操作系統(tǒng)第一章

1、操作系統(tǒng)主講 陳曉明2014年9月Email: minny- Tel:3600543(H) 2022/10/71第一章 操作系統(tǒng)引論教材：湯小丹.計算機操作系統(tǒng)（第四版）.西安電子科技大學出版社 參考書：鄒恒明.計算機的心智-操作系統(tǒng)之哲學原理. 機械工業(yè)出版社Andrew S.Tanenbaum.現(xiàn)代操作系統(tǒng).機械工業(yè)出版社 William Stallings. 操作系統(tǒng)內(nèi)核與設計原理. 電子工 業(yè)出版社張獻忠. 操作系統(tǒng)學習輔導. 清華大學出版社2022/10/72第一章 操作系統(tǒng)引論參考網(wǎng)站中大操作系統(tǒng)CAI:/os/南開操作系統(tǒng)CAI：2/OSTEACH/fr

2、ame_4.asp貴大操作系統(tǒng) CAI:36貴大開放實驗系統(tǒng): 372022/10/73第一章 操作系統(tǒng)引論本課程地位專業(yè)核心課程考研核心課程技術開發(fā)的理論基礎2022/10/74第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)與其它專業(yè)課程的關系前趨基礎課程計算機組成原理（組織與結(jié)構(gòu)）程序設計基礎數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后繼發(fā)展課程軟件工程數(shù)據(jù)庫基礎計算機網(wǎng)絡高級程序設計2022/10/75第一章 操作系統(tǒng)引論成績考核方法作業(yè)、出勤率：20考試成績：80注意：作業(yè)、報告上交時間2022/10/76第一章 操作系統(tǒng)引論本課程內(nèi)容第一章 操作系統(tǒng)引論第二章 進程的描述與控制第三章 處理機調(diào)度與死鎖第四章 存儲器管理第五章 虛擬存儲

3、器第六章 輸入輸出系統(tǒng)第七章 文件管理第八章 磁盤存儲器的管理第九章 操作系統(tǒng)接口2022/10/77第一章 操作系統(tǒng)引論第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)是什么？在計算機運行過程中扮演什么角色？它的來歷是什么？它有一些什么基本概念？我們應如何看待操作系統(tǒng)？它是如何參與到程序的執(zhí)行過程中的？2022/10/78第一章 操作系統(tǒng)引論第一章 操作系統(tǒng)引論1.1 操作系統(tǒng)的目標和作用1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.3 操作系統(tǒng)的基本特性1.4 操作系統(tǒng)的主要功能1.5 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境1.6 OS結(jié)構(gòu)設計2022/10/79第一章 操作系統(tǒng)引論魔術師 將丑陋變得美好，將沒有變?yōu)橛?，將少變?yōu)槎啵还芾碚?對所

4、有計算機資源進行管理以達到公平和效率的“雙料”境界操作系統(tǒng)所扮演的角色2022/10/710第一章 操作系統(tǒng)引論程序是如何運行的？程序設計語言高級語言程序編譯器和匯編器機器語言程序操作系統(tǒng)（加載器、文件、內(nèi)存）進 程操作系統(tǒng)（CPU調(diào)度，進程管理）CPU上執(zhí)行操作系統(tǒng)（文件、輸入輸出）結(jié) 果人工編寫程序語言執(zhí)行環(huán)境指令集結(jié)構(gòu)2022/10/711第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)是什么?操作系統(tǒng)為你完成所有 “硬件相關、應用無關”的工作，以給你 方便、效率、安全2022/10/712第一章 操作系統(tǒng)引論計算機系統(tǒng)： 計算機軟件計算機硬件：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備操作系統(tǒng)是什么?計算

5、機硬件2022/10/713第一章 操作系統(tǒng)引論 編譯程序 操作系統(tǒng) 解釋程序 系統(tǒng)軟件 語言處理系統(tǒng) 匯編程序 常用的例行程序 庫連接程序等計算機軟件 連接編譯程序 診斷排錯程序 應用軟件 ：火車售票系統(tǒng)、超市管理系統(tǒng)2022/10/714第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)的定義 操作系統(tǒng)（operating system，簡稱OS）是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合它們管理和控制計算機系統(tǒng)中的軟件和硬件資源，合理地組織計算機工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強大、使用方便和可擴展的工作環(huán)境，從而在計算機與其用戶之間起到接口的作用。 2022/10/715第一

6、章 操作系統(tǒng)引論1.1 操作系統(tǒng)的目標和作用操作系統(tǒng)的目標方便性（配置OS后計算機系統(tǒng)更容易使用）有效性（改善資源利用率，提高系統(tǒng)的吞吐量）可擴充性（為適應計算機硬件、體系結(jié)構(gòu)以及計算機應用發(fā)展的要求。與OS的結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，推動了OS結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展）開放性（OS應遵循世界標準規(guī)范。是90年代后計算機技術的核心問題，是衡量新出系統(tǒng)或軟件能否被廣泛應用的至關重要的因素）2022/10/716第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)的作用計算機硬件設備如何使用？底層硬件控制用戶輸入處理結(jié)果課程導論2022/10/717第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)的作用OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口命令方式系統(tǒng)調(diào)用方式圖形

7、、窗口方式2022/10/718第一章 操作系統(tǒng)引論OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者處理器存儲器I/O設備文件（數(shù)據(jù)和程序）操作系統(tǒng)的作用2022/10/719第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)的作用OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象裸機：沒有配置任何軟件的計算機軟件是在硬件基礎之上對硬件的性能加以擴充和完善把覆蓋了軟件的機器稱為擴充機器或虛機器OS包含了若干個層次，因此在裸機上覆蓋OS后，便可獲得一臺功能顯著增強，使用極為方便的多層擴充機器或多層虛機器。2022/10/720第一章 操作系統(tǒng)引論推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力不斷提高計算機資源的利用率（多道批處理系統(tǒng)、SPOOLing系統(tǒng)、虛擬存儲器技術、網(wǎng)絡

8、環(huán)境下的網(wǎng)絡文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）方便用戶（分時系統(tǒng)、圖形用戶界面）器件的不斷更新?lián)Q代（隨微機芯片的發(fā)展，微機OS也不斷發(fā)展；OS支持的外設越來越多）計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展（OS由單機系統(tǒng)發(fā)展為多機系統(tǒng)；計算機網(wǎng)絡OS)不斷提出新的應用需求(實時OS，嵌入式OS)2022/10/721第一章 操作系統(tǒng)引論1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 操作系統(tǒng)因由客觀的需要而產(chǎn)生，它伴隨著計算機技術及其應用的發(fā)展而逐漸發(fā)展和不斷完善，它與運行其上的計算機組成與體系結(jié)構(gòu)休戚與共，它的功能由弱到強，在計算機系統(tǒng)中的地位不斷提高，至今，它已成為計算機系統(tǒng)的核心。2022/10/722第一章 操作系統(tǒng)引論1.2 操作系

9、統(tǒng)的發(fā)展過程 操作系統(tǒng)的產(chǎn)生 1.2.1 人工操作階段（20世紀40年代） 1.2.2 單道批處理階段（ 20世紀50年代） 1.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)階段（20世紀60年代初）操作系統(tǒng)的形成 1.2.4 多道批處理（ 20世紀60年代中） 1.2.5 分時系統(tǒng)（ 20世紀60年代后）1.2.6 實時操作系統(tǒng)（ 20世紀60年代后）2022/10/723第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)的發(fā)展（80年代開始）1.2.7 微機操作系統(tǒng)1.2.8 多處理機操作系統(tǒng)1.2.9 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)1.2.10 分布式操作系統(tǒng)1.2.11 嵌入式操作系統(tǒng)2022/10/724第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.1 人工操作階段

10、電子管計算機，無操作系統(tǒng)，由手工控制作業(yè)的輸入輸出,通過控制臺開關啟動程序運行。 用戶使用計算機的過程大致如下：先把程序紙帶裝上輸入機，啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送入計算機，然后通過控制臺開關啟動程序運行，計算完畢后，用戶拿走打印結(jié)果，并卸下紙帶。2022/10/725第一章 操作系統(tǒng)引論手工交互方式的特點(1) 程序設計直接編制二進制目標程序 (2) 輸入輸出設備主要是紙帶和卡片 (3) 程序員上機必須預約機時(4) 程序員自己上機操作 (5) 程序的啟動與結(jié)束處理都以手工方式進行(6) 程序員的操作以交互方式進行(控制臺) (7) 單用戶方式(8) 程序執(zhí)行過程得不到任何幫助2022/10/7

11、26第一章 操作系統(tǒng)引論手工交互方式的缺點用戶獨占計算機手工裝卸、人工判斷、手工修改與調(diào)試內(nèi)存指令等造成CPU空閑；提前完成造成剩余預約時間內(nèi)的CPU完全空閑；I/O設備的慢速與CPU的速度不匹配造成的CPU空閑等待時間。2022/10/727第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.2 單道批處理系統(tǒng) 晶體管計算機，操作系統(tǒng)的雛形，稱為監(jiān)督程序。 為縮短手工操作的時間，使作業(yè)與作業(yè)之間的過渡擺脫人為干預，實現(xiàn)自動化，便出現(xiàn)了批處理（把若干個作業(yè)合成一批，調(diào)入計算機執(zhí)行，完成后再調(diào)入下一批作業(yè)） 單道批處理： 聯(lián)機批處理 脫機批處理 2022/10/728第一章 操作系統(tǒng)引論 用戶將作業(yè)交到機房，操作員將一

12、批作業(yè)輸入到輔存（如磁帶）上，形成一個作業(yè)隊列。當需要調(diào)入作業(yè)時，監(jiān)督程序從這一批中選一道作業(yè)調(diào)入內(nèi)存運行。當這一作業(yè)完成時，監(jiān)督程序調(diào)入另一道程序，直到這一批作業(yè)全部完成。單道批處理系統(tǒng)的工作過程2022/10/729第一章 操作系統(tǒng)引論聯(lián)機批處理：由CPU直接控制作業(yè)輸入輸出脫機批處理：由外圍機控制作業(yè)輸入輸出2022/10/730第一章 操作系統(tǒng)引論聯(lián)機批處理和脫機批處理2022/10/731第一章 操作系統(tǒng)引論卡片IBM1401IBM7094IBM1401輸入磁帶磁帶機卡片閱讀機輸出磁帶打印機脫機批處理2022/10/732第一章 操作系統(tǒng)引論作業(yè)（步）間不需要人的干預監(jiān)控程序常駐內(nèi)存

13、，開機后第一個進入內(nèi)存，直到關機一直駐留在內(nèi)存中專職操作員，程序員不在現(xiàn)場單道監(jiān)控程序只為一個計算機系統(tǒng)設計開發(fā)過程可以使用FORTRAN等高級語言，程序的最后一條指令需是返回控制到監(jiān)控程序單道批處理階段的特征2022/10/733第一章 操作系統(tǒng)引論作業(yè)轉(zhuǎn)換時間大大減小，系統(tǒng)運行效果提高（自動性、順序性）存在I/O慢造成的CPU空閑等待時間（單道）程序員（和非編程用戶）無法同計算機交互一個操作系統(tǒng)被設計成只能在一種機器上運行對單道批處理系統(tǒng)的評價2022/10/734第一章 操作系統(tǒng)引論批處理操作系統(tǒng)重要實例IBM開發(fā)的FORTRAN監(jiān)視系統(tǒng)FMS，用于IBM709；IBM開發(fā)的基于磁帶的工

14、作監(jiān)控系統(tǒng)IBSYS，用于IBM7090和7094；密歇根大學開發(fā)的UMES(密歇根大學執(zhí)行體系統(tǒng)），用于IBM7094。2022/10/735第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)階段批處理仍有缺點：如需要額外的衛(wèi)星機、磁帶機的裝卸需要手動操作等20世紀60年代初期，硬件在兩個方面取得了重要的進展：通道的引入和中斷技術的出現(xiàn)。這是操作系統(tǒng)發(fā)展史上的重要事件，推進操作系統(tǒng)進入執(zhí)行系統(tǒng)階段。執(zhí)行系統(tǒng)階段是操作系統(tǒng)的初級階段，它為操作系統(tǒng)的最終形成奠定了基礎。2022/10/736第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.4 多道批處理系統(tǒng)操作系統(tǒng)發(fā)展史上革命性變革。多道程序設計技術：在內(nèi)存中存放多道程序,使

15、它們在管理程序的控制下相互穿插地運行。2022/10/737第一章 操作系統(tǒng)引論單道和多道程序工作過程比較2022/10/738第一章 操作系統(tǒng)引論多道程序運行的特點多道。宏觀上并行：同時有多道程序在內(nèi)存運行，某一時間段上，各道程序不同程度地向前推進。微觀上串行：任一時刻最多只有一道作業(yè)占用CPU，多道程序交替使用CPU 。2022/10/739第一章 操作系統(tǒng)引論多道批處理系統(tǒng)的工作過程在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設計技術，就形成了多道批處理系統(tǒng)。 用戶將作業(yè)交到機房，操作員將一批作業(yè)輸入到輔存（如磁盤）上，形成一個作業(yè)隊列。當需要調(diào)入作業(yè)時，管理程序從這一批中選幾道作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，讓它們進入內(nèi)

16、存運行。當一些作業(yè)完成時，管理程序調(diào)入另一些程序，直到這一批作業(yè)全部完成。 2022/10/740第一章 操作系統(tǒng)引論多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)點資源利用率高。資源指CPU及設備。系統(tǒng)吞吐量大。系統(tǒng)吞吐量指系統(tǒng)在單位時間完成的總工作量。2022/10/741第一章 操作系統(tǒng)引論多道批處理系統(tǒng)的缺點平均周轉(zhuǎn)時間長。作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間是指從作業(yè)進入系統(tǒng)開始，直至其完成并退出系統(tǒng)為止所經(jīng)歷的時間。無交互能力。2022/10/742第一章 操作系統(tǒng)引論多道批處理系統(tǒng)典型的多道批處理系統(tǒng)是IBM的OS/360，它運行在IBM的第三代計算機System/360，System/370，System/4300等上。202

17、2/10/743第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.5 分時系統(tǒng)推動多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的動力是提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是用戶的需要：交互、共享主機、方便上機。分時系統(tǒng)是指在一臺主機上連接多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的鍵盤，以交互的方式使用計算機，共享主機中的資源。2022/10/744第一章 操作系統(tǒng)引論圖示主機終端2022/10/745第一章 操作系統(tǒng)引論分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關鍵問題 實現(xiàn)人機交互是即使有多個用戶同時通過自己的鍵盤鍵入命令，系統(tǒng)也應能全部地及時接收并處理。及時接收作業(yè)直接進入內(nèi)存、不允許一個作業(yè)長期占用處理機2022/10

18、/746第一章 操作系統(tǒng)引論分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關鍵問題及時處理（劃分時間片） 多個用戶分時使用主機，每一用戶分得一個時間片，用完這個時間片后操作系統(tǒng)將處理機分給另一用戶，如此循環(huán)，每一用戶可以周期性地獲得CPU使用權，這樣每一用戶都有一種獨占CPU的感覺。2022/10/747第一章 操作系統(tǒng)引論分時系統(tǒng)的特征多路性：允許同一主機聯(lián)接多臺終端。獨立性：每一用戶獨占一個終端。及時性：用戶請求能及時響應。交互性：可進行廣泛的人機對話。2022/10/748第一章 操作系統(tǒng)引論分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)里最有名的應該是MULTICS和UNIX。分時操作系統(tǒng)通常運行在第三代機PDP，VAX和CRAY上，其

19、中PDP，VAX是DEC公司生產(chǎn)的，CRAY是CRAY公司生產(chǎn)的。2022/10/749第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.6 實時操作系統(tǒng)實時系統(tǒng)（RealTime System）是指系統(tǒng)能及時響應外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協(xié)調(diào)一致地運行。實時控制：如工業(yè)控制、武器的控制等。 實時信息處理：如聯(lián)網(wǎng)訂票系統(tǒng)。2022/10/750第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.5 實時操作系統(tǒng)實時系統(tǒng)的特征：多路性獨立性及時性交互性可靠性2022/10/751第一章 操作系統(tǒng)引論實時操作系統(tǒng)商業(yè)實時操作系統(tǒng)的代表有VxWorks和EMC的DART系統(tǒng)。2022/10/752第一章

20、 操作系統(tǒng)引論1.2.7 微機操作系統(tǒng) 單用戶單任務OS：只允許一個用戶上機、且只允許用戶程序作為一個任務運行。最具代表性的是CP/M和MS-DOS。 單用戶多任務OS：只允許一個用戶上機、但允許將一個用戶程序分為若干個任務，使它們并發(fā)執(zhí)行。最具代表性的是OS/2和MS-WINDOWS。 多用戶多任務OS：允許多個用戶通過各自的終端使用同一臺主機，共享主機的各類資源，同時用戶程序又可進一步分成幾個任務，使它們并發(fā)執(zhí)行。最具代表性的是UNIX OS。2022/10/753第一章 操作系統(tǒng)引論CP/M 操作系統(tǒng)隨著大規(guī)模集成電路發(fā)展，個人計算機時代到來了,各種類型的個人計算機和軟件層出不窮1973

21、年Gary Kildall看到對個人計算機操作系統(tǒng)的需求,設計了CP/M操作系統(tǒng)(Control Program/Microprocessor or Microcomputer)CP/M操作系統(tǒng)有較好的層次結(jié)構(gòu)。它的BIOS把操作系統(tǒng)的其他模塊與硬件配置分隔開，所以它的可移植性好, 具有較好的可適應性和易學易用性到了1981年，CP/M操作系統(tǒng)成為世界上流行最廣的8位操作系統(tǒng)之一2022/10/754第一章 操作系統(tǒng)引論微軟MS DOS個人計算機的成功，逼得IBM采取緊急戰(zhàn)略行動,決定要在1980年盡快生產(chǎn)出微型計算機，以應付挑戰(zhàn)但沒有操作系統(tǒng)不行。要想快就是找現(xiàn)成系統(tǒng)配套，IBM公司洽談 C

22、P/M操作系統(tǒng)不順利，機遇落到了微軟公司在關鍵時刻，開發(fā)新操作系統(tǒng)時間和人手上已經(jīng)不可能，微軟找到西雅圖計算機產(chǎn)品公司，達成由微軟經(jīng)銷西雅圖計算機產(chǎn)品公司的QDOS操作系統(tǒng)的協(xié)議當時西雅圖公司并不知道QDOS將被轉(zhuǎn)賣給IBM，否則歷史將會怎樣演變，誰也無法知曉2022/10/755第一章 操作系統(tǒng)引論IBM在1981年推出個人計算機，宣布了DOS操作系統(tǒng)隨著IBM PC和MS DOS普及，CP/M逐漸走向下坡路MS DOS有優(yōu)良的文件系統(tǒng) 但受到Intel x86體系結(jié)構(gòu)的限制，缺乏以硬件為基礎的存儲保護機制隨著IBM PC機及其兼容機的暢銷，MS DOS成為16位微機單用戶單任務操作系統(tǒng)標準

23、從1981的 1.0版到1998年在Windows 95/98之下的7.0版，MS DOS歷經(jīng)了16個年頭迄今仍有MS DOS愛好者繼續(xù)開發(fā)各種DOS軟件產(chǎn)品微軟MS DOS2022/10/756第一章 操作系統(tǒng)引論IBM OS/2 1987年4月，IBM公司在宣布下一代個人系統(tǒng)PS/2的同時，發(fā)表了OS/2。 它是一種在80286保護方式下工作的單用戶多任務操作系統(tǒng) 該系統(tǒng)的硬件必須以80286或80386為芯片，存儲容量在1MB以上并帶有硬盤。 OS/2能夠?qū)崿F(xiàn)真正的多任務處理，它允許16個任務并發(fā)執(zhí)行，能在最大16MB實存及1GB虛存之間進行地址映射，并具有可運行原MS DOS軟件的機制

24、2022/10/757第一章 操作系統(tǒng)引論微軟Windows 操作系統(tǒng)1983年10月，PC機競爭廠家的圖形界面相關產(chǎn)品上市面對市場壓力，比爾.蓋茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系統(tǒng)然而宣布容易，交貨就不簡單了，Windows交貨期的災難，成了當年計算機界的笑柄直到1985年11月20日，Windows 1.0才正式上市2022/10/758第一章 操作系統(tǒng)引論Windows 的歷史記錄 Windows在當時微軟歷史上創(chuàng)了幾個記錄：延遲交貨次數(shù)最多，投入開發(fā)人員最多，開發(fā)時間最長，更換主管人員最多 1990年微軟公司推出的Windows 3.0以其易學易用、友好的圖形用戶界

25、面、支持多任務的優(yōu)點，很快占領了市場。 1992年推出的Windows 3.1版，提供了386增強模式，提高了運行速度，功能也更強大。 1993年推出了Windows NT是一個全新的32位多任務操作系統(tǒng)，成為Windows家族中功能最強并支持網(wǎng)絡功能的操作系統(tǒng)。 1995年推出了Windows 95,之后在此基礎上又推出了Windows 97、98 ，提供了Internet瀏纜器和網(wǎng)絡功能，使它們成了當今個人計算機上最廣泛使用的操作系統(tǒng)。 個人計算機采用Windows占90以上，微軟公司成了壟斷PC行業(yè)的同義詞2022/10/759第一章 操作系統(tǒng)引論Windows系列2022/10/760

26、第一章 操作系統(tǒng)引論多處理機系統(tǒng)（70年代）的類型：緊密耦合MPS：多處理機通過高速線路互連，它們共享主存和外設。松散耦合MPS：通過通道或通信線路實現(xiàn)多臺計算機互連，每臺計算機可獨立工作，必要時通過通信線路與其它計算機交互。1.2.8 多處理機操作系統(tǒng)2022/10/761第一章 操作系統(tǒng)引論多處理機操作系統(tǒng)的類型：非對稱多處理模式：主從模式，主處理機只有一個，配置操作系統(tǒng)。從處理機可有多個。對稱多處理模式：所有處理機都相同。操作系統(tǒng)可根據(jù)需要運行于其中的任一處理機上。2022/10/762第一章 操作系統(tǒng)引論 計算機網(wǎng)絡：通過通訊設施將物理上分散的具有自治功能的多個計算機系統(tǒng)互連起來的，實

27、現(xiàn)信息交換、資源共享、可互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的特征：（1）計算機網(wǎng)絡是一個互連的計算機系統(tǒng)的群體。（2）這些計算機是自治的，每臺計算機有自己的操作系統(tǒng)，各自獨立工作，它們在網(wǎng)絡協(xié)議控制下協(xié)同工作。（3）系統(tǒng)互連要通過通信設施（軟、硬件）來實現(xiàn)。（4）系統(tǒng)通過通信設施執(zhí)行信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理，實現(xiàn)多種應用要求。1.2.9 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)2022/10/763第一章 操作系統(tǒng)引論1.2.10 分布式操作系統(tǒng) 在以往的系統(tǒng)中，其處理和控制功能都高度集中在一臺主機上，所有的任務都由主機處理，這樣的系統(tǒng)稱為集中式處理系統(tǒng)。所謂分布式系統(tǒng)，是指由多個分散的處理單元經(jīng)網(wǎng)絡的連

28、接而形成的系統(tǒng)。在分布式處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)的處理和控制功能都分散在系統(tǒng)的各個處理單元上。系統(tǒng)中的所有任務可以動態(tài)地分配到各個處理單元中去。 2022/10/764第一章 操作系統(tǒng)引論分布式操作系統(tǒng) 與網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的比較分布性：在分布式系統(tǒng)中只有一個分布式操作系統(tǒng)，而在網(wǎng)絡系統(tǒng)中各個結(jié)點可以有不同的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。并行性：分布式系統(tǒng)中可以將一個或多個任務動態(tài)分配到不同的單元上，在網(wǎng)絡系統(tǒng)中每個用戶的一個或多個任務通常都在本地處理。透明性：分布式系統(tǒng)具有透明性，如用戶要訪問某文件，他只需要知道文件名，無需知道文件在哪個站點。對網(wǎng)絡系統(tǒng)來說，用戶要訪問一個文件時要知道文件名及位置。2022/10/765

29、第一章 操作系統(tǒng)引論 共享性：在分布式系統(tǒng)中，各站點的所有資源都可供全系統(tǒng)共享，在網(wǎng)絡系統(tǒng)中一般僅有服務器上的部分資源可供全網(wǎng)共享。健壯性：分布式系統(tǒng)有健壯性，當某站點出現(xiàn)故障時，正在該站點處理的任務能被自動遷移到好的站點。在網(wǎng)絡系統(tǒng)中若服務器故障往往導致全網(wǎng)癱瘓。分布式操作系統(tǒng) 與網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的比較2022/10/766第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.11 嵌入式操作系統(tǒng)在機器人、PDA、車載系統(tǒng)、家用電器、手機等設備上，都需要一個支持多道程序設計的環(huán)境，提供這種環(huán)境的操作系統(tǒng)稱為嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System)。嵌入式操作系統(tǒng)大多用于控制，因而具有實時特性

30、。代表性的嵌入式操作系統(tǒng)有WinCE(微軟公司的Vinus計劃)、PalmOS、VxWorks、國內(nèi)的Hopen(女媧計劃)等2022/10/767第一章 操作系統(tǒng)引論1）可裁減性：嵌入式操作系統(tǒng)的硬件配置和應用需求差別很大，要求嵌入式操作系統(tǒng)必須具備較好的適應性，即可裁減。2）可移植性：在嵌入式開發(fā)中存在多種多樣的CPU和底層硬件環(huán)境，僅流行的CPU就會達到十幾款，在設計時必須充分考慮，通過一種可移植方案來實現(xiàn)不同硬件平臺上的移植。3）可擴展性：指可以很容易地在嵌入式操作系統(tǒng)上擴展新的功能。這要求在進行系統(tǒng)設計時，充分考慮功能之間的獨立性，并為將來的擴展預留接口。嵌入式操作系統(tǒng)與一般操作系統(tǒng)

31、的差別2022/10/768第一章 操作系統(tǒng)引論嵌入式操作系統(tǒng)的應用智能卡移動通信計算機外設機頂盒零售設備印刷機復印機互聯(lián)網(wǎng)服務器電話交換設備2022/10/769第一章 操作系統(tǒng)引論1.3 操作系統(tǒng)的基本特性 1.3.1 并發(fā)（Concurrence）1.3.2 共享（Sharing）1.3.3 虛擬（Virtual）1.3.4 異步性（Asynchronism）2022/10/770第一章 操作系統(tǒng)引論1.3.1 并發(fā) 所謂并發(fā)是指在內(nèi)存中放多道作業(yè)， 在一個時間段上來看，每一道作業(yè)都能不同程度地向前推進。但在任何一個時間點上只能有一道占用CPU。與并發(fā)相關的兩個概念： 串行：在內(nèi)存中每次

32、只能放一道作業(yè)，只有它完全執(zhí)行完后別的作業(yè)才能進入內(nèi)存執(zhí)行。并行： 存在于有多個CPU的環(huán)境中， 在內(nèi)存中放多道作業(yè)，在任一時間點上都可能有多道作業(yè)在不同的CPU上同時執(zhí)行。 2022/10/771第一章 操作系統(tǒng)引論引入進程：程序是靜態(tài)實體，在多道程序系統(tǒng)中，不能并發(fā)執(zhí)行，操作系統(tǒng)引入進程的目的就是為了使多個程序能并發(fā)執(zhí)行。引入線程：進程是操作系統(tǒng)中可以擁有資源并作為獨立運行的基本單位。當一個進程因故不能繼續(xù)運行時，操作系統(tǒng)便調(diào)度另一進程運行。由于進程擁有自己的資源，故使調(diào)度付出的開銷較大，為此20世紀80年代中期，人們引入了比進程更小的單位線程，以便進一步提高系統(tǒng)的并發(fā)性。2022/10/

33、772第一章 操作系統(tǒng)引論1.3.2 共享共享：系統(tǒng)中的資源可供多個并發(fā)的進程共同使用。兩種資源共享方式： 互斥共享方式（臨界/獨占資源） 同時訪問方式并發(fā)與共享互為條件！2022/10/773第一章 操作系統(tǒng)引論1.3.3 虛擬通過某種技術將一個物理實體映射為若干個邏輯上對應物。虛擬是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源利用率。操作系統(tǒng)中利用了兩種方式實現(xiàn)虛擬技術：時分復用技術和空分復用技術2022/10/774第一章 操作系統(tǒng)引論時分復用技術即分時使用方式，在計算機領域中，廣泛利用該技術來實現(xiàn)虛擬處理機、虛擬設備等，以提高資源的利用率。 虛擬處理機技術：利用多道程序設計技術，為每道程

34、序建立一個進程，讓多道程序并發(fā)地執(zhí)行，以此來分時使用一臺處理機。即利用多道程序設計技術，把一臺物理上的處理機虛擬為多臺邏輯上的處理機，在每臺邏輯處理機上運行一道程序。 虛擬設備技術：可以通過虛擬設備技術，將一臺物理I/O設備虛擬為多臺邏輯上的I/O設備，并允許每個用戶占用一臺邏輯上的I/O設備，這樣便可使原來僅允許在一段時間內(nèi)由一個用戶訪問的設備（即臨界資源），變?yōu)樵谝欢螘r間內(nèi)允許多個用戶同時訪問的共享設備。2022/10/775第一章 操作系統(tǒng)引論空分復用技術由頻分復用技術發(fā)展而來。在計算機中使用空分復用技術來提高存儲空間的利用率。 虛擬磁盤技術：通過虛擬磁盤技術將一臺硬盤虛擬為多臺虛擬磁盤

35、，即將硬盤劃分為若干個卷，再通過安裝程序?qū)⑺鼈兎謩e安裝在C、D、E等等邏輯驅(qū)動器上，這樣機器上便有了若干虛擬磁盤，使用起來即方便又安全。 虛擬存儲器技術：空分復用是利用存儲器的空閑空間來存放其它程序，以提高內(nèi)存的利用率。但單純的空分復用存儲器不能實現(xiàn)邏輯上擴大存儲器容量的功能，必須引入虛擬存儲技術才能達到此目的。而虛擬存儲技術在本質(zhì)上就是使內(nèi)存分時復用，它可以使一道程序通過時分復用方式，在遠小于它的內(nèi)存空間運行。2022/10/776第一章 操作系統(tǒng)引論應著重指出：如果虛擬的實現(xiàn)是通過時分復用的方法來實現(xiàn)的，即對某一物理設備進行分時使用，設N是某物理設備所對應的虛擬的邏輯設備數(shù)，則每臺虛擬設備

36、的平均速度必然等于或低于物理設備速度的1/N。類似地，如果是利用空分復用方法來實現(xiàn)虛擬，此時一臺虛擬設備平均占用的空間必然也等于或低于物理設備所擁有空間的1/N。2022/10/777第一章 操作系統(tǒng)引論1.3.4 異步性多道程序環(huán)境下，多個進程并發(fā)執(zhí)行，但只有進程在獲得所需資源后方能執(zhí)行。在單處理機環(huán)境下，每次只允許一個進程執(zhí)行，其余進程只能等待。當正在執(zhí)行的進程提出某種資源要求時，如打印請求，此時打印機正在為另一進程打印，因此正在執(zhí)行的進程必須等待，且放棄處理機，直到打印機空閑，并再次把處理機分配給該進程時，該進程方能繼續(xù)執(zhí)行。即進程的執(zhí)行通常是以“走走停?！钡姆绞竭\行。內(nèi)存中的每個進程在

37、何時獲得處理機運行，何時又因提出某種資源請求而暫停，進程以怎樣的速度向前推進，每道程序需多少時間才能完成，等等，都是不可預知的，此即進程的異步性。2022/10/778第一章 操作系統(tǒng)引論1.4 操作系統(tǒng)的主要功能 1.4.1 處理機管理 1.4.2 存儲管理 1.4.3 設備管理 1.4.4 文件管理1.4.5 用戶接口2022/10/779第一章 操作系統(tǒng)引論1.4.1 處理機管理 處理機是最重要的資源，現(xiàn)代操作系統(tǒng)允許多個程序共享處理機，按照某種算法（分時、優(yōu)先級）交替地使用處理機。處理機管理包括以下幾方面：進程控制、進程同步、進程通信、調(diào)度2022/10/780第一章 操作系統(tǒng)引論1.

38、4.2 存儲管理 第二重要資源。存儲器管理要具備下列功能：內(nèi)存分配 地址映射：把程序中的邏輯地址映射為物理地址 存儲保護：使多道程序間互不干擾存儲擴充：用輔存擴充主存，實現(xiàn)“虛擬存儲器” 2022/10/781第一章 操作系統(tǒng)引論1.4.3 設備管理最龐大、瑣碎的部分，因為： 物理設備品種繁多、用法各異 各種外設能和主機并行工作主機與各類外設速度極不匹配，級差很大2022/10/782第一章 操作系統(tǒng)引論主要任務: 完成用戶進程提出的I/O請求 為用戶進程分配其所需的I/O設備 提高CPU和I/O設備的利用率 提高I/O速度 方便用戶使用I/O設備2022/10/783第一章 操作系統(tǒng)引論設備

39、管理的功能緩沖管理：為設備提供緩沖區(qū)以緩和CPU與設備的I/O速度不匹配的矛盾。 設備分配 設備處理（設備驅(qū)動程序）：實現(xiàn)CPU和設備控制器之間的通信。2022/10/784第一章 操作系統(tǒng)引論1.4.4 文件系統(tǒng)管理文件系統(tǒng)管理的功能： 文件存儲空間管理。目錄管理：為了用戶方便找到他所需的文件。 文件的讀寫管理和保護：文件保護就是防止文件被非法使用。2022/10/785第一章 操作系統(tǒng)引論1.4.5 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口用戶接口：為了便于用戶直接或間接地控制自己的作業(yè)。 （聯(lián)機用戶接口、脫機用戶接口和圖形用戶接口）程序接口：為用戶程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源而設置的。由一組系統(tǒng)調(diào)用組成。2

40、022/10/786第一章 操作系統(tǒng)引論1.5 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境1.5.1 定時裝置：為實現(xiàn)系統(tǒng)的管理和維護，硬件必須提供定時裝置，即實時時鐘。硬件時鐘通常有兩種，即絕對時鐘和間隔時鐘 1.絕對時鐘：類似電子表，其值保存在硬件寄存器中，開機時由電源供電計時，關機時由機內(nèi)電池供電計時，程序一般可通過特權指令設定、修改和讀取其值。 操作系統(tǒng)根據(jù)絕對時鐘的值記錄作業(yè)進入系統(tǒng)和處理的時間、文件修改和存取的時間、資源占用時間、日志記錄時間等 2022/10/787第一章 操作系統(tǒng)引論2.間隔時鐘：也稱鬧鐘，它每隔固定的時間，如10ms，發(fā)生一次時鐘中斷。時鐘中斷發(fā)生后，操作系統(tǒng)獲得系統(tǒng)的控制權，以便運

41、行系統(tǒng)管理和實現(xiàn)程序開發(fā)。只有通過中斷才能實現(xiàn)多道程序設計，盡管還有其他可能引起中斷的事件，但時鐘中斷是最“可靠”的，因此間隔時鐘是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基礎2022/10/788第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.2 系統(tǒng)棧：這是內(nèi)存中操作系統(tǒng)空間的一個固定區(qū)域，它主要有兩個用途：中斷響應時保存中斷現(xiàn)場，對于嵌套中斷，被中斷程序的現(xiàn)場信息依次壓入系統(tǒng)棧，中斷返回時逆序彈出；保存操作系統(tǒng)子程序間相互調(diào)用的參數(shù)、返回值、返回點以及子程序的局部變量。 每個運行程序有一個對應的系統(tǒng)棧，進程切換時同時伴隨系統(tǒng)棧的切換，但硬件只有一個系統(tǒng)棧指針。2022/10/789第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.3 特權指令和非特權指令

42、：現(xiàn)代計算機的指令系統(tǒng)由特權指令集和非特權指令集兩部分組成，它們的使用與系統(tǒng)狀態(tài)有關。 1.特權指令：只能在管態(tài)下才能執(zhí)行的指令，如開關中斷、修改地址映射寄存器、置程序狀態(tài)字、停機等。這些指令一般只有操作系統(tǒng)才能執(zhí)行。 2.非特權指令：在管態(tài)和目態(tài)下均可執(zhí)行的指令,它的執(zhí)行只與運行程序本身有關，如數(shù)據(jù)傳送指令、算術運算指令等。2022/10/790第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.4 處理機狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換 1.處理機狀態(tài)：為構(gòu)造一個可靠的系統(tǒng)，硬件至少要區(qū)分兩種狀態(tài):管態(tài)和目態(tài)，它由一位觸發(fā)器標識，通常屬于程序狀態(tài)字(PSW)的一部分。 （1）管態(tài)：也稱為系統(tǒng)態(tài)、核心態(tài)，是操作系統(tǒng)運行時所處的狀態(tài)。

43、計算機處于管態(tài)時可運行硬件所提供的所有指令。利用特權指令可以修改程序狀態(tài)字，即在管態(tài)下可以改變機器狀態(tài)，由管態(tài)轉(zhuǎn)換為目態(tài) （2）目態(tài)：也稱為用戶態(tài)，是一般用戶程序運行時所處的狀態(tài)。處理器在處于目態(tài)時只能執(zhí)行非特權指令。一旦用戶程序在目態(tài)下執(zhí)行特權指令，硬件將產(chǎn)生中斷，進入操作系統(tǒng)，特權指令的執(zhí)行將被制止。目態(tài)程序不能將其運行的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)，這樣就可以防止用戶侵入系統(tǒng)，從而起到保護系統(tǒng)的作用。2022/10/791第一章 操作系統(tǒng)引論2.狀態(tài)轉(zhuǎn)換：在系統(tǒng)運行的過程中，處理器的狀態(tài)處于動態(tài)變化中，但變化是有規(guī)律的。 （1）目態(tài)到管態(tài)的轉(zhuǎn)換：目態(tài)程序無法直接控制處理器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，唯一的途徑是中斷。

44、中斷發(fā)生時，中斷向量中的處理器狀態(tài)字應標識處于管態(tài)，這個標識一般是由操作系統(tǒng)初始化程序來設置的。 （2）管態(tài)到目態(tài)的轉(zhuǎn)換：可通過修改程序狀態(tài)字來實現(xiàn)。由于操作系統(tǒng)運行于管態(tài)，用戶程序運行于目態(tài)，因此這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換伴隨著由操作系統(tǒng)到用戶程序的轉(zhuǎn)換。2022/10/792第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.5 地址映射機構(gòu):在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中同時存在多個程序，一個程序在內(nèi)存中的存放位置是隨機確定的，而且通?？梢愿淖儯虼顺绦虿荒懿捎梦锢淼刂?，而只能采用邏輯地址。為使每個程序的基本單位都能從0開始編址，硬件需要提供地址映射機構(gòu)，負責將運行程序所產(chǎn)生的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存的物理地址。地址映射機構(gòu)在不同的硬件

45、環(huán)境中不盡相同，它在很大程度上確定了存儲管理方式。2022/10/793第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.6 存儲保護設施：在多道程序系統(tǒng)中，一個程序有意或無意產(chǎn)生的錯誤地址可能會侵犯其他程序空間甚至操作系統(tǒng)空間，一個程序?qū)泊鎯^(qū)域試圖執(zhí)行非法操作，這些都有可能影響其他程序甚至整個系統(tǒng)。為防止這些情況的發(fā)生，硬件必須提供存儲保護措施，當發(fā)生存儲越界錯誤或非法存取錯誤時，硬件的存儲保護設施能夠立即發(fā)現(xiàn)，并觸發(fā)中斷進入管態(tài)加以制止。2022/10/794第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.7 中斷裝置：發(fā)現(xiàn)并響應中斷的硬件機構(gòu)，具有以下兩個功能： 1.發(fā)現(xiàn)中斷：中斷發(fā)生時能夠識別。有多個中斷事件同時發(fā)生時，

46、按優(yōu)先級別響應最高者。 2.響應中斷：將目前運行進程的中斷向量PSW和PC壓入系統(tǒng)棧，然后根據(jù)中斷原因到指定的內(nèi)存單元將新的中斷向量取出并送到寄存器中，從而控制轉(zhuǎn)到相應的中斷處理程序。2022/10/795第一章 操作系統(tǒng)引論1.5.8 通道與DMA控制器 為使處理器從繁重的輸入輸出操作中解脫出來，同時為了增加處理器與設備之間、設備與設備之間的并行度，硬件提供了通道。通道是專門負責輸入輸出操作的處理器，具有自己的指令系統(tǒng)，可以執(zhí)行通道程序，完成CPU委托的輸入輸出操作任務。 DMA是與通道相似的輸入輸出方式，DMA控制器接受CPU的委托完成數(shù)據(jù)在內(nèi)存與塊設備之間的傳輸。與通道相比，DMA控制器

47、相對簡單，沒有專門的指令系統(tǒng)，一般一次只能傳輸一個數(shù)據(jù)塊。2022/10/796第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)縱覽下面讓我們順著歷史軌跡縱覽各個時期的操作系統(tǒng)2022/10/797第一章 操作系統(tǒng)引論單道批處理操作系統(tǒng)1、FMS（FORTRAN Monitor System，F(xiàn)ORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)）2、IBMSYS（IBM為7090和7094機配備的操作系統(tǒng)）3、UMES（密歇根大學執(zhí)行體系統(tǒng)，用于IBM7094）-操作系統(tǒng)的黎明2022/10/798第一章 操作系統(tǒng)引論IBM OS/360（多道批處理系統(tǒng)）1964 年IBM 宣布推出System/360計算機 第一個采用小規(guī)模集成電路的主流機

48、型0S/360在技術上和理念上都是劃時代的操作系統(tǒng)。它引進了內(nèi)存的分段管理，提供了資源管理和共享，允許多個I/O同時運行，CPU和磁盤操作可以并發(fā)。2022/10/799第一章 操作系統(tǒng)引論IBM OS/360, 龐大的軟件怪獸數(shù)千名程序員寫的數(shù)百萬行匯編語言代碼 系統(tǒng)自身占據(jù)了大量存儲空間和一半的CPU時間數(shù)百萬行匯編代碼中有成千上萬處錯誤IBM不斷發(fā)行新的版本試圖更正這些錯誤 每個新版本在更正老錯誤的同時又引入新錯誤所以隨著時間的流逝，錯誤的數(shù)量大致保持不變2022/10/7100第一章 操作系統(tǒng)引論MULTICS的災難1965年在ARPA的支持下MIT、貝爾實驗室和DEC公司決定開發(fā)一種

49、“公用計算服務系統(tǒng)”， 希望能夠同時支持整個波士頓所有的分時用戶。該系統(tǒng)稱作MULTICS （MULTiplexed Information and Computing Service )MULTICS設計目標是：便利的遠程終端使用，大量終端通過電話線接入計算機主機 高可靠的大型文件系統(tǒng)；大容量的用戶信息共享；存儲和構(gòu)造層次化信息結(jié)構(gòu)的能力2022/10/7101第一章 操作系統(tǒng)引論MULTICS研制難度超出了所有人預料，長期研制工作達不到預期目標，1969年4月貝爾實驗室退出，DEC公司也退出了MULTICS引入了許多現(xiàn)代操作系統(tǒng)的概念雛形，對隨后操作系統(tǒng)特別是UNIX的成功有著巨大的影響

50、2022/10/7102第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX 一個極為成功的操作系統(tǒng)2022/10/7103第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX概述多用戶多任務操作系統(tǒng)目前三大主流操作系統(tǒng)之一跨越從PC到巨型機范圍的唯一操作系統(tǒng)有許多變種與克隆2022/10/7104第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX發(fā)展簡史產(chǎn)生：69年ATT公司貝爾實驗室Thompson&Ritchie，PDP-7第二階段（73-79）：免費擴散第三階段（7585）：商用版本的出現(xiàn)（77年）和三大主線的形成第四階段（80年代后期）：兩大陣營和標準化第五階段（90年代至今）：共同面對外來競爭、兩大陣營淡化2022/10/7105第一章 操作系統(tǒng)引論

51、UNIX的誕生1969年，在貝爾退出MULTICS研制項目后，Ken Thompson和Dennis M. Ritchie 想申請經(jīng)費買計算機從事操作系統(tǒng)研究，但多次申請得不到批準項目無著落，他們在一臺無人用的PDP-7上，重新擺弄原先在MULTICS項目上設計的“空間旅行”游戲2022/10/7106第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX的誕生為了使游戲能夠在PDP-7上順利運行，他們陸續(xù)開發(fā)了浮點運算軟件包、顯示驅(qū)動軟件，設計了文件系統(tǒng)、實用程序、shell 和匯編程序到了1970年，在一切完成后，給新系統(tǒng)起了個同MULTICS發(fā)音相近的名字UNIX1973年，UNIX用C語言全部重寫。2022/1

52、0/7107第一章 操作系統(tǒng)引論第二階段（73-79）免費擴散73年后，UNIX迅速以許可證形式免費傳播到各大學。這些大學、研究機構(gòu)對UNIX進行了深入研究、改進和移植。AT&T又將這些改進加入到UNIX。眾多大學免費使用UNIX，使學生們熟悉了UNIX，他們畢業(yè)后將UNIX傳播到各地。2022/10/7108第一章 操作系統(tǒng)引論第三階段（7585）商用版本的出現(xiàn)（77年）和三大主線的形成UNIX的發(fā)展導致許多公司開發(fā)自己機器上UNIX增值商業(yè)版本。 UNIX變種大量增加。這些變種圍繞3條主線：由Bell實驗室發(fā)布的UNIX研究版（V1到V10）；伯克利發(fā)布BSD；Bell發(fā)布的UNIX Sy

53、stem III和 System V。BSD對UNIX的發(fā)展有重要影響，許多新技術是BSD率先引入的：TCP/IP，分頁存儲管理，快速文件系統(tǒng)，套接字等。2022/10/7109第一章 操作系統(tǒng)引論第四階段（80年代后期）兩大陣營和標準化80年代后期，UNIX變種的增多導致了程序的不兼容性和不可移植，因此迫切需要標準化。87年AT&T同SUN合作將System V和SUN OS統(tǒng)一為一個系統(tǒng)。其它廠商（IBM、DEC、HP等）感到了威脅，于是聯(lián)合起來在88年成立了開放軟件基金會（OSF）。作為回應AT&T和SUN成立了UNIX國際（UI）。2022/10/7110第一章 操作系統(tǒng)引論第四階段（

54、80年代后期）兩大陣營和標準化IEEE嘗試將兩大陣營統(tǒng)一起來，制定了POSIX標準。在標準化的過程中，各廠商總想加入一些特性來標榜自己的“產(chǎn)品特色和優(yōu)勢”，這使得標準化沒有完全成功。2022/10/7111第一章 操作系統(tǒng)引論第五階段（90年代至今）共同面對外來競爭、兩大陣營淡化80年代是UNIX蓬勃發(fā)展的十年，進入90年代，Windows的發(fā)展、Linux的出現(xiàn)，兩大陣營的爭斗很快淡化下來。2022/10/7112第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX發(fā)展簡圖2022/10/7113第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX主要變種概況2022/10/7114第一章 操作系統(tǒng)引論UNIX評析早期優(yōu)點：內(nèi)核結(jié)構(gòu)小巧精

55、湛接口簡潔統(tǒng)一功能豐富實用用高級語言編寫和好的結(jié)構(gòu)導致可移植性好源碼免費開放早期缺點：缺乏圖形界面內(nèi)核單體結(jié)構(gòu)可擴充性差現(xiàn)在這些優(yōu)缺點有的還在，有的沒有了結(jié)構(gòu)越來越龐大源碼免費開放和簡單許可證形式促進了早期的普及，但也導致各變種間的不兼容圖形界面大大增強內(nèi)核仍是單體結(jié)構(gòu)源碼不開放后又開始開放2022/10/7115第一章 操作系統(tǒng)引論拯救蘋果公司的Macintosh(MAC OS)在推出IBM PC機后，市場卷起一股龍卷風IBM自己也沒有料到產(chǎn)品會有如此巨大的成功IBM的成功說明必有其他公司失敗。甚至連蘋果公司也遇到了問題，銷售數(shù)量落到了蘭色巨人的后面蘋果公司推出Lisa機遭到失敗，Apple

56、 III型也遭到失敗2022/10/7116第一章 操作系統(tǒng)引論施樂(Xerox)Palo Alto研究中心-70年代的計算機研究思想庫世界上第一臺個人計算機Alto，1972年在這里出現(xiàn)圖形界面，手持鼠標，面向?qū)ο蟪绦蛟O計 微機網(wǎng)絡，桌面出版和激光打印等等 具有先進概念和技術的原型都首次出現(xiàn)在這里2022/10/7117第一章 操作系統(tǒng)引論1979年蘋果公司允許施樂公司購買一百萬股的蘋果公司股票 作為回報，施樂公司允許蘋果公司的少數(shù)人員，包括喬布斯（Jobs），在有限的時間內(nèi)考察施樂公司Palo Alto研究中心內(nèi)部，并同該思想庫的研究人員交談蘋果公司對Palo Alto研究中心內(nèi)的技術大感

57、吃驚他們更吃驚的是，施樂公司在擁有這些寶貴技術的同時竟然什么也沒有做！2022/10/7118第一章 操作系統(tǒng)引論對Palo Alto研究中心這些科學家們而言，蘋果公司的人是他們第一次遇到真正理解他們技術的人這些科學家們后來有的去了蘋果公司，微軟公司，有的最終創(chuàng)辦了自己的公司在訪問的基礎上，蘋果決定立即開發(fā)采用這些新技術的個人計算機2022/10/7119第一章 操作系統(tǒng)引論MAC OS、鼠標的新型個人計算機1984年，人們看到一則廣告：“What was that?”和對Macintosh的介紹, 這是配有圖形界面操作系統(tǒng) MAC OS和鼠標的新型個人計算機MAC機一上市立即在市場上獲得極大

58、的成功當年比爾.蓋茨都說，這是一臺他的媽媽也能使用的計算機Macintosh把蘋果公司從連續(xù)的失敗中拯救出來 蘋果公司又開始向前發(fā)展正是Mac先進圖形界面操作系統(tǒng)技術，超前PC機若干年，造就了一批蘋果的忠實追隨者2022/10/7120第一章 操作系統(tǒng)引論基于微內(nèi)核的Mach操作系統(tǒng)系統(tǒng)設計者之一Richard Rashid 移居到CMU后，在DARPA支持下，1984年開始了Mach的開發(fā)希望Mach能與UNIX兼容，運行線程，更好的進程通信機制，支持多處理機及好的虛擬存儲系統(tǒng)Mach第一個版本是1986年為VAX 11/784四CPU多處理機發(fā)布1988年的Mach 2.5版包含了大量的B

59、SD UNIX的代碼1989年，Mach 內(nèi)核中去掉了所有的BSD UNIX的代碼，剩下了一個純的Mach微內(nèi)核，這就是Mach 3.0版本，它是OSF/1發(fā)布的基礎2022/10/7121第一章 操作系統(tǒng)引論Mach中采用了許多當代操作系統(tǒng)使用的技術, 微內(nèi)核、線程、進程間消息傳遞和面向?qū)ο蟮脑O計方法等等在Mach的基礎上，有不少用于微處理器、多處理器以及超級計算機的操作系統(tǒng)和實時嵌入式操作系統(tǒng)陸續(xù)設計和開發(fā)出來，如OSF/1，DCE Unix, NeXT等等2022/10/7122第一章 操作系統(tǒng)引論IBM大型計算機操作系統(tǒng)OS/39090年代末期，電子商務發(fā)展刺激對計算能力的要求，導致大

60、型機市場的再度升溫三十年的改進,IBM OS/390已成為有高可靠性、可擴展性、及安全可用性的現(xiàn)代大型計算機系統(tǒng)支持UNIX 95標準，UNIX應用程序可在IBM OS/390上運行同時還可繼續(xù)運行OS/390應用程序，包括OS/370上開發(fā)的應用程序包括TCP/IP的多種通信協(xié)議，具有高網(wǎng)絡安全性采用面向?qū)ο蟪绦蛟O計、并行處理、分布式處理以及客戶機/服務器技術，具有較強的互操作性、可移植性與可擴展性2022/10/7123第一章 操作系統(tǒng)引論由于歷史淵源，OS/390有不同的系統(tǒng)運行方式: OS/370本機模式，支持原先在OS/370運行的程序 ESA/390模式，支持到10個240M處理器