操作系統(tǒng)講義第一章

操作系統(tǒng)講義孫清西安財(cái)經(jīng)學(xué)院1操作系統(tǒng)概述

系統(tǒng)啟動(dòng)及用戶界面進(jìn)程管理與調(diào)度進(jìn)程同步第一章第二章第三章第四章文件管理第七章Contents課程內(nèi)容安排

西安財(cái)經(jīng)學(xué)院設(shè)備管理第六章存儲(chǔ)器管理第五章2教材及參考資料教材：操作系統(tǒng)教程黃剛徐小龍段衛(wèi)華人民郵電出版社2009年參考資料：OperatingSystemDesignandImplementation（SecondEdition）AndrewS.Tanenbaum2001年1月計(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1998年5月計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程徐甲同陸麗娜谷建華西安電子科技大學(xué)出版社2001年12月計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)湯子贏哲鳳屏湯小丹西安電子科技大學(xué)出版社2000年2月紅帽EnterpriseLinux3從入門到精通MichaelJang著毛選韓濱于曉菲等譯電子工業(yè)出版社2003年5月Linux內(nèi)核完全剖析趙炯機(jī)械工業(yè)出版社2006年1月Linux操作系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)教程李善平鄭扣根機(jī)械工業(yè)出版社1999年10月3本課程與其它專業(yè)課程的關(guān)系編譯原理數(shù)據(jù)庫原理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件工程計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)匯編語言程序設(shè)計(jì)各種應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)及軟件開發(fā)技術(shù)C語言程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)算法分析操作系統(tǒng)注：圖中加黑字體課程名稱為計(jì)算機(jī)專業(yè)考研課程4課程進(jìn)度安排第1周 第1章操作系統(tǒng)概論第2周 第2章系統(tǒng)啟動(dòng)及用戶界面（自己安裝Linux）第3周 實(shí)驗(yàn)一Linux系統(tǒng)的操作命令第4、5周 第3章進(jìn)程管理與調(diào)度第6周 實(shí)驗(yàn)二進(jìn)程的創(chuàng)建第7、8周 第4章進(jìn)程同步第9周 實(shí)驗(yàn)三進(jìn)程間消息通信第10、11周第5章存儲(chǔ)管理第12周 實(shí)驗(yàn)四虛擬內(nèi)存管理模擬系統(tǒng)調(diào)試第13、14周 第6章設(shè)備管理第15～17周 第7章文件管理18、復(fù)習(xí)5第一章操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)的概念1操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展2操作系統(tǒng)的分類3西安財(cái)經(jīng)學(xué)院操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介56操作系統(tǒng)的概念7操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)是一組運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的軟件，它用來管理計(jì)算機(jī)硬件，并且為運(yùn)行應(yīng)用程序提供各種常規(guī)服務(wù)。各種帶有計(jì)算機(jī)的設(shè)備都配有操作系統(tǒng)，從手機(jī)、游戲機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī)都必須裝載操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)是一個(gè)兩層的系統(tǒng)平臺(tái)，一層是面向終端用戶的，一層是面向程序開發(fā)者的。流行的個(gè)人機(jī)操作系統(tǒng)包括：微軟的Windows、蘋果的MacOSX和Linux。8操作系統(tǒng)的發(fā)展二十世紀(jì)六十年代才出現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)。五十年代開始形成一些操作系統(tǒng)的功能軟件，如：運(yùn)行時(shí)庫、中斷、并行處理等。八十年代開始將大型機(jī)和小型機(jī)的操作系統(tǒng)移植到個(gè)人計(jì)算機(jī)中。陸續(xù)出現(xiàn)一些專門為個(gè)人機(jī)開發(fā)的系統(tǒng)功能，如GUI。操作系統(tǒng)中最重要的部分是內(nèi)核（kernel），它用來控制對(duì)內(nèi)存的讀寫，進(jìn)程的執(zhí)行順序，輸入/輸出設(shè)備的信息傳遞和中斷。用戶接口（界面）是操作系統(tǒng)的另一重要部分，它分為圖形界面和命令行界面兩種。9操作系統(tǒng)的分類批處理操作系統(tǒng)批量處理作業(yè)，操作系統(tǒng)選擇作業(yè)執(zhí)行，為提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。無法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。分時(shí)操作系統(tǒng)一臺(tái)主機(jī)與多個(gè)終端相連，各個(gè)終端用戶分時(shí)使用系統(tǒng)資源。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要用于工控領(lǐng)域。重點(diǎn)在及時(shí)響應(yīng)和執(zhí)行可靠性。10操作系統(tǒng)的分類微型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)操作友好方便，通用性。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在一般操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上,提供網(wǎng)絡(luò)通信和服務(wù)的操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)依托網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的處理分布。嵌入式操作系統(tǒng)微型化，可定制，應(yīng)用于各種特殊用途的終端。11操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層次式結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如，LINUX/

UNIX，系統(tǒng)內(nèi)核中的每一模塊只能與相鄰層通信。12操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)：現(xiàn)代很多操作系統(tǒng)都使用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。卡內(nèi)基梅隴大學(xué)的Mach操作系統(tǒng)就是典型代表。MacOSX就采用了這種結(jié)構(gòu)。13操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合結(jié)構(gòu)：有些操作系統(tǒng)結(jié)合了這兩種結(jié)構(gòu)，如WindowsNT14Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux是類Unix操作系統(tǒng)。Unix系統(tǒng)是1969年由Bell實(shí)驗(yàn)室的KenThompson，DennisRitchie，DouglasMcIlory,和JoeOssanna設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。15Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介GNU是RichardStallman1983年在MIT發(fā)起的一個(gè)自由軟件和大范圍合作工程。16Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介Minix是最小的類Unix操作系統(tǒng)，是AndrewS.Tanenbaum專門為教學(xué)編寫的。17Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux是LinusTorvalds在Minix的基礎(chǔ)上開發(fā)的內(nèi)核。18Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介如今，從各種嵌入式系統(tǒng)到超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，Linux作為操作系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。它的服務(wù)器版LAMP（Linux，Apache，MySQL和PHP）應(yīng)用框架也得到了廣泛的應(yīng)用。常見的版本：RedHat/Fedora、CentOS、Debian/Ubuntu、

SUSE、Mandriva、FreeBSD、Gentoo當(dāng)前最新的Linux內(nèi)核3.2.7參考網(wǎng)站：/

19LINUX系統(tǒng)的特點(diǎn)LINUX是一個(gè)遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn)的免費(fèi)OS，具有BSD和SYSTEMV的擴(kuò)展特性（其外表性能上同UNIX非常相象，但所有系統(tǒng)核心代碼全部重新寫過了）。

LINUX可以運(yùn)行在X86PC、SUNSparc、DigitalAlpha、PowerPC、MIPS等平臺(tái)上，可以說是目前運(yùn)行硬件平臺(tái)最多的OS。支持多種文件系統(tǒng)。如FAT、FAT32、EXT2、NFS等，LINUX可以將這些文件系統(tǒng)直接裝載為系統(tǒng)的一個(gè)目錄。LINUX自己的文件系統(tǒng)EXT2/3/4非常先進(jìn)，最多可支持到2TB的空間，文件名長(zhǎng)度可達(dá)到255個(gè)字符。20Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux的基本結(jié)構(gòu)類似Unix的層次式結(jié)構(gòu)，可以分為三層：第三層：SHELL，用戶接口(命令接口、程序接口、圖形用戶接口)第二層：內(nèi)核，對(duì)對(duì)象控制和管理的軟件集合(處理機(jī)管理軟件、存儲(chǔ)器管理軟件、設(shè)備管理軟件、文件管理軟件)第一層：硬件，操作系統(tǒng)對(duì)象(處理機(jī)、存儲(chǔ)器、設(shè)備、文件和作業(yè))21Linux內(nèi)核作為OS的核心，它具有二個(gè)方面的接口：一方面是核心與硬件的接口，它通常是由一組驅(qū)動(dòng)程序和一些基本的例行程序組成；二是核心與Shell的接口，由二組系統(tǒng)調(diào)用以及命令解釋程序等組成。核心本身又可分成二大部分：一部分是進(jìn)程控制子系統(tǒng)；另一部分則是文件子系統(tǒng)。二組系統(tǒng)調(diào)用分別與這二大子系統(tǒng)交互。22Shell的功能Shell是用戶操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的界面，作為解釋程序出現(xiàn)：接收用戶打入的命令，進(jìn)行分析，創(chuàng)建子進(jìn)程，由子進(jìn)程實(shí)現(xiàn)命令所規(guī)定功能，等子進(jìn)程終止工作后，發(fā)出提示符。Shell還是一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，它有變量、關(guān)鍵字、各種控制語句，如if、case、while、for等，有自己的語法結(jié)構(gòu)。利用Shell程序設(shè)計(jì)語言可以編寫出功能強(qiáng)大、代碼簡(jiǎn)單的程序，特別是它把相關(guān)的LINUX命令有機(jī)地組合在一起，可大大提高編程的效率。23Shell具有如下突出特點(diǎn)：（1）把已有命令進(jìn)行適當(dāng)組合，構(gòu)成新的命令，且組合方式簡(jiǎn)單；（2）可以進(jìn)行交互式處理，用戶和LINUX系統(tǒng)之間通過Shell進(jìn)行交互式會(huì)話，實(shí)現(xiàn)通信；（3）靈活地利用位置參數(shù)傳遞參數(shù)值；（4）結(jié)構(gòu)化的程序模塊，提供了順序流程控制、條件控制、循環(huán)控制等；（5）提供通配符、I/O重定向、管道等機(jī)制，方便了模式匹配、I/O處理和數(shù)據(jù)傳輸；（6）便于用戶開發(fā)新的命令。利用Shell過程可把用戶編寫的可執(zhí)行程序與LINUX命令結(jié)合在一起，當(dāng)作新命令使用；（7）提供后臺(tái)處理方式，不打斷前臺(tái)工作。24LINUX通常提供三種不同的ShellBourneShell（簡(jiǎn)稱bash），是AT&TBell實(shí)驗(yàn)室人員為UNIX開發(fā)的，它是其他Shell開發(fā)的基礎(chǔ)，也是各種UNIX/LINUX系統(tǒng)上最常用、最基本的Shell。C-Shell（簡(jiǎn)稱csh）,是加州伯利克大學(xué)的BillJoy為BSDUNIX開發(fā)的，它與bash不同，主要模擬C語言。KornShell（簡(jiǎn)稱ksh），是AT&TBell實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的，與bsh兼容，但功能更強(qiáng)大。25Shell程序示例

使用Shell最簡(jiǎn)單的方法是從鍵盤上直接打入命令行。例如：ls-l/usr/exampleShell命令解釋程序?qū)Υ蛉氲拿钸M(jìn)行分析，并創(chuàng)建子進(jìn)程，完成該命令所對(duì)應(yīng)的功能。Shell程序也可存放在文件上。例如：由三條簡(jiǎn)單命