操作系統(tǒng) 課件 第1章 操作系統(tǒng)概述

第1章操作系統(tǒng)概述1.1操作系統(tǒng)的概念1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展1.3操作系統(tǒng)分類1.4操作系統(tǒng)設(shè)計1.5操作系統(tǒng)啟動1.6本章小結(jié)目錄CONTENTS本章學習目標<3

>1）理解定義、特征和研究觀點2）掌握進程管理、存儲管理、文件管理、作業(yè)管理等核心功能3）掌握用戶態(tài)、核心態(tài)的定義和切換方式4）了解操作系統(tǒng)發(fā)展歷程5）掌握批處理操作系統(tǒng)的工作方式、特點及分類、設(shè)計思想、系統(tǒng)調(diào)用過程、一般指令、特權(quán)指令和SPOOLing技術(shù)6）理解分時操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)和其他類型操作系統(tǒng)的概念和特點7）理解操作系統(tǒng)設(shè)計難點、設(shè)計過程和設(shè)計目標8）掌握整體式結(jié)構(gòu)、層次式結(jié)構(gòu)、微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和外核結(jié)構(gòu)9）理解Unix、Linux、鴻蒙、OpenEuler等系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)10）掌握引導方式、引導過程和啟動機制PART1.1操作系統(tǒng)的概念定義、特征、功能、運行級別及研究操作系統(tǒng)的幾種觀點<5

>計算機系統(tǒng)是一種按用戶的要求接收和存儲信息、自動進行數(shù)據(jù)處理并輸出結(jié)果信息的系統(tǒng)，包括硬件（子）系統(tǒng)和軟件（子）系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)賴以工作的實體軟件系統(tǒng)保證計算機系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，各種程序和數(shù)據(jù)組成了計算機軟件系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中，集中了資源管理功能和控制程序執(zhí)行功能的軟件，稱為操作系統(tǒng)1.1.1計算機系統(tǒng)1.1.2操作系統(tǒng)的定義<6

>具有各種功能的、大量程序模塊的集合，使整個計算機系統(tǒng)高效運行：有效組織和管理計算機系統(tǒng)中的硬件及軟件資源。通過表格或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，登記保存資源名稱、類型、數(shù)量、用途、完好狀態(tài)、目前使用狀態(tài)等，并進行動態(tài)、實時更新根據(jù)用戶不同的要求、作業(yè)各自特點及緊急程度，合理組織計算機工作流程，控制程序執(zhí)行?！肮健睂Υ煌挠脩舫绦颍ＷC系統(tǒng)不發(fā)生“死鎖”和“饑餓”的現(xiàn)象向用戶提供各種服務(wù)功能。向程序開發(fā)和設(shè)計人員提供高效的程序設(shè)計接口；向使用計算機系統(tǒng)的用戶提供接口，使用戶能方便、有效地使用計算機1.1.3操作系統(tǒng)的特征<7

>系統(tǒng)中同時運行若干個程序，用戶程序與用戶程序之間并發(fā)執(zhí)行或用戶程序與操作系統(tǒng)程序之間并發(fā)執(zhí)行并發(fā)性系統(tǒng)程序與用戶程序共用系統(tǒng)中的資源，如：中央處理單元、內(nèi)存儲器、外存儲器及外部設(shè)備。資源的共享分為互斥共享和同時共享共享性操作系統(tǒng)在隨機環(huán)境下運行，且不能對所運行的程序的行為以及硬件設(shè)備的情況做出事先的假定，操作系統(tǒng)設(shè)計需考慮各種可能性隨機性虛擬性是一種管理技術(shù)，該技術(shù)把物理上的一個實體變成邏輯上的多個對應(yīng)物，或把物理上的多個實體變成邏輯上的一個對應(yīng)物虛擬性多道程序環(huán)境下，多個程序并發(fā)執(zhí)行，但由于資源有限，進程的執(zhí)行是走走停停、以不可預知的速度向前推進異步性1.1.4研究操作系統(tǒng)的觀點<8

>對操作系統(tǒng)本質(zhì)的不同觀點，會影響操作系統(tǒng)的設(shè)計思想軟件的觀點操作系統(tǒng)是一種大型軟件系統(tǒng)，集合多種功能程序，有軟件的外在特性和內(nèi)在特性：外在特性：外部表現(xiàn)形式，即操作命令定義集和界面完全能確定操作系統(tǒng)的使用方式內(nèi)在特性：具有一般軟件的結(jié)構(gòu)特點，通過研討軟件結(jié)構(gòu)上的特點，更好地把握操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點資源管理的觀點登記在用資源、空閑資源、當前響應(yīng)資源、以及收回不再使用資源等。提供一系列機制協(xié)調(diào)程序間的競爭與同步，提供機制對資源進行合理使用、施加保護，以及采取虛擬技術(shù)來“擴充”資源等1.1.4研究操作系統(tǒng)的觀點<9

>服務(wù)提供者觀點從用戶的角度，即從外部觀察操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)被視為服務(wù)提供者，為用戶提供比裸機功能更強、服務(wù)質(zhì)量更高、更方便靈活的虛擬機器進程的觀點操作系統(tǒng)可視為多個同時獨立運行的程序和一個對這些程序進行協(xié)調(diào)的核心所組成。進程分為用戶進程和系統(tǒng)進程，操作系統(tǒng)控制和協(xié)調(diào)進程的運行虛機器的觀點操作系統(tǒng)把計算機（裸機）擴充為功能強、使用方便的計算機系統(tǒng)，即虛擬計算機，而把操作系統(tǒng)的全部功能，包括系統(tǒng)調(diào)用、命令、作業(yè)控制語言等，統(tǒng)稱為操作系統(tǒng)虛機器1.1.5操作系統(tǒng)的功能-進程管理<10

>操作系統(tǒng)功能主要分為進程管理（處理器管理）、存儲管理、文件管理、作業(yè)管理和設(shè)備管理進程管理進程管理對中央處理器進行管理，協(xié)調(diào)多道程序之間的關(guān)系，解決處理器分配調(diào)度策略、分配的實施和回收等問題，提升CPU資源利用率（1）進程控制包括創(chuàng)建進程、撤銷結(jié)束的進程以及控制進程運行時的各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換（2）進程同步操作系統(tǒng)提供進程同步機制，協(xié)調(diào)進程的執(zhí)行，包括互斥和同步兩種形式?；コ庵付鄠€進程對臨界資源訪問時采用互斥的形式；同步指相互協(xié)作共同完成任務(wù)的進程之間，用同步機制協(xié)調(diào)執(zhí)行順序（3）進程間通信進程間通信發(fā)生在相互協(xié)作的進程之間。由操作系統(tǒng)提供的進程間通信機制是協(xié)作的進程之間相互交換數(shù)據(jù)和消息的手段（4）調(diào)度調(diào)度又稱為處理器調(diào)度，包括線程調(diào)度、進程調(diào)度和作業(yè)調(diào)度等1.1.5操作系統(tǒng)的功能-存儲管理<11

>存儲管理存儲管理計算機內(nèi)存的資源（1）內(nèi)存的分配與回收操作系統(tǒng)為每個進程分配內(nèi)存空間，回收已退出運行的進程所占據(jù)的內(nèi)存空間并重新使用（2）存儲保護內(nèi)存由多個程序共享，必須考慮程序越界問題。如程序自身可能存在一些錯誤、隱患或某個程序具有惡意，防止危害其他用戶和整個計算機系統(tǒng)（3）內(nèi)存擴充借助虛擬存儲技術(shù)在邏輯上增加進程運行空間，操作系統(tǒng)通常將空間劃分為4K字節(jié)大小的頁面，以頁面為單位進行存儲空間的調(diào)度1.1.5操作系統(tǒng)的功能-文件管理<12

>文件管理文件管理的任務(wù)是有效支持文件的存儲、檢索和修改等操作，解決文件的共享、保密和保護問題，以使用戶方便、安全地訪問文件（1）文件存儲空間的管理文件系統(tǒng)設(shè)置專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄文件存儲空間的使用情況。為提高空間利用率，通常采用離散分配方式（2）目錄管理目錄管理給出組織文件的方法，為每個文件建立目錄項，對目錄項進行有效組織，為用戶提供方便的按名存?。?）文件系統(tǒng)的安全性安全性包括文件的讀寫權(quán)限管理以及存取控制，防止未經(jīng)核準的用戶存取文件，防止越權(quán)訪問文件，防止使用不正確的方式訪問文件1.1.5操作系統(tǒng)的功能-作業(yè)管理&設(shè)備管理<13

>作業(yè)管理作業(yè)管理為用戶提供一個使用系統(tǒng)的良好環(huán)境，使用戶能有效地組織自己的工作流程，并使整個系統(tǒng)高效運行設(shè)備管理設(shè)備管理指計算機系統(tǒng)中除了CPU和內(nèi)存以外的所有輸入、輸出設(shè)備的管理。操作系統(tǒng)的設(shè)備管理功能負責外部設(shè)備的分配、啟動和故障處理1.1.6操作系統(tǒng)的運行特權(quán)級別-用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)<14

>為了防止對操作系統(tǒng)進行危險操作帶來嚴重后果，操作系統(tǒng)支持應(yīng)用程序運行的流程分為用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)用戶態(tài)：非特權(quán)的執(zhí)行狀態(tài)。操作系統(tǒng)內(nèi)核禁止此狀態(tài)下的代碼進行潛在危險的操作，如寫入系統(tǒng)配置文件、銷毀其他用戶的進程、重啟系統(tǒng)等內(nèi)核態(tài)：操作系統(tǒng)內(nèi)核運行的模式，運行在該模式的代碼，可無限制地對系統(tǒng)存儲、外部設(shè)備進行訪問1.1.6操作系統(tǒng)的運行特權(quán)級別-用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)切換方式<15

>（1）系統(tǒng)調(diào)用：用戶態(tài)進程可主動發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用切換到內(nèi)核態(tài)，用戶態(tài)進程通過系統(tǒng)調(diào)用申請使用操作系統(tǒng)提供的服務(wù)程序完成工作（2）異常：當CPU在執(zhí)行運行在用戶態(tài)下的程序時，發(fā)生事先不可知的異常，觸發(fā)由當前運行進程切換到處理此異常的內(nèi)核相關(guān)程序中，即切換到內(nèi)核態(tài)（3）外圍設(shè)備的中斷：當外圍設(shè)備完成用戶請求的操作后，向CPU發(fā)出相應(yīng)的中斷信號，CPU會暫停執(zhí)行下一條即將執(zhí)行的指令轉(zhuǎn)而執(zhí)行與中斷信號對應(yīng)的處理程序，如果先前執(zhí)行的指令是用戶態(tài)程序，此時就發(fā)生用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的切換背景-2：北京大學圖書館PART1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展<17

>1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的基本概念在不同時期出現(xiàn)并逐步發(fā)展成熟，其發(fā)展歷程如下：1964第二代晶體管時代1957第一代電子管時代（1946年～1957年）1970第三代集成電路時代2018-03-24第四代大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路時代（1965年～1970年）（1971年起至今）（1958年～1964年）1.2

操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<18

>1.手工操作：二戰(zhàn)時期對武器裝備設(shè)計的需要，美國、英國和德國等國家，陸續(xù)開始使用真空管建造數(shù)字電子計算機。通過在插板上的硬連線控制計算機的基本功能，程序設(shè)計全部采用機器語言，沒有程序設(shè)計語言（甚至沒有匯編語言）。20世紀50年代早期，出現(xiàn)穿孔卡片，可以將程序?qū)懺诳ㄆ?，此階段特點是手工操作、獨占方式1.2

操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<19

>2.監(jiān)控程序（早期批處理)：50年代晶體管的發(fā)明后，出現(xiàn)了FORTRAN、ALGOL以及COBOL等高級語言。要運行一個作業(yè)（JOB），程序員首先將程序?qū)懺诩埳?，穿孔成卡片，將卡片盒帶到輸入室，交給操作員，計算結(jié)果從打印機上輸出，操作員到打印機上取下運算結(jié)果并送到輸出室，程序員取到結(jié)果。由于處理器速度提高，導致手工操作設(shè)備輸入/輸出信息與計算機計算速度不匹配，人們設(shè)計了監(jiān)督程序（或管理程序），來實現(xiàn)作業(yè)的自動轉(zhuǎn)換處理。操作員將作業(yè)“成批”地輸入到計算機中，由監(jiān)督程序識別一個作業(yè)，進行處理后再取下一個作業(yè)。這種自動定序的處理方式稱為“批處理（BatchProcessing）”方式，由于是串行執(zhí)行作業(yè)，因此稱為單道批處理1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<20

>3.多道批處理：進入第三代計算機以后，硬件有了很大發(fā)展，通道使得輸入/輸出操作與CPU操作并行處理成為可能。與此同時軟件系統(tǒng)也隨之相應(yīng)變化，實現(xiàn)了在硬件提供并行處理之上的多道程序設(shè)計所謂多道是指它允許多個程序同時存在于主存之中，由中央處理器以切換方式為之服務(wù)，使得多個程序可以同時執(zhí)行。計算機資源不再是“串行”地被一個個用戶獨占，而可以同時為幾個用戶共享，從而極大地提高了系統(tǒng)在單位時間內(nèi)處理作業(yè)的能力。這時管理程序已迅速地發(fā)展成為一個重要的軟件分支——操作系統(tǒng)1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<21

>4.分時與實時系統(tǒng)：批處理系統(tǒng)不適合交互式的作業(yè)，對交互式工作方式的需求導致了分時系統(tǒng)（TimeSharingSystem）的出現(xiàn)。分時系統(tǒng)是指多個用戶通過終端設(shè)備與計算機交互作用來運行自己的作業(yè)，并且共享一個計算機系統(tǒng)而互不干擾。由于調(diào)試程序的用戶常常只發(fā)出簡短的命令（如編譯一個五頁的源文件），而很少有長的費時命令（如上百萬條記錄的文件排序），所以計算機能夠為許多用戶提供交互式快速的服務(wù)，同時在CPU空閑時還能運行大的后臺作業(yè)1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<22

>5.UNIX通用操作系統(tǒng)：20世紀60年代末，貝爾實驗室的KenThompson和DennisM.Ritchie設(shè)計了UNIX操作系統(tǒng)，以下是UNIX的特點：用C語言編寫，可移植世界上惟一能在筆記本計算機、PC機、工作站直至巨型機上運行的操作系統(tǒng)系統(tǒng)源代碼非常有效，系統(tǒng)容易適應(yīng)特殊的需求良好的、通用的、多用戶、多任務(wù)、分時操作系統(tǒng)樹形文件系統(tǒng)和一定的安全機制簡潔的字符流文件和文件保護機制具備功能強大的shell，它既是命令解釋器，又是編程用高級語言，可用于擴充系統(tǒng)的功能1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<23

>6.個人計算機操作系統(tǒng)：20世紀70年代末期出現(xiàn)了面向個人計算機的操作系統(tǒng)，例如微軟公司的MSDOS操作系統(tǒng)，屬于單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)1984年，蘋果推出交互式圖形功能的操作系統(tǒng)1992年，微軟推出交互式圖形功能的Windows3.11995年，Windows95出現(xiàn)，Windows成為個人計算機主流操作系統(tǒng)1991年，Linus公布Linux操作系統(tǒng)，繼承UNIX全部優(yōu)點，開放源碼，Linux極其健壯1.2.1操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史線索<24

>分布式系統(tǒng)：多個連接的處理資源組成，在整個系統(tǒng)控制下合作執(zhí)行任務(wù)，最少依賴于集中的程序、數(shù)據(jù)或硬件，資源可物理上相鄰，也可地理上分散機群操作系統(tǒng)：適用于多臺計算機構(gòu)成的機群嵌入式操作系統(tǒng)：在工業(yè)控制、家電、智能設(shè)備中廣泛使用陸火星飛行器“極地探路者”，采用了VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)7.當代操作系統(tǒng)兩大發(fā)展方向——宏觀應(yīng)用與微觀應(yīng)用：大型系統(tǒng)：分布式操作系統(tǒng)、機群操作系統(tǒng)微型系統(tǒng)：嵌入式操作系統(tǒng)背景-3：西門華表操作系統(tǒng)分類PART1.3<26

>1.3操作系統(tǒng)分類按照用戶界面的使用環(huán)境和功能特征的不同，操作系統(tǒng)分為三種基本類型，批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)操作系統(tǒng)分類批處理系統(tǒng)實時系統(tǒng)分時系統(tǒng)個人計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分布式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)1.3.1批處理操作系統(tǒng)<27

>基本工作方式收到一定數(shù)量的用戶作業(yè)后，組成一批作業(yè)，輸入到計算機，在系統(tǒng)中形成一個連續(xù)的、自動轉(zhuǎn)接的作業(yè)流特點與分類優(yōu)點：成批處理、系統(tǒng)資源利用率高、作業(yè)吞吐率高、作業(yè)流程自動化較高、作業(yè)吞吐量大缺點：用戶不能直接與計算機交互，不適合調(diào)試程序分類：簡單批處理系統(tǒng)和多道批處理系統(tǒng)1.3.1批處理操作系統(tǒng)<28

>設(shè)計思想簡單批處理系統(tǒng)在操作系統(tǒng)發(fā)展早期出現(xiàn)，被稱為早期批處理系統(tǒng)，或監(jiān)控程序。在監(jiān)控程序啟動前，操作員有選擇地把若干作業(yè)合并成一批作業(yè)，將這批作業(yè)安裝在輸入設(shè)備上。然后啟動監(jiān)控程序，監(jiān)控程序?qū)⒆詣涌刂七@批作業(yè)的執(zhí)行，作業(yè)的運行以及作業(yè)之間的銜接都由監(jiān)控程序自動控制，有效地提高了作業(yè)運行的效率作業(yè)控制說明書在簡單批處理系統(tǒng)中，作業(yè)的運行步驟是由作業(yè)控制說明書傳遞給監(jiān)控程序。作業(yè)控制說明書是由作業(yè)控制語言編寫的一段程序，通常存放在被處理作業(yè)前面。在運行過程中，監(jiān)控程序讀入并解釋作業(yè)控制說明書中的語句，以控制各個作業(yè)步的執(zhí)行1.3.1批處理操作系統(tǒng)<29

>一般指令和特權(quán)指令運行模式：用戶模式和特權(quán)模式機器指令：一般指令和特權(quán)指令特權(quán)指令：輸入/輸出指令、停機指令，只有監(jiān)控程序能執(zhí)行特權(quán)指令，用戶程序只能執(zhí)行一般指令，用戶程序向操作系統(tǒng)請求功能，請求通過系統(tǒng)調(diào)用（廣義指令）完成系統(tǒng)調(diào)用的過程1.系統(tǒng)調(diào)用發(fā)生時，處理器通過一種特殊的機制，中斷或者異常處理，把控制流程轉(zhuǎn)移到監(jiān)控程序內(nèi)的一些特定的位置，同時，處理器模式轉(zhuǎn)變成特權(quán)模式2.監(jiān)控程序執(zhí)行被請求的功能代碼3.結(jié)束之后，監(jiān)控程序恢復系統(tǒng)調(diào)用之前的現(xiàn)場，從特權(quán)模式恢復成為用戶方式，將控制權(quán)轉(zhuǎn)移回原來的用戶程序1.3.1批處理操作系統(tǒng)<30

>SPOOLing技術(shù)為了提高硬件資源的利用率，批處理系統(tǒng)發(fā)展為更加高級的多道批處理系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)就是多道程序運行、假脫機（SPOOLing）技術(shù)等假脫機技術(shù)，全稱是“同時的外部設(shè)備聯(lián)機操作”，借助硬件通道技術(shù)，實現(xiàn)了輸入輸出操作和處理器動作的自動并行處理。通道是指專門用來控制輸入輸出的硬件設(shè)備，可以看作是專門的I/O處理機。通道基本上是自主控制外設(shè)的，可以與CPU并行工作。假脫機技術(shù)為實現(xiàn)多道批處理系統(tǒng)中的多道程序設(shè)計思想提供了重要的基礎(chǔ)1.3.2分時系統(tǒng)<31

>分時操作系統(tǒng)出現(xiàn)在批處理操作系統(tǒng)之后，彌補批處理方式不能向用戶提供交互式快速服務(wù)的缺點基本工作方式用戶通過終端交互式地向系統(tǒng)提出命令請求，系統(tǒng)接受用戶的命令之后，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。用戶根據(jù)系統(tǒng)送回的處理結(jié)果發(fā)出下一道交互命令設(shè)計思想將CPU的時間劃分成若干個小片段，稱時間片。操作系統(tǒng)以時間片為單位，輪流為每個終端用戶服務(wù)1.3.2分時系統(tǒng)<32

>特點分時操作系統(tǒng)具有多路性、交互性、獨占性和及時性的特點：多路性指有多個用戶在同時使用一臺計算機交互性指用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)的結(jié)果提出下一個請求，用戶直接干預操作每一步的進行獨占性指每個用戶感覺不到計算機為其他人服務(wù)及時性指系統(tǒng)能夠?qū)τ脩籼岢龅恼埱蠹皶r給予響應(yīng)通用操作系統(tǒng)結(jié)合了分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)兩種系統(tǒng)的特點。對于分時與批處理的處理原則是：分時優(yōu)先，批處理在后。在通用操作系統(tǒng)中，一般把系統(tǒng)的分時和批處理運行狀態(tài)，稱為前臺和后臺。在系統(tǒng)的“前臺”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如大量終端的處理要求；而“后臺”則處理處理對時間性要求不強的作業(yè)1.3.3實時操作系統(tǒng)<33

>實時操作系統(tǒng)（RTOS：RealTimeOperatingSystem）：在規(guī)定時間內(nèi)，及時響應(yīng)外部事件請求，完成事件處理，控制實時設(shè)備和實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致工作分類：①硬實時：對關(guān)鍵事件的響應(yīng)和處理時間嚴格要求，否則產(chǎn)生嚴重后果②軟實時：對事件響應(yīng)和處理時間有一定要求，不滿足要求會影響服務(wù)質(zhì)量，但不會引發(fā)嚴重后果1.3.3實時操作系統(tǒng)<34

>實時系統(tǒng)為實現(xiàn)硬實時或軟實時的要求，需要具備以下能力：（1）實時時鐘管理實時任務(wù)根據(jù)時間要求可以分為兩類：定時任務(wù)，它依據(jù)用戶的定時啟動并按照嚴格的時間間隔重復運行延時任務(wù)，它非周期地運行，允許被延后執(zhí)行，但是往往有一個嚴格的時間界限依據(jù)任務(wù)功能的不同，可分為主動式任務(wù)和從動式任務(wù)：主動式任務(wù)依據(jù)時間間隔主動運行，多用于實時監(jiān)控從動式任務(wù)依賴于外部事件的發(fā)生（2）過載防護實時任務(wù)的啟動時間和數(shù)量具有很大的隨機性，突發(fā)的大量實時任務(wù)極有可能超出系統(tǒng)的處理能力，從而發(fā)生過載。實時系統(tǒng)在出現(xiàn)過載現(xiàn)象時，要有能力迅速分析判斷并找出最重要的實時任務(wù)，通過拋棄或者延后次要任務(wù)以保證最重要任務(wù)成功執(zhí)行（3）高可靠性高可靠性是實時系統(tǒng)的設(shè)計目標之一，實時操作系統(tǒng)需要有很強的健壯性和堅固性1.3.4個人計算機操作系統(tǒng)<35

>個人計算機操作系統(tǒng)（PersonalComputerOperatingSystem）是一種單用戶的操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng)的主要特點：計算機在某一時間內(nèi)為單個用戶服務(wù)采用圖形界面人機交互的工作方式，界面友好使用簡單方便1.3.5網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)<36

>網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NetworkOperatingSystem）是基于計算機網(wǎng)絡(luò)的、在各種計算機操作系統(tǒng)之上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標準設(shè)計開發(fā)的軟件計算機網(wǎng)絡(luò)的不同模式集中式模式運算處理在主計算機里發(fā)生，終端僅作為輸入/輸出設(shè)備使用，通過連接兩臺或更多主機的方式構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)分布式模式

每臺計算機都有運算處理能力，多臺計算機通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)并共享資源和服務(wù)。在分布式模式中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的計算機不僅能共享數(shù)據(jù)、資源及服務(wù)，還能夠共享運算處理能力1.3.6分布式操作系統(tǒng)<37

>分布式系統(tǒng)（DistributedSystem）將大量的計算機通過網(wǎng)絡(luò)連結(jié)在一起，獲得極高的運算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享分布式操作系統(tǒng)（DistributedOperatingSystem）是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的更高級形式，分布式操作系統(tǒng)除了保持了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的各種功能之外，還具備如下的特征：（1）系統(tǒng)中的所有主機使用統(tǒng)一的操作系統(tǒng)（2）資源深度共享。通過統(tǒng)一的操作系統(tǒng)的調(diào)度，在某臺主機的一個計算任務(wù)可以遷移到另一臺主機上執(zhí)行（3）透明性。用戶不知道分布式系統(tǒng)運行在多少臺計算機上，各個主機地理位置上的差異對用戶透明（4）自治性。各個主機之間沒有主從關(guān)系，一個主機的失效一般不會影響整個分布式系統(tǒng)1.3.6分布式操作系統(tǒng)<38

>分布式系統(tǒng)把系統(tǒng)中的所有計算機構(gòu)成一個完整的、功能更加強大的計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)中的計算機相互協(xié)作，共同完成一個大型計算任務(wù)，一個計算任務(wù)可分解成若干可以并行執(zhí)行的子任務(wù)，每個子任務(wù)分別在不同的計算機上執(zhí)行分布式系統(tǒng)的優(yōu)點：分布式。以較低的成本獲得較高的運算性能可靠性。當一個計算機系統(tǒng)發(fā)生故障時，整個分布式系統(tǒng)仍舊能夠工作。適用于高可靠的環(huán)境1.3.6分布式操作系統(tǒng)<39

>機群（cluster）是分布式系統(tǒng)的一種，一個機群通常由一群處理器密集構(gòu)成，機群操作系統(tǒng)專門服務(wù)于這樣的機群。在機群操作系統(tǒng)的指揮下，可以用低成本的微型計算機和以太網(wǎng)設(shè)備等產(chǎn)品，構(gòu)造出性能相當于超級計算機運算性能的機群網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)在概念上的主要不同之處：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以構(gòu)架于不同的操作系統(tǒng)之上，可以在不同的本機操作系統(tǒng)上通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一配置分布式操作系統(tǒng)強調(diào)單一操作系統(tǒng)對整個分布式系統(tǒng)的管理、調(diào)度，無論本地、異地資源，都用同一方式管理與訪問，用戶不必關(guān)心資源所在的真正物理位置，或者是如何存儲1.3.7嵌入式操作系統(tǒng)<40

>嵌入式操作系統(tǒng)用于工業(yè)控制、交通管理、信息家電等嵌入式系統(tǒng)，設(shè)計緊湊、高效，只保留運行在其上的特定應(yīng)用程序所需要的功能嵌入式操作系統(tǒng)的特點：（1）系統(tǒng)內(nèi)核小。由于資源有限，嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核要比傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)小得多（2）專業(yè)性強。與硬件緊密結(jié)合，針對不同的任務(wù)和設(shè)備進行定制和移植，不能通用（3）系統(tǒng)精簡。不需要過于復雜的功能設(shè)計和實現(xiàn)，降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)安全性（4）高實時性。能夠及時響應(yīng)外部事件和中斷，保證任務(wù)的執(zhí)行順序和完成時間（5）多任務(wù)的操作系統(tǒng)。能夠支持多任務(wù)的調(diào)度和管理，合理地分配和利用系統(tǒng)資源1.3.8其他類型操作系統(tǒng)<41

>（1）大型機操作系統(tǒng)，能夠處理海量的數(shù)據(jù)和事務(wù)，提供高度的安全性、可靠性和可伸縮性，通常用于銀行、政府、保險等行業(yè)（2）服務(wù)器操作系統(tǒng)，支持多個用戶和多個任務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和資料共享。具有高效的內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和安全機制，通常用于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等領(lǐng)域（3）多處理操作系統(tǒng)，利用多個處理器并行執(zhí)行多個任務(wù)，提高性能和吞吐量。具有復雜的調(diào)度算法、同步機制和通信協(xié)議，通常用于科學計算、圖形處理等領(lǐng)域（4）移動計算操作系統(tǒng)，支持移動通信、定位、傳感等功能，提供用戶友好的界面和應(yīng)用。具有低功耗、小內(nèi)存占用和高可移植性，通常用于智能手機、平板電腦等設(shè)備（5）傳感器節(jié)點操作系統(tǒng)，支持傳感器數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，提供無線網(wǎng)絡(luò)和自組織能力。具有極低的資源需求、高度的可配置性和實時性，通常用于物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域（6）智能卡操作系統(tǒng)，支持智能卡的存儲、計算和安全功能，提供身份認證和支付服務(wù)。具有高度的安全性、穩(wěn)定性和兼容性，通常用于金融、交通等領(lǐng)域1.3.9典型操作系統(tǒng)的特點<42

>單道批處理：自動：作業(yè)自動運行，無需干預批量：磁帶上的各個作業(yè)按順序地進入內(nèi)存，先調(diào)入先完成單道：內(nèi)存中僅有一道程序運行，可以看成是串行的CPU資源利用率和系統(tǒng)吞吐量低多道批處理：多道：內(nèi)存同時存放多道程序宏觀上并行：進入系統(tǒng)的多道程序先后開始運行微觀上串行：內(nèi)存中多道程序輪流占有CPU，交替執(zhí)行作業(yè)處理時間長，交互能力差，運行過程不確定1.3.9典型操作系統(tǒng)的特點<43

>分時系統(tǒng)：多路調(diào)制性：多用戶聯(lián)機使用同一臺計算機獨占性：用戶感覺獨占計算機交互性：及時響應(yīng)用戶的請求無法在時間片更短時間內(nèi)做出處理不可搶占實時系統(tǒng)：高精度計時：計時精度是影響實時性的重要因素，精確實時地操作某個設(shè)備或執(zhí)行某個任務(wù)多級中斷：建立多級中斷嵌套處理機制，確保緊迫程度較高的實時事件得到及時響應(yīng)和處理實時調(diào)度：在調(diào)度策略和算法上保證優(yōu)先調(diào)度實時任務(wù)可搶占1.3.9典型操作系統(tǒng)的特點<44

>網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：體系結(jié)構(gòu)上具有所有操作系統(tǒng)的職能，如任務(wù)管理，緩沖區(qū)管理等多用戶共享資源允許存在于多種拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)：分布性：計算機物理上分布在不同的地理位置，通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起并發(fā)性：計算機可同時處理多個任務(wù)，更快地完成工作缺乏全局時鐘：沒有統(tǒng)一的全局時鐘，只能通過時間戳等方式來實現(xiàn)事件的排序和同步故障獨立性：計算機可以獨立運行，即使其中一臺計算機出現(xiàn)故障，其他計算機仍然可以繼續(xù)工作可擴展性：通過增加計算機來擴展其處理能力，不會影響整個系統(tǒng)的性能透明性：通過各種機制實現(xiàn)透明性，包括訪問透明性、位置透明性、復制透明性、故障透明性等，用戶可以像使用單個計算機一樣使用分布式系統(tǒng)1.3.9典型操作系統(tǒng)的特點<45

>嵌入式系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)核小專用性強運行環(huán)境差異大可靠性要求高系統(tǒng)精簡和高實時性操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的專用環(huán)境1.3.9典型操作系統(tǒng)的特點<46

>典型操作系統(tǒng)特點劃分：根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)根據(jù)支持用戶數(shù)目，分為單用戶系統(tǒng)（MSDOS、OS/2）、多用戶系統(tǒng)（UNIX、MVS、Windows）根據(jù)源碼開放程度，分為開源操作系統(tǒng)（Linux、ChromeOS）和閉源操作系統(tǒng)（Windows、MacOS）根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，分為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Netware、WindowsNT）、分布式系統(tǒng)（Amoeba）、多媒體系統(tǒng)（Amiga）根據(jù)使用環(huán)境和作業(yè)處理方式，分為批處理系統(tǒng)（MVX、DOS/VSE）、分時系統(tǒng)（Linux、UNIX、XENIX、MacOS）、實時系統(tǒng)（iEMX、VRTX）背景-4：未名湖PART1.4操作系統(tǒng)設(shè)計1.4操作系統(tǒng)設(shè)計<48

>操作系統(tǒng)設(shè)計過程的主要困難：設(shè)計復雜程度高程序長、接口信息多、動態(tài)性強、并行性強，不同部分之間可以同時操作正確性難以保證操作系統(tǒng)包含很多功能成份，各種外部設(shè)備的接口復雜，導致操作系統(tǒng)源代碼的正確性較難以保證。操作系統(tǒng)的正確性依靠軟件工程的規(guī)范來保證研制周期長一般的軟件研制開發(fā)周期包括：需求分析，用戶提供軟件的需求，并根據(jù)需求制作軟件規(guī)格說明書設(shè)計者根據(jù)軟件規(guī)格說明書進行軟件設(shè)計實現(xiàn)者編寫程序，調(diào)試、測試并整理各種開發(fā)文檔，提交給用戶使用，在應(yīng)用的過程中不斷改進和提高軟件的品質(zhì)1.4.1操作系統(tǒng)的設(shè)計過程<49

>操作系統(tǒng)的設(shè)計過程可分為三個部分：功能設(shè)計、算法設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。操作系統(tǒng)的三方面設(shè)計是互相滲透的，不能截然分開功能設(shè)計功能設(shè)計指根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計目標和使用要求，確定所設(shè)計的操作系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能，以及操作系統(tǒng)的類型算法設(shè)計算法設(shè)計是根據(jù)計算機的性能和操作系統(tǒng)的功能，選擇和設(shè)計滿足系統(tǒng)功能的算法和策略，并分析和估算其效能結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計是按照系統(tǒng)的功能和特性要求，選擇合適的結(jié)構(gòu)，使用相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法將系統(tǒng)逐步地分解、抽象和綜合，使操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、簡明、可靠、易讀、易修改，而且使用方便，適應(yīng)性強1.4.2操作系統(tǒng)設(shè)計目標<50

>一個高質(zhì)量的操作系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性、高效性、易維護性、易移植性、安全性和簡明性等特征可靠性可靠性包括正確性和健壯性。正確性受并發(fā)、共享以及隨之帶來的不確定性影響，要求系統(tǒng)能動態(tài)地應(yīng)付隨時發(fā)生的各種內(nèi)部和外部事件高效性提高系統(tǒng)中各種資源的利用率易維護性易維護性包括易讀性、易擴充性、易剪裁性、易修改性等含義可移植性可移植性指，把一個程序系統(tǒng)從一個計算機系統(tǒng)環(huán)境中移到另一個計算機系統(tǒng)環(huán)境中并能正常運行的特性安全性操作系統(tǒng)的安全性是整個計算機系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)，為保護用戶的程序和數(shù)據(jù)提供了最基本的安全機制簡明性操作系統(tǒng)缺乏簡明性，那么在系統(tǒng)的修改和維護過程中，將會產(chǎn)生許多意想不到的困難1.4.3操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計<51

>操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性早期操作系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單，規(guī)模小，邏輯關(guān)系簡單，只注重功能設(shè)計和效率，忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計隨計算機結(jié)構(gòu)復雜化，應(yīng)用范圍擴大，要求提高，需要較強的功能、可適應(yīng)性和可靠性操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的目標（1）系統(tǒng)模塊化

將模塊看做一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及定義在其上的一組操作（2）模塊標準化①標準設(shè)計，模塊規(guī)格劃一，遵循相同模塊構(gòu)造準則和模塊（構(gòu)件）標準

②總結(jié)、提煉基本成份并定型化（3）通信規(guī)范化

模塊之間接口清晰劃一，聯(lián)系方式統(tǒng)一1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-整體式結(jié)構(gòu)<52

>常見的操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有整體式結(jié)構(gòu)、層次式結(jié)構(gòu)和微內(nèi)核（客戶/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)、外核結(jié)構(gòu)等整體式結(jié)構(gòu)首先確定操作系統(tǒng)的總體功能，將總功能分解為若干個子功能，實現(xiàn)每個子功能的程序稱為模塊。按照功能將每個大模塊分解為若干個較小的模塊，直至每個模塊僅包含單一功能或緊密聯(lián)系的小功能為止，通過接口將所有模塊連接起來形成一個整體，稱之為模塊組合結(jié)構(gòu)模塊組合法的優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)緊密，接口簡單直接，系統(tǒng)效率較高2）系統(tǒng)中的模塊不是根據(jù)程序和數(shù)據(jù)本身的特性而是根據(jù)它們完成的功能來劃分的，數(shù)據(jù)基本上作為全程量使用3）不同模塊的程序之間可以不加控制地互相調(diào)用和轉(zhuǎn)移，信息的傳遞方式也可以根據(jù)需要隨意約定，因而可能造成模塊間的循環(huán)調(diào)用1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-整體式結(jié)構(gòu)<53

>模塊組合法的缺點：1）模塊間轉(zhuǎn)接隨意，各模塊互相牽連，獨立性差，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不清晰2）數(shù)據(jù)基本上作為全程量處理，系統(tǒng)內(nèi)所有模塊的任一程序均可對其進行存取和修改，從而造成了各模塊間有著更為隱蔽的關(guān)系，要更換一個模塊或修改一個模塊都比較困難3）模塊組合結(jié)構(gòu)常以大型表格為中心，為保證數(shù)據(jù)完整性，往往采用全局封中斷辦法，從而限制了系統(tǒng)的并發(fā)性1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-層次式結(jié)構(gòu)<54

>層次式結(jié)構(gòu)層次式結(jié)構(gòu)力求使模塊間調(diào)用的無序性變?yōu)橛行蛐?。把操作系統(tǒng)的所有功能模塊，按功能流圖的調(diào)用次序，分別將這些模塊排列成若干層，各層之間的模塊只能是單向依賴或單向調(diào)用關(guān)系，結(jié)構(gòu)清晰，且不構(gòu)成循環(huán)層次式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：各模塊之間的組織結(jié)構(gòu)和依賴關(guān)系清晰明了。增加了系統(tǒng)的可讀性和可適應(yīng)性，每一步都建立在可靠的基礎(chǔ)上，只要下層的各模塊設(shè)計是正確的，就為上層功能模塊的設(shè)計提供了可靠基礎(chǔ)，從而增加了系統(tǒng)的可靠性對操作系統(tǒng)增加或替換掉一層而不影響其他層次。層次結(jié)構(gòu)法設(shè)計的操作系統(tǒng)具有易于調(diào)試、易于修改、易于擴充、易于維護、易于保證正確性等優(yōu)點1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-層次式結(jié)構(gòu)<55

>模塊放在哪一層，共有多少層，依據(jù)功能流圖和數(shù)據(jù)流圖分層，原則如下：（1）為增加可適應(yīng)性，方便移植，把與機器特點緊密相關(guān)的軟件，如中斷處理、輸入輸出管理等放在緊靠硬件的最低層。為便于修改移植，把與硬件有關(guān)和與硬件無關(guān)的模塊截然分開，把與硬件有關(guān)的BIOS(管理輸入輸出設(shè)備)放在最內(nèi)層。當硬件環(huán)境改變時只需修改這一層（2）為便于一種操作方式轉(zhuǎn)變到另一種操作方式，把共同使用的基本部分放在內(nèi)層，把改變部分放在外層（3）為給進程提供環(huán)境和條件，系統(tǒng)調(diào)用的各功能，為進程提供服務(wù)，這些功能構(gòu)成操作系統(tǒng)內(nèi)核，放在系統(tǒng)內(nèi)層1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-微內(nèi)核（客戶/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)<56

>微內(nèi)核（客戶/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)適于應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布式處理的計算環(huán)境中，又稱為微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)，特點如下：（1）運行在內(nèi)核態(tài)的內(nèi)核：內(nèi)核提供所有操作系統(tǒng)都具有的操作，如線程調(diào)度、虛擬存儲、消息傳遞、設(shè)備驅(qū)動以及內(nèi)核的原語操作集和中斷處理等（2）運行在用戶態(tài)的并以客戶/服務(wù)器方式運行的進程層：除內(nèi)核部分外，操作系統(tǒng)所有的其他部分被分成若干個相對獨立的進程，每一個進程實現(xiàn)一組服務(wù)，稱為服務(wù)進程。這些服務(wù)進程可以提供各種系統(tǒng)功能、文件系統(tǒng)服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。服務(wù)進程的任務(wù)是檢查是否有客戶機提出要求服務(wù)的請求，并在滿足客戶機進程的請求后將結(jié)果返回1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-微內(nèi)核（客戶/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)<57

>優(yōu)點：分成若干小的自包含分支（服務(wù)進程），分支運行在獨立進程中，通過規(guī)范一致方式收發(fā)消息。內(nèi)核中建立最小機制，策略留給服務(wù)進程，靈活性強（1）可靠：分支獨立自包含，某個服務(wù)器失敗，不會引起其他服務(wù)器崩潰（2）靈活：便于新功能，接口規(guī)范，修改服務(wù)器代碼不影響系統(tǒng)其他部分，可維護性好（3）適于分布式處理環(huán)境：不同服務(wù)運行在不同計算機上，具有分布式處理能力缺點：只能通過微內(nèi)核通信，通信頻繁時，效率低1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-外核結(jié)構(gòu)<58

>外核結(jié)構(gòu)外核結(jié)構(gòu)（Exokernel）是一種操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，內(nèi)核負責的主要工作僅僅為簡單的申請操作以及釋放和復用硬件資源，其由以往操作系統(tǒng)提供的抽象全部在用戶空間中運行。這種方式實現(xiàn)了應(yīng)用級資源管理，即由應(yīng)用程序而不是操作系統(tǒng)管理硬件資源1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-典型實例<59

>典型實例1）UnixUnix是一種多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，具有很強的可移植性和開放性。它采用分層結(jié)構(gòu)，內(nèi)核負責管理硬件資源，提供系統(tǒng)調(diào)用接口給上層應(yīng)用程序2）LinuxLinux是一種類似于Unix的操作系統(tǒng)，它采用了模塊化的設(shè)計方法，內(nèi)核負責硬件驅(qū)動、進程調(diào)度、內(nèi)存管理等基本功能，而其他功能則通過模塊化的方式實現(xiàn)3）WindowsWindows是微軟公司推出的一種操作系統(tǒng)，它采用了混合內(nèi)核結(jié)構(gòu)，內(nèi)核負責硬件驅(qū)動、進程調(diào)度、內(nèi)存管理等基本功能，同時也提供了圖形用戶界面和豐富的應(yīng)用程序接口1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-典型實例<60

>典型實例4）AndroidAndroid是谷歌公司推出的一種基于Linux內(nèi)核的移動操作系統(tǒng)，它采用虛擬機技術(shù)來運行應(yīng)用程序，并提供了豐富的應(yīng)用程序接口和開發(fā)工具5）鴻蒙操作系統(tǒng)鴻蒙操作系統(tǒng)（HarmonyOS）是華為推出的一款面向萬物互聯(lián)的全場景分布式操作系統(tǒng)，支持手機、平板、智能穿戴、智慧屏等多種終端設(shè)備運行，提供應(yīng)用開發(fā)、設(shè)備開發(fā)的一站式服務(wù)的平臺。它采用微內(nèi)核設(shè)計，僅包括了操作系統(tǒng)必要的功能模塊（任務(wù)管理、內(nèi)存分配等）1.4.4操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)-典型實例<61

>典型實例6）OpenEuler操作系統(tǒng)。OpenEuler是開放原子開源基金會（OpenAtomFoundation）孵化及運營的開源項目。OpenEuler是一款面向數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的操作系統(tǒng)，支持服務(wù)器、云計算、邊緣計算、嵌入式等應(yīng)用場景，支持多樣性計算，致力于提供安全、穩(wěn)定、易用的操作系統(tǒng)7）銀河麒麟操作系統(tǒng)銀河麒麟是由天津麒麟信息技術(shù)有限公司開發(fā)和維護的一款國產(chǎn)操作系統(tǒng)。它支持以x86、x86_64、PowerPC、SPARC為代表的國際主流CPU和以飛騰為代表的國產(chǎn)CPU，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防、軍工、政務(wù)、電力、航天、金融、電信、教育、大中型企業(yè)等行業(yè)或領(lǐng)域8）中標麒麟操作系統(tǒng)中標麒麟是中國麒麟軟件有限公司基于Linux開發(fā)的商業(yè)操作系統(tǒng)，其社區(qū)版為UbuntuKylin。目前中標麒麟最新版本為V7.0，包括中標麒麟高級服務(wù)器操作系統(tǒng)軟件V7.0和中標麒麟桌面操作系統(tǒng)軟件V7.01背景-5：翻尾石魚PART1.5操作系統(tǒng)啟動1.5.1引導方式<63

>（1）BIOS引導。BIOS是存儲在BIOS芯片中的程序，當計算機啟動時，BIOS會執(zhí)行硬件自檢并初始化硬件配置，后根據(jù)CMOS中用戶指定的硬件啟動順序，讀取相應(yīng)設(shè)備的啟動或引導記錄，引導相應(yīng)設(shè)備上的操作系統(tǒng)啟動（2）UEIF引導。UEFI是一種新型的固件接口，采用模塊化、高級語言（主要是C語言）構(gòu)建的一個小型化系統(tǒng)，直接利用加載EFI驅(qū)動的方式，識別系統(tǒng)硬件并完成硬件初始化1.5.2操作系統(tǒng)的引導過程<64

>計算機開機，BIOS自檢并檢測第一個能夠引導系統(tǒng)的設(shè)備，如硬盤或光驅(qū)運行MBR扇區(qū)的啟動程序，如GRUB引導程序GRUB引導程序讀取配置文件獲取內(nèi)核和鏡像文件系統(tǒng)的設(shè)置以及路徑位置內(nèi)核和鏡像文件系統(tǒng)加載到內(nèi)存加載硬件驅(qū)動程序，初始化進程1.5.3操作系統(tǒng)的啟動機制<65

>操作系統(tǒng)的啟動過程：BIOS自檢、系統(tǒng)引導、啟動內(nèi)核、初始化系統(tǒng)計算機開機，BIOS程序?qū)⒋鎯υO(shè)備的引導記錄（BootRecord）載入內(nèi)存，執(zhí)行引導記錄中的引導程序（Boot）引導程序?qū)⒋鎯υO(shè)備中的操作系統(tǒng)內(nèi)核載入內(nèi)存，進入內(nèi)核入口點開始執(zhí)行內(nèi)核完成系統(tǒng)初始化，允許用戶進行交互1.5.4典型程序執(zhí)行流程<66

>一個程序的典型執(zhí)行流程：（1）用戶通過操作系統(tǒng)啟動程序（2）操作系統(tǒng)將程序從磁盤加載到內(nèi)存中（3）操作系統(tǒng)為程序分配資源，如CPU時間、內(nèi)存空間和輸入/輸出設(shè)備（4）程序開始執(zhí)行，由CPU按順序執(zhí)行指令（5）程序可能會與操作系統(tǒng)交互，請求服務(wù)，如讀寫文件或訪問網(wǎng)絡(luò)（6）程序執(zhí)行完畢后，操作系統(tǒng)回收其占用的資源背景-1：北京大學西門PART1.6本章小結(jié)本章回顧<68

>計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個部分，操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件，是擴充硬件功能，提供軟件運行環(huán)境的一類重要系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)是這樣一些程序模塊的集合——它們能有效地組織和管理計算機系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，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，使整個計算機系統(tǒng)能高效地運行操作系統(tǒng)要實現(xiàn)進程管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)管理等系統(tǒng)功能，它具有并發(fā)、共享、隨機三個主要特征本章回顧<69

>根據(jù)在用戶界面的使用環(huán)境和功能特征的不同，操作系統(tǒng)可以分為多種類型：批處理操作系統(tǒng)分為簡單批處理系統(tǒng)和多道批處理系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)的特點是