第1章 操作系統(tǒng)引論(計科)

1、計算機(jī)操作系統(tǒng)（第三版）計算機(jī)操作系統(tǒng)（第三版）廣西大學(xué)行健文理學(xué)院廣西大學(xué)行健文理學(xué)院與課程有關(guān)的問題與課程有關(guān)的問題 時間安排時間安排：講課：講課：54 學(xué)時學(xué)時 實驗：實驗：18 學(xué)時學(xué)時 與課程有關(guān)的問題與課程有關(guān)的問題 參考書參考書 ： 1、操作系統(tǒng)：內(nèi)核和設(shè)計原理、操作系統(tǒng)：內(nèi)核和設(shè)計原理 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 2、計算機(jī)操作系統(tǒng)教程計算機(jī)操作系統(tǒng)教程，張堯，張堯?qū)W，史美林，清華大學(xué)出版社學(xué)，史美林，清華大學(xué)出版社 3、UNIX操作系統(tǒng)教程操作系統(tǒng)教程尤晉元，尤晉元，西安：西北電訊工程學(xué)院出版社西安：西北電訊工程學(xué)院出版社與課程有關(guān)的問題與課程有關(guān)的問題 作業(yè)作業(yè)：每一章有

2、每一章有4-6道作業(yè)，每章作道作業(yè)，每章作業(yè)在每章結(jié)束之后交業(yè)在每章結(jié)束之后交 與課程有關(guān)的問題與課程有關(guān)的問題-考試：考試：n1、以考試為主，參考平時成績、以考試為主，參考平時成績(作業(yè)、作業(yè)、實驗等實驗等) n2、每次上完課后有相應(yīng)的小結(jié)與復(fù)習(xí)，、每次上完課后有相應(yīng)的小結(jié)與復(fù)習(xí)，期末不會安排專門的復(fù)習(xí)課。期末不會安排專門的復(fù)習(xí)課。n3、整個課程期間安排兩次答疑時間，、整個課程期間安排兩次答疑時間，答疑時間再通知；如需要，會相應(yīng)的增答疑時間再通知；如需要，會相應(yīng)的增加答疑次數(shù)。加答疑次數(shù)。n4、考試題目的難易程度比例：、考試題目的難易程度比例：3：5：2學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題

3、一定要預(yù)習(xí)一定要預(yù)習(xí) 上課專心致志上課專心致志 重視習(xí)題重視習(xí)題 確立好學(xué)習(xí)的角度確立好學(xué)習(xí)的角度 重視實驗重視實驗急功近利是學(xué)習(xí)的一大敵人！急功近利是學(xué)習(xí)的一大敵人！ 課程內(nèi)容及學(xué)時數(shù)課程內(nèi)容及學(xué)時數(shù) 第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論 第二章第二章 進(jìn)程管理進(jìn)程管理 第三章第三章 處理機(jī)調(diào)度與死鎖處理機(jī)調(diào)度與死鎖 第四章第四章 存儲器管理存儲器管理 第五章第五章 設(shè)設(shè) 備備 管管 理理 第六章第六章 文件管理文件管理 第七章第七章 操作系統(tǒng)接口操作系統(tǒng)接口 第八章第八章 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 第九章第九章 系統(tǒng)安全性系統(tǒng)安全性 第十章第十章 UNIX系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu) 分：基

4、本功能分：基本功能總：概述總：概述分：特例分：特例分：擴(kuò)展功能分：擴(kuò)展功能分：綜合例子分：綜合例子本章內(nèi)容簡介本章內(nèi)容簡介 目標(biāo)和作用目標(biāo)和作用 發(fā)展過程發(fā)展過程 基本特性基本特性 主要功能主要功能 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計 操作系統(tǒng)是什么與為什么操作系統(tǒng)是什么與為什么 你所用過的操作系統(tǒng)你所用過的操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是什么與為什么操作系統(tǒng)是什么與為什么 操作系統(tǒng)規(guī)模、數(shù)量和重要性操作系統(tǒng)規(guī)模、數(shù)量和重要性 你所用過的操作系統(tǒng)你所用過的操作系統(tǒng)你知道下列哪些是操作系統(tǒng)嗎你知道下列哪些是操作系統(tǒng)嗎? 極品飛車極品飛車 DOS LINUX WINDOWS TURBO-C WORD FOXPRO UNIX T

5、URBO-ASM VI 一個一個C語言源程序語言源程序 目前常見操作系統(tǒng)目前常見操作系統(tǒng)n微軟：微軟：Windows系列（以前系列（以前MS-DOS）nUNIX：Solaris, AIX,HP UX,SVR4,BSD,ULTRIX.n自由軟件：自由軟件：Linux,freeBSD,Minix,Xinu, nIBM:AIX,zOS(OS/390),OS/2,OS/4000,PC DOSn其他：其他：Mac OS,NetWare, 你用過的操作系統(tǒng)能做什么你用過的操作系統(tǒng)能做什么?n啟動、結(jié)束用戶程序啟動、結(jié)束用戶程序n系統(tǒng)調(diào)用：例如系統(tǒng)調(diào)用：例如INT指令指令n各種工具和命令：資源管理器各種工具

6、和命令：資源管理器 dir copy del format nWINDOWS、UNIX 等提供多任務(wù)或多用等提供多任務(wù)或多用戶環(huán)境戶環(huán)境你知道操作系統(tǒng)不能做什么你知道操作系統(tǒng)不能做什么?n不做天氣預(yù)報不做天氣預(yù)報n不做房屋設(shè)計不做房屋設(shè)計n不是編譯程序不是編譯程序n總之，操作系統(tǒng)不直接解決最終具體應(yīng)用總之，操作系統(tǒng)不直接解決最終具體應(yīng)用問題，也不負(fù)責(zé)編譯源程序問題，也不負(fù)責(zé)編譯源程序.操作系統(tǒng)是什么與為什么操作系統(tǒng)是什么與為什么操作系統(tǒng)為你完成所有操作系統(tǒng)為你完成所有“硬件相關(guān)、應(yīng)用無關(guān)硬件相關(guān)、應(yīng)用無關(guān)”的工作，以給你的工作，以給你方便、效率、安全。方便、效率、安全。OS定義定義OS定義定義

7、幫助程序執(zhí)行幫助程序執(zhí)行n幫助軟件（程序）能夠在計算機(jī)硬件中幫助軟件（程序）能夠在計算機(jī)硬件中執(zhí)行。執(zhí)行。n程序執(zhí)行過程：程序執(zhí)行過程：n程序從硬盤中被調(diào)入內(nèi)存（為程序分配程序從硬盤中被調(diào)入內(nèi)存（為程序分配內(nèi)存空間）內(nèi)存空間）nCPU執(zhí)行相應(yīng)的指令，并且對硬盤（或執(zhí)行相應(yīng)的指令，并且對硬盤（或內(nèi)存）讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。內(nèi)存）讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。n有可能將結(jié)果輸出到外部設(shè)備。有可能將結(jié)果輸出到外部設(shè)備。第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論n計算機(jī)系統(tǒng)由計算機(jī)系統(tǒng)由硬件硬件和和軟件軟件兩部分組成。兩部分組成。操作系統(tǒng)是配置在計算機(jī)硬件上的第操作系統(tǒng)是配置在計算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對硬件的一層軟件，是

8、對硬件的首次擴(kuò)充首次擴(kuò)充。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 1、 配置操作系統(tǒng)的目標(biāo)配置操作系統(tǒng)的目標(biāo)(1)提供一個計算機(jī)用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)提供一個計算機(jī)用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的之間的接口接口，使計算機(jī)系統(tǒng)更易于使用；，使計算機(jī)系統(tǒng)更易于使用； (2)有效地有效地控制和管理控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)中的各種計算機(jī)系統(tǒng)中的各種硬件和軟件資源，使之得到更有效的利用硬件和軟件資源，使之得到更有效的利用(3)合理地合理地組織組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，以計算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，以改善系統(tǒng)性能。改善系統(tǒng)性能。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 還應(yīng)具有：還應(yīng)具有：可擴(kuò)充性可擴(kuò)充性

9、，即便于增加新模塊，修改老模，即便于增加新模塊，修改老模塊塊開放性開放性，即遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，從而方便集成、，即遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，從而方便集成、互操作、協(xié)同工作互操作、協(xié)同工作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2 2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用 ：從用戶觀點看：操作系統(tǒng)是從用戶觀點看：操作系統(tǒng)是用戶用戶與與計計算機(jī)硬件算機(jī)硬件之間的之間的接口接口。 從資源管理觀點看：操作系統(tǒng)是計算機(jī)從資源管理觀點看：操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)資源的系統(tǒng)資源的管理者管理者。操作系統(tǒng)實現(xiàn)了對計算機(jī)資源的操作系統(tǒng)實現(xiàn)了對計算機(jī)資源的抽象抽象。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(1) 作為用戶與計算機(jī)

10、之間的接口作為用戶與計算機(jī)之間的接口 命令、圖形界面命令、圖形界面系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)計算機(jī)硬件計算機(jī)硬件用戶用戶程序員程序員用戶使用計算機(jī)的方式：命令方式、系用戶使用計算機(jī)的方式：命令方式、系統(tǒng)調(diào)用方式、圖形接口方式統(tǒng)調(diào)用方式、圖形接口方式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（2 2）作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者）作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者操作系統(tǒng)的主要功能是管理計算機(jī)系統(tǒng)操作系統(tǒng)的主要功能是管理計算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件資源：的軟硬件資源：處理機(jī)管理處理機(jī)管理、存儲器管存儲器管理理、設(shè)備管理設(shè)備管理和和文件管理文件管理。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（3 3

11、）OSOS實現(xiàn)了對計算機(jī)資源的管理實現(xiàn)了對計算機(jī)資源的管理虛機(jī)器虛機(jī)器：覆蓋了軟件的機(jī)器稱為虛機(jī)器。：覆蓋了軟件的機(jī)器稱為虛機(jī)器。每當(dāng)人們在計算機(jī)系統(tǒng)上覆蓋了一層軟件，每當(dāng)人們在計算機(jī)系統(tǒng)上覆蓋了一層軟件，系統(tǒng)功能便增強了。系統(tǒng)功能便增強了。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n3 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力 不斷提高計算機(jī)資源利用率不斷提高計算機(jī)資源利用率 方便用戶方便用戶 器件的不斷更新?lián)Q代器件的不斷更新?lián)Q代 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 無

12、操作系統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng)無操作系統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng) 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng) 實時系統(tǒng)實時系統(tǒng) 微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展1.2.1 人工操作方式人工操作方式45504550年代中期，計算機(jī)系統(tǒng)上沒有配置年代中期，計算機(jī)系統(tǒng)上沒有配置操作系統(tǒng)，人們使用計算機(jī)采用手工操作操作系統(tǒng)，人們使用計算機(jī)采用手工操作方式。方式。1.2.1 人工操作方式人工操作方式在手工操作方式下，用戶輪流使用計算機(jī)，在手工操作方式下，用戶輪流使用計算機(jī)，每個用戶的使用過程大致如下：每個用戶的使用過程大致如下：先將程序紙帶（或卡片）裝入輸入機(jī)，先將程序紙帶（或卡片）裝入

13、輸入機(jī)，然后啟動輸入機(jī)把程序和數(shù)據(jù)送入計算機(jī)，然后啟動輸入機(jī)把程序和數(shù)據(jù)送入計算機(jī)，接著通過控制臺開關(guān)啟動程序運行，接著通過控制臺開關(guān)啟動程序運行，當(dāng)程序運行完畢，由用戶取走紙帶和當(dāng)程序運行完畢，由用戶取走紙帶和計算結(jié)果。計算結(jié)果。1.2.1 人工操作方式人工操作方式n這種手工操作方式以下特點：這種手工操作方式以下特點：n用戶獨占計算機(jī)資源，用戶獨占計算機(jī)資源，資源利用率低資源利用率低nCPU等待人工操作等待人工操作n人機(jī)矛盾：手工操作的慢速與人機(jī)矛盾：手工操作的慢速與CPU運運算的高速之間的矛盾。算的高速之間的矛盾。n另一方面，另一方面，CPU與與I/O設(shè)備之間速度設(shè)備之間速度不匹配的矛盾也

14、日益突出。不匹配的矛盾也日益突出。1.2.1 脫機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入輸出方式 為解決低速輸入為解決低速輸入/輸出設(shè)備與輸出設(shè)備與CPU速度速度不匹配的問題，出現(xiàn)了脫機(jī)輸入不匹配的問題，出現(xiàn)了脫機(jī)輸入/輸出輸出技術(shù)。技術(shù)。1.2.1 脫機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入：將用戶程序和數(shù)據(jù)在一臺外圍脫機(jī)輸入：將用戶程序和數(shù)據(jù)在一臺外圍機(jī)（又稱衛(wèi)星機(jī)）的控制下，預(yù)先從低速機(jī)（又稱衛(wèi)星機(jī)）的控制下，預(yù)先從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶上，當(dāng)輸入設(shè)備輸入到磁帶上，當(dāng)CPU需要這需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再直接從磁帶機(jī)高速輸些程序和數(shù)據(jù)時，再直接從磁帶機(jī)高速輸入到內(nèi)存。入到內(nèi)存。脫機(jī)輸出：當(dāng)脫機(jī)輸出：當(dāng)CPU需

15、要輸出時，高速地把需要輸出時，高速地把結(jié)果送到磁帶上，然后在外圍機(jī)的控制下，結(jié)果送到磁帶上，然后在外圍機(jī)的控制下，把磁帶上的計算結(jié)果由相應(yīng)的輸出設(shè)備輸把磁帶上的計算結(jié)果由相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出。出。1.2.1 脫機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/ /輸出：輸入輸出：輸入/ /輸出操作在外圍輸出操作在外圍機(jī)的控制下，脫離主機(jī)進(jìn)行。機(jī)的控制下，脫離主機(jī)進(jìn)行。聯(lián)機(jī)輸入聯(lián)機(jī)輸入/ /輸出：輸入輸出：輸入/ /輸出操作在主機(jī)輸出操作在主機(jī)控制下進(jìn)行?？刂葡逻M(jìn)行。脫機(jī)脫機(jī)I/OI/O優(yōu)點：減少了優(yōu)點：減少了CPUCPU的空閑時間；的空閑時間；提高提高I/OI/O速度。速度。1.2.2 單道批處理

16、系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)n1單道批處理系統(tǒng)的處理過程單道批處理系統(tǒng)的處理過程n作業(yè)：作業(yè)：用戶程序用戶程序及其所需及其所需數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和命令命令的集的集合。合。n監(jiān)督程序：是一個常駐內(nèi)存的管理程序，監(jiān)督程序：是一個常駐內(nèi)存的管理程序，它管理作業(yè)的運行，負(fù)責(zé)裝入和運行各種它管理作業(yè)的運行，負(fù)責(zé)裝入和運行各種系統(tǒng)處理程序來完成作業(yè)的自動過渡。系統(tǒng)處理程序來完成作業(yè)的自動過渡。n批處理技術(shù)是指計算機(jī)系統(tǒng)對一批作業(yè)自批處理技術(shù)是指計算機(jī)系統(tǒng)對一批作業(yè)自動進(jìn)行處理的一種技術(shù)。動進(jìn)行處理的一種技術(shù)。單道批處理系統(tǒng)的處理過程單道批處理系統(tǒng)的處理過程 把一批作業(yè)以脫機(jī)輸入方式輸入到磁帶上，把一批作業(yè)以脫機(jī)輸入方式輸入

17、到磁帶上，并在系統(tǒng)中配置監(jiān)督程序，在它的控制下，并在系統(tǒng)中配置監(jiān)督程序，在它的控制下，使一批作業(yè)一個接一個地連續(xù)處理，其過程使一批作業(yè)一個接一個地連續(xù)處理，其過程為：為： 有下一個有下一個作業(yè)嗎？作業(yè)嗎？N N 停止停止調(diào)入內(nèi)調(diào)入內(nèi)存運行存運行Y Y開始開始單道批處理系統(tǒng)的處理過程單道批處理系統(tǒng)的處理過程1、把磁帶上的第一個作業(yè)傳送到內(nèi)存、把磁帶上的第一個作業(yè)傳送到內(nèi)存2、并把運行的、并把運行的控制權(quán)控制權(quán)交給該作業(yè)，交給該作業(yè)，3、作業(yè)處理完后又把、作業(yè)處理完后又把控制權(quán)控制權(quán)交還給交還給監(jiān)督程序監(jiān)督程序4、監(jiān)督程序再把下一個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。、監(jiān)督程序再把下一個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。 計算機(jī)系統(tǒng)按這種

18、方式對磁帶上的作業(yè)自計算機(jī)系統(tǒng)按這種方式對磁帶上的作業(yè)自動地、一個接一個地進(jìn)行處理，不斷的重復(fù)動地、一個接一個地進(jìn)行處理，不斷的重復(fù)2、3、4步驟；直至把磁帶上的所有作業(yè)全部處步驟；直至把磁帶上的所有作業(yè)全部處理完畢，這樣便形成了早期的批處理系統(tǒng)。理完畢，這樣便形成了早期的批處理系統(tǒng)。 單道批處理系統(tǒng)的處理過程單道批處理系統(tǒng)的處理過程n單道批處理系統(tǒng)：單道批處理系統(tǒng)：內(nèi)存內(nèi)存中始終只保持中始終只保持一一道作業(yè)道作業(yè)的批處理系統(tǒng)。的批處理系統(tǒng)。n單道批處理系統(tǒng)的特征：單道批處理系統(tǒng)的特征：n自動性：自動依次運行，無人工干預(yù)自動性：自動依次運行，無人工干預(yù)n順序性：完成順序與進(jìn)入順序相同順序性：完

19、成順序與進(jìn)入順序相同n單道性：內(nèi)存只有一道作業(yè)單道性：內(nèi)存只有一道作業(yè)1.2.3 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)n1多道程序設(shè)計的基本概念多道程序設(shè)計的基本概念單道單道多道多道多道程序設(shè)計的基本概念多道程序設(shè)計的基本概念多道程序設(shè)計技術(shù)：將多道程序設(shè)計技術(shù)：將多個作業(yè)存放在主多個作業(yè)存放在主存中存中，使它們同時處于運行狀態(tài)，這些作，使它們同時處于運行狀態(tài)，這些作業(yè)業(yè)共享共享處理機(jī)時間和外圍設(shè)備以及其他資處理機(jī)時間和外圍設(shè)備以及其他資源。源。多道程序設(shè)計的基本概念多道程序設(shè)計的基本概念多道程序設(shè)計技術(shù)帶來的多道程序設(shè)計技術(shù)帶來的好處好處： 提高提高CPUCPU利用率利用率 提高內(nèi)存和設(shè)備利用率提高

20、內(nèi)存和設(shè)備利用率 增加系統(tǒng)吞吐量增加系統(tǒng)吞吐量 單位時間內(nèi)完成的總單位時間內(nèi)完成的總工作量工作量多道批處理系統(tǒng)的特征多道批處理系統(tǒng)的特征 在批處理系統(tǒng)中引入多道程序設(shè)計技術(shù)后在批處理系統(tǒng)中引入多道程序設(shè)計技術(shù)后就形成了多道批處理系統(tǒng)。多道批處理系就形成了多道批處理系統(tǒng)。多道批處理系統(tǒng)的特征是：統(tǒng)的特征是：（1 1）多道性多道性：計算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道：計算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序。相互獨立的程序。（2 2）無序性無序性：進(jìn)入順序與完成順序無嚴(yán)格：進(jìn)入順序與完成順序無嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系。對應(yīng)關(guān)系。（3 3）調(diào)度性調(diào)度性：作業(yè)從提交到完成經(jīng)歷兩級：作業(yè)從提交到完成經(jīng)歷兩級調(diào)度：作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程

21、調(diào)度。調(diào)度：作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度。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 多道程序設(shè)計技術(shù)需要妥善解決的問題：多道程序設(shè)計技術(shù)需要妥善解決的問題：（1 1）處理機(jī)管理）處理機(jī)管理 （2 2）內(nèi)存管理）內(nèi)存管理（3 3）設(shè)備管理）設(shè)備管理（4 4）文件管理）文件管理（5 5）作業(yè)管理）作業(yè)管理為解決上述問題，研制了操作系統(tǒng)。為解決上述問題，研制了操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)是一組操作系統(tǒng)是一組控制控制和和管理管理計算機(jī)硬件和計算機(jī)硬件和軟件資源，軟件資源，合理地組織合理地組織計算機(jī)工作流程，計算機(jī)工作流程，以及方便用戶的程序的集合。以及方便用戶的程序的集合。1.2.

22、4 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)產(chǎn)生產(chǎn)生推動分時系統(tǒng)發(fā)展的主要動力是推動分時系統(tǒng)發(fā)展的主要動力是用戶需求用戶需求：即人機(jī)交互、共享主機(jī)和方便用戶上機(jī)。即人機(jī)交互、共享主機(jī)和方便用戶上機(jī)。所謂分時技術(shù)就是把處理機(jī)的運行時間分所謂分時技術(shù)就是把處理機(jī)的運行時間分成很短的成很短的時間片時間片，按時間片，按時間片輪流輪流把處理機(jī)把處理機(jī)分配分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。若某個作業(yè)在分給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。若某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計算，則該配給它的時間片內(nèi)不能完成其計算，則該作業(yè)作業(yè)暫時中斷暫時中斷，把處理機(jī)讓給另一個作業(yè)，把處理機(jī)讓給另一個作業(yè)使用，等待下一輪時再繼續(xù)其運行。使用，等待下一輪時再繼續(xù)其運行。1

23、.2.4 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)產(chǎn)生產(chǎn)生n在操作系統(tǒng)中采用分時技術(shù)就形成了分在操作系統(tǒng)中采用分時技術(shù)就形成了分時操作系統(tǒng)。時操作系統(tǒng)。1.2.4 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)產(chǎn)生產(chǎn)生n在分時操作系統(tǒng)中，在分時操作系統(tǒng)中，一個計算機(jī)和許多終一個計算機(jī)和許多終端設(shè)備連接端設(shè)備連接，每個用戶可以通過終端向系，每個用戶可以通過終端向系統(tǒng)發(fā)出命令，請求完成某項工作，而系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出命令，請求完成某項工作，而系統(tǒng)則分析從終端設(shè)備發(fā)來的命令，完成用戶則分析從終端設(shè)備發(fā)來的命令，完成用戶提出的要求，然后用戶再根據(jù)系統(tǒng)提供的提出的要求，然后用戶再根據(jù)系統(tǒng)提供的運行結(jié)果，向系統(tǒng)提出下一步請求，這樣運行結(jié)果，向系統(tǒng)提出下一步請求，這樣重

24、復(fù)上述重復(fù)上述交互交互會話過程，直到用戶完成全會話過程，直到用戶完成全部工作為止。部工作為止。1.2.4 分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題 n關(guān)鍵問題是：及時接收和及時處理關(guān)鍵問題是：及時接收和及時處理分時操作系統(tǒng)具有以下特征：分時操作系統(tǒng)具有以下特征： （1 1）多路性多路性：指一臺計算機(jī)與若干臺終端：指一臺計算機(jī)與若干臺終端相連接，終端上的這些用戶可以同時或基相連接，終端上的這些用戶可以同時或基本同時使用計算機(jī)。本同時使用計算機(jī)。（2 2）交互性交互性：分時操作系統(tǒng)中用戶的操作：分時操作系統(tǒng)中用戶的操作方式是聯(lián)機(jī)方式，即用戶通過終端采用人方式是聯(lián)機(jī)方式，即用戶通過終端采用人

25、機(jī)會話的方式直接控制程序運行，同程序機(jī)會話的方式直接控制程序運行，同程序進(jìn)行交互。進(jìn)行交互。分時操作系統(tǒng)具有以下特征：分時操作系統(tǒng)具有以下特征： （3 3）獨立性獨立性：由于分時操作系統(tǒng)采用時：由于分時操作系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)的辦法使一臺計算機(jī)同時為許間片輪轉(zhuǎn)的辦法使一臺計算機(jī)同時為許多終端用戶服務(wù)，因此客觀效果是這些多終端用戶服務(wù)，因此客觀效果是這些用戶彼此之間都感覺不到別人也在使用用戶彼此之間都感覺不到別人也在使用這臺計算機(jī)，好像只有自己獨占計算機(jī)這臺計算機(jī)，好像只有自己獨占計算機(jī)一樣。一樣。（4 4）及時性及時性：用戶請求能在很短時間內(nèi)：用戶請求能在很短時間內(nèi)獲得響應(yīng)。獲得響應(yīng)。1.2.5

26、 實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)能實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時響應(yīng)及時響應(yīng)外部事件外部事件的請求，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)完成對該的請求，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)完成對該事件的處理，并控制實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致事件的處理，并控制實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作。地工作。1.2.5 實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)分為：實時系統(tǒng)分為： 實時控制系統(tǒng)實時控制系統(tǒng): :指以計算機(jī)為中心的指以計算機(jī)為中心的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。 實時信息處理系統(tǒng)：要求對信息進(jìn)實時信息處理系統(tǒng)：要求對信息進(jìn)行時是處理的系統(tǒng)。行時是處理的系統(tǒng)。1.2.5 實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)特征的比較：實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)特征的比較：（1 1）多路性

27、：允許對多路信息進(jìn)行處理。）多路性：允許對多路信息進(jìn)行處理。（2 2）獨立性：每個控制對象與系統(tǒng)獨立交互）獨立性：每個控制對象與系統(tǒng)獨立交互（3 3）及時性：響應(yīng)時間由控制對象決定。）及時性：響應(yīng)時間由控制對象決定。（4 4）交互性：交互性不強。）交互性：交互性不強。（5 5）可靠性：高可靠性。）可靠性：高可靠性。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的基本類型：操作系統(tǒng)的基本類型：批處理批處理操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、分時分時操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)和實時實時操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。如果一個操作系統(tǒng)兼有批處理、分時和如果一個操作系統(tǒng)兼有批處理、分時和實時操作系統(tǒng)三者或其中兩者的功能，實時操作系統(tǒng)三者或其中兩者的功能，則稱

28、該操作系統(tǒng)為則稱該操作系統(tǒng)為通用通用操作系統(tǒng)。操作系統(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n配置在微型機(jī)上的操作系統(tǒng)稱為微機(jī)配置在微型機(jī)上的操作系統(tǒng)稱為微機(jī)操作系統(tǒng)。按照運行方式分為：操作系統(tǒng)。按照運行方式分為：n單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)n單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)n多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)n只允許一個用戶上機(jī)，且只允許用戶只允許一個用戶上機(jī)，且只允許用戶程序作為一個任務(wù)運行。主要配置在程序作為一個任務(wù)運行。主要配置在8位和位和16位微機(jī)上。最有代表的是：位微機(jī)上。最有代表的是：nCP/MnMS

29、-DOS單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)n只允許一個用戶上機(jī)，但只允許用戶只允許一個用戶上機(jī)，但只允許用戶把程序分為若干個任務(wù)，使他們并發(fā)把程序分為若干個任務(wù)，使他們并發(fā)執(zhí)行。主要配置在執(zhí)行。主要配置在32位微機(jī)上。最有位微機(jī)上。最有代表的是：代表的是：nWindows單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)n允許多個用戶通過各自的終端使用同一允許多個用戶通過各自的終端使用同一臺機(jī)器，共享主機(jī)中的各種資源，而每臺機(jī)器，共享主機(jī)中的各種資源，而每個用戶程序又可進(jìn)一步分為幾個任務(wù)，個用戶程序又可進(jìn)一步分為幾個任務(wù)，使他們能并發(fā)執(zhí)行，從而可進(jìn)一步提高使他們能并發(fā)執(zhí)行，從而可進(jìn)一步提高資源利用

30、率和系統(tǒng)吞吐量。主要配置在資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。主要配置在大、中、小型機(jī)上。最有代表的是：大、中、小型機(jī)上。最有代表的是：nUnix、Linux、Solaris OS1.3 操作系統(tǒng)的基本特征操作系統(tǒng)的基本特征操作系統(tǒng)有操作系統(tǒng)有4 4個基本特征：個基本特征：并發(fā)并發(fā)、共享、共享、虛擬和異步虛擬和異步1.3.1 并發(fā)并發(fā)n并行：是指兩個或多個事件在同一并行：是指兩個或多個事件在同一時刻時刻發(fā)生發(fā)生n并發(fā)：是指兩個或多個事件在同一并發(fā)：是指兩個或多個事件在同一時間間隔時間間隔內(nèi)發(fā)生。內(nèi)發(fā)生。n在多道程序環(huán)境下，并發(fā)是指宏觀上在一段在多道程序環(huán)境下，并發(fā)是指宏觀上在一段時間內(nèi)有多道程序在同時運行

31、，但在單處理時間內(nèi)有多道程序在同時運行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時刻僅能執(zhí)行一道程序，故機(jī)系統(tǒng)中，每一時刻僅能執(zhí)行一道程序，故微觀上這些程序是交替執(zhí)行的。微觀上這些程序是交替執(zhí)行的。n程序是靜態(tài)實體，不能并發(fā)執(zhí)行；為了使多程序是靜態(tài)實體，不能并發(fā)執(zhí)行；為了使多個程序并發(fā)執(zhí)行，引入了進(jìn)程。個程序并發(fā)執(zhí)行，引入了進(jìn)程。1.3.2 共享共享n共享：是指系統(tǒng)中的資源可供多個并發(fā)執(zhí)共享：是指系統(tǒng)中的資源可供多個并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。行的進(jìn)程共同使用。n有兩種資源共享方式：有兩種資源共享方式：n互斥共享：一段時間只允許一個進(jìn)程訪互斥共享：一段時間只允許一個進(jìn)程訪問問n同時訪問：一段時間允許多個進(jìn)程訪問同

32、時訪問：一段時間允許多個進(jìn)程訪問并發(fā)和共享的關(guān)系并發(fā)和共享的關(guān)系n并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個最基本的并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個最基本的特征，二者之間互為存在條件。特征，二者之間互為存在條件。n一方面，資源的共享是以程序的并發(fā)執(zhí)一方面，資源的共享是以程序的并發(fā)執(zhí)行為條件的，若系統(tǒng)不允許程序的并發(fā)行為條件的，若系統(tǒng)不允許程序的并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；n另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實施另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理，也必將影響到程序的并發(fā)有效的管理，也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。執(zhí)行，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。1.3.3 虛擬性

33、虛擬性n虛擬：是指把一個虛擬：是指把一個物理上物理上的實體變?yōu)榈膶嶓w變?yōu)槿舾蓚€若干個邏輯上邏輯上的對應(yīng)物。利用兩種方的對應(yīng)物。利用兩種方式實現(xiàn)虛擬技術(shù)：式實現(xiàn)虛擬技術(shù)：n時分復(fù)用技術(shù)時分復(fù)用技術(shù)n空分復(fù)用技術(shù)空分復(fù)用技術(shù)1.3.4 異步性異步性n異步性表現(xiàn)在兩個方面：異步性表現(xiàn)在兩個方面：n進(jìn)程的執(zhí)行走走停停進(jìn)程的執(zhí)行走走停停n進(jìn)程的執(zhí)行以無法預(yù)知的速度向進(jìn)程的執(zhí)行以無法預(yù)知的速度向前推進(jìn)。前推進(jìn)。1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能n幫助軟件（程序）能夠在計算機(jī)硬件中執(zhí)幫助軟件（程序）能夠在計算機(jī)硬件中執(zhí)行。行。n程序執(zhí)行過程：程序執(zhí)行過程：n程序從硬盤中被調(diào)入內(nèi)存（為程序分配內(nèi)程序

34、從硬盤中被調(diào)入內(nèi)存（為程序分配內(nèi)存空間）存空間）nCPU執(zhí)行相應(yīng)進(jìn)程的指令，并且對硬盤執(zhí)行相應(yīng)進(jìn)程的指令，并且對硬盤（或內(nèi)存）讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。（或內(nèi)存）讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。n有可能將結(jié)果輸出到外部設(shè)備。有可能將結(jié)果輸出到外部設(shè)備。n操作系統(tǒng)的主要功能包括：操作系統(tǒng)的主要功能包括：處理機(jī)管理處理機(jī)管理、存儲器管理存儲器管理、設(shè)備管理設(shè)備管理和和文件管理文件管理。1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能 處理機(jī)管理的主要任務(wù)是對處理機(jī)管理的主要任務(wù)是對處理機(jī)的分處理機(jī)的分配和運行實施有效的管理。配和運行實施有效的管理。1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能 進(jìn)程控制：負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、撤消及進(jìn)程控制：

35、負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、撤消及狀態(tài)轉(zhuǎn)換。狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 進(jìn)程同步：對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行協(xié)進(jìn)程同步：對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)。有同步與互斥調(diào)。有同步與互斥 進(jìn)程通信：負(fù)責(zé)完成進(jìn)程間的信息交進(jìn)程通信：負(fù)責(zé)完成進(jìn)程間的信息交換。換。 調(diào)度：分為作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。調(diào)度：分為作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能作業(yè)調(diào)度：從后備作業(yè)隊列中選擇若干作業(yè)調(diào)度：從后備作業(yè)隊列中選擇若干作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存。作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存。進(jìn)程調(diào)度：決定哪個進(jìn)程獲得處理機(jī)。進(jìn)程調(diào)度：決定哪個進(jìn)程獲得處理機(jī)。1.4.2存儲器管理功能存儲器管理功能 存儲器管理的主存儲器管理的主要任務(wù)是對內(nèi)存要任務(wù)是對內(nèi)存進(jìn)行分配、保護(hù)進(jìn)行分配、

36、保護(hù)和擴(kuò)充。和擴(kuò)充。1.4.2存儲器管理功能存儲器管理功能n1內(nèi)存分配：按一定的策略為每道程序內(nèi)存分配：按一定的策略為每道程序分配內(nèi)存分配內(nèi)存。內(nèi)存分配方式有靜態(tài)和動態(tài)。內(nèi)存分配方式有靜態(tài)和動態(tài)兩種：兩種：n 靜態(tài)：作業(yè)的內(nèi)存空間是在作業(yè)裝入是靜態(tài)：作業(yè)的內(nèi)存空間是在作業(yè)裝入是確定的，確定的， 不能再改變，也不能移動。不能再改變，也不能移動。n 動態(tài)：作業(yè)需要的基本內(nèi)存空間在裝入動態(tài)：作業(yè)需要的基本內(nèi)存空間在裝入時確定，但允許運行期間動態(tài)申請新的時確定，但允許運行期間動態(tài)申請新的附加空間，可以移動。附加空間，可以移動。1.4.2存儲器管理功能存儲器管理功能2 2內(nèi)存保護(hù)：保證各程序在自己的內(nèi)存內(nèi)存保護(hù)：保證各程序在自己的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)運行而區(qū)域內(nèi)運行而不相互干擾不相互干擾。如上下界寄。如上下界寄存器存器1.4.2存儲器管理功能存儲器管理功能3 3地址映射：將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地地址映射：將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。址。邏輯地址：用戶編程時所使用的地址邏輯地址：用戶編程時所使用的地址地址空間：邏輯地址的集合。地址空間：邏輯地址的集合。物理地址：內(nèi)存中的地址。物理地