《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》ppt課件

1、1,操作系統(tǒng),Operating System（OS）,2,參考書(shū)目,(1)龐麗萍 編著 《操作系統(tǒng)原理》（第三版）華中科技大學(xué)出版社(2)“操作系統(tǒng)基礎(chǔ)”，屠祁等，清華大學(xué)出版社，2000年第三版。(3)馮耀霖 杜舜國(guó) 編著《操作系統(tǒng)》（第二版）西安電子科大出版社(4)滕至陽(yáng) 編著 《現(xiàn)代操作系統(tǒng)教程》高等教育出版社，2000年第一版(5)“現(xiàn)代操作系統(tǒng)”，Aadrew S.T著陳向群等譯，機(jī)械工業(yè)出版社， 1999

2、年第一版。(6)“操作系統(tǒng)”，徐宗元，高等教育出版社，2000年第一版。,3,第一章 操作系統(tǒng)引論,教學(xué)目的： 操作系統(tǒng)（OS）是最重要的系統(tǒng)軟件，本章從OS的作用、發(fā)展史、類(lèi)型、特征和功能等多方面介紹OS。教學(xué)要求：熟悉操作系統(tǒng)作用和定義，一般了解操作系統(tǒng)的歷史。了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。熟練掌握多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的概念，掌握批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)及實(shí)時(shí)系統(tǒng)三種操作系統(tǒng)基本類(lèi)型，了解、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。了解

3、現(xiàn)代操作系統(tǒng)特征，熟悉操作系統(tǒng)功能。,4,一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為兩大類(lèi)：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。 ┌運(yùn)算器 ┌CPU(中央處理器)│ 硬┌主機(jī)│ └控制器 件│ └內(nèi)存 系│ ┌外存

4、 統(tǒng)└外設(shè)│輸入設(shè)備(鍵盤(pán)、鼠標(biāo)) └輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)) 軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、工具軟件,5,二、操作系統(tǒng)的層次視圖 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以劃分為四個(gè)層次：硬件層、操作系統(tǒng)層、實(shí)用軟件和應(yīng)用軟件層。每一層都表示一組功能和一個(gè)界面，表現(xiàn)為一種單向服務(wù)的關(guān)系，即上一層的軟件必須以事先約定的方式使用下一層軟件或硬件提供的服務(wù)，反之則不行。,,,硬件

5、層,應(yīng)用軟件,實(shí)用軟件,操作系統(tǒng),指的是各種硬件資源。對(duì)外界面由機(jī)器指令系統(tǒng)組成，它是操作系統(tǒng)的工作基礎(chǔ)。,6,二、操作系統(tǒng)的層次視圖 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以劃分為四個(gè)層次：硬件層、操作系統(tǒng)層、實(shí)用軟件和應(yīng)用軟件層。每一層都表示一組功能和一個(gè)界面，表現(xiàn)為一種單向服務(wù)的關(guān)系，即上一層的軟件必須以事先約定的方式使用下一層軟件或硬件提供的服務(wù)，反之則不行。,,,硬件層,應(yīng)用軟件,實(shí)用軟件,操作系統(tǒng),⒉操作系統(tǒng)層操作系統(tǒng)對(duì)硬件層進(jìn)行了首次的功

6、能擴(kuò)充，對(duì)外界面是系統(tǒng)調(diào)用或系統(tǒng)服務(wù)。實(shí)用層軟件以及應(yīng)用層軟件就是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的。,7,二、操作系統(tǒng)的層次視圖 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以劃分為四個(gè)層次：硬件層、操作系統(tǒng)層、實(shí)用軟件和應(yīng)用軟件層。每一層都表示一組功能和一個(gè)界面，表現(xiàn)為一種單向服務(wù)的關(guān)系，即上一層的軟件必須以事先約定的方式使用下一層軟件或硬件提供的服務(wù)，反之則不行。,,,硬件層,應(yīng)用軟件,實(shí)用軟件,操作系統(tǒng),它由軟件定義的操作系統(tǒng)界面和硬件指令系統(tǒng)的部分組成

7、。對(duì)外提供的界面是由一 組操作系統(tǒng)控制下運(yùn)行的實(shí)用程序組成。實(shí)用層軟件的功能是為應(yīng)用層軟件以及最終用 戶(hù)處理自己的程序或數(shù)據(jù)提供服務(wù)。如：語(yǔ)言編譯系統(tǒng)、系統(tǒng)工具軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等。,8,二、操作系統(tǒng)的層次視圖 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以劃分為四個(gè)層次：硬件層、操作系統(tǒng)層、實(shí)用軟件和應(yīng)用軟件層。每一層都表示一組功能和一個(gè)界面，表現(xiàn)為一種單向服務(wù)的關(guān)系，即上一層的軟件必須以事先約定的方式使用下一層軟件或硬件提供的服務(wù)，反之則不行。,,,硬

8、件層,應(yīng)用軟件,實(shí)用軟件,操作系統(tǒng),應(yīng)用層軟件包括辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、事務(wù)處理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)等。,9,,三、什么是操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是直接管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，以方便用戶(hù)充分而有效地利用這些資源的程序集合。即：管理者、組織者、服務(wù)者,10,（1）操作系統(tǒng)作用1.從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成觀點(diǎn)——操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成： 軟件：應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件（操作

9、系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)和常用的例行服務(wù)程序） 硬件： 輸入／輸出（I／O）設(shè)備 存儲(chǔ)器

10、 處理器,11,2. 從資源管理觀點(diǎn)——操作系統(tǒng)是系統(tǒng)資源管理者（ Operating System as a Resource Manager）,操作系統(tǒng)是資源管理程序，它用于管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源： 操作系統(tǒng)： 軟件 文件系統(tǒng) 硬件：I／O設(shè)備 設(shè)備管理

11、 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器管理 處理器 處理器（進(jìn)程）管理,12,3. 從軟件分層、擴(kuò)充機(jī)器的觀點(diǎn)—— 操作系統(tǒng)是擴(kuò)充裸機(jī)的第一層系統(tǒng)軟件,軟件：語(yǔ)言處理程序 虛擬機(jī)2軟件：操作系統(tǒng) 虛擬機(jī)1 硬件（裸機(jī)） 虛擬機(jī)：

12、二者結(jié)合變成了功能更強(qiáng)大、使用更方便的機(jī)器固件：為了改善系統(tǒng)的性能，將操作系統(tǒng)中與硬件密切有關(guān)的部分軟件，通過(guò)微程序設(shè)計(jì)技術(shù)轉(zhuǎn)化為硬件，也就是通常所說(shuō)的固化，這些具有軟件功能的硬件稱(chēng)為固件。,,,,,13,4.從服務(wù)用戶(hù)的觀點(diǎn)——操作系統(tǒng)是用戶(hù)與裸機(jī)之間接口,用戶(hù) 操作系統(tǒng) 接口 裸機(jī)系統(tǒng)提供的接口有二類(lèi)： 一類(lèi)是作業(yè)級(jí)接口，它提供一組鍵盤(pán)命令，供用戶(hù)組織和控制自己的作業(yè)運(yùn)

13、行。 另一類(lèi)是程序級(jí)接口，它提供一組系統(tǒng)調(diào)用，即OS中某個(gè)模塊功能，供用戶(hù)程序和其它程序調(diào)用。,,,,14,總結(jié)： 1、從用戶(hù)的觀點(diǎn)看： 操作系統(tǒng)是用戶(hù)和計(jì)算機(jī)之間的接口。 2、從資源管理的觀點(diǎn)看： 它是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理軟件。 3、從進(jìn)程的觀點(diǎn)看： 它是合理組織計(jì)算機(jī)工作流程的大型軟件。 4、從軟件分層、擴(kuò)充機(jī)器的觀點(diǎn)看： OS是擴(kuò)充裸機(jī)的

14、第一層系統(tǒng)軟件，它是由若干層次、按照一定結(jié)構(gòu)形式組成的有機(jī)體。 5、從發(fā)展觀點(diǎn)看： OS是為了給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能擴(kuò)展提供支撐平臺(tái)，使之在追加新的服務(wù)和功能時(shí)更加容易和不影響原有的服務(wù)和功能。,15,操作系統(tǒng)的發(fā)展,第0代 手工操作系統(tǒng),第四代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),第三代 多模式系統(tǒng),第一代初級(jí)單道批處理系統(tǒng),第二代 多道程序設(shè)計(jì)共享系統(tǒng),由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),16,操

15、作系統(tǒng)的發(fā)展,第0代 手工操作系統(tǒng),第四代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),第三代 多模式系統(tǒng),第一代初級(jí)單道批處理系統(tǒng),第二代 多道程序設(shè)計(jì)共享系統(tǒng),兩種方式：聯(lián)機(jī)批處理脫機(jī)批處理,它是為了減少人工操作時(shí)間和作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間提高CPU利用率而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)自動(dòng)成批處理作業(yè)，這是初級(jí)單道批處理系統(tǒng)。,17,操作系統(tǒng)的發(fā)展,第0代 手工操作系統(tǒng),第四代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),第三代 多模式系統(tǒng),第一代初級(jí)單道批處理系統(tǒng),第二代 多道程序系

16、統(tǒng),特點(diǎn)： 多道宏觀上并行微觀上串行,問(wèn)題：同步與互斥問(wèn)題內(nèi)存不足內(nèi)存保護(hù),這一代操作系統(tǒng)包括多道批處理系統(tǒng)、采用交互方式的分時(shí)系統(tǒng)和以提高瞬時(shí)響應(yīng)時(shí)間為特征的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。,`,18,操作系統(tǒng)的發(fā)展,第0代 手工操作系統(tǒng),第四代 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),第三代 多模式系統(tǒng),第一代 初級(jí)單道批處理系統(tǒng),第二代 多道程序系統(tǒng),分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng),這一代操作系統(tǒng)是多模式系統(tǒng)，即一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)支持批處理、

17、分時(shí)處理、實(shí)時(shí)處理和多重處理。,19,操作系統(tǒng)的發(fā)展,第0代 手工操作系統(tǒng),第四代 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),第三代 多模式系統(tǒng),第一代 初級(jí)單道批處理系統(tǒng),第二代 多道程序系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行信息交換、資源共享和互操作等功能。分布式操作系統(tǒng)將地域上分散的各系統(tǒng)互連成一個(gè)具有整體功能的系統(tǒng)，并可將一個(gè)任務(wù)分布地在各系統(tǒng)上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)分布式處理。,20,早期批處理系統(tǒng),為了縮短作業(yè)的建立時(shí)間,減少錯(cuò)誤操作盡可能

18、地提高CPU的利用率,采取了兩個(gè)措施: 1.配備專(zhuān)門(mén)的操作員 2.批處理(聯(lián)機(jī)批處理、 脫機(jī)批處理)聯(lián)機(jī)批處理: 用戶(hù)上機(jī)前,需向操作員提交程序、數(shù)據(jù)和一個(gè)作業(yè)說(shuō)明書(shū),提供用戶(hù)標(biāo)識(shí)、用戶(hù)想使用的編譯程序以及所需的系統(tǒng)資源等基本信息.,21,一個(gè)作業(yè)處理完畢后,監(jiān)督程序又可以自動(dòng)地調(diào)下一個(gè)作業(yè)處理.解決了作業(yè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換問(wèn)題.但是在作業(yè)的輸入和執(zhí)行結(jié)果的輸出過(guò)程中,CPU仍處于停止等待狀態(tài).脫機(jī)批處理:,讀

19、卡機(jī),穿卡機(jī),衛(wèi)星機(jī),主機(jī),輸入磁帶,輸出磁帶,輸入磁帶,輸出磁帶,,,,,,,22,由主機(jī)和衛(wèi)星機(jī)組成. 衛(wèi)星機(jī)又稱(chēng)外圍計(jì)算機(jī),不與主機(jī)直接連接,只與外部設(shè)備打交道.主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)可以并行操作,二者分工明確,可以充分發(fā)揮主機(jī)的高速計(jì)算能力. 批處理系統(tǒng)解決了人—機(jī)矛盾以及高速CPU和低速I(mǎi)/O設(shè)備的矛盾. 它的出現(xiàn)促進(jìn)了軟件的發(fā)展,最重要的是產(chǎn)生了起管理作用的監(jiān)督程序. 優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的自動(dòng)過(guò)渡,改善了CPU和外設(shè)的

20、使用情況,提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理能力; 缺點(diǎn):磁帶需人工拆卸;系統(tǒng)的保護(hù)問(wèn)題;,23,執(zhí)行系統(tǒng),在硬件方面隨著通道的引入和中斷技術(shù)的出現(xiàn),操作系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行系統(tǒng)階段. 通道 一.通道的概念 一種專(zhuān)用的處理部件,它能控制一臺(tái)或多臺(tái)外設(shè)工作,負(fù)責(zé)外部設(shè)備和主存之間的信息傳輸. 二.通道的功能 一旦啟動(dòng)就能獨(dú)立于CPU運(yùn)行,可使CPU和通道并行操作,而且CPU和各種外部設(shè)備也能

21、并行操作.,24,中斷一、中斷的概念指CPU對(duì)系統(tǒng)中發(fā)生的異步事件的響應(yīng)。異步事件指無(wú)一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)發(fā)生的事件。采用中斷能使主機(jī)與外設(shè)并行工作，有效地發(fā)揮主機(jī)的處理能力二、中斷的類(lèi)型與分級(jí)1、按中斷源的處理方法即中斷請(qǐng)求響應(yīng)的方式等不同，可劃分為不同的中斷類(lèi)型。1） 輸入輸出中斷(I/O)2） 程序中斷3） 外部中斷4） 機(jī)器檢驗(yàn)中斷,25,2、分級(jí) 即：根據(jù)中斷源來(lái)確定中斷執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)。也就是當(dāng)有多個(gè)中

22、斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)先執(zhí)行哪個(gè)中斷。 中斷的優(yōu)先選擇由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在計(jì)算機(jī)中設(shè)置了若干個(gè)中斷級(jí)，從大到小給每個(gè)中斷級(jí)編號(hào)。對(duì)每個(gè)優(yōu)先級(jí)分配的原則，一般是對(duì)緊急的、重要的、較頻繁發(fā)生的中斷源分配較高的中斷優(yōu)先級(jí)。,26,借助于通道和中斷技術(shù),I/O的工作可在主機(jī)控制下完成. 擴(kuò)大了原有監(jiān)督程序的功能,不僅要負(fù)責(zé)調(diào)度作業(yè)自動(dòng)地運(yùn)行,而且還要提供I/O控制功能. 這個(gè)發(fā)展了的監(jiān)督程序常駐內(nèi)存,稱(chēng)為執(zhí)行系統(tǒng).

23、 執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是聯(lián)機(jī)操作,和批處理系統(tǒng)不同的是:I/O工作是由在主機(jī)控制下的通道完成的,主機(jī)和通道、主機(jī)和外設(shè)之間都可以并行操作.在執(zhí)行系統(tǒng)中,用戶(hù)程序的I/O工作是委托給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的;引入了一些新的中斷如:算術(shù)溢出和非法操作碼中斷、時(shí)鐘中斷等,27,多道程序系統(tǒng),1.多道程序設(shè)計(jì) 單道批處理系統(tǒng):系統(tǒng)每次中調(diào)用一個(gè)用戶(hù)作業(yè)程序進(jìn)入主存并運(yùn)行.特征:(1)自動(dòng)性; (2)順序性; (3)單道性,單道程序工作示

24、例,28,多道程序設(shè)計(jì)是一種軟件技術(shù),該技術(shù)使同時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)主存的幾個(gè)相互獨(dú)立的程序在管理程序控制之下相互交替地運(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),管理程序便將另一道程序投入運(yùn)行.,,,,,,,,,,,,,,CPU,I/O設(shè)備,請(qǐng)求輸出,程序A,請(qǐng)求其他,輸出結(jié)束,CPU等待,I/O操作,程序B,輸入結(jié)束,程序B,程序A,請(qǐng)求輸入,I/O設(shè)備,多道程序工作示例,29,引入多道程序的好處:(1)提高CPU的利用率;(

25、2)提高主存和I/O設(shè)備利用率;(3)增加系統(tǒng)吞吐量多道程序的特點(diǎn):(1)多道; (2)宏觀上并行; (3)微觀上串行;,2.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),就形成了多道批處理系統(tǒng). 在主存中總是存有幾道程序,系統(tǒng)資源的利用率比較高.調(diào)入作業(yè)時(shí)要注意到不同作業(yè)的特點(diǎn), 能合理搭配,可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)資源的利用率.,30,多道批處理系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題:(1)同步與互斥;

26、(2)提高主存的使用效率;(3)主存保護(hù); 多道程序系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著操作系統(tǒng)進(jìn)入漸趨成熟的階段.先后出現(xiàn)了作業(yè)調(diào)度管理、處理器管理、存儲(chǔ)器管理、外部設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理等技術(shù). 分時(shí)系統(tǒng) 分時(shí)技術(shù):把處理器的時(shí)間分成很短的時(shí)間片,這些時(shí)間片輪流地分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用. 采用分時(shí)技術(shù)的系統(tǒng)稱(chēng)為分時(shí)系統(tǒng).

27、,31,目標(biāo)：分時(shí)系統(tǒng)的形成和發(fā)展的動(dòng)力是用戶(hù)的需要。用戶(hù)希望自己能直接控制程序的運(yùn)行及時(shí)進(jìn)行人-機(jī)交互，以便能方便地修改程序的錯(cuò)誤。實(shí)現(xiàn)原理：分時(shí)系統(tǒng)是指在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤(pán)的終端，它同時(shí)允許許多用戶(hù)通過(guò)終端以交互方式使用計(jì)算機(jī)共享主機(jī)中的資源。所謂分時(shí)是指多個(gè)用戶(hù)分時(shí)共享使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也就是說(shuō)把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源（尤其是CPU時(shí)間）進(jìn)行時(shí)間上分割，即將整個(gè)工作時(shí)間分成一個(gè)個(gè)的時(shí)間段（時(shí)間片），每個(gè)時(shí)間片分給一

28、個(gè)用戶(hù)使用，這樣將CPU工作時(shí)間分別提供給多個(gè)用戶(hù)使用，每個(gè)用戶(hù)依次地輪流使用一個(gè)時(shí)間片。 把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源進(jìn)行時(shí)間上的分割，分成一個(gè)個(gè)時(shí)間片供多個(gè)用戶(hù)使用，每個(gè)用戶(hù)依次輪流使用時(shí)間片。,32,多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著操作系統(tǒng)的初步形成.分時(shí)系統(tǒng)的類(lèi)型:(1)單道分時(shí)系統(tǒng):主存中只駐留一道程序(作業(yè)),其余作業(yè)都保存在輔存上.(每道作業(yè)可能頻繁地調(diào)進(jìn)/調(diào)出多次,開(kāi)銷(xiāo)較大,系統(tǒng)性能較差)(2

29、)具有“前臺(tái)”和“后臺(tái)”的分時(shí)系統(tǒng):為了充分利用CPU而引入了“前臺(tái)”和“后臺(tái)”的概念.主存被固定地劃分為“前臺(tái)區(qū)”(按時(shí)間片調(diào)進(jìn)和調(diào)出的作業(yè)流)和“后臺(tái)區(qū)”(批處理作業(yè)).(3)多道分時(shí)系統(tǒng):在分時(shí)系統(tǒng)中引入多道程序技術(shù),可在主存中同時(shí)存入多道作業(yè),每道作業(yè)無(wú)固定位置.作業(yè)在主存中進(jìn)行切換. 現(xiàn)代的分時(shí)系統(tǒng)都屬于多道分時(shí)系統(tǒng).,33,分時(shí)系統(tǒng)的特征,同時(shí)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)原則為每個(gè)

30、用戶(hù)服務(wù)。宏觀上是多個(gè)用戶(hù)同時(shí)工作，共享系統(tǒng)資源，而微觀上則是每個(gè)用戶(hù)作業(yè)輪流運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片。多路性即同時(shí)性，它提高了資源利用率，從而促進(jìn)了計(jì)算機(jī)更廣泛的應(yīng)用。獨(dú)立性：每個(gè)用戶(hù)各占一個(gè)終端，彼此獨(dú)立操作，互不干擾。因此用戶(hù)會(huì)感覺(jué)到就象他一人獨(dú)占主機(jī)。交互性：用戶(hù)可通過(guò)終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)對(duì)話(huà)。用戶(hù)可以請(qǐng)求系統(tǒng)提供多方面服務(wù)，如文件編輯，數(shù)據(jù)處理和資源共享等。及時(shí)性：用戶(hù)的請(qǐng)求能在很短時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)，此時(shí)間間隔是以人們所能接受的

31、等待時(shí)間來(lái)確定的，通常為1-2秒。,34,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 對(duì)隨機(jī)發(fā)生的外部事件作出及時(shí)的響應(yīng)并對(duì)其進(jìn)行處理，所發(fā)生的外部事件并非是由于人來(lái)啟動(dòng)和直接干預(yù)引起的。實(shí)時(shí)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)信息處理兩種系統(tǒng)?；咎卣?是事件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，即當(dāng)接收到某種類(lèi)型的外部信息時(shí)，由系統(tǒng)選擇相應(yīng)的程序去處理。,35,實(shí)時(shí)系統(tǒng)分類(lèi),實(shí)時(shí)控制系統(tǒng) 此類(lèi)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)主要用于生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，武器的控制：包括火炮自動(dòng)控制、飛機(jī)自動(dòng)駕

32、駛、導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng) 這類(lèi)系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)信息處理，比如飛機(jī)訂票系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)。,36,.實(shí)時(shí)系統(tǒng)特征,快速的響應(yīng)時(shí)間 實(shí)時(shí)系統(tǒng)是為了提高系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間而設(shè)計(jì)的OS，特別是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，對(duì)外部事件的響應(yīng)要十分及時(shí)迅速。外部事件往往以中斷方式通知系統(tǒng)，系統(tǒng)有較強(qiáng)的中斷處理能力，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也以“事件驅(qū)動(dòng)”方式來(lái)設(shè)計(jì)。有限的交互能力 實(shí)時(shí)系統(tǒng)（如實(shí)時(shí)信息處息系統(tǒng)）一般是專(zhuān)用系統(tǒng)，它能提供人機(jī)

33、交互方式，但用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)中某些特定的專(zhuān)用服務(wù)程序，不能象分時(shí)系統(tǒng)一般向終端用戶(hù)提供多方面服務(wù)。高可靠性和安全性 批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)雖也要求系統(tǒng)可靠，相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠。因此實(shí)時(shí)系統(tǒng)中往都采用雙機(jī)系統(tǒng)，多級(jí)容錯(cuò)措施來(lái)保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全。,37,通用操作系統(tǒng),多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的不斷改進(jìn),實(shí)時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)及其應(yīng)用日益廣泛,致使操作系統(tǒng)日益完善.在此基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了通用操作系統(tǒng).可以同時(shí)兼有多道批處理、

34、分時(shí)、實(shí)時(shí)處理的功能,或其中兩種以上的功能. 如:實(shí)時(shí)處理和批處理相結(jié)合構(gòu)成實(shí)時(shí)批處理系統(tǒng). 微機(jī)操作系統(tǒng) 配置在微機(jī)上的OS稱(chēng)為微機(jī)操作系統(tǒng)。常用的微機(jī)OS有MS-DOS、MS Windows、OS/2、 UNIX、 Linux等。,38,3. Linux Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)遵循標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)界面的標(biāo)準(zhǔn)免費(fèi)操作系統(tǒng)。4．多用戶(hù)多任務(wù)操作系統(tǒng) UNIX SCO公司將運(yùn)行于大、中、

35、小型機(jī)上UNIX操作系統(tǒng)移植到微機(jī)上，UNIX是多用戶(hù)多任務(wù)操作系統(tǒng)。,2．單用戶(hù)多任務(wù)操作系統(tǒng)MS Windows Windows98/2000是Microsoft公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)圖形用戶(hù)界面的多任務(wù)、多線(xiàn)程、全32位的操作系統(tǒng)。,1．單用戶(hù)單任務(wù)操作系統(tǒng)MS-DOS MS-DOS是Microsoft公司開(kāi)發(fā)的首先在IBM-PC機(jī)上使用的微機(jī)OS，MS-DOS操作系統(tǒng)現(xiàn)在成了事實(shí)上的16位微機(jī)單用戶(hù)單任務(wù)操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。,3

36、9,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Network Operating System ，NOS）,1. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以定義為一些互連的自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合，所謂自主計(jì)算機(jī)是指計(jì)算機(jī)具有獨(dú)立處理能力，而互連則表示計(jì)算機(jī)之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信和相互合作。按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍大小可把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分成廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network）和局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）兩類(lèi)。(城域網(wǎng)MAN)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)定義為：

37、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是使網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)能方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信、有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源，為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供所需各種服務(wù)的軟件和有關(guān)規(guī)程的集合。,40,2. 網(wǎng)絡(luò)OS功能:高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)網(wǎng)絡(luò)中共享資源（在LAN中有硬盤(pán)、打印機(jī)等）有效的管理提供電子郵件、文件傳輸?shù)染W(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)安全管理提供互操作能力,3. 現(xiàn)代操作系統(tǒng)特點(diǎn)——內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)代操作系統(tǒng)已把網(wǎng)絡(luò)功能包含到操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，作為操作系統(tǒng)核心功能的一個(gè)組成部分。微軟公司的Window

38、s NT，AT & T公司的UNIX 、Sun公司的SunOS、IBM公司的Linux等都已把TCP／IP網(wǎng)絡(luò)功能包含在內(nèi)核中。,41,分布式操作系統(tǒng),1.分布式操作系統(tǒng)定義 分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是為分散處理、協(xié)同完成任務(wù)而將多個(gè)分散的計(jì)算機(jī)經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)連接而成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，分布式操作系統(tǒng)是在它上配置的操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)是能直接對(duì)系統(tǒng)中各類(lèi)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配和管理，有效控制和協(xié)調(diào)諸任務(wù)的并行執(zhí)行，允許系統(tǒng)中的處理單元無(wú)主

39、、次之分，并向系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、有效的接口的軟件集合。,42,2. 分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的區(qū)別,分布性 處理上的分布性是分布式操作系統(tǒng)的最基本特征。網(wǎng)絡(luò)雖有分布處理的功能，但網(wǎng)絡(luò)的控制功能，則大多集中在某個(gè)主機(jī)或服務(wù)器上，它的控制方式集中的，分布式系統(tǒng)的處理分布是資源、功能、任務(wù)和控制都是分布的。透明性 分布式OS通常很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，如對(duì)象的物理位置、并發(fā)控制、系統(tǒng)故障等對(duì)用戶(hù)都是透明的。,

40、43,統(tǒng)一性 分布式系統(tǒng)要求一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作的統(tǒng)一性，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般是在各自操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上加上負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)功能模塊，網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)操作不一致。健壯性 由于分布式系統(tǒng)的處理和控制功能是分布的，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可通過(guò)容錯(cuò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)，從而仍保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因而系統(tǒng)具有鍵壯性，即具有較好的可用性和可靠性。而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其控制功能大多集中在主機(jī)和服務(wù)器中，使系統(tǒng)具有潛在的不可靠性。,44,操作系統(tǒng)的分類(lèi),按照操

41、作系統(tǒng)所提供的功能可分為:(1)批處理操作系統(tǒng);(2)單用戶(hù)操作系統(tǒng);(3)分時(shí)操作系統(tǒng);(4)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng);(5)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng);(6)分布式操作系統(tǒng);,分布式操作系統(tǒng)正處于研制階段,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)正處于不斷發(fā)展階段而其它的操作系統(tǒng)比較成熟.,45,操作系統(tǒng)的功能,操作系統(tǒng)目的之一是為方便用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之二是充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的使用率。操作系統(tǒng)的功能由五個(gè)部分組成：處理器管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件和作業(yè)管理

42、。,46,⒈處理機(jī)管理（又稱(chēng)進(jìn)程管理） 處理器管理的主要任務(wù)是對(duì)處理器進(jìn)行分配,并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理. 進(jìn)程是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位,是一個(gè)活動(dòng)的實(shí)體.在多道程序環(huán)境下,處理器的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位的,因而對(duì)處理器的管理可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理. 包括以下幾個(gè)方面:(1)進(jìn)程控制;(2)進(jìn)程調(diào)度;(3)進(jìn)程的互斥與同步; 進(jìn)程互斥方式:諸進(jìn)程在對(duì)臨界資

43、源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)應(yīng)采用互斥方式對(duì)進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào) 進(jìn)程同步方式:在相互合作完成共同任務(wù)的進(jìn)程間由同步機(jī)構(gòu)對(duì)進(jìn)程的執(zhí)行次序加以協(xié)調(diào).(4)進(jìn)程通信;,47,,⒉存儲(chǔ)管理 存儲(chǔ)管理是指對(duì)主存儲(chǔ)器的管理，即：如何把有限的主存儲(chǔ)器進(jìn)行合理的分配，滿(mǎn)足多個(gè)用戶(hù)程序運(yùn)行的需要。 主存儲(chǔ)器分為兩部分:一是系統(tǒng)區(qū),一是用戶(hù)區(qū)。 對(duì)主存儲(chǔ)器的管理主要是對(duì)用戶(hù)區(qū)域進(jìn)行管理。,48,,

44、存儲(chǔ)管理的功能有下列四個(gè)方面：⑴分配和釋放主存儲(chǔ)器空間 若當(dāng)時(shí)的情況不能滿(mǎn)足申請(qǐng)要求，則讓申請(qǐng)的進(jìn)程處于等待狀態(tài)，直到有足夠主存空間時(shí)再分配給該進(jìn)程.當(dāng)某個(gè)作業(yè)返回時(shí),系統(tǒng)負(fù)責(zé)收回，使之成為自由區(qū)域。⑵主存儲(chǔ)器空間的共享 主存空間共享有兩方面的內(nèi)容：一是共享主存資源，一是共享主存的某些區(qū)域。⑶擴(kuò)充主存容量 通過(guò)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)或自動(dòng)覆蓋技術(shù)，把輔助存儲(chǔ)器作為主存儲(chǔ)器的擴(kuò)充部分來(lái)使用。⑷存儲(chǔ)

45、保護(hù) 為避免相互干擾，必須對(duì)主存中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。,49,⒊設(shè)備管理 有效地管理各種外設(shè)，使這些設(shè)備充分地發(fā)揮效率；并且要給用戶(hù)提供簡(jiǎn)單而易于使用的接口，以便用戶(hù)在不了解設(shè)備性能的情況下，也能很方便地使用它。功能主要包括：⑴設(shè)備分配與去配 ⑵設(shè)備處理(設(shè)備處理程序又稱(chēng)為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序):基本任務(wù)是 實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信. ⑶虛擬設(shè)備(把每次公允許一個(gè)進(jìn)程

46、使用的物理設(shè)備改造為能同時(shí)供多個(gè)進(jìn)程共享的設(shè)備.),50,⒋文件管理 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,總是把程序和數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)在輔存上,供所有的或指定的用戶(hù)使用.文件管理的主要任務(wù)是對(duì)用戶(hù)文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理,以方便用戶(hù)使用,并保證文件的安全性.主要功能:(1)文件存儲(chǔ)空間的管理;(2)目錄管理;(3)文件操作;(4)文件的共享、保護(hù)和保密;,51,⒌,5.作業(yè)管理 作業(yè)管理是操作系統(tǒng)與用戶(hù)的接口軟件

47、。 作業(yè)是指用戶(hù)在一次算題過(guò)程中, 或一次事務(wù)處理過(guò)程中, 要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做工作的集合。在批處理系統(tǒng)中，把一批作業(yè)按用戶(hù)提交的先后順序依次安排在輸入設(shè)備上，然后依次讀入系統(tǒng)并進(jìn)行自理從而形成一個(gè)作業(yè)流。一個(gè)作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到執(zhí)行結(jié)束，一般需要經(jīng)歷收容、執(zhí)行和完成三個(gè)階段，即作業(yè)處于后備、執(zhí)行和完成三 個(gè)不同的狀態(tài)。,52,操作系統(tǒng)特征和作用,（1）操作系統(tǒng)特征并發(fā)性（Concurrence） 并行性和并發(fā)性是既相

48、似又有區(qū)別的兩個(gè)概念。并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生，而并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指宏觀上在一段時(shí)間內(nèi)有多道程序在同時(shí)執(zhí)行。但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一個(gè)時(shí)刻僅能執(zhí)行一道程序，故微觀上，這些程序是在交替執(zhí)行。共享性（Sharing） 共享是指系統(tǒng)中的所有資源不再為一個(gè)程序所獨(dú)占，而是供同時(shí)存在于系統(tǒng)中的多道程序所共同使用。根據(jù)資源屬性不同，可有互斥共享和同步共享兩種不同的共享方式。

49、,53,操作系統(tǒng)特征-1,并發(fā)和共享關(guān)系：并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特性，它們又是互為存在條件。一方面資源共享是以程序（進(jìn)程）的并發(fā)性執(zhí)行為條件的，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問(wèn)題。另一方面若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)施有效管理，則也必將影響到程序并發(fā)執(zhí)行。虛擬性（Virtual） 虛擬是指通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變成若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)際存在的，是實(shí)的；邏輯物體是用戶(hù)感覺(jué)到的，是虛擬的。例如

50、在單CPU多道分時(shí)系統(tǒng)中，通過(guò)多道程序技術(shù)和分時(shí)技術(shù)可以把一個(gè)物理CPU虛擬為多臺(tái)邏輯上的CPU，使每個(gè)終端用戶(hù)都認(rèn)為有一臺(tái)“獨(dú)立”的CPU為它運(yùn)行，用戶(hù)感覺(jué)的CPU是虛擬CPU。,54,操作系統(tǒng)特征-2,異步性（Asynchronism）和不確定性（nondeterministic） 在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行，但由于資源等因素的限制，程序的執(zhí)行并非“一氣呵成”，而是以“走走停?！钡姆绞竭\(yùn)行，即程序是以異步方式運(yùn)行

51、的。 多個(gè)程序異步并發(fā)執(zhí)行帶來(lái)了二種不確定性。一種是每個(gè)程序（進(jìn)程）執(zhí)行的速度和時(shí)間不確定，各程序（進(jìn)程）之間推進(jìn)的序列也不確定。即是不可預(yù)測(cè)的。另一種是每個(gè)程序（進(jìn)程）執(zhí)行結(jié)果不確定，即對(duì)同一程序，給定相同的初始條件、在相同的環(huán)境下進(jìn)行多次執(zhí)行，卻可能獲得完全不同的結(jié)果，這也稱(chēng)為程序并發(fā)執(zhí)行的不可再現(xiàn)性。 （執(zhí)行結(jié)果的不確定性是絕對(duì)不允許的，這是操作系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)程序并發(fā)執(zhí)行必須解決的問(wèn)題。）,55,操作系統(tǒng)特征-3,可重構(gòu)性（r

52、econstruction）可重構(gòu)性(reconstruction)支持對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性和配置動(dòng)態(tài)化的考慮。在多處理機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)使操作系統(tǒng)具有這樣的能力：當(dāng)系統(tǒng)中某臺(tái)處理機(jī)或存儲(chǔ)模塊等資源發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)切除故障資源，換上備份資源，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)使之繼續(xù)工作。現(xiàn)代操作系統(tǒng)允許在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)地改變硬件的配置。當(dāng)配置變更時(shí)，操作系統(tǒng)截獲變更信息，然后自動(dòng)重構(gòu)系統(tǒng)配置信息。例如，Windows 的即插即用(plugan

53、dplay)方案允許用戶(hù)將其便攜式系統(tǒng)從臺(tái)式?？空旧闲断虏⒁苿?dòng)到其他位置。而用戶(hù)不必關(guān)閉計(jì)算機(jī)，即插即用子系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)新配置。,56,(2)現(xiàn)代操作系統(tǒng)特征：,微內(nèi)核結(jié)構(gòu)（Microkernel architecture） 它只把OS少數(shù)基本的功能（包括地址空間、進(jìn)程間通信和基本調(diào)度）分配給內(nèi)核，其它的OS服務(wù)由稱(chēng)為服務(wù)器的進(jìn)程提供。多線(xiàn)程（Multithreading） 該技術(shù)采用執(zhí)行應(yīng)用的進(jìn)程被分

54、為多個(gè)能并行運(yùn)行的線(xiàn)程。對(duì)稱(chēng)多處理機(jī)（Symmetric multiprocessing SMP ）分布式操作系統(tǒng) （Distributed Operating Systems）面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)（Object-oriented design）,57,注意： 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)它是負(fù)責(zé)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源和方便網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的軟件的集合。除了具有操作系統(tǒng)的功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)管理模塊的功能。分布式操作系統(tǒng)是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成且滿(mǎn)足如下條件的系