操作系統(tǒng)原理

1、操作系統(tǒng)原理操作系統(tǒng)原理操作系統(tǒng)是一個大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計算機系統(tǒng)軟、硬件資源的分配和管理; 控制和協(xié)調(diào)并發(fā)活動 ; 提供用戶接口，使用戶獲得 良好的工作環(huán)境。以多道程序設(shè)計為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)具備的主要特征是并發(fā)與共享。 另 外。由于操作系統(tǒng)要隨時處理各種事件，所以它也具備不確定性。操作系統(tǒng)具有的資源管理功能包括：處理機分配、存儲管理、設(shè)備管理、軟件資源管理。操作系統(tǒng)資源管理的目標(biāo)是提高系統(tǒng)資源 的利用率 和方便用戶使用。操作系統(tǒng)的核心任務(wù)是系統(tǒng)資源分配、控制和協(xié)調(diào)并發(fā)活動。批量操作系統(tǒng)的主要特征是“批量”，優(yōu)點是系統(tǒng)的吞吐率高， 缺點是對用戶的響應(yīng)時間較長，用戶不能及時了解自己程序的運行情

2、況并加以控制。分時操作系統(tǒng)一般采用時間片輪轉(zhuǎn)的辦法， 使一臺計算機同時為 多個終端用戶服務(wù)，該系統(tǒng)對每個用戶都能保證足夠快的響應(yīng)時間 , 并提供交互會話功能。分時系統(tǒng)與批量系統(tǒng)的主要差別在于，所有 用戶界面都是通過像電傳打字機或CR碾機終端那樣的設(shè)備產(chǎn)生的。每個用戶通過各自的終端使用計算機。分時系統(tǒng)具有的特點：并行性：共享一臺計算機的眾多聯(lián)機用戶可以在各自的終端上同時處理 自己的程序 ; 獨占性：分時操作系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)的方法使一臺計 算機同時為許多終端用戶服務(wù);交互性：用戶與計算機之間可以進行 “對話”，用戶可以根據(jù)運算結(jié)果提出下一步要求，直到全部工作 完成。（批量操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)的

3、出現(xiàn)標(biāo)志著操作系統(tǒng)的初步形成。）實時操作系統(tǒng)能夠?qū)ν獠枯斎氲男畔⒃谝?guī)定的時間內(nèi)（截止期限deadline ） 處理完畢并作出反應(yīng)。其另一個重要的特征是可預(yù)測性分析。操作系統(tǒng)功能應(yīng)該具有有限的、己知的執(zhí)行時間。對實時應(yīng)用 進程的 CPU 調(diào)度應(yīng)該是基于時間約束的，以滿足截止期限的要求。 主存管理，即使 有虛擬主存，也不能采用異步和無法預(yù)測的頁而或 段的換進換出。而文 件在磁盤上的物理結(jié)構(gòu)一般應(yīng)采用連續(xù)分配方 式，以避免耗時的、不可 確定的文件操作，如動態(tài)確定磁盤柱面的 搜尋操作。實時系統(tǒng)按其使用 方式分為實時控制和實時信息處理。 實時系統(tǒng)要求有高可靠性和安全性， 系統(tǒng)的效率（靈活性）則放在第 二

4、位，系統(tǒng)通常是采用雙工方式工作的。 實時操作系統(tǒng)沒有分時操作系統(tǒng)那樣強的交互會話功能，通常不允許用戶通過實時終端設(shè)備去編寫新的程序或修改己有的程序。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)除了具備一般操作系統(tǒng)應(yīng)具有的功能模塊之外 （如 系統(tǒng) 核心、設(shè)備管理、存儲管理、文件系統(tǒng)等），還要增加一個網(wǎng)絡(luò) 通信模 塊，該模塊由通信接口中斷處理程序、通信控制程序以及各級網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等軟件組成。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的功能包括：允許用戶 訪問網(wǎng)絡(luò)主機中 的各種資源; 對用戶訪問進行控制，僅允許授權(quán)用戶 訪問特定的資源; 對遠(yuǎn)程資源的利用如同本地資源一樣; 提供全網(wǎng)統(tǒng) 一的 記賬辦法 ; 聯(lián)機地提供最近的網(wǎng)絡(luò)說明資料; 提供比單機更可靠 的操作

5、。分布式系統(tǒng)又稱為分布式計算機系統(tǒng)或分布式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 是 由多 個相互連接的處理單元組成的計算機系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)是一個 一體化的 系統(tǒng)。在整個系統(tǒng)中有一個全局的操作系統(tǒng)稱為分布式操作系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)全系統(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， 并為用戶提供一個統(tǒng)一的界面、標(biāo)準(zhǔn)的接口。UNIX是多用戶交互式分時操作系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上分成核心層和實用層。其中，核心層小巧，設(shè)計得非常精干簡潔，包寸舌進程管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)幾個部分，主要算法經(jīng)過反復(fù)推敲 , 對其中包含的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)和程序進行了精心設(shè)計，只需占用很小的存 儲空間，并能常駐內(nèi) 存，保證了系統(tǒng)較高的工作效率 ;

6、實用層豐富， 是那些能從核心層分離出 來的部分， 包含豐富的語言處理程序和其 他操作系統(tǒng)常見的實用程序 （如 編輯程序、調(diào)試程序、有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和文件管理的實用程序等），它們以核外程序形式出現(xiàn)并在用戶 環(huán)境下運行。UNIX使用靈活的命令語言shello shell屬于核外程序，同時作為一種程序設(shè)計語言，它具有許多高級語言所擁有的控制流能力，如I過、for while 、 unti 1 case 語句，以及對字符串變量的賦值、 替換、傳 遞參數(shù)、命令替換等能力。用戶可以根據(jù)這些功能用 shell 語言寫出 “ shell ” 程序存入文件，以后用戶只要打入相應(yīng)的 文件名就能執(zhí)行它， 這種方法易

7、于系統(tǒng)的擴充。UNIX系統(tǒng)采用樹型目錄結(jié)構(gòu)來組織各種文件及文件的目錄，這 樣的 組織方式有利于輔存空間分配及快速查找文件，也可以為不同 用戶的文 件提供文件共享和存取控制的能力，且保證用戶之間安全 高效的合作。UNIX系統(tǒng)中的文件是無結(jié)構(gòu)的字節(jié)序列。在缺省情況下，文件 都是 順序存取的，但用戶如果需要的話，也可為文件建立自己需要 的結(jié)構(gòu)， 用戶可以通過改變讀/ 寫指針對文件進行隨機存取。 UNIX 將外部設(shè)備與文件一樣看待，外部設(shè)備如同磁盤上的普通文件一樣被訪問、共享和保護。UNIX系統(tǒng)所有的實用程序?qū)雍秃诵膶拥?0%弋碼是用C語言寫成的，這使得UNIX成為一個可移植的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的課移

8、植性帶來了應(yīng)用程序的可移植性，因而用戶的應(yīng)用程序既可用于小型機, 又可用于其他的微型機或大型機，從而大大提高了用戶的工作效率。UNIX也鼓勵用戶用UNIX的工具開發(fā)自己適合需要的環(huán)境，造成UNIX系統(tǒng)版木太多，應(yīng)用程序的可移植性不能完全實現(xiàn); UNIX 的核心是無序模塊結(jié)構(gòu)，不是層次式的，故顯得十分復(fù)雜，不易修改和擴充；UNIX也缺少諸如實時控制、分布式處理、網(wǎng)絡(luò)處理等能力， 這一缺點也在不斷改進中。進程是指一個具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行 活 動。進程是一個能獨立運行的單位，能與其他進程并行的活動。 進程是 競爭計算機系統(tǒng)有限資源的基本單位，也是進行處理機調(diào)度 的基本單位。進

9、程是程序在處理機上的一次執(zhí)行過程，它是一動態(tài)概念; 程序 是指令的有序集合，其本身沒有任何運行的含義，它是一個靜態(tài)概 念。進程 是有一定生命期的，它能夠動態(tài)地產(chǎn)生和消亡，即進程可 由“創(chuàng)建”而 產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停，以致最 后由“撤銷”而消 亡 ; 程序可以作為一種軟件資料而長期保存。在支持多任務(wù)運行的操作系統(tǒng)中，活動的最小單位是進程。進程 一定 包含一個程序，因為程序是進程完成功能的邏輯描述 ; 而一個程 序可以對 應(yīng)多個進程。如果同一程序同時運行于若干不同的數(shù)據(jù)集合上，它將屬于若干個不同的進程。或者說，若干不同的進程可以 包含相同的程序，即用同一程序?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)先后或同時加以處理， 就對應(yīng)于好幾個進程。文件的邏輯結(jié)構(gòu)可分為兩種形式：無結(jié)構(gòu)的流式文件、有結(jié)構(gòu) 的記錄式文件。其中，無結(jié)構(gòu)的流式文件是相關(guān)的有序字符的集合，文件長度即 為所含字符數(shù)。流式文件不分成記錄，而是直接由一連串信息組成。 對流式文件而言，它是按信息的個數(shù)或以特殊字符為界進行存取的。 流式文件對操作系統(tǒng)而言，管理比較方便; 對用戶而言，適于進行字 符流的正文處理，也可以不受約束地靈活組織其文件內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)。UNIX