北京交通大學(xué)2006-2007操作系統(tǒng)ppt.

1、12022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽主講教師：翟高壽翟高壽（副教授）聯(lián)系電話(辦) 電子郵件：制作人：翟高壽翟高壽制作單位：北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)22022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)全面、系統(tǒng)地介紹計(jì)算機(jī)操作全面、系統(tǒng)地介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)機(jī)理及系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)機(jī)理及相關(guān)方法和技術(shù)，培養(yǎng)廣大學(xué)相關(guān)方法和技術(shù)，培養(yǎng)廣大學(xué)生在系統(tǒng)軟件開發(fā)方面的理論生在系統(tǒng)軟件開發(fā)方面的理論基礎(chǔ)及技術(shù)素養(yǎng)基礎(chǔ)及技術(shù)素養(yǎng)。32022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽主

2、要相關(guān)課程主要相關(guān)課程先修課程： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理 匯編語言程序設(shè)計(jì)匯編語言程序設(shè)計(jì) C C語言程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)并行/后續(xù)課程： 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)實(shí)踐計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)實(shí)踐42022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽&教材計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 湯子瀛 哲鳳屏 湯小丹 西安電子科技大學(xué)出版社&參考教材計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程 張堯?qū)W 史美林 清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)教程 陳向群 楊芙清 北京大學(xué)出版社Windows操作系統(tǒng)原理 尤晉元 史美林 陳向群 機(jī)械工業(yè)出版社操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 屠立德 屠祁 清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)教程 孫仲秀 高

3、等教育出版社操作系統(tǒng)教程-原理和實(shí)例分析 孟靜 高等教育出版社Applied Operating System Concept Abrahan Silberschatz 高等教育出版社The Design of The Unix Operating System Manrice J.Bach 人民郵電出版社現(xiàn)代操作系統(tǒng) 陳向群等譯 機(jī)械工業(yè)出版社52022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽教材內(nèi)容刪減說明教材內(nèi)容刪減說明q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3.3 實(shí)時(shí)調(diào)度實(shí)時(shí)調(diào)度3.4 多處理機(jī)系統(tǒng)中的調(diào)度多處理機(jī)系統(tǒng)中的調(diào)度q第五章第五章 設(shè)備管理設(shè)備管理5.6 磁盤

4、存儲器管理磁盤存儲器管理q第八章第八章 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)q第九章第九章 系統(tǒng)安全性系統(tǒng)安全性62022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽課程主要內(nèi)容及教學(xué)安排課程主要內(nèi)容及教學(xué)安排q操作系統(tǒng)引論（10學(xué)時(shí)）q處理機(jī)管理（18學(xué)時(shí)）q存儲管理（12學(xué)時(shí)）q設(shè)備管理（8學(xué)時(shí)）q文件系統(tǒng)（8學(xué)時(shí)）q操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例（8學(xué)時(shí)）72022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6

5、 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.1 什么是操作系統(tǒng)1.1.1 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的組成及層次模型1.1.4 操作系統(tǒng)的定義1.1.5 操作系統(tǒng)舉例92022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(層次結(jié)構(gòu))軟件硬件及固件（裸機(jī)）應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件編輯程序/匯編程序/編譯程序/數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)102022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具應(yīng)用軟件應(yīng)用用戶應(yīng)用開發(fā)人員操作系

6、統(tǒng)開發(fā)人員112022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)q方便性提供用戶接口，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更方便使用q有效性通過有效管理和分配軟、硬件資源及合理組織計(jì)算機(jī)工作流程來改善資源利用率、提高系統(tǒng)吞吐量q可擴(kuò)充性計(jì)算機(jī)硬件和體系結(jié)構(gòu)的迅猛發(fā)展及其所對應(yīng)的更高的功能和性能要求q開放性不同廠家與不同類型的計(jì)算機(jī)及其設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化集成和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序可移植性和互操作性122022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.1 什么是操作系統(tǒng)1.1.1 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的組成及層次模型1.1.4 操作系統(tǒng)的定義1.1.

7、5 操作系統(tǒng)舉例132022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的作用(1) 用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口q命令方式（操作系統(tǒng)外殼）面向一般用戶命令行/菜單式/命令腳本式/圖形用戶接口q系統(tǒng)調(diào)用方式（操作系統(tǒng)內(nèi)核）面向程序開發(fā)人員形式上類似于過程調(diào)用，編制程序中使用142022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的作用(2) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者q管理對象處理器、存儲器、外圍設(shè)備以及信息（數(shù)據(jù)和軟件）q管理內(nèi)容資源的分配、回收和訪問操作記錄資源的當(dāng)前狀態(tài)（數(shù)量和使用情況）、相應(yīng)管理策略（共享、保護(hù)及用戶權(quán)限）152022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算

8、機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的作用(3) 用作擴(kuò)充機(jī)器（或虛擬機(jī)）q在裸機(jī)上添加處理機(jī)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)管理、圖形化用戶接口等功能，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能顯著增強(qiáng)、使用更為方便162022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.1 什么是操作系統(tǒng)1.1.1 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的組成及層次模型1.1.4 操作系統(tǒng)的定義1.1.5 操作系統(tǒng)舉例172022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的組成及層次模型用戶接口用戶接口（命令接口、程序接口、圖形用戶接口）對對象進(jìn)行操縱和管理的軟件集合對對象進(jìn)行操縱和管理的軟件集

9、合（處理機(jī)/存儲器/設(shè)備/文件/作業(yè)管理軟件）操作系統(tǒng)對象操作系統(tǒng)對象（處理機(jī)、存儲器、設(shè)備、文件和作業(yè)）182022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)層次模型細(xì)化操作系統(tǒng)層次模型細(xì)化192022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.1 什么是操作系統(tǒng)1.1.1 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的組成及層次模型1.1.4 操作系統(tǒng)的定義1.1.5 操作系統(tǒng)舉例202022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的定義q操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，是一組有效管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源、合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度以組

10、織和控制系統(tǒng)工作流程，并方便用戶使用計(jì)算機(jī)的程序的集合。212022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.1 什么是操作系統(tǒng)1.1.1 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的組成及層次模型1.1.4 操作系統(tǒng)的定義1.1.5 操作系統(tǒng)舉例222022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)舉例qMS DOSqWindows（NT、9X、200X、Vista）qUNIX（Solaris）qLinux（RedHat、RedFlag）qNovell Netware232022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.1 什么是操作系統(tǒng)1

11、.1.1 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo)1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的組成及層次模型1.1.4 操作系統(tǒng)的定義1.1.5 操作系統(tǒng)舉例242022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽作業(yè)題作業(yè)題q1.1 什么是操作系統(tǒng)？用自己的話談?wù)勀銓Σ僮飨到y(tǒng)概念的認(rèn)識與理解。252022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2620

12、22年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)272022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件組成282022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽內(nèi)存系統(tǒng)Memory Systemsq主存Main MemoryRAM & ROM實(shí)際地址空間實(shí)際地址空間real address spaceA.或稱作物理地址空間，按字節(jié)編址BytesB.RAMROMC.保留用于設(shè)備或以后它用q高速緩沖Cache Memories因內(nèi)存尋址訪問效率和局部性原理局部性原理而引入由硬件管理，對軟件不可見?292022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽高

13、速緩存Cache Memoriesq關(guān)聯(lián)存儲器及置換（淘汰）算法302022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽輸入輸出系統(tǒng)組織方式312022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽用戶指令集體系結(jié)構(gòu)User ISAq寄存器架構(gòu)通用寄存器、特定類型寄存器（如浮點(diǎn)數(shù)）專用寄存器（PC、鏈接/棧指針/條件碼/循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器）q內(nèi)存架構(gòu)邏輯邏輯/虛擬地址空間虛擬地址空間A.線性編址 eg. 0 x0000 0000 0 x8000 0000 0 xFFFF FFFF B.分段編址 eg. 0#15#分段基址 段寄存器值q用戶指令 運(yùn)算型內(nèi)存存取指令、分支跳轉(zhuǎn)指令整數(shù)算術(shù)、邏輯及移位

14、指令浮點(diǎn)指令分段256MB虛存252B322022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽應(yīng)用程序(用戶級)3#級用戶模式特權(quán)級別與環(huán)結(jié)構(gòu)q用戶模式、特權(quán)/超級/系統(tǒng)模式系統(tǒng)模式(a)擴(kuò)展級2#級(b)系統(tǒng)服務(wù)1#級內(nèi)核0#級332022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽系統(tǒng)指令集體系結(jié)構(gòu)System ISAq系統(tǒng)寄存器架構(gòu)系統(tǒng)時(shí)鐘寄存器、陷入與中斷寄存器陷入與中斷屏蔽寄存器、頁/段表指針寄存器q處理器資源管理支持系統(tǒng)調(diào)用/返回指令、中斷定時(shí)器及設(shè)置機(jī)制q內(nèi)存資源管理支持虛擬地址空間到物理地址空間的映射（頁表&TLB）qI/O資源管理支持I/O設(shè)備尋址與I/O指令q陷入與中斷

15、陷入與中斷342022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽陷入與中斷q陷入指令執(zhí)行時(shí)因異常情況（如運(yùn)算溢出、缺頁、違規(guī)內(nèi)存訪問、非法操作碼等）產(chǎn)生的控制遷移副效應(yīng) 陷入流程（操作系統(tǒng)保存未被硬件保存的“陷入”進(jìn)程的關(guān)鍵狀態(tài)信息，經(jīng)分析轉(zhuǎn)特定異常陷入處理例程，待完成返回后恢復(fù)現(xiàn)場和轉(zhuǎn)原“陷入”進(jìn)程“異常”指令處繼續(xù)執(zhí)行）另“系統(tǒng)調(diào)用”式陷入（訪管指令int 21H/int 0 x80）q中斷由相對于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的外部事件（如I/O操作、定時(shí)）引起，與特定指令執(zhí)行無關(guān)流程?352022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽IA-32體系結(jié)構(gòu)舉例說明q系統(tǒng)寄存器架構(gòu)標(biāo)志寄存器EFL

16、AGS（通用標(biāo)志、系統(tǒng)標(biāo)志）內(nèi)存管理寄存器GDTR、IDTR、LDTR、TR控制寄存器CR0、CR1、CR2、CR3q保護(hù)模式內(nèi)存管理內(nèi)存尋址（分段尋址技術(shù)；邏輯地址14+32）地址變換（分段段選擇符段描述符 + 分頁）內(nèi)存保護(hù)（全局/局部描述符表、特權(quán)級）q中斷和異常處理中斷向量與中斷描述符表、中斷源與異常源q任務(wù)管理（任務(wù)狀態(tài)段）任務(wù)切換與過程調(diào)用不同！362022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)其它硬件基礎(chǔ)舉例說明q內(nèi)存地址空間布局、基本輸入輸出系統(tǒng)BIOSqCMOS存儲器與實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTqI/O端口尋址和訪問控制方式主要使用獨(dú)立編址方式，部分使用統(tǒng)一編址方式q中斷控

17、制器Intel 8259A、定時(shí)計(jì)數(shù)器Intel 8254qDMA控制器Intel 8237A、鍵盤控制器Intel 8042q串行控制卡RS-232標(biāo)準(zhǔn)q顯示卡MDA/CGA/EGA/VGAq軟盤控制器和硬盤控制器372022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽作業(yè)題作業(yè)題q1.2 設(shè)想由你自己負(fù)責(zé)組織一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來構(gòu)建操作系統(tǒng)，你應(yīng)當(dāng)要求項(xiàng)目成員事先學(xué)習(xí)和掌握哪些硬件基礎(chǔ)知識？并給出你對相關(guān)知識的理解與總結(jié)。382022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)

18、用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)392022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.3.1 操作系統(tǒng)接口分類1.3.2 聯(lián)機(jī)命令接口1.3.3 圖形用戶接口1.3.4 系統(tǒng)調(diào)用402022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)接口分類q基于接口表現(xiàn)形式劃分用戶接口A.命令接口（具體可分為聯(lián)/脫機(jī)命令接口）B.圖形用戶接口（圖形化操作界面）程序接口（方便用戶程序訪問系統(tǒng)資源，由一組系統(tǒng)調(diào)用組成）q基于接口使用者類型劃分本地用戶接口

19、網(wǎng)絡(luò)用戶接口412022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.3.1 操作系統(tǒng)接口分類1.3.2 聯(lián)機(jī)命令接口1.3.3 圖形用戶接口1.3.4 系統(tǒng)調(diào)用422022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽聯(lián)機(jī)命令接口構(gòu)成q一組聯(lián)機(jī)命令q鍵盤終端處理程序q命令解釋程序432022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽聯(lián)機(jī)命令及分類q聯(lián)機(jī)命令格式 q聯(lián)機(jī)命令類型系統(tǒng)訪問類磁盤操作類、文件操作類、目錄操作類通信類輸入輸出重定向、管道連接、過濾命令批處理命令Linux常用操作命令?442022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高

20、壽鍵盤終端處理程序q基本功能I.接收用戶從終端輸入的字符面向字符/行方式II.管理字符緩沖，以暫存所接收的字符專用緩沖區(qū)、公用緩沖池方式III.將用戶鍵入字符回送屏幕顯示硬件/軟件實(shí)現(xiàn)方式IV.提供屏幕編輯（編輯鍵）V.特殊字符處理（中斷/停止或恢復(fù)上卷）452022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽命令解釋程序工作流程命令解釋程序工作流程 系統(tǒng)啟動顯示命令提示符命令合法否？接收命令行輸入內(nèi)部命令？執(zhí)行執(zhí)行exec系統(tǒng)調(diào)用裝入命系統(tǒng)調(diào)用裝入命令處理程序并予以執(zhí)行令處理程序并予以執(zhí)行是系統(tǒng)初始化是基于命令識別特定方法轉(zhuǎn)向執(zhí)行對應(yīng)命令處理程序外部命令？是否否否462022年5月23日星

21、期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.3.1 操作系統(tǒng)接口分類1.3.2 聯(lián)機(jī)命令接口1.3.3 圖形用戶接口1.3.4 系統(tǒng)調(diào)用472022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽圖形用戶接口元素及操作q桌面、圖標(biāo)、鼠標(biāo)指針q窗口、標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄q菜單菜單條彈出式菜單下拉式菜單q對話框482022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽圖形用戶接口特點(diǎn)q基于圖形元素來表示功能，方便用戶操縱和觸發(fā)對應(yīng)功能q同屏多窗口與并發(fā)進(jìn)程相對應(yīng)q支持即時(shí)交互，鼠標(biāo)點(diǎn)擊和鍵盤輸入并舉q操作直觀，不必死記命令行參數(shù)，傳遞信息量大492022年5月23日星

22、期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽圖形用戶接口實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行機(jī)制q面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法q消息產(chǎn)生、傳遞及處理消息作為窗口的輸入，如用戶操作、其它窗口或系統(tǒng)發(fā)出的請求或通知消息由各窗口自己的窗口過程進(jìn)行處理q事件驅(qū)動模式502022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.3.1 操作系統(tǒng)接口分類1.3.2 聯(lián)機(jī)命令接口1.3.3 圖形用戶接口1.3.4 系統(tǒng)調(diào)用512022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽系統(tǒng)調(diào)用的基本概念q定義v系統(tǒng)過程系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)調(diào)用命令q與普通過程調(diào)用的區(qū)別運(yùn)行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)軟中斷進(jìn)入機(jī)制返回及重新調(diào)度問題嵌套調(diào)用嵌

23、套調(diào)用522022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽系統(tǒng)調(diào)用舉例說明q簡單用戶程序例子v從一個(gè)文件讀取數(shù)據(jù)，再將它們拷貝到另一文件中q系統(tǒng)調(diào)用分析源數(shù)據(jù)文件打開目標(biāo)數(shù)據(jù)文件創(chuàng)建文件數(shù)據(jù)讀入到緩沖緩沖數(shù)據(jù)寫出到文件程序正常結(jié)束532022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽系統(tǒng)調(diào)用舉例說明#include void main(int argc, char *argv)int fdOld, fdNew;int count;char buffer2048;fdOld = open(argv1, O_RDONLY);fdNew = creat(argv2, 0666);while

24、 (count = read(fdOld, buffer, sizeof(buffer)write(fdNew, buffer, count);exit(0);542022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽直接進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用的前提準(zhǔn)備#define _LIBRARY_#include _syscall3(long,open,const char*, filename, int, flags, int mode);_syscall3(long,creat, const char*, filename, int, flags, int mode);_syscall3(ssize_t,re

25、ad, unsigned,fd,char*,buf, size_t, count);_syscall3(ssize_t,write, unsigned,fd,char*,buf, size_t, count);_syscall1(int,exit, long, flag);注意：1、系統(tǒng)調(diào)用號_NR_zgs的分配在include/asm-i386/unistd.h2、系統(tǒng)調(diào)用號與系統(tǒng)調(diào)用之間的聯(lián)系建立在系統(tǒng)調(diào)用表中，即arch/i386/kernel/entry.S中描述的sys_call_table552022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽系統(tǒng)調(diào)用的類型q進(jìn)程控制進(jìn)程的創(chuàng)建、

26、結(jié)束、等待子進(jìn)程結(jié)束進(jìn)程屬性設(shè)置與獲取執(zhí)行一個(gè)文件（進(jìn)程映像替換）q文件操縱文件的創(chuàng)建、打開、關(guān)閉、讀/寫q進(jìn)程通信連接打開與關(guān)閉、消息發(fā)送與接收q系統(tǒng)信息維護(hù)時(shí)間設(shè)置與獲取、文件訪問/修改時(shí)間設(shè)置562022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)I.設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用號和參數(shù)系統(tǒng)調(diào)用號（指定寄存器/內(nèi)存單元）參數(shù)（直接寄存器 、間接參數(shù)表指針）qUNIX(CHMK命令)/DOS(INT21軟中斷)II.系統(tǒng)調(diào)用命令的一般性處理將處理機(jī)狀態(tài)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)態(tài)保護(hù)CPU現(xiàn)場，將PSW、PC、系統(tǒng)調(diào)用號、用戶棧用戶棧指針、通用寄存器等壓入堆棧用戶定義參數(shù)送至指定位置III.分析系統(tǒng)

27、調(diào)用類型，轉(zhuǎn)相應(yīng)處理子程序q中斷和陷入向量表中斷和陷入向量表（入口地址、PSW ）572022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽混合編程要領(lǐng)q匯編語言源程序調(diào)用C函數(shù)模塊按逆向順序把C函數(shù)模塊參數(shù)壓入棧中call _CModuleName| jmp _CModuleName清除先前壓入棧中的C函數(shù)模塊參數(shù)qC語言程序嵌入?yún)R編指令舉例說明#define _syscall1(type, name, atype, a) type name(atype a) long _res; _asm_ volatile(int $0 x80 :=a (_res) :0 (_NR_#name), b

28、(long)(a); if (_res=0) return (type)_res; errno = -_res; return -1; 582022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.3.1 操作系統(tǒng)接口分類1.3.2 聯(lián)機(jī)命令接口1.3.3 圖形用戶接口1.3.4 系統(tǒng)調(diào)用592022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽作業(yè)題作業(yè)題q1.3 試闡述程序接口與用戶交互接口（即命令接口和圖形化接口）之間的關(guān)系？并給出你對系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)機(jī)制及處理過程的完整理解與總結(jié)。602022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)實(shí)踐實(shí)

29、驗(yàn)1q編程和替換Linux命令解釋程序ShellI.自己選取和設(shè)計(jì)一組聯(lián)機(jī)命令，可通過調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核過程加以實(shí)現(xiàn)或僅僅在屏幕上顯示命令自身（算是虛化實(shí)現(xiàn)），至少一條命令如文件拷貝的處理牽涉到系統(tǒng)調(diào)用；II.設(shè)計(jì)和構(gòu)建命令解釋程序并替換原Linux命令解釋程序Shell啟動系統(tǒng)和運(yùn)行測試；III.撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案、關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法流程、測試方案與過程及運(yùn)行效果、結(jié)論與體會等。612022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)

30、用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)622022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽DOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)632022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽引導(dǎo)扇區(qū)與系統(tǒng)啟動引導(dǎo)扇區(qū)與系統(tǒng)啟動q系統(tǒng)啟動過程機(jī)器加電 = BIOS加電自檢(0FFFF: 0000)進(jìn)行硬件檢測 = 讀入啟動盤引導(dǎo)扇區(qū)(0:0:1)512字節(jié)到內(nèi)存0000: 7C00處 = 檢查內(nèi)存0000: 7DFE7DFF是否為0 x55AA = 跳轉(zhuǎn)至0000: 7C00執(zhí)行引導(dǎo)記錄程序q引導(dǎo)扇區(qū)末兩個(gè)字節(jié)為0 x5

31、5AAq引導(dǎo)程序編制基礎(chǔ)開發(fā)工具GCC引導(dǎo)代碼必須編譯成plain binary file類型且為512Bgcc -c boot.cld boot.o -o boot.bin -oformat binary -Ttext 0 x100000Linux載入位置載入位置642022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽最簡單的引導(dǎo)程序最簡單的引導(dǎo)程序q匯編程序代碼MinBoot.asmhang: jmp hangtimes 510 ($ - $) db 0dw 0 xAA55Hq程序匯編nasm MinBoot.asm -o MinBoot.binq將二進(jìn)制文件MinBoot.bin內(nèi)容拷

32、貝到引導(dǎo)扇區(qū)652022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽二次裝載引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)二次裝載引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)q二次裝載含義1. 由BIOS將引導(dǎo)記錄載入內(nèi)存執(zhí)行2. 由引導(dǎo)記錄將操作系統(tǒng)內(nèi)核載入內(nèi)存q軟驅(qū)復(fù)位與讀取BIOS之INT 13H功能調(diào)用q字符串顯示BIOS之INT 10H功能調(diào)用662022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽二次裝載引導(dǎo)程序二次裝載引導(dǎo)程序之之引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)ORG 0jmp 07C0h: startstart:mov ax, csmov ds, axmov es, axreset:mov ax, 0mov dl, 0int 13hjc rese

33、tread:mov ax, 1000hmov es, axmov bx, 0mov ah, 2mov al, 5mov ch, 0mov cl, 2 mov dh, 0mov dl, 0 int 13hjc readjmp 1000h:0000times 510-($-$) db 0dw 0 xAA55h軟驅(qū)軟驅(qū)0:0:2起起五個(gè)扇區(qū)讀五個(gè)扇區(qū)讀入到入到ES:BX672022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽二次裝載引導(dǎo)程序二次裝載引導(dǎo)程序之之程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)ORG 0jmp start2msg db Kernal!, $0start2:mov ax, csmov ds, axmo

34、v es, axmov si, msgprint:lodsbcmp al, 0je hangupmov ah, 0Ehmov bx, 7int 10hjmp printhangup:jmp hanguptimes 510-($-$) db 0dw 0 xAA55hDS:SI = AL682022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)2q利用C和匯編混合編程實(shí)現(xiàn)最簡操作系統(tǒng)I.實(shí)現(xiàn)二次裝入引導(dǎo)過程；II.以嵌入式匯編指令實(shí)現(xiàn)的C程序內(nèi)核可非常簡單（注意可執(zhí)行程序格式）；III.撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案、關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法流程、測試

35、方案與過程及運(yùn)行效果、結(jié)論與體會等。692022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)702022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.

36、7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展712022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率和系統(tǒng)性能的需要q改善和方便用戶使用計(jì)算機(jī)的需要q適應(yīng)器件不斷更新?lián)Q代的需要q適應(yīng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展變化的需要722022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展732022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽人工操作方式q1

37、946 50年代中期q計(jì)算機(jī)資源昂貴、集中計(jì)算q工作方式用戶：同時(shí)兼有程序員/操作員雙重身份輸入輸出：紙帶或卡片編程語言：機(jī)器語言q工作特點(diǎn)用戶獨(dú)占全部資源，資源利用率低計(jì)算前后，CPU因等待人工操作而空閑742022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽史前速度矛盾及緩和途徑q人機(jī)矛盾人工操作方式與資源利用率之間的矛盾伴隨CPU速度提高、系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大而日趨嚴(yán)重qCPU與I/O設(shè)備間矛盾CPU速度迅速提高而I/O設(shè)備速度提高緩慢q緩和途徑通道技術(shù)、中斷技術(shù)、緩沖技術(shù)脫機(jī)輸入輸出技術(shù)專門的操作員及批處理技術(shù)752022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽脫機(jī)輸入輸出技術(shù)輸入設(shè)

38、備外圍機(jī)Input磁帶主機(jī)(處理機(jī)/內(nèi)存)Output磁帶外圍機(jī)Output磁帶輸出設(shè)備Input磁帶762022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展772022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽單道批處理系統(tǒng)q為解決人機(jī)矛盾和CPU與I/O設(shè)備速率不匹配的矛盾而形成，也即其旨在提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量q把一批作業(yè)以脫機(jī)輸入方式輸入到磁帶上，并在系

39、統(tǒng)所配置的監(jiān)督程序的控制下使這批作業(yè)能一個(gè)接一個(gè)地自動依次連續(xù)處理。q系統(tǒng)對作業(yè)的處理成批進(jìn)行，但在內(nèi)存中始終之保存著一道作業(yè)782022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽單道批處理系統(tǒng)的處理流程還有作業(yè)？把下一道作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)？裝配目標(biāo)程序運(yùn)行目標(biāo)程序開始停止是是否否792022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽單道批處理系統(tǒng)的特征q自動性磁帶上的一批作業(yè)能自動地逐個(gè)依次執(zhí)行，而無需人工干預(yù)q順序性磁帶上的各道作業(yè)是順序地進(jìn)入內(nèi)存，各道作業(yè)完成地順序與它們進(jìn)入內(nèi)存的順序完全一致q單道性監(jiān)督程序每次僅從磁帶上調(diào)入一道程序進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行，僅當(dāng)該程序完成

40、或發(fā)生異常情況時(shí)，才調(diào)入其后繼程序進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行802022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展812022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽多道程序設(shè)計(jì)基本概念q單道批處理系統(tǒng)缺陷系統(tǒng)資源空閑問題q多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)作業(yè)后備隊(duì)列/作業(yè)調(diào)度算法/系統(tǒng)資源共享包括CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備在內(nèi)的系統(tǒng)資源利用率的提高系統(tǒng)吞吐量增加822022年5月23日星期一北京交

41、通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽多道程序運(yùn)行情況 832022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽用戶作業(yè)錄入提交收容完成運(yùn)行就緒等待作業(yè)調(diào)度執(zhí)行作業(yè)調(diào)度多道批處理系統(tǒng)作業(yè)處理過程842022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽多道批處理系統(tǒng)特征q多道性內(nèi)存中同時(shí)駐留多道程序，并允許并發(fā)執(zhí)行q無序性多個(gè)作業(yè)完成的先后次序與它們進(jìn)入內(nèi)存的順序之間，并無嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系q調(diào)度性作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度852022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽多道批處理系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)q優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)資源利用率高系統(tǒng)吞吐量大q缺點(diǎn)：作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長，特別對短作業(yè)不公平無交互能力，不利于程序調(diào)試和修改86202

42、2年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽多道批處理系統(tǒng)需求分析q處理機(jī)管理問題多道程序之間應(yīng)如何分配被它們共享的處理機(jī)，使正確運(yùn)行且提高處理機(jī)利用率；分配與回收q內(nèi)存管理問題內(nèi)存分配與保護(hù)qI/O設(shè)備管理問題設(shè)備共享、分配及利用率提高q文件管理問題文件組織方便用戶使用、數(shù)據(jù)安全性及一致性保證q作業(yè)管理問題作業(yè)調(diào)度及系統(tǒng)工作流程組織872022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操

43、作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展882022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽分時(shí)系統(tǒng)的產(chǎn)生q人機(jī)交互程序修改與調(diào)試、直接控制q共享主機(jī)19世紀(jì)60年代計(jì)算機(jī)十分昂貴q便于用戶上機(jī)通過自己終端直接將作業(yè)傳送到機(jī)器上進(jìn)行處理，并能對自己的作業(yè)進(jìn)行控制q分時(shí)系統(tǒng)概念一臺主機(jī)、多個(gè)終端、多用戶同時(shí)以交互方式使用計(jì)算機(jī)892022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題q及時(shí)接收用戶輸入命令和數(shù)據(jù)配置多路卡及設(shè)置多路緩沖區(qū)q及時(shí)處理使所有用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存在不長的時(shí)間內(nèi)就能使每個(gè)作業(yè)都運(yùn)行一次902022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽分時(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法q

44、作業(yè)應(yīng)直接進(jìn)入內(nèi)存這與批處理系統(tǒng)用戶作業(yè)先進(jìn)入磁盤然后在調(diào)入內(nèi)存不同q時(shí)間片輪轉(zhuǎn)策略時(shí)間片q實(shí)現(xiàn)方式單道分時(shí)系統(tǒng)具有前臺和后臺的分時(shí)系統(tǒng)多道分時(shí)系統(tǒng)912022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽分時(shí)系統(tǒng)的特征q多路性宏觀上多個(gè)用戶同時(shí)工作和共享系統(tǒng)資源微觀上每個(gè)用戶作業(yè)輪流運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片q獨(dú)立性各用戶在各自終端上獨(dú)立操作，互不干擾q及時(shí)性響應(yīng)時(shí)間q交互性用戶可通過終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)對話922022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多

45、道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展932022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽實(shí)時(shí)系統(tǒng)q實(shí)時(shí)系統(tǒng)的引入實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)q實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念指系統(tǒng)能及時(shí)或即時(shí)響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行q實(shí)時(shí)任務(wù)的類型按任務(wù)執(zhí)行是否呈現(xiàn)周期性來劃分根據(jù)對截止時(shí)間的要求來劃分942022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的比較q 多路性q 獨(dú)立性q 及時(shí)性q 交互性q 系統(tǒng)高度可靠952022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的

46、發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展962022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展q 通用操作系統(tǒng)q 微機(jī)操作系統(tǒng)q 多處理機(jī)操作系統(tǒng)q 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) & 分布式操作系統(tǒng)q 集群操作系統(tǒng)q 嵌入式操作系統(tǒng) & 智能卡操作系統(tǒng)972022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.5.1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.5.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5.3 單道批處理系

47、統(tǒng)1.5.4 多道批處理系統(tǒng)1.5.5 分時(shí)系統(tǒng)1.5.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.5.7 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展982022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽作業(yè)題作業(yè)題q1.4 試從多個(gè)角度來闡述單道/多道批處理系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)及實(shí)時(shí)系統(tǒng)的區(qū)別。992022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1002022年5月23日星期一北京交通大學(xué)

48、計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.6.1 處理機(jī)管理功能1.6.2 存儲器管理功能1.6.3 設(shè)備管理功能1.6.4 文件管理功能1.6.5 操作系統(tǒng)的特征1012022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽處理機(jī)調(diào)度q作業(yè)調(diào)度作業(yè)后備隊(duì)列作業(yè)選擇與資源分配調(diào)入內(nèi)存與建立進(jìn)程q進(jìn)程調(diào)度就緒進(jìn)程隊(duì)列進(jìn)程選擇與處理機(jī)分配設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場與啟動運(yùn)行q調(diào)度算法先來先服務(wù)/優(yōu)先權(quán)高者優(yōu)先調(diào)度算法1022022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽進(jìn)程控制q主要任務(wù)創(chuàng)建進(jìn)程撤銷進(jìn)程進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換q進(jìn)程控制機(jī)制原語進(jìn)程&線程1032022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽

49、進(jìn)程同步q主要任務(wù)進(jìn)程/線程并發(fā)執(zhí)行協(xié)調(diào)互斥/同步方式臨界資源&臨界區(qū)q進(jìn)程同步機(jī)制開/關(guān)鎖原語信號量機(jī)制管程1042022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽進(jìn)程通信q主要任務(wù)進(jìn)程（或線程）間信息交換q進(jìn)程通信方式共享存儲器管道方式消息傳遞系統(tǒng)A.消息緩沖隊(duì)列B.郵箱1052022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.6.1 處理機(jī)管理功能1.6.2 存儲器管理功能1.6.3 設(shè)備管理功能1.6.4 文件管理功能1.6.5 操作系統(tǒng)的特征1062022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽內(nèi)存分配q主要任務(wù)使程序各得其所提高存儲器利用

50、率適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動態(tài)增長的需要q內(nèi)存分配機(jī)制內(nèi)存分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)存分配A.連續(xù)/離散分配方式B.靜態(tài)/動態(tài)分配方式內(nèi)存回收1072022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽內(nèi)存保護(hù)q主要任務(wù)確保程序間互不干擾存取訪問控制q內(nèi)存保護(hù)機(jī)制越界檢查硬件實(shí)現(xiàn)保護(hù)方式A.上下限界限寄存器B.頁號頁表長度C.段號段表長度 & 段內(nèi)地址外存地址-讀寫指針-讀寫操作文件描述符表和文件表q文件的存取控制防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件防止冒名頂替存取文件防止以不正確的方式使用文件系統(tǒng)級/用戶級/文件級存取控制1182022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.6.1

51、處理機(jī)管理功能1.6.2 存儲器管理功能1.6.3 設(shè)備管理功能1.6.4 文件管理功能1.6.5 操作系統(tǒng)的特征1192022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的特征q并發(fā)并行與并發(fā)、程序與進(jìn)程/線程q共享互斥共享方式、同時(shí)訪問方式q虛擬虛擬處理機(jī)、虛擬內(nèi)存、虛擬盤、虛擬設(shè)備q異步性進(jìn)程執(zhí)行順序與執(zhí)行時(shí)間的不確定性可重入碼可重入碼1202022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽異步性舉例說明 1212022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽作業(yè)題作業(yè)題q1.5 談?wù)勀銓Σ僮飨到y(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備的資源管理功能的認(rèn)識與理解。為保證資源的有效管理與控制，操作系統(tǒng)

52、于是體現(xiàn)出哪些特征？1222022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)1.3 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)1.4 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 1.5 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.6 操作系統(tǒng)的功能與特征1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1232022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.7.1 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1.7.2 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1.7.3 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.7.4 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.7.5 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1242022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則q可維護(hù)性糾錯(cuò)性/適應(yīng)性/完善性/預(yù)防性維護(hù)q可靠性正確性/健壯性q可理解性q可用性q性能系統(tǒng)資源利用率及用戶請求響應(yīng)1252022年5月23日星期一北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽1.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.7.1 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1.7.2 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1.7.3 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.7.4 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.7