第1章_操作系統(tǒng)引論

1、1計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主講：王舉輝 山東理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院.計(jì)算機(jī)科學(xué)系電子郵箱：師者，所以傳道授業(yè)解惑也師者，所以傳道授業(yè)解惑也2&教材計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)( (第三版）第三版）湯小丹湯小丹 西安電子科技西安電子科技大學(xué)出版社大學(xué)出版社3&參考教材參考教材現(xiàn)代操作系統(tǒng)現(xiàn)代操作系統(tǒng) 陳向群等譯陳向群等譯 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程 張堯?qū)W張堯?qū)W 史美林史美林 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程( (第二版第二版) )左萬歷左萬歷周長(zhǎng)林周長(zhǎng)林 高等教育出高等教育出版社版社操作系統(tǒng)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 屠立德屠立德

2、 屠祁屠祁 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)教程操作系統(tǒng)教程- -原理和實(shí)例分析原理和實(shí)例分析 孟靜孟靜 高等教育出版社高等教育出版社操作系統(tǒng)原理實(shí)用教程操作系統(tǒng)原理實(shí)用教程 任滿杰任滿杰 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社操作系統(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程（第操作系統(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程（第2 2版）版） 范輝等范輝等 高等教育出高等教育出版社版社4考試試題題型結(jié)構(gòu)考試試題題型結(jié)構(gòu)主要題型：主要題型：第一部分：填空題（第一部分：填空題（20分），主要考查基本概念，需要分），主要考查基本概念，需要記憶記憶第二部分：選擇題（第二部分：選擇題（20分），主要考查計(jì)算能力和對(duì)算分），主要考查計(jì)算能力和對(duì)算法、原理的掌握

3、法、原理的掌握第三部分：應(yīng)用題（第三部分：應(yīng)用題（60分），包括進(jìn)程調(diào)度（作業(yè)調(diào)度）分），包括進(jìn)程調(diào)度（作業(yè)調(diào)度）算法、進(jìn)程同步、銀行家算法、頁面置換（淘汰）算法、算法、進(jìn)程同步、銀行家算法、頁面置換（淘汰）算法、磁盤調(diào)度算法、文件管理磁盤調(diào)度算法、文件管理5學(xué)習(xí)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理6學(xué)習(xí)過程中的幾層目標(biāo) 第一層，我只要不掛科就行了； 第二層，我想考個(gè)高分； 第三層，我希望對(duì)我以后的開發(fā)、設(shè)計(jì)有幫助；7學(xué)習(xí)態(tài)度 為成名成家，為社會(huì)作貢獻(xiàn)而主動(dòng)學(xué)習(xí)為成名成家，為社會(huì)作貢獻(xiàn)而主動(dòng)學(xué)習(xí) 培養(yǎng)出興趣，有了興趣就愿意多花時(shí)間培養(yǎng)出興趣，有了興趣就

4、愿意多花時(shí)間 堅(jiān)持就是勝利，半途而廢是成事的大忌堅(jiān)持就是勝利，半途而廢是成事的大忌8學(xué)習(xí)方法 多看書，做到預(yù)習(xí)、聽課、復(fù)習(xí)三部曲多看書，做到預(yù)習(xí)、聽課、復(fù)習(xí)三部曲 認(rèn)真聽課認(rèn)真聽課,記筆記記筆記 多做練習(xí)，加深理解多做練習(xí)，加深理解 最好將算法編程，調(diào)試通過最好將算法編程，調(diào)試通過9計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)什么？計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)什么？概念概念原理原理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法算法10計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)什么？計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)什么？本課程是操作系統(tǒng)的原理：即歸納多種操作系統(tǒng)的概念、本課程是操作系統(tǒng)的原理：即歸納多種操作系統(tǒng)的概念、原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。本課程不是如本課程不是如winxp的具體

5、操作。的具體操作。常見的具體操作系統(tǒng)：常見的具體操作系統(tǒng)： windows2000 windows xp dos linux unix11引子2.為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)（為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)（OS)1.什么是操作系統(tǒng)什么是操作系統(tǒng)3.操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)121.什么是操作系統(tǒng)什么是操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：Operating System(OS)主刀大夫：主刀大夫：Operating Surgeon操刀手：操刀手：Operating Person面臨兩個(gè)問題：面臨兩個(gè)問題： 1）操作系統(tǒng)到底是什么？操作系統(tǒng)到底是什么？2）操作系統(tǒng)到底操控什么事情？操作系統(tǒng)到底操控什么事情？13

6、問題問題1：操作系統(tǒng)到底是什么？：操作系統(tǒng)到底是什么？應(yīng)用程序（或用戶）應(yīng)用程序（或用戶）虛擬機(jī)器界面虛擬機(jī)器界面或擴(kuò)展機(jī)或擴(kuò)展機(jī)硬件硬件物理機(jī)器界面物理機(jī)器界面操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)14問題問題2：操作系統(tǒng)到底操控什么事情？：操作系統(tǒng)到底操控什么事情？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)CPU：運(yùn)算器，控制器運(yùn)算器，控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/O設(shè)備設(shè)備系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：OS、匯編程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、匯編程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)對(duì)以上資源進(jìn)行操控，并提供相應(yīng)的接口。操作系統(tǒng)對(duì)以上資源進(jìn)行操控，并提供相應(yīng)的接口。15用戶用戶1用戶用戶2用戶用戶3用戶用戶4用戶用戶n

7、財(cái)務(wù)系統(tǒng)財(cái)務(wù)系統(tǒng)航空訂票航空訂票上網(wǎng)瀏覽上網(wǎng)瀏覽電子商務(wù)電子商務(wù)科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算（應(yīng)用程序）（應(yīng)用程序）編譯程序編譯程序匯編程序匯編程序編輯程序編輯程序數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（系統(tǒng)程序）（系統(tǒng)程序）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)硬件硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)結(jié)論：操作系統(tǒng)是覆蓋在硬件上的第一層軟件結(jié)論：操作系統(tǒng)是覆蓋在硬件上的第一層軟件162 為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)（OS)？首先，操作系統(tǒng)的功能在很多領(lǐng)域都使用。首先，操作系統(tǒng)的功能在很多領(lǐng)域都使用。例如，并發(fā)程序的開發(fā)：例如，并發(fā)程序的開發(fā)：Web Service、分布式、分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，在這些領(lǐng)域大量使用了操作系統(tǒng)的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，在這些

8、領(lǐng)域大量使用了操作系統(tǒng)的概念和技術(shù)概念和技術(shù)其次，操作系統(tǒng)的技巧也在很多領(lǐng)域使用。其次，操作系統(tǒng)的技巧也在很多領(lǐng)域使用。如：抽象、緩存、并發(fā)等如：抽象、緩存、并發(fā)等171.1.設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng) 或者或者 修改現(xiàn)有的系統(tǒng)修改現(xiàn)有的系統(tǒng)2.2.加深對(duì)使用的加深對(duì)使用的OSOS的理解有利于深入編程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)打交道用戶為了開發(fā)應(yīng)用程序必須與操作系統(tǒng)打交道3.3.編程時(shí)借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和算法編程時(shí)借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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)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)域用到其他領(lǐng)域具體內(nèi)容如下：具

9、體內(nèi)容如下：184.4.選擇購(gòu)買操作系統(tǒng)選擇購(gòu)買操作系統(tǒng) 我們并不總使用我們并不總使用Win95/NT/2000/XPWin95/NT/2000/XP為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？（續(xù)）為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？（續(xù)）5.5.涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)的很多領(lǐng)域涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)的很多領(lǐng)域計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)/ /硬件到其他硬件到其他軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 算法算法 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)19 抽象抽象操作系統(tǒng)具有一種魔力（操作系統(tǒng)具有一種魔力（magicmagic） 提供了無限的提供了無限的CPU CPU 無限的內(nèi)存無限的內(nèi)存 6.6.思維方式的學(xué)習(xí)思維方式的學(xué)習(xí)206.6.思維方式的

10、學(xué)習(xí)思維方式的學(xué)習(xí) 大型、復(fù)雜操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大型、復(fù)雜操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 性能與方便使用性能與方便使用 性能與簡(jiǎn)單性性能與簡(jiǎn)單性 硬件與軟件硬件與軟件若理解操作系統(tǒng)得得內(nèi)部原理與結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)若理解操作系統(tǒng)得得內(nèi)部原理與結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)與編程會(huì)剛?cè)菀?。與編程會(huì)剛?cè)菀?。折衷折衷?quán)衡權(quán)衡例如：例如：linuxlinux是免費(fèi)公開代碼，可以改界面、功能。是免費(fèi)公開代碼，可以改界面、功能。213.操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)2 2）涉及面廣（并行程序，性能問題，結(jié)）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）構(gòu)問題，程序方法論，軟件工程，等等）1 1）實(shí)踐性強(qiáng)（從實(shí)踐總結(jié)出原理）實(shí)踐

11、性強(qiáng)（從實(shí)踐總結(jié)出原理） 例如：銀行家算法等。例如：銀行家算法等。3 3）錯(cuò)綜復(fù)雜：縱橫交叉）錯(cuò)綜復(fù)雜：縱橫交叉 22教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)容計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)容一一OS引引論論二二進(jìn)進(jìn)程程管管理理三三調(diào)調(diào)度度與與死死鎖鎖四四存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器管管理理五五設(shè)設(shè)備備管管理理六六文文件件管管理理七七OS接接口口十十UNIX介紹操作系統(tǒng)的基本概念、作用、特性和功能介紹進(jìn)程的概念、進(jìn)程控制、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和線程介紹各種調(diào)度算法和死鎖介紹內(nèi)存的分配、介紹內(nèi)存的分配、回收、保護(hù)和共享回收、保護(hù)和共享介紹了設(shè)備介紹了設(shè)備的分配、使的分配、使用、回收及用、回收及設(shè)備的特性設(shè)備的特

12、性文件存儲(chǔ)空間文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄的管理、目錄管理及讀寫管管理及讀寫管理和保護(hù)理和保護(hù)23第第 1 章章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論24主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性1.2 操作系統(tǒng)的的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的的發(fā)展過程1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用25重點(diǎn)：重點(diǎn)：操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的定義定義，操作系統(tǒng)的，操作系統(tǒng)的作用作用，操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的基本特性，基本特性，操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的主要功能主要功能難點(diǎn)：難點(diǎn)：操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的基本特性基本特性學(xué)習(xí)方法建議：識(shí)記，理解學(xué)

13、習(xí)方法建議：識(shí)記，理解計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：4261.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用P1 1.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)操作系統(tǒng)的目標(biāo) 1.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用 1.1.3 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ν苿?dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Ρ竟?jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容:27本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解操作系統(tǒng)的目標(biāo)；本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解操作系統(tǒng)的目標(biāo)；熟練掌握操作系統(tǒng)的作用；熟練掌握操作系統(tǒng)的作用；了解推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿α私馔苿?dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?81.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)操作系統(tǒng)的目標(biāo) P11、方便性2、有效性 （1）提高系統(tǒng)資源利用率 （2）提高系統(tǒng)吞吐量3、可擴(kuò)充性：擴(kuò)展功能如w

14、indows升級(jí)。4、開放性：是指系統(tǒng)能遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。問題：為什么會(huì)有如此多種類的操作系統(tǒng)？問題：為什么會(huì)有如此多種類的操作系統(tǒng)？方便性和有效性是設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)時(shí)最重要的兩個(gè)目標(biāo)。方便性和有效性是設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)時(shí)最重要的兩個(gè)目標(biāo)。291.1.2 1.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用P2P2v用戶的角度：用戶的角度：OSOS是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的的接口接口；v資源管理角度：資源管理角度：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者管理者。v另外，另外，OSOS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象抽象。

15、操作系統(tǒng)：管理者與魔幻家操作系統(tǒng)：管理者與魔幻家1）差）差好；好；2）少）少 多；多；3）復(fù)雜）復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單301 1、OSOS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口（圖接口（圖1 1）三種方式使用計(jì)算機(jī)：三種方式使用計(jì)算機(jī)：1）命令方式：）命令方式：例如例如DOS2）系統(tǒng)調(diào)用方式：）系統(tǒng)調(diào)用方式：在程序中使用在程序中使用OS提供的功能，必須通過提供的功能，必須通過系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用3）圖形、窗口方式：窗口、圖標(biāo)）圖形、窗口方式：窗口、圖標(biāo)31圖圖1 : OS向用戶提供的接口向用戶提供的接口322 2、OSOS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源管理者（圖作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源管理者（圖2

16、2）對(duì)四類資源進(jìn)行管理：對(duì)四類資源進(jìn)行管理：1）處理機(jī)管理）處理機(jī)管理2）存儲(chǔ)器管理）存儲(chǔ)器管理3）I/O設(shè)備管理設(shè)備管理4）文件管理）文件管理33圖圖2 2：OSOS作為資源管理者作為資源管理者34資源管理包含兩種資源共享使用的方法資源管理包含兩種資源共享使用的方法：分時(shí)分時(shí)：多個(gè)用戶（進(jìn)程）分時(shí)地用該資源，除：多個(gè)用戶（進(jìn)程）分時(shí)地用該資源，除了處理機(jī)外，還有很多其它的資源也必須分時(shí)地了處理機(jī)外，還有很多其它的資源也必須分時(shí)地使用，如使用，如I I0 0控制器、網(wǎng)卡等，這些控制部件包控制器、網(wǎng)卡等，這些控制部件包含了控制含了控制I I0 0的邏輯，必須分時(shí)地使用。的邏輯，必須分時(shí)地使用?？?/p>

17、分空分：存儲(chǔ)資源的空間可以被多個(gè)用戶（進(jìn)程：存儲(chǔ)資源的空間可以被多個(gè)用戶（進(jìn)程）共同以分割的方式占用。）共同以分割的方式占用。35裸機(jī)裸機(jī)(bare machine)虛擬機(jī)虛擬機(jī)(virtual machine) /擴(kuò)展機(jī)擴(kuò)展機(jī)(extended machine)覆蓋了軟件的機(jī)器覆蓋了軟件的機(jī)器抽象、隔離硬件的特性抽象、隔離硬件的特性-簡(jiǎn)單、易用、簡(jiǎn)單、易用、功能強(qiáng)功能強(qiáng) 注意注意：常用機(jī)器的操作系統(tǒng)信息存在外存：常用機(jī)器的操作系統(tǒng)信息存在外存C盤上，盤上，系統(tǒng)引導(dǎo)后存入內(nèi)存低址部分，位置是固定的。系統(tǒng)引導(dǎo)后存入內(nèi)存低址部分，位置是固定的。3 3、OSOS用作擴(kuò)充機(jī)器用作擴(kuò)充機(jī)器-實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)

18、資源的抽象實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象361.1.31.1.3推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ν苿?dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿4P4 1.不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率 2.方便用戶 3.器件的不斷更新?lián)Q代 4.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展371.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程P5操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)硬件技操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、應(yīng)用軟件的發(fā)展而發(fā)展的術(shù)、應(yīng)用軟件的發(fā)展而發(fā)展的目標(biāo)：充分利用硬件目標(biāo)：充分利用硬件 提供更好的服務(wù)提供更好的服務(wù)概概 述述38本節(jié)主要內(nèi)容 1.2.1無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1.2.2 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 1.2.3 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 1.2

19、.4 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) 1.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng) 1.2.6 微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展 本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握各類操作系統(tǒng)的含義、掌握各類操作系統(tǒng)的含義、特點(diǎn)以及三類基本的操作系統(tǒng)是什么特點(diǎn)以及三類基本的操作系統(tǒng)是什么391.2.1 無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)P51.1.人工操作方式人工操作方式一次完成一個(gè)功能（計(jì)算，一次完成一個(gè)功能（計(jì)算，I/OI/O，用戶思用戶思考考/ /反應(yīng)）反應(yīng)）程序通過卡片裝入程序通過卡片裝入用戶在控制臺(tái)前調(diào)試程序用戶在控制臺(tái)前調(diào)試程序40缺缺 點(diǎn)點(diǎn)（1 1）用戶獨(dú)占全機(jī)）用戶獨(dú)占全機(jī)（2 2）CPUCPU等待人工操作等待

20、人工操作 - -人機(jī)矛盾、人機(jī)矛盾、cpucpu與與I/OI/O設(shè)備設(shè)備之間速度不匹配的矛盾之間速度不匹配的矛盾（3 3）工作效率非常低：每一用戶都要自行編寫涉及）工作效率非常低：每一用戶都要自行編寫涉及到硬件的源代碼；工作量大，難度高，易出錯(cuò)，到硬件的源代碼；工作量大，難度高，易出錯(cuò)，需要大量人力和物力。需要大量人力和物力。412.2.脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/ /輸出方式輸出方式引入引入：為解決人機(jī)矛盾以及：為解決人機(jī)矛盾以及cpu與與I/O設(shè)備之間設(shè)備之間 速度不匹配的矛盾；速度不匹配的矛盾；方法：方法：數(shù)據(jù)的輸入和輸出不再直接在數(shù)據(jù)的輸入和輸出不再直接在cpu和和I/O設(shè)設(shè)備之間進(jìn)行；備之間進(jìn)

21、行；輸入時(shí)：輸入時(shí)：在外圍機(jī)的控制下先將數(shù)據(jù)讀入外存（磁在外圍機(jī)的控制下先將數(shù)據(jù)讀入外存（磁帶），當(dāng)帶），當(dāng)cpu需要數(shù)據(jù)時(shí)可以直接從外存高速輸入；需要數(shù)據(jù)時(shí)可以直接從外存高速輸入；輸出時(shí)：輸出時(shí)：cpu可以先將數(shù)據(jù)高速?gòu)膬?nèi)存送到外存。再可以先將數(shù)據(jù)高速?gòu)膬?nèi)存送到外存。再在外圍機(jī)的控制下將磁帶上的數(shù)據(jù)送往輸出設(shè)備。在外圍機(jī)的控制下將磁帶上的數(shù)據(jù)送往輸出設(shè)備。42程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出都是在外圍機(jī)的控制程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出都是在外圍機(jī)的控制之下完成的，之下完成的，即：即：程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出是在脫離主機(jī)的是在脫離主機(jī)的情況下進(jìn)行的情況下進(jìn)行的-稱為脫機(jī)輸入輸出方式稱為脫

22、機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入輸出：43脫機(jī)脫機(jī)I/OI/O的主要優(yōu)點(diǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)減少了減少了CPUCPU的空閑時(shí)間；的空閑時(shí)間；提高提高I/OI/O速度，緩和了速度，緩和了CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備間速設(shè)備間速度不匹配的矛盾。度不匹配的矛盾。441.2.2單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)P6批處理系統(tǒng)旨在提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞批處理系統(tǒng)旨在提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量吐量. .特征特征: : （1 1）自動(dòng)性）自動(dòng)性 （2 2）順序性）順序性 （3 3）單道性）單道性451.多道程序設(shè)計(jì)的基本概念：多道程序設(shè)計(jì)的基本概念：內(nèi)存同時(shí)內(nèi)存同時(shí)駐留駐留多道程多道程序序( (作業(yè)作業(yè)) )，處理機(jī)

23、，處理機(jī)( (單處理機(jī)單處理機(jī)) )以交替的方式同時(shí)處以交替的方式同時(shí)處理多道程序。理多道程序。宏觀：宏觀：已有多道程序開始運(yùn)行且尚未結(jié)束；已有多道程序開始運(yùn)行且尚未結(jié)束；微觀：微觀：某一時(shí)刻處理機(jī)只運(yùn)行某道作業(yè)。某一時(shí)刻處理機(jī)只運(yùn)行某道作業(yè)。作業(yè)作業(yè)C I/O CPU I/O CPU I/O作業(yè)作業(yè)B CPU I/O CPU I/O 作業(yè)作業(yè)A CPU I/O CPU I/O CPU 1.2.3多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)P746在磁盤上在磁盤上多個(gè)作業(yè)多個(gè)作業(yè)排成一個(gè)隊(duì)列（后備隊(duì)排成一個(gè)隊(duì)列（后備隊(duì)列）等待運(yùn)行列）等待運(yùn)行多道程序并發(fā)執(zhí)行多道程序并發(fā)執(zhí)行 - - 同時(shí)運(yùn)行同時(shí)運(yùn)行 選擇若干

24、作業(yè)裝入內(nèi)存（選擇若干作業(yè)裝入內(nèi)存（存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理）、）、 準(zhǔn)備運(yùn)行（準(zhǔn)備運(yùn)行（作業(yè)調(diào)度算法作業(yè)調(diào)度算法） 運(yùn)行一個(gè)作業(yè)，當(dāng)它等待時(shí)切換至內(nèi)存運(yùn)行一個(gè)作業(yè)，當(dāng)它等待時(shí)切換至內(nèi)存中的另一個(gè)作業(yè)（中的另一個(gè)作業(yè)（進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度）多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)過程：過程：47多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)好處：好處： （1 1）提高）提高CPUCPU的利用率；的利用率； （2 2）可提高內(nèi)存和）可提高內(nèi)存和I/OI/O設(shè)備的利用率；設(shè)備的利用率； （3 3）增加系統(tǒng)吞吐量。）增加系統(tǒng)吞吐量。系統(tǒng)吞吐量：系統(tǒng)吞吐量：是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所完成的總是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所完成的總工作量。工作量。能提高吞吐

25、量的原因：能提高吞吐量的原因： 1 1）使）使CPUCPU和資源保持和資源保持“忙碌忙碌”狀態(tài)；狀態(tài)； 2 2）僅當(dāng)作業(yè)完成或運(yùn)行不下去時(shí)才進(jìn)行切換，）僅當(dāng)作業(yè)完成或運(yùn)行不下去時(shí)才進(jìn)行切換，系統(tǒng)開銷小。系統(tǒng)開銷小。482.2.多道批處理系統(tǒng)的特征多道批處理系統(tǒng)的特征多道性多道性無序性：作業(yè)完成的先后順序和他們進(jìn)入內(nèi)無序性：作業(yè)完成的先后順序和他們進(jìn)入內(nèi)存的順序并無嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系存的順序并無嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系調(diào)度性調(diào)度性: 兩次調(diào)度兩次調(diào)度 A、先是作業(yè)調(diào)度、先是作業(yè)調(diào)度 ； B、其次是進(jìn)程調(diào)度。、其次是進(jìn)程調(diào)度。493.3.多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高資源利用率

26、高系統(tǒng)吞吐量大系統(tǒng)吞吐量大缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng) 作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間是指從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)開始，直作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間是指從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)開始，直至其完成并退出系統(tǒng)為止所經(jīng)歷的時(shí)間。至其完成并退出系統(tǒng)為止所經(jīng)歷的時(shí)間。無交互能力無交互能力504.4.多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題 處理機(jī)管理問題處理機(jī)管理問題 內(nèi)存管理問題內(nèi)存管理問題 I/OI/O設(shè)備管理問題設(shè)備管理問題 文件管理問題文件管理問題 作業(yè)管理問題作業(yè)管理問題 注意這里注意這里作業(yè)作業(yè)的概念的概念51操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(OS)的定義的定義P9 OSOS是一組是一組控制和管理計(jì)算機(jī)控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件

27、資硬件和軟件資源，源，合理地合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度（合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度（合理地組織計(jì)算機(jī)工作），以及組織計(jì)算機(jī)工作），以及方便用戶使用的方便用戶使用的程序的集合程序的集合521.2.4 1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)推動(dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)油苿?dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ翘岣吡κ翘岣哔Y源利用率資源利用率和和系統(tǒng)吞吐量；系統(tǒng)吞吐量；推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，則推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，則是是用戶的需求。用戶的需求。53用戶的需求用戶的需求人機(jī)交互人機(jī)交互共享主機(jī)共享主機(jī)便于用戶上機(jī)便于用戶上機(jī)54分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng) 工作方式工作方式（圖（圖3 3）

28、一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端；一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端；每個(gè)終端有一個(gè)每個(gè)終端有一個(gè)用戶在使用；用戶在使用；交互式交互式的向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求；的向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求；系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令采用系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式方式處理服務(wù)請(qǐng)求并通過交互方式在終端上向用戶處理服務(wù)請(qǐng)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)上步結(jié)果發(fā)出下道命令。顯示結(jié)果，用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命令。55主機(jī)主機(jī)終終端端圖圖3 分時(shí)系統(tǒng)的工作方式分時(shí)系統(tǒng)的工作方式 562.分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題及時(shí)接收及時(shí)接收及時(shí)處理及時(shí)處理 要做到及時(shí)處理，需要：要做到及時(shí)處理，需要：

29、 第一：第一：作業(yè)要直接進(jìn)入內(nèi)存，在內(nèi)存才能處理；作業(yè)要直接進(jìn)入內(nèi)存，在內(nèi)存才能處理； 第二：第二：不允許一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)期占用處理機(jī)；不允許一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)期占用處理機(jī)； 第三：第三：規(guī)定每個(gè)作業(yè)只能運(yùn)行很短的時(shí)間，使每個(gè)用戶規(guī)定每個(gè)作業(yè)只能運(yùn)行很短的時(shí)間，使每個(gè)用戶及時(shí)與自己的作業(yè)交互，從而用戶請(qǐng)求得到及時(shí)響應(yīng)。及時(shí)與自己的作業(yè)交互，從而用戶請(qǐng)求得到及時(shí)響應(yīng)。57操作系統(tǒng)將操作系統(tǒng)將CPUCPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段 -稱為稱為時(shí)間片時(shí)間片; ;操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)，每次服務(wù)一個(gè)時(shí)間片端用戶服務(wù)，每次服務(wù)一個(gè)時(shí)間片-其

30、特點(diǎn)是利用人的錯(cuò)覺，使人感覺不到其特點(diǎn)是利用人的錯(cuò)覺，使人感覺不到時(shí)間片：時(shí)間片：583.分時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)分時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)多路性：即同時(shí)性（宏觀的同時(shí)）多路性：即同時(shí)性（宏觀的同時(shí)）交互性交互性 獨(dú)立性：用戶好像獨(dú)占主機(jī)獨(dú)立性：用戶好像獨(dú)占主機(jī)及時(shí)性及時(shí)性同時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)宏觀：多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)宏觀：多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)CPUCPU微觀：多個(gè)人在不同時(shí)刻輪流使用微觀：多個(gè)人在不同時(shí)刻輪流使用CPUCPU用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請(qǐng)求提出新請(qǐng)求( (用戶直接干預(yù)每一步用戶直接干預(yù)每一步) )用戶感覺不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)用戶感

31、覺不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)（OSOS提供虛機(jī)器，各個(gè)用戶的虛提供虛機(jī)器，各個(gè)用戶的虛機(jī)器互不干擾）機(jī)器互不干擾）系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)591.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)P11是指系統(tǒng)能是指系統(tǒng)能及時(shí)及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控完成對(duì)該事件的處理，并控制所有制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。一致地運(yùn)行。601.應(yīng)用需求應(yīng)用需求實(shí)時(shí)控制：實(shí)時(shí)控制：工業(yè)控制、軍事控制、工業(yè)控制、軍事控制、.實(shí)時(shí)信息處理：實(shí)時(shí)信息處理： 電訊（自動(dòng)交換）、銀行、電訊（自動(dòng)交換）、銀行、 飛機(jī)訂票、股市行情飛機(jī)訂票

32、、股市行情612.實(shí)時(shí)任務(wù)實(shí)時(shí)任務(wù)周期性實(shí)時(shí)任務(wù)周期性實(shí)時(shí)任務(wù)非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)非周期性實(shí)時(shí)任務(wù) 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)聯(lián)系著一個(gè)非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)聯(lián)系著一個(gè)截止時(shí)間截止時(shí)間： 開始截止時(shí)間：開始截止時(shí)間：某任務(wù)在某時(shí)間前必須開始；某任務(wù)在某時(shí)間前必須開始； 完成截止時(shí)間：完成截止時(shí)間：某任務(wù)在某時(shí)間前必須完成。某任務(wù)在某時(shí)間前必須完成。 在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中必然存在著若干個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，這些任務(wù)通常在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中必然存在著若干個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，這些任務(wù)通常與某個(gè)（些）外部設(shè)備相關(guān)，能反應(yīng)或控制相應(yīng)的外部與某個(gè)（些）外部設(shè)備相關(guān)，能反應(yīng)或控制相應(yīng)的外部設(shè)備，因而帶有某種程度的緊迫性。設(shè)備，因而帶有某種程度的緊迫性。623.

33、實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較多路性多路性獨(dú)立性獨(dú)立性及時(shí)性及時(shí)性交互性交互性可靠性可靠性631.2.6 1.2.6 微機(jī)微機(jī)OSOS的發(fā)展的發(fā)展P12P12批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)和和實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)是操作是操作系統(tǒng)的三種基本類型，在此基礎(chǔ)上又發(fā)展系統(tǒng)的三種基本類型，在此基礎(chǔ)上又發(fā)展了具有多種類型操作特征的操作系統(tǒng)，稱了具有多種類型操作特征的操作系統(tǒng)，稱為通用操作系統(tǒng)：為通用操作系統(tǒng)：微機(jī)微機(jī) OSOS多處理機(jī)多處理機(jī) OSOS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) OSOS分布式分布式 OSOS64一、微機(jī)一、微機(jī)OS單用戶單任務(wù)單用戶單任務(wù)OS：CP/M，MS-DOS單用戶多任

34、務(wù)單用戶多任務(wù)OS：OS/2，MS-WINDOWS多用戶多任務(wù)多用戶多任務(wù)OS：UNIX65二、網(wǎng)絡(luò)二、網(wǎng)絡(luò)OS網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)：是指通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)把地理上分散的自是指通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)把地理上分散的自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，以達(dá)到數(shù)據(jù)通信和資源主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，以達(dá)到數(shù)據(jù)通信和資源共享目的的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。共享目的的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。自主計(jì)算機(jī)：是指具有獨(dú)立處理能力的計(jì)算機(jī)自主計(jì)算機(jī)：是指具有獨(dú)立處理能力的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)OS工作模式工作模式客戶客戶/服務(wù)器服務(wù)器對(duì)等模式對(duì)等模式66具有代表性的網(wǎng)絡(luò)具有代表性的網(wǎng)絡(luò)OSNovell公司的公司的Netware 4.1（最早引入我國(guó)局域網(wǎng)（最早引入我國(guó)局

35、域網(wǎng)上專用的上專用的OS）Microsoft公司的公司的Windows Server 3.5IBM公司的公司的LAN Server 4.0UNIXWindows NT主流主流OS67網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)OS的功能的功能網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊資源共享資源共享網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理互操作能力互操作能力68三、分布式三、分布式OS 一個(gè)分布式系統(tǒng)是若干計(jì)算機(jī)的集合，它們都有自己的一個(gè)分布式系統(tǒng)是若干計(jì)算機(jī)的集合，它們都有自己的局局部存儲(chǔ)器和外部設(shè)備；部存儲(chǔ)器和外部設(shè)備； 分布式系統(tǒng)是一個(gè)一體化的系統(tǒng)，在系統(tǒng)中有一個(gè)全局操分布式系統(tǒng)是一個(gè)一體化的系統(tǒng)，在系統(tǒng)中有一個(gè)全局操作系統(tǒng)，即分布式操作系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的資源分配作系

36、統(tǒng)，即分布式操作系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的資源分配和調(diào)度、任務(wù)劃分、信息傳輸、控制協(xié)調(diào)等工作，為用戶和調(diào)度、任務(wù)劃分、信息傳輸、控制協(xié)調(diào)等工作，為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的界面，標(biāo)準(zhǔn)的接口，用戶通過這一界面實(shí)提供一個(gè)統(tǒng)一的界面，標(biāo)準(zhǔn)的接口，用戶通過這一界面實(shí)現(xiàn)所需的操作和使用系統(tǒng)的資源，但操作和計(jì)算是在哪一現(xiàn)所需的操作和使用系統(tǒng)的資源，但操作和計(jì)算是在哪一臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行或使用哪個(gè)計(jì)算機(jī)的資源則由操作系統(tǒng)自臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行或使用哪個(gè)計(jì)算機(jī)的資源則由操作系統(tǒng)自動(dòng)完成，用戶不用知道，即分布式操作系統(tǒng)是透明的。動(dòng)完成，用戶不用知道，即分布式操作系統(tǒng)是透明的。69分布式分布式OS分布性分布性并行性并行性透明性透明性共

37、享性共享性健壯性健壯性70分布式分布式OS和網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)OS比較比較分布性分布性并行性并行性統(tǒng)一性統(tǒng)一性透明性透明性可靠性可靠性71分布式OS和網(wǎng)絡(luò)OS比較分布性 分布式分布式OS的處理和控制功能都是分布的，的處理和控制功能都是分布的，屬于真正的分布式系統(tǒng)；而網(wǎng)絡(luò)屬于真正的分布式系統(tǒng)；而網(wǎng)絡(luò)OS雖有一雖有一定的分布處理功能，但其控制功能大多集定的分布處理功能，但其控制功能大多集中在某（幾）個(gè)主機(jī)和服務(wù)器中，仍屬于中在某（幾）個(gè)主機(jī)和服務(wù)器中，仍屬于集中式系統(tǒng)。集中式系統(tǒng)。72分布式OS和網(wǎng)絡(luò)OS比較并行性 分布式分布式OS的任務(wù)分配程序可將多個(gè)任務(wù)甚的任務(wù)分配程序可將多個(gè)任務(wù)甚至單個(gè)任務(wù)分配到多

38、個(gè)處理單元并行執(zhí)行；至單個(gè)任務(wù)分配到多個(gè)處理單元并行執(zhí)行； 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)OS無這樣的任務(wù)分配功能。無這樣的任務(wù)分配功能。73分布式OS和網(wǎng)絡(luò)OS比較統(tǒng)一性 分布式系統(tǒng)中每個(gè)計(jì)算機(jī)共享一個(gè)統(tǒng)一的分布式系統(tǒng)中每個(gè)計(jì)算機(jī)共享一個(gè)統(tǒng)一的分布式分布式OS，它們都裝有這個(gè)，它們都裝有這個(gè)OS內(nèi)核的副內(nèi)核的副本，內(nèi)核對(duì)該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行基本的控制；本，內(nèi)核對(duì)該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行基本的控制； 而網(wǎng)絡(luò)各個(gè)工作站計(jì)算機(jī)上可以裝有不同而網(wǎng)絡(luò)各個(gè)工作站計(jì)算機(jī)上可以裝有不同的的OS74分布式OS和網(wǎng)絡(luò)OS比較透明性 分布式分布式OS將所有的軟件和硬件集合成單系將所有的軟件和硬件集合成單系統(tǒng)，使用戶感覺這樣一群機(jī)器與一臺(tái)單處統(tǒng)，使

39、用戶感覺這樣一群機(jī)器與一臺(tái)單處理機(jī)分時(shí)系統(tǒng)是一樣的，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)用理機(jī)分時(shí)系統(tǒng)是一樣的，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)用戶是透明的，系統(tǒng)的分布性被隱藏了；戶是透明的，系統(tǒng)的分布性被隱藏了； 而網(wǎng)絡(luò)而網(wǎng)絡(luò)OS中，用戶明確知道系統(tǒng)是由多臺(tái)中，用戶明確知道系統(tǒng)是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的，必須通過服務(wù)器的名稱來計(jì)算機(jī)構(gòu)成的，必須通過服務(wù)器的名稱來請(qǐng)求服務(wù)，即系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)用戶是不透明的，請(qǐng)求服務(wù)，即系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)用戶是不透明的，僅操作實(shí)現(xiàn)上透明。僅操作實(shí)現(xiàn)上透明。75分布式OS和網(wǎng)絡(luò)OS比較可靠性 分布式系統(tǒng)中所有的計(jì)算機(jī)都是平等的，分布式系統(tǒng)中所有的計(jì)算機(jī)都是平等的，都裝有分布式都裝有分布式OS內(nèi)核的副本，某臺(tái)機(jī)器崩內(nèi)核的副本，某

40、臺(tái)機(jī)器崩潰時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常工作，可靠性與潰時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常工作，可靠性與健壯性非常好；健壯性非常好； 而網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器若出現(xiàn)故障，則整個(gè)網(wǎng)而網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器若出現(xiàn)故障，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就癱瘓了。絡(luò)就癱瘓了。 真正實(shí)用的分布式真正實(shí)用的分布式OS：荷蘭：荷蘭Virije大學(xué)研制大學(xué)研制的的Amoeba和美國(guó)和美國(guó)Carnegie Mellon大學(xué)研大學(xué)研制的制的Mach算是其中的代表。算是其中的代表。761.3 OS的基本特性的基本特性P14本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容： 1.3.1 并發(fā)性并發(fā)性 1.3.2 共享性共享性 1.3.3 虛擬技術(shù)虛擬技術(shù) 1.3.4 異步性異步性本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：本節(jié)學(xué)

41、習(xí)目標(biāo)：熟練掌握并發(fā)、共享、虛擬、異步的定義熟練掌握并發(fā)、共享、虛擬、異步的定義771.3.1 并發(fā)性并發(fā)性P14 1.并行與并發(fā)并行與并發(fā)并發(fā)性：并發(fā)性：兩個(gè)或多個(gè)事件在兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生；內(nèi)發(fā)生；在多道程序環(huán)境下，宏觀上有多個(gè)程序在在多道程序環(huán)境下，宏觀上有多個(gè)程序在運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻只運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻只有一道程序在運(yùn)行有一道程序在運(yùn)行并行性：并行性：兩個(gè)或多個(gè)事件在兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻同一時(shí)刻發(fā)生發(fā)生是操作系統(tǒng)最是操作系統(tǒng)最重要的特征重要的特征78并行執(zhí)行并行執(zhí)行即同時(shí)執(zhí)行即同時(shí)執(zhí)行單處理機(jī)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)并行，但可實(shí)現(xiàn)并發(fā)；

42、單處理機(jī)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)并行，但可實(shí)現(xiàn)并發(fā)；多處理機(jī)系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)并發(fā)，又可實(shí)現(xiàn)并行。多處理機(jī)系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)并發(fā)，又可實(shí)現(xiàn)并行。 并行是一種并行是一種物理物理的、或的、或微觀微觀的同時(shí)性概念的同時(shí)性概念 并發(fā)是一種并發(fā)是一種邏輯邏輯的、或的、或宏觀宏觀的同時(shí)性概念的同時(shí)性概念 進(jìn)一步理解并發(fā)和并行：792.2.引入進(jìn)程引入進(jìn)程 并發(fā)的實(shí)現(xiàn)：進(jìn)程（動(dòng)態(tài)的）代替程序（靜態(tài)的）并發(fā)的實(shí)現(xiàn)：進(jìn)程（動(dòng)態(tài)的）代替程序（靜態(tài)的） 3.3.引入線程引入線程801.3.2 共享性共享性共享性定義：共享性定義：是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用；中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用；兩種

43、資源共享方式：兩種資源共享方式： 互斥共享：互斥共享：時(shí)間片內(nèi)獨(dú)用時(shí)間片內(nèi)獨(dú)用-打印機(jī)；打印機(jī)； 同時(shí)訪問：同時(shí)訪問：對(duì)磁盤的訪問對(duì)磁盤的訪問只是讀。只是讀。81互斥共享互斥共享臨界資源：臨界資源：在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源，如大多數(shù)物理設(shè)備，表格，變量等；資源，如大多數(shù)物理設(shè)備，表格，變量等；對(duì)臨界資源必須互斥共享對(duì)臨界資源必須互斥共享例如：例如：讀盤可以同時(shí)進(jìn)行讀盤可以同時(shí)進(jìn)行 寫盤不能同時(shí)進(jìn)行寫盤不能同時(shí)進(jìn)行-此時(shí)磁盤時(shí)臨界資源此時(shí)磁盤時(shí)臨界資源 共享變量必須是臨界資源共享變量必須是臨界資源82并發(fā)并發(fā)和和共享共享是操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征是操

44、作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征-互為存在的條件互為存在的條件 一方面：資源共享是以進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行為條件的，若一方面：資源共享是以進(jìn)程的并發(fā)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題；系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；另一方面，若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)施有效管理，協(xié)另一方面，若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)施有效管理，協(xié)調(diào)好諸進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問，也必然影響到程序并調(diào)好諸進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問，也必然影響到程序并發(fā)執(zhí)行的程度，甚至無法并發(fā)執(zhí)行。發(fā)執(zhí)行的程度，甚至無法并發(fā)執(zhí)行。831.3.3 虛擬技術(shù)虛擬技術(shù)虛擬技術(shù)：虛擬技術(shù)：通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變

45、為若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物；為若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物；如虛擬處理機(jī)，虛擬內(nèi)存，虛擬外部設(shè)備等；如虛擬處理機(jī)，虛擬內(nèi)存，虛擬外部設(shè)備等；兩種方式實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)：兩種方式實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)： 時(shí)分復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用技術(shù)和和空分復(fù)用技術(shù)空分復(fù)用技術(shù)841.時(shí)分復(fù)用技術(shù)1）虛擬處理機(jī)技術(shù)2）虛擬設(shè)備技術(shù)2.空分復(fù)用技術(shù)1)虛擬磁盤技術(shù)2）虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)（內(nèi)存）851.3.4 異步性異步性 在多道程序環(huán)境中，進(jìn)程是以人們不可預(yù)在多道程序環(huán)境中，進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)，此即進(jìn)程的異步性知的速度向前推進(jìn)，此即進(jìn)程的異步性86操作系統(tǒng)的主要任務(wù)：1 1）為多道程序的運(yùn)行提供良好的運(yùn)行環(huán)境；為多道程序的運(yùn)行提供良好

46、的運(yùn)行環(huán)境；2 2）保證多道程序能有保證多道程序能有 條不紊地、高效地運(yùn)行；條不紊地、高效地運(yùn)行；3 3）能最多程度地提高系統(tǒng)中各種資源的利用能最多程度地提高系統(tǒng)中各種資源的利用率和方便用戶的使用。率和方便用戶的使用。1.4 OS的主要功能的主要功能P1887處理機(jī)管理處理機(jī)管理存儲(chǔ)器管理（內(nèi)存的分配、回收）存儲(chǔ)器管理（內(nèi)存的分配、回收）設(shè)備管理功能設(shè)備管理功能文件管理功能文件管理功能操作系統(tǒng)與用戶之間的接口操作系統(tǒng)與用戶之間的接口 操作系統(tǒng)的任務(wù)操作系統(tǒng)的任務(wù)881.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能1.4.2 存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理功能1.4.3 設(shè)備管理功能設(shè)備管理功能1.4.4 文

47、件管理功能文件管理功能1.4.5 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口操作系統(tǒng)與用戶之間的接口 本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解操作系統(tǒng)的主要功能本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解操作系統(tǒng)的主要功能本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容：89 在多道程序和多用戶情況下，要組織多個(gè)作在多道程序和多用戶情況下，要組織多個(gè)作業(yè)同時(shí)運(yùn)行，就要解決對(duì)業(yè)同時(shí)運(yùn)行，就要解決對(duì)處理機(jī)分配調(diào)度策略處理機(jī)分配調(diào)度策略、分配實(shí)施分配實(shí)施和和資源回收資源回收等問題，這就是處理機(jī)管等問題，這就是處理機(jī)管理功能。理功能。1.4.1 1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能90 創(chuàng)建和撤銷進(jìn)程（線程），對(duì)諸進(jìn)程（線程）創(chuàng)建和撤銷進(jìn)程（線程），對(duì)諸進(jìn)程（線程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)

48、現(xiàn)進(jìn)程（線程）之間的信息交的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程（線程）之間的信息交換，以及按照一定的算法把處理機(jī)分配給進(jìn)程（線換，以及按照一定的算法把處理機(jī)分配給進(jìn)程（線程）。程）。進(jìn)程控制進(jìn)程控制進(jìn)程同步進(jìn)程同步進(jìn)程通信進(jìn)程通信調(diào)度：作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度調(diào)度：作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度處理機(jī)管理的主要功能是：91作業(yè)調(diào)度：作業(yè)調(diào)度：只有批處理操作系統(tǒng)才有，他是從后只有批處理操作系統(tǒng)才有，他是從后備作業(yè)隊(duì)列中按一定算法將作業(yè)調(diào)入調(diào)入內(nèi)存。備作業(yè)隊(duì)列中按一定算法將作業(yè)調(diào)入調(diào)入內(nèi)存。進(jìn)程調(diào)度：是所有操作系統(tǒng)中都有的。進(jìn)程調(diào)度：是所有操作系統(tǒng)中都有的。921.4.2 存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理功能 存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)：存

49、儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)：為多道程序的運(yùn)行提供良為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲(chǔ)器，提高存儲(chǔ)器的好的環(huán)境，方便用戶使用存儲(chǔ)器，提高存儲(chǔ)器的利用率以及能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存（利用率以及能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存（使大程序在內(nèi)存使大程序在內(nèi)存上運(yùn)行，從軟件方面解決）。上運(yùn)行，從軟件方面解決）。1 1、內(nèi)存分配：、內(nèi)存分配：分配方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、回收分配方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、回收2 2、內(nèi)存保護(hù)：、內(nèi)存保護(hù)：界限寄存器與越界中斷界限寄存器與越界中斷3 3、地址映射：、地址映射：程序的裝入、邏輯地址與物理地址程序的裝入、邏輯地址與物理地址4 4、內(nèi)存擴(kuò)充：、內(nèi)存擴(kuò)充：擴(kuò)充的意義、調(diào)入與對(duì)換擴(kuò)充的意義、調(diào)入與對(duì)換93設(shè)備管理的基本任務(wù)設(shè)備管理的基本任務(wù): : 1 1）完成用戶進(jìn)程提出的）完成用戶進(jìn)程提出的I/OI/O請(qǐng)求；請(qǐng)求； 2 2）為用戶進(jìn)程分配其所需的）為用戶進(jìn)程分配其所需的I/OI/O設(shè)備；設(shè)備； 3 3）提高）提高CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備的利用率；設(shè)備的利用率； 4 4）提