操作系統(tǒng)原理principlesofoperatingsystem

1、操作系統(tǒng)原理 Principles of Operating System,鄭 然華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,http://grid.hust.edu.cn研究方向： 高性能計(jì)算及應(yīng)用（GPU計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、集群計(jì)算 醫(yī)學(xué)圖像處理、圖像搜索應(yīng)用） 計(jì)算系統(tǒng)虛擬化聯(lián)系方式： 02787543529-8031 zhr

2、aner@hust.edu.cn,集群與網(wǎng)格計(jì)算湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,服務(wù)計(jì)算技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,使用過(guò)程中的問(wèn)題,遇到計(jì)算機(jī)運(yùn)行或打開(kāi)硬盤(pán)上的程序的速度變慢，該怎么辦？,原因：硬盤(pán)上的卷可能有過(guò)多的碎片，可能是由于最近創(chuàng)建了大量的文件或文件夾，或安裝了新軟件。解決方案：如果必要，分析并整理硬盤(pán)上的卷碎片。,為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？,游戲中的現(xiàn)象,基本配置 推薦配置CPUPentium3 800MHz以上 Penti

3、um4 1GHz以上內(nèi)存 256M以上 512M以上顯卡GeForce2以上3D加速卡Geforce4 Ti以上3D加速卡硬盤(pán) 3G以上,為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？,操作系統(tǒng)做什么,#include int main(int argc, char *argv[]) { puts("hello world"); return 0;

4、 },為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？,操作系統(tǒng)讀程序（正文和數(shù)據(jù)地址）->創(chuàng)建子進(jìn)程執(zhí)行（程序映射為進(jìn)程）->分配內(nèi)存、從磁盤(pán)讀頁(yè)面->系統(tǒng)調(diào)用、尋找字串、轉(zhuǎn)換成像素->寫(xiě)入存儲(chǔ)映像區(qū)->模擬信號(hào)->顯示器發(fā)射電子束輸出,操作系統(tǒng)提供一系列服務(wù)：多任務(wù)，內(nèi)存保護(hù)，內(nèi)存管理，網(wǎng)絡(luò)，文件存取，設(shè)備控制，用戶(hù)界面錯(cuò)誤檢測(cè)及恢復(fù)系統(tǒng)，硬件控制，安全,操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜的軟件成分,涉及到

5、計(jì)算機(jī)科學(xué)的很多領(lǐng)域計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)/硬件軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法抽象 無(wú)限的CPUs、無(wú)限的內(nèi)存、單一全球計(jì)算能力… 大型、復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件/硬件、性能、易用性、簡(jiǎn)單性 綜合權(quán)衡,為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？,基本目的,介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行環(huán)境介紹操作系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)介紹操作系統(tǒng)的演化過(guò)程、發(fā)展研究動(dòng)向、新技術(shù)以及新思想介紹各種有代

6、表性的、典型的操作系統(tǒng)實(shí)例掌握操作系統(tǒng)的基本理論，具備開(kāi)發(fā)核心系統(tǒng)軟件的技能，設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng)掌握并行處理的思想方法，加深對(duì)使用的OS的理解，有利于深入編程培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的基本能力為后繼課程打好基礎(chǔ)——數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng),教材：操作系統(tǒng)原理(第四版) 龐麗萍 華中科技大學(xué)出版社,參考教材：UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)莫里斯 · 貝奇 機(jī)械工業(yè)出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 湯子瀛等

7、 西安電子科技大學(xué)出版社現(xiàn)代操作系統(tǒng) 陳向群等譯 機(jī)械工業(yè)出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程 張堯?qū)W 史美林 清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 屠立德 屠祁 清華大學(xué)出版社,操作系統(tǒng)的工作：（1）程序的執(zhí)行（2）完成與硬件有關(guān)的工作（3）完成與應(yīng)用無(wú)關(guān)的工作（4）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率與安全問(wèn)題,操作系統(tǒng)課程特點(diǎn)涉及面廣錯(cuò)綜復(fù)雜實(shí)踐性強(qiáng),怎樣學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)深入理解教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立完成練習(xí)題做好階段復(fù)

8、習(xí)理論聯(lián)系實(shí)際,講課學(xué)時(shí)安排,52＋12+4/4,成績(jī)?cè)u(píng)定,教學(xué)方式：多媒體講授、作業(yè)、上機(jī)，課程設(shè)計(jì)考試方式： 閉卷 筆試成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)=作業(yè)+上機(jī)最終成績(jī)=平時(shí)30%+考試70%,第一章 緒 論,（一） 操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位（二） 操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展（三） 操作系統(tǒng)的定義（四） 操作系統(tǒng)的功能（五） 操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（層次結(jié)構(gòu)）

9、,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)的基礎(chǔ),提高系統(tǒng)效率方便用戶(hù)使用,裸機(jī)（硬件）是僵尸軟件是幽靈,管理信息系統(tǒng)、飛機(jī)訂票系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、CAD系統(tǒng)、數(shù)字計(jì)算軟件包…,管理信息系統(tǒng)、飛機(jī)訂票系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、CAD系統(tǒng)、數(shù)字計(jì)算軟件包…,語(yǔ)言編譯程序、連接裝配程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件…,操 作 系 統(tǒng),（一）操作

10、系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位,計(jì)算機(jī)硬件,系統(tǒng)軟件,應(yīng)用軟件,支撐軟件,用戶(hù),用戶(hù),用戶(hù),用戶(hù),,,,,,與硬件的關(guān)系： 控制CPU的工作、 訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器、 設(shè)備驅(qū)動(dòng)、中斷處理,與用戶(hù)及應(yīng)用程序的關(guān)系： 提供方便的用戶(hù)界面、 提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù),（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展,操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目標(biāo)：充分利用硬件，提供更好的服務(wù),手工操作階段,批處理,聯(lián)機(jī)批處理,脫

11、機(jī)批處理,執(zhí)行系統(tǒng),,,,操作系統(tǒng)形成,多道程序系統(tǒng),多道批處理系統(tǒng),分時(shí)系統(tǒng),實(shí)時(shí)系統(tǒng),個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),分布式操作系統(tǒng),,,,,第 1 階段 手工操作階段 硬件非常昂貴，沒(méi)有操作系統(tǒng),算題過(guò)程人工把源程序用穿孔機(jī)穿制在卡片或紙帶上將準(zhǔn)備好的匯編解釋程序或編譯系統(tǒng)裝入計(jì)算機(jī)匯編程序或編譯系統(tǒng)讀入人工裝在輸入機(jī)上的穿孔卡或穿孔帶執(zhí)行匯編過(guò)程

12、或編譯過(guò)程，產(chǎn)生目標(biāo)程序，并輸出目標(biāo)卡片迭或紙帶通過(guò)引導(dǎo)程序把裝在輸入機(jī)上的目標(biāo)程序讀入計(jì)算機(jī)啟動(dòng)目標(biāo)程序執(zhí)行，從輸入機(jī)上讀入人工裝好的數(shù)據(jù)卡或數(shù)據(jù)帶產(chǎn)生計(jì)算結(jié)果，執(zhí)行結(jié)果從打印機(jī)上或卡片機(jī)上輸出,第 1 階段 手工操作階段 硬件非常昂貴，沒(méi)有操作系統(tǒng),特點(diǎn)：工作效率極低：手工操作的慢速度與機(jī)器處理的高速度 每一用戶(hù)都要自行編寫(xiě)涉及到硬件的源代碼 工作量

13、大，難度高，易出錯(cuò)，需要大量人力和物力獨(dú)占性、串行性問(wèn)題： 人機(jī)矛盾機(jī)器速度 計(jì)算所需時(shí)間 人工操作時(shí)間 操作時(shí)間 : 機(jī)器運(yùn)行時(shí)間1萬(wàn)次/秒1小時(shí)3分鐘1 : 2060萬(wàn)次/秒1分鐘3分鐘3 : 1,第2階段 單道批處理階段 硬件昂貴，人力便宜，單任務(wù)自動(dòng)批處理,簡(jiǎn)單批處理：裝入程序、運(yùn)行、打印結(jié)果、撤出、再重復(fù) 用戶(hù)把作業(yè)（卡片或磁帶）交給負(fù)責(zé)調(diào)度的操作員（系統(tǒng)管

14、理員），由操作員按作業(yè)類(lèi)型分類(lèi)編成一個(gè)作業(yè)序列，送到輸入設(shè)備上。 常駐監(jiān)督程序自動(dòng)地裝入程序、運(yùn)行、撤出作業(yè)（1）聯(lián)機(jī)批處理（2）脫機(jī)批處理（3）執(zhí)行系統(tǒng),批 處 理,1. 聯(lián)機(jī)批處理特點(diǎn)：有監(jiān)督程序，作業(yè)自動(dòng)過(guò)渡問(wèn)題：CPU高速與IO慢速的矛盾解決：由衛(wèi)星機(jī)負(fù)責(zé)IO2. 脫機(jī)批處理特點(diǎn)：主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)并行操作問(wèn)題：調(diào)度不靈活，保護(hù)問(wèn)題解決：硬件技術(shù)的發(fā)展——通道技術(shù)、中斷技術(shù),3. 執(zhí)行系統(tǒng)：定義

15、： 借助于通道與中斷技術(shù)，由主機(jī)控制I/O工作。原有的監(jiān)督程序不僅要負(fù)責(zé)調(diào)度作業(yè)自動(dòng)的運(yùn)行，而且還要提供I/O控制功能。它常駐內(nèi)存，稱(chēng)為執(zhí)行系統(tǒng)。特點(diǎn)：主機(jī)、外設(shè)并行操作；增加了保護(hù)能力問(wèn)題：處理機(jī)仍有空閑等待現(xiàn)象,硬件基礎(chǔ)： 60年代計(jì)算機(jī)硬件獲得兩個(gè)重大的進(jìn)展 I/O中斷:由I/O部件操作完成后通知處理機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的處理程序. 通道:能夠自主控制外設(shè)可與處理機(jī)并行工作的、交換數(shù)據(jù)的I/O裝置(控制器).,磁盤(pán),,,,通道

16、,,,,主機(jī),通道,通道,,,,,卡片機(jī),打印機(jī),SPOOLing系統(tǒng)圖示,用磁盤(pán)設(shè)備作為主機(jī)的直接輸入輸出設(shè)備,即主機(jī)從磁盤(pán)選取作業(yè)運(yùn)行,結(jié)果也存在磁盤(pán)中.相應(yīng)的通道則負(fù)責(zé)磁盤(pán)與慢速外設(shè)的傳輸.利用通道和中斷機(jī)制,作業(yè)的輸入輸出與作業(yè)在處理機(jī)上的運(yùn)行可很好并行起來(lái),,,作業(yè)1,,,作業(yè)n,,,,,預(yù)輸入程序,作業(yè)調(diào)度程序,緩輸出程序,井管理讀程序井管理寫(xiě)程序,作業(yè)的執(zhí)行,,,,,,作業(yè)1結(jié)果,作業(yè)n結(jié)果,打印機(jī),輸入機(jī),,作

17、業(yè)1信息,作業(yè)n信息,:,作業(yè)1結(jié)果,作業(yè)n結(jié)果,:,輸入井,輸出井,磁盤(pán),:,,,,,,,,,,,,,SPOOLing系統(tǒng)結(jié)構(gòu),虛擬設(shè)備,,第 3 階段 多道批處理階段 硬件較以前便宜，人力昂貴,處理過(guò)程 在內(nèi)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序 在管理程序控制之下，相互穿插地運(yùn)行，處理機(jī)和外設(shè)盡量處于忙碌狀態(tài)交互式分時(shí)處理一臺(tái)計(jì)算機(jī)，多個(gè)便宜終端所有用戶(hù)可與系統(tǒng)立即交互

18、調(diào)試比較方便,多道程序設(shè)計(jì)技術(shù),,多道程序設(shè)計(jì)技術(shù),多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序，在管理程序的控制下相互穿插地運(yùn)行。當(dāng)某道程序因某種原因不能繼續(xù)運(yùn)行下去時(shí)（如等待外部設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)），管理程序便將另一道程序投入運(yùn)行。,多道運(yùn)行的特征: 多道 宏觀上并行 微觀上串行,效果提高效率：增長(zhǎng)了單位時(shí)間的算題量，但對(duì)每道程序來(lái)說(shuō)，卻延長(zhǎng)了計(jì)算時(shí)間提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐率：以犧牲用戶(hù)的響應(yīng)時(shí)間為代價(jià),多道

19、程序設(shè)計(jì)技術(shù),甲、乙兩道程序，獨(dú)占計(jì)算機(jī)單道運(yùn)行時(shí)每道花一個(gè)小時(shí)，若此時(shí)處理器利用率為30％，粗略地說(shuō)，甲(或乙)程序執(zhí)行時(shí)所需要的處理器時(shí)間為：1小時(shí)×30％＝18分鐘如果按多道程序設(shè)計(jì)方法運(yùn)行，處理器的利用率將達(dá)50％，即提供36分鐘的CPU時(shí)間，約要運(yùn)行72分鐘。加上系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，若共花80分鐘。 比較單道和采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)分別運(yùn)行兩道程序的效率和響應(yīng)時(shí)間。,采用多道程序設(shè)計(jì)方法后可以提高效率：

20、 (120-80)／120≈33％,單道運(yùn)行，花60分鐘就可得到結(jié)果; 多道運(yùn)行時(shí)，卻要花80分鐘才有結(jié)果，延長(zhǎng)了20分鐘，即延長(zhǎng)了33％的時(shí)間。 (80-60)/60=33%,分時(shí)技術(shù)與分時(shí)處理,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（或不相等）的時(shí)間單位，稱(chēng)為時(shí)間片，每個(gè)終端用戶(hù)獲得CPU，就等于獲得一個(gè)時(shí)間片，該用戶(hù)程序開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)時(shí)間片到（用完），用戶(hù)程序暫停運(yùn)行，等待下

21、一次運(yùn)行。分時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：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(hù)終端，用戶(hù)可通過(guò)各自的終端使用和控制計(jì)算機(jī)，我們把一臺(tái)計(jì)算機(jī)連接多個(gè)終端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱(chēng)為分時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或稱(chēng)分時(shí)系統(tǒng)。,實(shí)時(shí)處理,什么是“實(shí)時(shí)”計(jì)算機(jī)對(duì)外來(lái)的信息能夠以足夠快的速度進(jìn)行處理，并且在被控對(duì)象允許的時(shí)間范圍內(nèi)作出快速反應(yīng)。實(shí)時(shí)處理以快速反應(yīng)為特征，對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)能在截止期限之內(nèi)處理并作出反應(yīng)。,第 4 階段 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展硬件非

22、常便宜、人力昂貴,嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)并行操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng),（三）操作系統(tǒng)的定義,操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合—— 以盡量有效合理方式組織和管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，合理的組織計(jì)算機(jī)的工作流程，控制程序的執(zhí)行并向用戶(hù)提供各種服務(wù)功能，使得用戶(hù)能夠靈活，方便，有效的使用計(jì)算機(jī)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效的運(yùn)行。資源共享：多個(gè)計(jì)算任務(wù)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的共同享用。資源競(jìng)爭(zhēng)：多個(gè)計(jì)算任

23、務(wù)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的爭(zhēng)奪。,操作系統(tǒng)做什么,仲裁者（協(xié)調(diào)者）使多個(gè)應(yīng)用程序/用戶(hù)高效，公平地一起工作保護(hù)用戶(hù)不互相干擾管理程序硬件平臺(tái)擴(kuò)展為運(yùn)行平臺(tái)運(yùn)行平臺(tái)是承載應(yīng)用程序的載體幻覺(jué)制造者提供硬件的高層界面，取消硬件限制操作系統(tǒng)提供無(wú)限的內(nèi)存、無(wú)限的CPU管理者有效合理地分配資源，保護(hù)用戶(hù)不受侵犯提供安全、保密措施標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供者提供每個(gè)用戶(hù)需要的標(biāo)準(zhǔn)工具如標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、窗口系統(tǒng),操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計(jì)

24、算機(jī)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制并協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息的存取和保護(hù)。它提供用戶(hù)接口，使用戶(hù)獲得良好的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效率和高度自動(dòng)化。操作系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。,操作系統(tǒng)的定義,操作系統(tǒng)的特征,并發(fā)：系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)程序處理多個(gè)同時(shí)性活動(dòng)宏觀上：這些程序是同時(shí)在執(zhí)行的微觀上：任何時(shí)刻只有一個(gè)程序在執(zhí)行，即微觀上這些程序在CPU上輪流執(zhí)行共享：多個(gè)計(jì)算任務(wù)對(duì)系統(tǒng)資源的共同享用操

25、作系統(tǒng)與多個(gè)用戶(hù)的程序共同使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源（共享有限的系統(tǒng)資源）操作系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用 資源在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)交替被多個(gè)進(jìn)程所用不確定性：操作系統(tǒng)能處理大量的、隨機(jī)的事件序列，使各用戶(hù)的計(jì)算任務(wù)正確地完成。,虛擬性,虛擬性：操作系統(tǒng)的一種管理技術(shù)，把物理上的一個(gè)實(shí)體變成邏輯上的多個(gè)對(duì)應(yīng)物，或把物理上的多個(gè)實(shí)體變成邏輯上的一個(gè)對(duì)應(yīng)物的技術(shù)通過(guò)多道程序和分時(shí)技術(shù)，將物理上的一個(gè)CPU變成邏輯上的多個(gè)CPU

26、通過(guò)Spooling技術(shù)把物理上的一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變成邏輯上的多臺(tái)虛擬設(shè)備通過(guò)窗口技術(shù)把物理上的一個(gè)屏幕變成邏輯上的多個(gè)虛擬屏幕虛擬存儲(chǔ)器把物理上的多個(gè)存儲(chǔ)器(主存和輔存)變成邏輯上的一個(gè)虛存,（四）操作系統(tǒng)的功能,虛擬機(jī)觀點(diǎn)裸 機(jī) ：沒(méi)有裝配任何軟件的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為裸機(jī)。虛擬機(jī)：裝配有相應(yīng)軟件的機(jī)器稱(chēng)為虛擬機(jī)。,操作系統(tǒng)的資源管理功能,處理機(jī),存儲(chǔ)器,I/O設(shè)備,軟件資源,處理機(jī)管 理,存儲(chǔ)器管 理,設(shè) 備管 理,文 件

27、系 統(tǒng),,,,,系統(tǒng)資源,操作系統(tǒng)功能模塊,把操作系統(tǒng)看成一個(gè)資源管理器。換句話(huà)說(shuō)，從資源管理的角度看操作系統(tǒng)有如下四個(gè)功能：,操作系統(tǒng)的資源管理功能,一 處理機(jī)分配 1. 制定調(diào)度策略（調(diào)度原則） 2. 給出調(diào)度算法 3. 具體的實(shí)施處理機(jī)分派二 存儲(chǔ)器管理 1. 存儲(chǔ)分配和存儲(chǔ)無(wú)關(guān)性 2. 存儲(chǔ)保護(hù) 3. 存儲(chǔ)擴(kuò)充,三 設(shè)備管理 1. 設(shè)備無(wú)關(guān)性 2. 設(shè)備分配

28、 3. 設(shè)備的傳輸控制四 軟件資源管理 為用戶(hù)提供一種簡(jiǎn)便、統(tǒng)一的存取和管理信息的方法，解決信息的共享、數(shù)據(jù)的存取控制和保密等問(wèn)題。,（五）操作系統(tǒng)的類(lèi)型,批處理操作系統(tǒng) 分時(shí)操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)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),多道批處理系統(tǒng),在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，就形成了批量操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)把用戶(hù)提交的作業(yè)成批地送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，然后由作業(yè)調(diào)度程序自動(dòng)地

29、選擇作業(yè)運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：縮短作業(yè)之間的交接時(shí)間，減少處理機(jī)的空閑等待時(shí)間，提高系統(tǒng)的吞吐量缺點(diǎn)：用戶(hù)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。用戶(hù)既不能了解自己程序的運(yùn)行情況，也不能控制計(jì)算機(jī)。,批處理系統(tǒng) VS. 多核系統(tǒng) ?,特點(diǎn)： 多路調(diào)制性：眾多聯(lián)機(jī)用戶(hù)可同時(shí)使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī) 獨(dú)占性：各終端用戶(hù)感覺(jué)到自己獨(dú)占了計(jì)算機(jī) 交互性：用戶(hù)與計(jì)算機(jī)之間可進(jìn)行“會(huì)話(huà)”,分時(shí)操作系統(tǒng),批處理操作系統(tǒng)vs.分時(shí)操作系統(tǒng),目標(biāo)不同 適應(yīng)作業(yè)的性質(zhì)不同

30、資源使用率不同 作業(yè)控制方式不同,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：對(duì)用戶(hù)（外部）的請(qǐng)求，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)處理完畢。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的類(lèi)型：實(shí)時(shí)控制： 工業(yè)過(guò)程控制、防空系統(tǒng)等實(shí)時(shí)信息處理：情報(bào)檢索和查詢(xún)、飛機(jī)訂票系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)對(duì)外部的信號(hào)必須能及時(shí)響應(yīng)要求高可靠性和安全性，效率則放在第二位系統(tǒng)整體性強(qiáng)不要求很強(qiáng)的“會(huì)話(huà)”能力,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)

31、物,是互連起來(lái)的計(jì)算機(jī)的集合。,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)： 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、在各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上、按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的軟件,包括網(wǎng)絡(luò)管理、通訊、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。 目標(biāo)：相互通訊及資源共享,分布式系統(tǒng),分布式系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)更高級(jí)的形式,它保持了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的全部功能。硬件上與計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)沒(méi)有任何區(qū)別。關(guān)鍵是軟件。特征:1.統(tǒng)一性：一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)2.共享性：資源進(jìn)一步共享3.透明性: 在

32、用戶(hù)眼中分布式計(jì)算機(jī)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)4.自治性:處于分布式系統(tǒng)的多個(gè)主機(jī)處于平等地位網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)的主要區(qū)別:網(wǎng)絡(luò)操作系 統(tǒng)可構(gòu)架于不同的操作系統(tǒng)之上,即在異構(gòu)系統(tǒng)上通過(guò)網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一配置,并不要求透明訪(fǎng)問(wèn)。,集群（Cluster）由高速局域網(wǎng)連接多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）。,嵌入式操作系統(tǒng),什么是嵌入式系統(tǒng)？在各種設(shè)備、裝置或系統(tǒng)中，完成特定功能的軟硬件系統(tǒng)它們

33、是一個(gè)大設(shè)備、裝置或系統(tǒng)中的一部分，這個(gè)大設(shè)備、裝置或系統(tǒng)可以不是“計(jì)算機(jī)”通常工作在反應(yīng)式或?qū)μ幚頃r(shí)間有較嚴(yán)格要求環(huán)境中由于它們被嵌入在各種設(shè)備、裝置或系統(tǒng)中，因此稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng),在嵌入式系統(tǒng)中的OS，稱(chēng)為嵌入式操作系統(tǒng),嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用,手持系統(tǒng)的特性,完成某一項(xiàng)或有限項(xiàng)功能；不是通用型的內(nèi)存少，處理機(jī)速度慢，屏幕小 為了減少手持設(shè)備尺寸，使用耗電更小，體積更小，速度更慢的處理器； 操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)不能加

34、重處理器的負(fù)擔(dān) 有些手持設(shè)備可使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)，允許遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)電子郵件和瀏覽網(wǎng)頁(yè),主要操作系統(tǒng),Microsoft Windows系統(tǒng) Unix系統(tǒng)自由軟件Linux和FreeBSD,Windows 1.0（1985）,,Windows 2.0（1987）,Windows 3.0（1990）,Windows 95（1995）,Windows 3.x,WindowsMe（2000）,Windows 98（1998）,,,,,Win

35、dowsXP（2001）,,,,WindowsNT3.1(NT第1版)（1993）,WindowsNT3.51(NT第3版),Windows2000(NT5.0)（2000）,Windows CE（1998）,,,WindowsNT3.5(NT第2版),,,WindowsNT4.0(NT第4版)（1996）,,,,,微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)產(chǎn)品線(xiàn),Windows Vista（2005）,,UNIX發(fā)展,Linux和FreeBSD

36、Linux由芬蘭赫爾辛基大學(xué)計(jì)算機(jī)系大學(xué)生Linus Torvalds，在從1990年底到1991年的幾個(gè)月中，為了自己的操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)和后來(lái)上網(wǎng)使用而陸續(xù)編寫(xiě)的。在2001年初Linux World大會(huì)前夕推出了Linux2.4內(nèi)核 ，現(xiàn)在推出了Linux2.6。FreeBSD是美國(guó)加利福尼亞洲大學(xué)伯克利分校開(kāi)發(fā)的支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)的免費(fèi)操作系統(tǒng)，它基于4.4BSD 。,第一章 小 結(jié),1. 操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地