機資源資源利用率低CPU等待人工操作手工操作存在問題：這種人工操作方式在慢速的計算機上還能容忍，隨著計算機速度的提高，其缺點就更加暴露出來了。譬如下圖所示：機器速度作業(yè)在機器上所運行的時間人工操作時間手工操作時間占總運行時間

1萬次/秒1小時3分鐘3/(60+3)=4.7%60萬次/秒1分鐘3分鐘3/(1+3)=75%早期批處理系統(tǒng)返回上一頁為了解決人機矛盾出現(xiàn)了能夠完成作業(yè)自動過度的監(jiān)督程序.監(jiān)督程序是一個長駐內(nèi)存的程序,它管理作業(yè)的運行,負責(zé)裝入和運行各種系統(tǒng)程序來完成作業(yè)的自動過渡.監(jiān)督程序是最早的操作系統(tǒng)雛形.批處理中的作業(yè)的組成包括用戶程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書（作業(yè)控制語言）。

“批”的含義：供一次加載的磁帶或磁盤，通常由若干個作業(yè)組裝成，在處理中使用一組相同的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)帶）。說明：通常，把計算機完成用戶算題任務(wù)所需進行的各項工作稱為一道作業(yè)ExampleofanearlycomputersystemSimpleBatchSystems一、聯(lián)機批處理(online)二、脫機批處理(offline)早期批處理分為兩種：一、聯(lián)機批處理在這種批處理方式中，慢速的輸入輸出(I/O)處理仍直接由主機來完成。執(zhí)行過程：用戶提交作業(yè)：對于作業(yè)、數(shù)據(jù)，用作業(yè)控制語言編寫作業(yè)說明書；作業(yè)以紙帶或卡片為保存介質(zhì)；操作員合成批作業(yè)，通過輸入設(shè)備（紙帶輸入機或讀卡機）存入磁帶；監(jiān)督程序根據(jù)系統(tǒng)資源情況讀入一個作業(yè)；從磁帶讀入?yún)R編或編譯程序，將用戶作業(yè)源程序生成目標代碼；連接裝配程序?qū)⒛繕舜a變?yōu)榭蓤?zhí)行程序；啟動執(zhí)行；執(zhí)行完畢，執(zhí)行結(jié)果輸出；讀入另一個作業(yè)，重復(fù)過程e-i；一批作業(yè)完成后，處理下一批作業(yè)；

聯(lián)機批處理的優(yōu)缺點聯(lián)機批處理主要優(yōu)點：解決了作業(yè)自動轉(zhuǎn)接，減少了作業(yè)建立和手工操作時間。聯(lián)機批處理存在問題：CPU與I/O串行操作，輸入輸出時，CPU處于等待狀態(tài)。

早期批處理系統(tǒng)聯(lián)機批處理脫機批處理技術(shù)：為解決低速輸入設(shè)備與CPU速度不匹配的問題，可將用戶程序和數(shù)據(jù)，在一臺衛(wèi)星機（又稱外圍計算機)的控制下，預(yù)先從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶上當CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再直接從磁帶機高速輸入到內(nèi)存，從而大大加快了程序的輸入過程，減少了CPU等待輸入的時間。早期批處理系統(tǒng)當程序運行完畢或告一段落，CPU需要輸出時，無須直接把計算結(jié)果送至低速輸出設(shè)備而是高速地把結(jié)果送到磁帶上，然后再另一臺外圍機地控制下，把磁帶上的計算結(jié)果由相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出，這就大大加快了程序的輸出過程。其示意圖如下圖所示：早期批處理系統(tǒng)早期批處理系統(tǒng)脫機機批處理OperationofI/ODevices脫機批處理的優(yōu)缺點脫機批處理主要優(yōu)點：1.主機擺脫了慢速的I/O的工作的影響，可以較充分的發(fā)揮它的高速計算的能力，提高了CPU的利用率。2.同時，由于主機和衛(wèi)星機(外圍機)可以并行操作，因此相比早期的聯(lián)機批處理系統(tǒng)而言，脫機批處理系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的處理能力。執(zhí)行系統(tǒng)20世紀60年代初期，硬件獲得了兩方面（即通道和中斷技術(shù)）的進展，導(dǎo)致操作系統(tǒng)進入了批處理的第三階段——執(zhí)行系統(tǒng)(executivesystem)階段。名詞解釋通道(channel)是一種專用處理部件，它能控制一臺或多臺輸入輸出設(shè)備工作，負責(zé)輸入輸出設(shè)備與主存之間的信息傳輸。它一旦被啟動就能獨立與CPU運行，這樣可使CPU和通道并行操作，而且CPU和多種輸入輸出設(shè)備也能并行操作。名詞解釋中斷(interrupt)是指當主機接到外部信號時，馬上停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理這一事件，處理完畢后，主機回到原來的斷點繼續(xù)工作。三、執(zhí)行系統(tǒng)借助于通道和中斷技術(shù)，I/O工作可以在主機控制之下完成。這時：原有的監(jiān)控程序不僅要負責(zé)調(diào)度作業(yè)自動地運行而且還要提供I/O控制功能（即用戶不能直接使用啟動外設(shè)的指令，他的I/O請求必須通過系統(tǒng)去執(zhí)行），它比原有的功能增強了。這個發(fā)展了監(jiān)督程序常駐內(nèi)存，稱為執(zhí)行系統(tǒng)批處理系統(tǒng)小結(jié)在批處理系統(tǒng)中，操作人員把作業(yè)成批地裝入計算機中，由操作系統(tǒng)在計算機中某個特定區(qū)域（一般稱為輸入井）將其組織好，并按一定的算法選擇其中的一個或幾個作業(yè)，將其調(diào)入內(nèi)存中使其運行。運行結(jié)束后，把結(jié)果放入“輸出井”，有計算機統(tǒng)一輸出，交給用戶。批處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點是系統(tǒng)吞吐量大，資源利用率高，主要缺點就是交互性差，一旦作業(yè)提交，其中間過程就很難控制。執(zhí)行系統(tǒng)的優(yōu)點執(zhí)行系統(tǒng)比脫機處理前進了一步，它節(jié)省了衛(wèi)星機，降低了成本，而且同樣執(zhí)行主機和通道、主機和外設(shè)的并行操作。在執(zhí)行系統(tǒng)中，用戶程序?qū)/O的操作工作是委托給系統(tǒng)完成的，由系統(tǒng)來檢查其命令是否合法，這樣就可以避免由于不合法的I/O指令對系統(tǒng)的威脅，從而提高了系統(tǒng)的安全性。多道程序設(shè)計技術(shù)1.多道程序設(shè)計在早期的批處理系統(tǒng)中,內(nèi)存中僅有一道用戶程序運行,這種程序運行方式稱為單道程序運行方式.

特征：自動性、順序性、單道性兩道程序工作過程2.多道程序設(shè)計的特點提高CPU的利用率提高主存和I/O設(shè)備利用率增加系統(tǒng)吞吐量3.單處理機計算機系統(tǒng)中多道程序的特點多道宏觀上并行微觀上串行4.多道程序設(shè)計需要解決的問題處理機管理問題存儲器管理問題設(shè)備管理問題文件管理問題采用多道程序設(shè)計應(yīng)注意的問題（一）可能延長程序的執(zhí)行時間假定有甲、乙兩道程序，如果它們單獨執(zhí)行時，每道要用一個小時，其中處理器工作１８分鐘，即處理器的利用率為３０％。如果采用多道程序設(shè)計方法，讓甲、乙兩道并行工作，假定處理器的利用率達到了５０％。問效率可以提高多少？

問題：雖然兩道程序執(zhí)行結(jié)束的總時間縮短了，提高了系統(tǒng)的吞吐量，但是可能延長了個別程序的執(zhí)行時間。采用多道程序設(shè)計應(yīng)注意的問題（二）并行工作的道數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比峰值并行工作的道數(shù)系統(tǒng)效率多道程序設(shè)計課堂練習(xí)設(shè)某計算機系統(tǒng)有一臺輸入機，A，B兩臺打印機，現(xiàn)有兩道程序并發(fā)執(zhí)行，甲程序先開始運行，乙程序后開始運行。甲程序的運行記錄為：計算50ms，打印100ms，再計算50ms，再打印100ms，結(jié)束運行。乙程序運行的記錄為：計算50ms，輸入數(shù)據(jù)為80ms，再計算100ms，結(jié)束運行。要求：（1）畫出該二道程序并發(fā)執(zhí)行的工作示意圖。（2）這兩道程序并發(fā)執(zhí)行時CPU有無空閑時間？若有，為什么空閑？（3）甲、乙程序執(zhí)行過程中有無相互等待的現(xiàn)象？在什么時候發(fā)生？兩道考研題答案：1.計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序

2.宏觀上并行，微觀上串行填空題：1.多道運行的特征之一就是宏觀并行，它的含義是（）（2000年，華中科技大學(xué)）2.多道程序設(shè)計的特點是多道、（）和（）（2000年西安電子科技大學(xué)）操作系統(tǒng)的形成及發(fā)展批處理分時實時新的操作系統(tǒng)類型:PC機操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)推動操作系統(tǒng)發(fā)展的動力1.硬件技術(shù)更新2.應(yīng)用需求擴大操作系統(tǒng)的功能處理機管理存儲管理設(shè)備管理文件管理操作系統(tǒng)的類型批處理操作系統(tǒng)提交收容就緒等待運行完成進程調(diào)度作業(yè)錄入作業(yè)調(diào)度多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)的特征多道性、無序性、調(diào)度性多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大缺點：平均周轉(zhuǎn)時間長、無交互能力一道考研題批處理系統(tǒng)的主要缺點是：（清華大學(xué)1996年試題）

A．CPU利用率低。B．不能并發(fā)執(zhí)行。

C．缺少交互性。D．以上都不是。

【解答】選擇C。分時系統(tǒng)的產(chǎn)生推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是用戶的需要：交互、共享主機、方便上機。多個用戶分時使用主機，每一用戶分得一個時間片，用完這個時間片后操作系統(tǒng)將處理機分給另一用戶，如此循環(huán)，每一用戶可以周期性地獲得CPU使用權(quán)，這樣每一用戶都有一種獨占CPU的感覺。分時系統(tǒng)1.分時系統(tǒng)的類型(1)單道分時系統(tǒng)(2)具有”前臺”和”后臺”的分時系統(tǒng)(3)多道分時系統(tǒng)主機終端分時系統(tǒng)示意圖經(jīng)典案例之一：超市的收銀機2.分時系統(tǒng)的特征同時性：也稱多路性.獨立性：各用戶獨立操作，互不干擾。及時性:用戶能在很短的時間內(nèi)獲得響應(yīng).交互性：系統(tǒng)能及時對用戶的操作進行響應(yīng)，顯著提高調(diào)試和修改程序的效率。多用戶分時操作系統(tǒng)是當今計算機操作系統(tǒng)中使用最普遍的一類操作系統(tǒng)。UNIX是當今最流行的一種多用戶分時操作系統(tǒng)。一道考研題填空題：批處理系統(tǒng)主要解決（）問題，分時系統(tǒng)主要解決（）問題（華中科技大學(xué)2002）答案：吞吐量交互性實時系統(tǒng)產(chǎn)生背景：雖然多道批處理操作系統(tǒng)和分時操作系統(tǒng)獲得了較佳的資源利用率和快速的響應(yīng)時間，從而使計算機的應(yīng)用范圍日益擴大但它們難以滿足實時控制和實時信息處理領(lǐng)域的需要。于是，便產(chǎn)生了實時操作系統(tǒng)，目前有兩種典型的實時系統(tǒng)：實時控制系統(tǒng)及實時信息處理系統(tǒng)。

什么是實時系統(tǒng)？實時操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem）是指當外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接收并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制監(jiān)控的生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)作出快速響應(yīng)，并控制所有實行任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行的操作系統(tǒng)。實時系統(tǒng)要求有高可靠性和安全性，系統(tǒng)地效率則放在第二位典型的實時系統(tǒng)（1）過程控制:計算機用于生產(chǎn)過程控制時，要求系統(tǒng)能現(xiàn)場實時采集數(shù)據(jù)，并對采集的數(shù)據(jù)進行及時處理，進而能自動地發(fā)出控制信號控制相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)，使某些參數(shù)（壓力、溫度、距離、濕度）能按予定規(guī)律變化，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)，飛機自動駕駛系統(tǒng)，火炮自動控制系統(tǒng)都是實時過程控制系統(tǒng)。過程控制實時系統(tǒng)——過程控制系統(tǒng)的組成部分由實時操作系統(tǒng)控制的過程控制系統(tǒng)，較為復(fù)雜，通常由四部分組成：1）數(shù)據(jù)采集：它用來收集、按收和錄入系統(tǒng)工作必須的信息或進行信號檢測。2）加工處理：它對進入系統(tǒng)的信息進行加工處理，獲得控制系統(tǒng)工作必須的參數(shù)或作出決定，然后，進行輸出，記錄或顯示。實時系統(tǒng)的組成部分3）操作控制：它根據(jù)加工處理的結(jié)果采取適當措施或動作，達到控制或適應(yīng)環(huán)境的目的。4）反饋處理：它監(jiān)督執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行結(jié)果，并將該結(jié)果饋送至信號檢測或數(shù)據(jù)按收部件，以便系統(tǒng)根據(jù)反饋信息采取進一步措施，達到控制的予期目的。例如：一個由計算機系統(tǒng)控制生產(chǎn)過程的反應(yīng)堆，它要把Ａ，Ｂ兩種產(chǎn)品合成一種新產(chǎn)品傳感裝置ＡＢ計算機系統(tǒng)Ｃ測量信號控制信號閥門記錄儀注意：t＜＝Ｔ典型的實時系統(tǒng)（2）實時信息處理系統(tǒng)：計算機還可用于控制進行實時信息處理。計算機接收成干上百從各處終端發(fā)來的服務(wù)請求和提問，系統(tǒng)應(yīng)在極快的時間內(nèi)做出回答和響應(yīng)。機票訂購系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)是典型的實時信息處理系統(tǒng)一道考研題填空題：實時信息處理是實時應(yīng)用的一種，例如（）和（）是實時處理的例子（華中科技大學(xué)2000）答案：飛機訂票系統(tǒng)圖書資料查詢系統(tǒng)情報檢索系統(tǒng)一道考研題選擇題：（）不是設(shè)計實時操作系統(tǒng)主要要追求的目標：安全可靠資源利用率及時響應(yīng)快速處理答案：B通用系統(tǒng)(generalsystem)批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的三種基本類型。目前的操作系統(tǒng)，通常具有分時、實時和批處理兩種以上的功能，又稱作通用操作系統(tǒng)。通常把實時任務(wù)稱為前臺作業(yè)，批作業(yè)稱為后臺作業(yè)。將批處理和分時處理相結(jié)合可構(gòu)成分時批處理系統(tǒng)其他操作系統(tǒng)類型1.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是運行在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中,對整個嵌入式系統(tǒng)以及它所操作和控制的各種部件裝置等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。其他操作系統(tǒng)類型2.個人計算機操作系統(tǒng)個人操作系統(tǒng)的主要特點是計算機在某一段時間內(nèi)為單個用戶服務(wù);采用圖形界面人機交互的工作方式,界面友好;使用方便,用戶無須專門學(xué)習(xí)也能熟練操作其他操作系統(tǒng)類型3.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計算機網(wǎng)絡(luò)的,在各種操作系統(tǒng)上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標準開發(fā)的軟件,包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、資源共享、系統(tǒng)安全和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，其目標是互相通信及資源共享。計算機網(wǎng)絡(luò)的特點：分布性、自治性、互聯(lián)性、可見性其他操作系統(tǒng)類型4.分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)是指多個分散的處理單元經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接而成的系統(tǒng)，其中每個處理單元既具有高度自治性，又相互協(xié)同，能在系統(tǒng)范圍內(nèi)實現(xiàn)資源管理、任務(wù)動態(tài)分配，并能并行地運行分布式程序。分布式系統(tǒng)的特點：統(tǒng)一性、共享性、透明性、自治性操作系統(tǒng)縱覽下面讓我們順著歷史軌跡縱覽各個時期的操作系統(tǒng)單道批處理操作系統(tǒng)1、FMS（FORTRANMonitorSystem，F(xiàn)ORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)）2、IBMSYS（IBM為7094機配備的操作系統(tǒng)）IBMOS/3601964年IBM宣布推出System/360計算機系統(tǒng)第一個采用小規(guī)模集成電路的主流機型IBMSystem/360,龐大的軟件怪獸數(shù)千名程序員寫的數(shù)百萬行匯編語言代碼，系統(tǒng)自身占據(jù)了大量存儲空間和一半的CPU時間，數(shù)百萬行匯編代碼中有成千上萬處錯誤，IBM不斷發(fā)行新的版本試圖更正這些錯誤，每個新版本在更正老錯誤的同時又引入新錯誤，所以隨著時間的流逝，錯誤的數(shù)量大致保持不變MULTICS的災(zāi)難1965年在ARPA的支持下MIT、貝爾實驗室和通用電氣公司決定開發(fā)一種“公用計算服務(wù)系統(tǒng)”，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MULTICS（MULTiplexedInformationandComputingService)MULTICS設(shè)計目標是：便利的遠程終端使用，大量終端通過電話線接入計算機主機高可靠的大型文件系統(tǒng)；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MULTICS研制難度超出了所有人預(yù)料長期研制工作達不到預(yù)期目標，1969年4月貝爾實驗室退出，通用電氣公司也退出了MULTICS引入了許多現(xiàn)代操作系統(tǒng)的概念雛形，對隨后操作系統(tǒng)特別是UNIX的成功有著巨大的影響UNIX一個極為成功的操作系統(tǒng)UNIX概述多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)目前三大主流操作系統(tǒng)之一跨越從PC到巨型機范圍的唯一操作系統(tǒng)有許多變種與克隆UNIX發(fā)展簡圖CP/M操作系統(tǒng)隨著大規(guī)模集成電路發(fā)展，個人計算機時代到來了,各種類型的個人計算機和軟件層出不窮1973年GaryKildall看到對個人計算機操作系統(tǒng)的需求,設(shè)計了CP/M操作系統(tǒng)

(ControlProgram/MicroprocessororMicrocomputer)CP/M操作系統(tǒng)有較好的層次結(jié)構(gòu)。它的BIOS把操作系統(tǒng)的其他模塊與硬件配置分隔開，所以它的可移植性好,具有較好的可適應(yīng)性和易學(xué)易用性到了1981年，CP/M操作系統(tǒng)成為世界上流行最廣的8位操作系統(tǒng)之一微軟MSDOS

個人計算機的成功，逼得IBM采取緊急戰(zhàn)略行動,決定要在1980年盡快生產(chǎn)出微型計算機，以應(yīng)付挑戰(zhàn),但沒有操作系統(tǒng)不行。要想快就是找現(xiàn)成系統(tǒng)配套，IBM公司洽談CP/M操作系統(tǒng)不順利，機遇落到了微軟公司。在關(guān)鍵時刻，開發(fā)新操作系統(tǒng)時間和人手上已經(jīng)不可能，微軟找到西雅圖計算機產(chǎn)品公司，達成由微軟經(jīng)銷西雅圖計算機產(chǎn)品公司的QDOS操作系統(tǒng)的協(xié)議。當時西雅圖公司并不知道QDOS將被轉(zhuǎn)賣給IBM，否則歷史將會怎樣演變，誰也無法知曉。IBM在1981年推出個人計算機，宣布了DOS操作系統(tǒng)隨著IBMPC和MSDOS普及，CP/M逐漸走向下坡路MSDOS有優(yōu)良的文件系統(tǒng)但受到Intelx86體系結(jié)構(gòu)的限制缺乏以硬件為基礎(chǔ)的存儲保護機制它屬于單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)從1981的1.0版到1998年在Windows95/98之下的7.0版，MSDOS歷經(jīng)了16個年頭迄今仍有MSDOS愛好者繼續(xù)開發(fā)各種DOS軟件產(chǎn)品拯救蘋果公司的Macintosh(MACOS)在推出IBMPC機后，市場卷起一股龍卷風(fēng)IBM自己也沒有料到產(chǎn)品會有如此巨大的成功IBM的成功說明必有其他公司失敗。甚至連蘋果公司也遇到了問題，銷售數(shù)量落到了蘭色巨人的后面蘋果公司推出Lisa機遭到失敗，AppleIII型也遭到失敗分析家們認為，在微機市場上的戰(zhàn)斗似乎蘭色巨人要嬴了施樂(Xerox)PaloAlto研究中心-70年代的計算機研究思想庫世界上第一臺個人計算機Alto，1972年在這里出現(xiàn)圖形界面，手持鼠標，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計微機網(wǎng)絡(luò)，桌面出版和激光打印等等……具有先進概念和技術(shù)的原型都首次出現(xiàn)在這里。

1979年蘋果公司允許施樂公司購買一百萬股的蘋果公作為回報，施樂公司允許蘋果公司的少數(shù)人員，包括喬布斯（Jobs），在有限的時間內(nèi)考察施樂公司PaloAlto研究中心內(nèi)部，并同該思想庫的研究人員交談。蘋果公司對PaloAlto研究中心內(nèi)的技術(shù)大感吃驚他們更吃驚的是，施樂公司在擁有這些寶貴技術(shù)的同時竟然什么也沒有做！對PaloAlto研究中心這些科學(xué)家們而言，蘋果公司的人是他們第一次遇到真正理解他們技術(shù)的人。這些科學(xué)家們后來有的去了蘋果公司，微軟公司，有的最終創(chuàng)辦了自己的公司。在訪問的基礎(chǔ)上，蘋果決定立即開發(fā)采用這些新技術(shù)的個人計算機。蘋果公司已看到：IBMPC機的技術(shù)有多么糟糕，但他們賣得又是特別的好。MACOS、鼠標的新型個人計算機

1984年，人們看到一則廣告：“Whatwasthat?”和對Macintosh的介紹,這是配有圖形界面操作系統(tǒng)MACOS和鼠標的新型個人計算機。

MAC機一上市立即在市場上獲得極大的成功。當年比爾.蓋茨都說，這是一臺他的媽媽也能使用的計算機。

Macintosh把蘋果公司從連續(xù)的失敗中拯救出來蘋果公司又開始向前發(fā)展。正是Mac先進圖形界面操作系統(tǒng)技術(shù)，超前PC機若干年，造就了一批蘋果的忠實追隨者。一波三折的微軟Windows操作系統(tǒng)1983年10月，PC機競爭廠家的圖形界面相關(guān)產(chǎn)品上市面對市場壓力，比爾.蓋茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系統(tǒng)然而宣布容易，交貨就不簡單了，Windows交貨期的災(zāi)難，成了當年計算機界的笑柄直到1985年11月20日，Windows1.0才正式上市Windows的歷史記錄

Windows在當時微軟歷史上創(chuàng)了幾個記錄：延遲交貨次數(shù)最多，投入開發(fā)人員最多，開發(fā)時間最長，更換主管人員最多。不過幾年之后，Windows終于創(chuàng)造了銷售成績最佳的歷史記錄。

1992年4月，推出Windows3.1,1993年5月，發(fā)表WindowsNT。

Windows95，WindowsCE，Windows98，Windows2000，WindowsXP,.net個人計算機采用Windows占90％以上，微軟公司成了壟斷PC行業(yè)的同義詞Windows系列基于微內(nèi)核的Mach操作系統(tǒng)1975年Rochester大學(xué)開發(fā)了RIG操作系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計者之一RichardRashid移居到CMU后，在DARPA支持下，1984年開始了Mach的開發(fā)希望Mach能與UNIX兼容，運行線程，更好的進程通信機制，支持多處理機及好的虛擬存儲系統(tǒng)Mach第一個版本是1986年為VAX11/784四CPU多處理機發(fā)布1988年的Mach2.5版包含了大量的BSDUNIX的代碼1989年，Mach內(nèi)核中去掉了所有的BSDUNIX的代碼，剩下了一個純的Mach微內(nèi)核，這就是Mach3.0版本，它是OSF發(fā)布的基礎(chǔ)Mach中采用了許多當代操作系統(tǒng)使用的技術(shù),微內(nèi)核、線程、進程間消息傳遞和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法等等在Mach的基礎(chǔ)上，有不少用于微處理器、多處理器以及超級計算機的操作系統(tǒng)和實時嵌入式操作系統(tǒng)陸續(xù)設(shè)計和開發(fā)出來，如OSF/1，DCEUnix,NeXT等等IBM大型計算機操作系統(tǒng)OS/39090年代末期，電子商務(wù)發(fā)展刺激對計算能力的要求，導(dǎo)致大型機市場的再度升溫三十年的改進,IBMS/390已成為有高可靠性、可擴展性、及安全可用性的現(xiàn)代大型計算機系統(tǒng)支持UNIX95標準，UNIX應(yīng)用程序可在IBMOS/390上運行同時還可繼續(xù)運行S/390應(yīng)用程序，包括S/370上開發(fā)的應(yīng)用程序包括TCP/IP的多種通信協(xié)議，具有高網(wǎng)絡(luò)安全性采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、并行處理、分布式處理以及客戶機/服務(wù)器技術(shù)，具有較強的互操作性、可移植性與可擴展性由于歷史淵源，OS/390有不同的系統(tǒng)運行方式:S/370本機模式，支持原先在S/370運行的程序

ESA/390模式，支持到10個240M處理器內(nèi)存和256個通道

ESA/390LPAR模式，系統(tǒng)可分成最多十個部分，每個部分有自己的CPU，存儲器和通道，且分別運行不同的操作系統(tǒng)，如S/370,ESA/370和ESA/390等在PC機時代，人們曾經(jīng)估計大型計算機會衰亡IBMS/390是大型計算機復(fù)活的一個典型那么，在21世紀的Internet和后PC的時代，大型機還會有什么演化，只有讓時間來說明IBM的OS產(chǎn)品簡介AIX5L：IBMRS/6000和SP結(jié)點上的高端UNIXAIX：AdvancedInteractiveExecutive深藍，藍色太平洋zOS:IBMz/900大型主機系統(tǒng)64位專有OS前身：OS/390（S390服務(wù)器）更早前身：MVS（S38/s370/S360大型主機系統(tǒng)）VM和VSE：S38/s370/S360大型主機系統(tǒng)OS/400：IBMAS/400服務(wù)器專有OS（原小型機）OS/2Warp4.0：IBMPS/2微機PCDOS7和PCDOS2000：IBMPC個人機嵌入式操作系統(tǒng)的代表VxWorksVxWorks支持各種工業(yè)標準，包括POSIX,ANSIC和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議VxWorks運行系統(tǒng)的核心是一高效率的微內(nèi)核微內(nèi)核支持各種實時功能，包括快速多任務(wù)處理，中斷支持，搶占式和輪轉(zhuǎn)式調(diào)度微內(nèi)核設(shè)計減輕了系統(tǒng)負載并可快速響應(yīng)外部事件從只需幾千字節(jié)存儲器的深嵌式產(chǎn)品設(shè)計到復(fù)雜高端實時系統(tǒng)設(shè)計，開發(fā)人員有八十多個選件并可構(gòu)成上百個不同的配置VxWorks開發(fā)主機：Windows9x,WindowsNT,SunSolaris,SunOS,HP-UX等支持目標微處理器：86,68k,PPC,CPU32,i960,SPARC,SPARCLite,SH,ColdFire,R3000,R4000,C16X,ARM,MIPS等在“極地登陸者”號，“深空二號”和火星氣候軌道器等登陸火星探測器上，就采用了VxWorksVxWorks負責(zé)火星探測器全部飛行控制，包括飛行糾正、載體自旋和降落時的高度控制等，而且還負責(zé)數(shù)據(jù)收集和與地球的通信工作目前在國內(nèi)也占據(jù)嵌入式開發(fā)系統(tǒng)市場主要份額Internet時代與FreeOS自由軟件介紹Linux其他freeOS：FreeBSD,Minix等自由軟件介紹軟件按提供方式和是否盈利可劃分為三種模式:商業(yè)軟件(Commercialsoftware）共享軟件（Shareware）自由軟件（Freeware或Freesoftware）自由軟件的自由（free）有兩個含義：

可免費提供任何用戶使用其源碼公開和可自由修改84年，自由軟件的倡導(dǎo)者RichardStallman組織發(fā)起了GNU計劃，它的目標是創(chuàng)建一套完全自由的操作系統(tǒng)93年，Linus把Linux奉獻給了自由軟件，從而使自由軟件增加了一個很好的發(fā)展根基。Linux概述多任務(wù)多用戶自由OSUNIX的克?。╟lone）全球用戶上千萬發(fā)行套件版本RedHat7.*Linux歷史1990－91：芬蘭赫爾辛基大學(xué)計算機系大學(xué)生Linus

Torvalds91年底：Linus在赫爾辛基大學(xué)FTP服務(wù)器發(fā)布93年：Linux1.0，完全自由版權(quán)93