操作系統(tǒng)引論(08)課件

操作系統(tǒng)

（信息08

）

2023/1/21第一章緒論操作系統(tǒng)

（信息08）

2022/12/121第教材：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（修訂版）湯子瀛等西安電子科技大學(xué)出版社參考書：張堯?qū)W,史美林.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程第二版.清華大學(xué)出版社.孟慶昌.操作系統(tǒng)教程.西安電子科技大學(xué)出版社.成績評定方式：總成績（100分）＝期末考試（70％）＋平時成績（30％）

課內(nèi)教學(xué)：30學(xué)時

機(jī)動：2學(xué)時。2023/1/22第一章緒論教材：2022/12/122第一章緒論操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中的地位《操作系統(tǒng)》是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的基本系統(tǒng)軟件,它在整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件中占有中心地位。操作系統(tǒng)的一個主要作用就是：對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和管理，并為用戶創(chuàng)造靈活方便的使用環(huán)境。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟/硬件之間的唯一接口，所有用戶在使用計(jì)算機(jī)時都要得到操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。2023/1/23第一章緒論操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中的地位《操作系統(tǒng)》是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺為專門用途，人們設(shè)計(jì)、修改、擴(kuò)充操作系統(tǒng)。例如操作系統(tǒng)漢化、中文操作系統(tǒng)環(huán)境、嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)。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。要了解操作系統(tǒng)提供的人-機(jī)接口，在編程中靈活應(yīng)用進(jìn)程（線程）。編程時借鑒操作系統(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)用到其他領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。。。。。。。。學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的目的2023/1/24第一章緒論為專門用途，人們設(shè)計(jì)、修改、擴(kuò)充操作系統(tǒng)。例如操作系統(tǒng)漢化、

本課程內(nèi)容第一章操作系統(tǒng)引論（4學(xué)時）第二章進(jìn)程管理（8）第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖（4）第四章存儲器管理（4）第五章設(shè)備管理（4）第六章文件管理(4)嵌入式操作系統(tǒng)講座(2)機(jī)動：2學(xué)時2023/1/25第一章緒論本課程內(nèi)容第一章操作系統(tǒng)引論（4學(xué)時）2022/12/第一章概論計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天，從個人計(jì)算機(jī)到巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，毫無例外都配置一種或多種操作系統(tǒng)。什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位？它具有什么樣的功能？

……2023/1/26第一章緒論第一章概論計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天，從個人計(jì)算1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)（裸機(jī)）：CPU、存儲器（主存、輔存）、I/O設(shè)備、I/O控制系統(tǒng)。

軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件：管理計(jì)算機(jī)本身的操作。如操作系統(tǒng)、編譯……..

應(yīng)用軟件：提供給用戶進(jìn)行解題。如，科學(xué)計(jì)算、事物管理。2023/1/27第一章緒論1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)硬件

操作系統(tǒng)2023/1/28第一章緒論2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)硬件操作系統(tǒng)202

3.操作系統(tǒng)的作用

操作系統(tǒng)是一種在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件，是一組程序的集合。它控制和管理計(jì)算機(jī)的各種硬件和軟件資源，并合理地對作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。是計(jì)算機(jī)的核心。2023/1/29第一章緒論3.操作系統(tǒng)的作用2022/12/129第一章緒論

操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用）（命令）（圖標(biāo)、窗口）

操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件主要任務(wù)：－管理系統(tǒng)資源，提高計(jì)算機(jī)的各種資源的利用率（如CPU、內(nèi)存、磁盤、文件等等）。－提供使用接口，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可用性.2023/1/210第一章緒論操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用）（命令）（圖標(biāo)、窗口）操操作系統(tǒng)種類繁多：小至資源開銷很少的嵌入式處理器專用的操作系統(tǒng),如IC卡操作系統(tǒng)，大到功能強(qiáng)大的巨型機(jī)所用的操作系統(tǒng)。

2023/1/211第一章緒論操作系統(tǒng)種類繁多：2022/12/1211第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

(采用人工操作方式)1946年—50年代末.

缺點(diǎn):計(jì)算機(jī)的有效機(jī)時嚴(yán)重浪費(fèi),效率低.2023/1/212第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)202

2.單道批處理系統(tǒng)

（操作系統(tǒng)的雛形，稱為監(jiān)控程序）

缺點(diǎn)：

內(nèi)存中僅有一道作業(yè)，資源的利用率低。2023/1/213第一章緒論2.單道批處理系統(tǒng)缺點(diǎn)：2022/12/12

3.多道批處理系統(tǒng)

(操作系統(tǒng)發(fā)展史上革命性變革)

1）“多道”程序設(shè)計(jì)技術(shù)

在內(nèi)存中放多道程序,它們在管理程序的控制下相互穿插地運(yùn)行,充分利用資源，提高效率。2023/1/214第一章緒論3.多道批處理系統(tǒng)2022/12/1214第一章緒論CPU例：操作系統(tǒng)控制用戶程序A和用戶程序B交替地使用CPU、外設(shè)等資源。2023/1/215第一章緒論CPU例：2022/12/1215第一章緒論多道運(yùn)行的特點(diǎn)：內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序。宏觀上并行內(nèi)存中的幾道程序在一段時間內(nèi)都處于運(yùn)行過程中，(即它們先后開始了各自的運(yùn)行，但都未運(yùn)行完畢)。微觀上串行任一時刻最多只有一道程序占用CPU，多道程序交替使用CPU。2023/1/216第一章緒論多道運(yùn)行的特點(diǎn)：內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序。2022/多道的優(yōu)點(diǎn)資源利用率高。系統(tǒng)吞吐量大。

適合大型科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理。2023/1/217第一章緒論多道的優(yōu)點(diǎn)資源利用率高。2022/12/1217第一章緒論多道程序系統(tǒng)中要解決的技術(shù)問題?(1)同步與互斥問題并行運(yùn)行的程序，可能既有對計(jì)算機(jī)資源的競爭，又需要相互協(xié)作。因此，

同步與互斥機(jī)制成為操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要問題。(2)提高內(nèi)存的使用效率

隨著多道程序的增加－>內(nèi)存不夠用。因此，出現(xiàn)了諸如覆蓋、虛擬存儲等內(nèi)存管理技術(shù)。(3)內(nèi)存保護(hù)

為了保證“系統(tǒng)程序存儲區(qū)”和”各用戶程序存儲區(qū)”安全可靠,不相互干擾，提出了內(nèi)存保護(hù)的要求。

2023/1/218第一章緒論多道程序系統(tǒng)中要解決的技術(shù)問題?2022/12/1218第一

所以，多道程序的運(yùn)行，要求操作系統(tǒng)必須具備如下的功能：

處理機(jī)管理－解決同步與互斥機(jī)制問題。內(nèi)存管理－提高內(nèi)存利用率，內(nèi)存保護(hù)。I/O設(shè)備管理－合理分配I/O設(shè)備，提高其利用率。文件管理－有效利用和管理外存空間。作業(yè)調(diào)度管理－合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。2023/1/219第一章緒論所以，多道程序的運(yùn)行，要求操作系統(tǒng)必須具備如下的功能：22）多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)特點(diǎn)：多道性，無序性，調(diào)度性。優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高，系統(tǒng)吞吐量大；缺點(diǎn)：平均周轉(zhuǎn)時間長，無交互能力。2023/1/220第一章緒論2）多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)2022/12/1220第一

為了解決批處理系統(tǒng)無法進(jìn)行人機(jī)交互的問題，

又引入了分時的概念。

2023/1/221第一章緒論2022/12/1221第一章緒論4.分時系統(tǒng)在一臺主機(jī)上連接有多個帶顯示器和鍵盤的終端，允許多個用戶通過自己的終端以交互式方式同時使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。2023/1/222第一章緒論4.分時系統(tǒng)2022/12/1222第一章緒論主機(jī)終端怎樣實(shí)現(xiàn)分時？2023/1/223第一章緒論主機(jī)終端怎樣實(shí)現(xiàn)分時？2022/12/1223第一章緒論分時技術(shù)：

把處理機(jī)的運(yùn)行時間分成很短的時間片（如幾百毫秒），按時間片輪流把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。問：若某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計(jì)算，怎么辦？2023/1/224第一章緒論分時技術(shù)：2022/12/1224第一章緒論分時系統(tǒng)的特征：多路性：允許同一主機(jī)聯(lián)接多臺終端。宏觀上并行，微觀上串行。獨(dú)立性：每一用戶獨(dú)占一個終端。及時性：用戶請求能及時響應(yīng)。交互性：可人機(jī)對話。

多用戶分時操作系統(tǒng)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。

2023/1/225第一章緒論分時系統(tǒng)的特征：2022/12/1225第一章緒論常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時優(yōu)先，批處理在后?！扒芭_”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求；“后臺”處理時間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。如：

UNIX,Linux，WindowsNT/2000/XP

2023/1/226第一章緒論常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其5.實(shí)時操作系統(tǒng)

雖然多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)可以獲得較為令人滿意的資源利用率和響應(yīng)時間，但仍然不能滿足某些應(yīng)用領(lǐng)域的需求，

如：－實(shí)時控制，如：工業(yè)控制。

－實(shí)時信息處理，所以，又出現(xiàn)了實(shí)時操作系統(tǒng)。2023/1/227第一章緒論5.實(shí)時操作系統(tǒng)2022/12/1227第一章緒論實(shí)時任務(wù)，如：

周期性的－－按指定周期循環(huán)執(zhí)行。非周期性的－－聯(lián)系著一個截止時間。

（開始截止時間，或完成截止時間）

問：

windows是實(shí)時操作系統(tǒng)嗎？linux是實(shí)時操作系統(tǒng)嗎？

答：

都不是。它們屬于通用型的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，更注重?cái)?shù)據(jù)吞吐量而不是系統(tǒng)響應(yīng)時間。

2023/1/228第一章緒論實(shí)時任務(wù)，如：2022/12/1228第一章緒論 多道批處理、分時、實(shí)時系統(tǒng)是三種基本的操作系統(tǒng)類型。

一個實(shí)際的操作系統(tǒng)可能兼有三者或其中兩者的功能。2023/1/229第一章緒論2022/12/1229第一章緒論常用的個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：

單用戶單任務(wù)：MSDOS

單用戶多任務(wù)：OS/2,MSWindows3.x,Windows95,

多用戶多任務(wù)：WindowsNT,Windows2000,WindowsXP，…UNIX,Linux.2023/1/230第一章緒論常用的個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：2022/12/1230第一章

在過去的幾十年中，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，操作系統(tǒng)一直處于不斷發(fā)展和改進(jìn)之中?，F(xiàn)在的操作系統(tǒng)：追求功能強(qiáng)大、完備和可靠、界面友好和方便、

加入越來越多的功能。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和增加，為了適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，還需要考慮系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能、靈活性、可伸縮性以及可裁減性等等。1.2.2操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展2023/1/231第一章緒論在過去的幾十年中，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通過通信設(shè)施將物理上分散的具有自治功能的多個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來的，實(shí)現(xiàn)信息交換、資源共享、可互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。1.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)2023/1/232第一章緒論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通過通信設(shè)施將物理上分散的具有自治網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征：(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的群體。(2)這些計(jì)算機(jī)是自治的，每臺計(jì)算機(jī)有自己的操作系統(tǒng)，各自獨(dú)立工作，它們在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下協(xié)同工作。(3)系統(tǒng)互連要通過通信設(shè)施(硬件、軟件)來實(shí)現(xiàn)。(4)系統(tǒng)通過通信設(shè)施執(zhí)行信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理，實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用要求。

必須有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持！網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征？2023/1/233第一章緒論網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征：2022/12/1233第一章緒論現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要特征之一就是具有上網(wǎng)功能。（支持TCP/IP協(xié)議）如：20世紀(jì)90年代初期的Novell公司的Netware，現(xiàn)在的WindosNT/2000/XP等，均屬于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。2023/1/234第一章緒論現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要特征之一就是具有上網(wǎng)功能。（支持TCP/I嵌入式系統(tǒng)：隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中的非標(biāo)準(zhǔn)形式的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。具有小巧、高度自動化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

嵌入式操作系統(tǒng)：

是一種運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)中，對嵌入式系統(tǒng)以及它所操作、控制的各種部件裝置等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。2.嵌入式操作系統(tǒng)2023/1/235第一章緒論嵌入式系統(tǒng)：2.嵌入式操作系統(tǒng)2022/12/12商品化的嵌入式操作系統(tǒng)：

目前，國內(nèi)外已有幾十種商業(yè)操作系統(tǒng)可供選擇，如VxWorks、WindowsCE、Neculeus、PalmOS等等。這些操作系統(tǒng)均屬于商品化產(chǎn)品，價格昂貴且由于源泉代碼不公開導(dǎo)致了諸如對設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問題。2023/1/236第一章緒論商品化的嵌入式操作系統(tǒng)：2022/12/1236第一章緒嵌入式Linux：

商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)價格昂貴，且難以移植和源代碼封閉性。在這種需求下，嵌入式Linux以其獨(dú)特的優(yōu)勢引起了人們的極大重視。

Linux從1991年問世到現(xiàn)在的短短十幾年時間內(nèi)，已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一。2023/1/237第一章緒論嵌入式Linux：2022/12/1237第一章緒論

所謂的嵌入式Linux，是對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，能夠固化在容量只有幾十萬字節(jié)或幾十億字節(jié)的存儲器芯片或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。2023/1/238第一章緒論所謂的嵌入式Linux，是對Linux經(jīng)過小型化

嵌入式Linux以其可應(yīng)用于多種硬件平臺、內(nèi)核高效穩(wěn)定、源碼開放、軟件豐富、網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制完善等優(yōu)良特性，成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中的一個研究熱點(diǎn)。如今，業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識：即嵌入式linux是大勢所趨，有巨大的市場潛力和無限商的機(jī)。2023/1/239第一章緒論嵌入式Linux以其可應(yīng)用于多種硬件平臺、內(nèi)核高效穩(wěn)1.3操作系統(tǒng)的基本特征現(xiàn)代操作系統(tǒng)的四大基本特征：1并發(fā)（Concurrence）2共享（Sharing）3虛擬（Virtual）4異步性（Asynchronism）

三種（批處理、分時、實(shí)時）操作系統(tǒng)都具有上述特征。2023/1/240第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本特征現(xiàn)代操作系統(tǒng)的四大基本特征：2021.4操作系統(tǒng)的主要功能從資源管理觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)具有五大功能：處理機(jī)管理存儲器管理設(shè)備管理文件管理用戶接口其中：2023/1/241第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的主要功能從資源管理觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)具有五大

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度2023/1/242第一章緒論1.處理機(jī)管理2022/12/1242第一章緒論

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

2023/1/243第一章緒論1.處理機(jī)管理創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的2022/12/

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度系統(tǒng)對并發(fā)執(zhí)行的多個進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)有兩種協(xié)調(diào)方式：

互斥和同步。2023/1/244第一章緒論1.處理機(jī)管理系統(tǒng)對并發(fā)執(zhí)行的多個進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)2022/1

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程間所進(jìn)行的信息交換。2023/1/245第一章緒論1.處理機(jī)管理進(jìn)程間所進(jìn)行的信息交換。2022/12/12

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度按一定算法，從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它.(當(dāng)一個正在執(zhí)行的進(jìn)程已經(jīng)完成，或因某事件而無法繼續(xù)執(zhí)行時，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度，重新分配處理機(jī)。)2023/1/246第一章緒論1.處理機(jī)管理按一定算法，從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一進(jìn)程，把處2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充2023/1/247第一章緒論2.存儲器管理2022/12/1247第一章緒論2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充為每道程序分配自己的內(nèi)存空間2023/1/248第一章緒論2.存儲器管理為每道程序分配自己的內(nèi)存空間2022/12/2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充保證各道程序都能在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行而互不干擾。2023/1/249第一章緒論2.存儲器管理保證各道程序都能在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行而互不干2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充把程序地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間對應(yīng)的物理地址。2023/1/250第一章緒論2.存儲器管理把程序地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間對應(yīng)2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充借助于虛擬存貯技術(shù)，讓更多的作業(yè)并發(fā)執(zhí)行。2023/1/251第一章緒論2.存儲器管理借助于虛擬存貯技術(shù)，讓更多的作業(yè)并發(fā)執(zhí)行。23.設(shè)備管理

管理計(jì)算機(jī)的所有外圍設(shè)備（即I/O設(shè)備）,

包括：為進(jìn)程分配I/O設(shè)備；完成I/O操作；提高設(shè)備的利用率；方便用戶使用。2023/1/252第一章緒論3.設(shè)備管理2022/12/1252第一章緒論設(shè)備管理程序應(yīng)具有的功能:緩沖管理利用緩沖來緩和CPU和I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾，和提高CPU與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備間操作的并行程度，以提高CPU和I/O設(shè)備的利用率。設(shè)備分配根據(jù)用戶請求分配設(shè)備。

（要有分配策略，算法…..)2023/1/253第一章緒論設(shè)備管理程序應(yīng)具有的功能:2022/12/1253第一章緒設(shè)備處理設(shè)備驅(qū)動程序驅(qū)動相應(yīng)的I/O設(shè)備，完成用戶規(guī)定的I/O操作?！?

虛擬設(shè)備功能

使獨(dú)占設(shè)備成為能被多個用戶共享的設(shè)備。需要使用虛擬技術(shù)。2023/1/254第一章緒論設(shè)備處理2022/12/1254第一章緒論4.文件管理

程序和數(shù)據(jù)是以文件形式存儲在外存上，所以操作系統(tǒng)中應(yīng)配置文件管理機(jī)制。包括：

文件存儲空間的管理目錄管理文件讀、寫管理文件保護(hù)向用戶提供接口2023/1/255第一章緒論4.文件管理2022/12/1255第一章緒論

5.用戶接口

操作系統(tǒng)為用戶提供兩個界面。

交互式界面程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）操作系統(tǒng)程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2023/1/256第一章緒論5.用戶接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2022

5.用戶接口

操作系統(tǒng)為用戶提供兩個界面。包括3種接口:

交互式界面

程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）

操作系統(tǒng)程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2023/1/257第一章緒論5.用戶接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2022

5.用戶接口

操作系統(tǒng)為用戶提供兩個界面，包括3種接口:

交互式界面

-命令接口

-圖形接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）

-程序接口操作系統(tǒng)程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2023/1/258第一章緒論5.用戶接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶20221）命令接口聯(lián)機(jī)命令接口用戶在終端上鍵入命令，以得到操作系統(tǒng)的服務(wù)。脫機(jī)命令接口

由一組作業(yè)控制語言組成。由它代替用戶對批處理作業(yè)進(jìn)行控制和干預(yù)。Shell命令語言

又稱“命令解釋程序”。它對用戶輸入的命令或作業(yè)說明書上的命令逐條地解釋執(zhí)行。2023/1/259第一章緒論1）命令接口2022/12/1259第一章緒論例如：Linux系統(tǒng)。當(dāng)一個用戶登錄Linux之后，系統(tǒng)初始化程序init就運(yùn)行一個稱為“shell”的程序。其界面：超級用戶提示符：#

普通用戶提示符：$

在該界面下，用戶可以對計(jì)算機(jī)輸入各種操作命令。2023/1/260第一章緒論2022/12/1260第一章緒論常見的shell命令如：

login,logout,vi,ls,cat，pwd,rm,cp,link,chown,……..

如：$logout

（退出系統(tǒng)）$ls(列出當(dāng)前目錄中的文件名)$ls-l

（詳細(xì)列出當(dāng)前目錄下文件屬性）$cat文件名（顯示文件內(nèi)容）$vi文件名（編輯一個文件）$cpfile1file2(拷貝文件)

使用man（聯(lián)機(jī)幫助）查看各shell命令及其功能和用法.

注：（參看第七章）2023/1/261第一章緒論常見的shell命令如：2022/12/1261第一章緒2）圖形接口是用戶接口的一種新的表現(xiàn)形式。它以圖標(biāo)、窗口、菜單等元素來表示操作系統(tǒng)的各種功能、文件、應(yīng)用程序等。簡化了操作。例如：linux操作系統(tǒng)的圖形界面：2023/1/262第一章緒論2）圖形接口2022/12/1262第一章緒論3）程序接口（或稱系統(tǒng)調(diào)用）是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口。

編程人員利用系統(tǒng)調(diào)用,在源程序中動態(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源，調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能，從而完成那些與機(jī)器硬件相關(guān)的工作，以及控制程序的執(zhí)行速度等。因此，系統(tǒng)調(diào)用像一個黑箱子那樣，對用戶屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動作而只提供有關(guān)的功能。

(事實(shí)上，命令控制界面也是在系統(tǒng)調(diào)用的基礎(chǔ)上開發(fā)而成的。)2023/1/263第一章緒論3）程序接口（或稱系統(tǒng)調(diào)用）2022/12/1263第一章1.5操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)的核心軟件，其內(nèi)部是怎樣構(gòu)造的？或者說：操作系統(tǒng)作為一個大程序，由眾多函數(shù)組成，它們是按什么方式集合在一起的？

有四種構(gòu)造方式：

無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)（整體式系統(tǒng)）－早期的

模塊化結(jié)構(gòu)

分層式結(jié)構(gòu)

微內(nèi)核結(jié)構(gòu)2023/1/264第一章緒論1.5操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)的核（2）模塊化結(jié)構(gòu)將OS按其功能劃分為若干個具有一定獨(dú)立性和大小的模塊。并規(guī)定好各模塊間的接口，各模塊之間能通過該接口實(shí)現(xiàn)交互。2023/1/265第一章緒論（2）模塊化結(jié)構(gòu)2022/12/1265第一章緒論（3）分層式結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu):

模塊化、層次化和對象化。

如：Unix,Linux。

特點(diǎn)：操作系統(tǒng)由一系列層組成；每一層再由一些小的功能模塊組成。各層的功能獨(dú)立。高層只能調(diào)用低層功能，低層為其上一層提供服務(wù)。2023/1/266第一章緒論（3）分層式結(jié)構(gòu)2022/12/1266第一章緒論例：UNIX操作系統(tǒng)硬件硬件控制硬件層核心層字符設(shè)備|塊設(shè)備

設(shè)備驅(qū)動緩沖區(qū)管理

文件系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用接口程序庫用戶層用戶程序進(jìn)程控制系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度內(nèi)存管理進(jìn)程通信2023/1/267第一章緒論例：UNIX操作系統(tǒng)（4）微內(nèi)核結(jié)構(gòu)

微內(nèi)核：是指精心設(shè)計(jì)的、能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代OS核心功能的小型內(nèi)核，是內(nèi)核的精簡版本。即：

OS被分成兩個部分:一個小內(nèi)核（微內(nèi)核）一組服務(wù)（進(jìn)程）微內(nèi)核只提供最基本、最核心的服務(wù)（如進(jìn)程管理，進(jìn)程間通信，內(nèi)存管理，中斷管理等），而通常與內(nèi)核集成在一起的系統(tǒng)服務(wù)層（如文件管理、終端管理、網(wǎng)絡(luò)支持等）則被分離出來，并對外部用戶程序提供系統(tǒng)服務(wù)，服務(wù)之間使用進(jìn)程間通信機(jī)制進(jìn)行交互。2023/1/268第一章緒論（4）微內(nèi)核結(jié)構(gòu)OS被分成兩個部分:一個小內(nèi)核（微內(nèi)核）一

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)升級、內(nèi)核移植容易，。。。。缺點(diǎn)：性能問題。

（由于微內(nèi)核操作系統(tǒng)使用進(jìn)程來隔離系統(tǒng)組件，這些組件之間的通信使用了“消息傳遞方式”，這實(shí)際上是進(jìn)行了一次RPC調(diào)用，完成一次這樣調(diào)用的操作較慢，低于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用性能。解決微內(nèi)核性能問題的一條思路是：對RPC調(diào)用進(jìn)行直接優(yōu)化。這種思路導(dǎo)致了被稱為第二代微內(nèi)核的一些新的內(nèi)核設(shè)計(jì)的出現(xiàn)。）

2023/1/269第一章緒論優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)升級、內(nèi)核移植容易，。。。。2022/12/1

WindowsNT/XP使用了微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。

（實(shí)際上，WindowsNT架構(gòu)是混合內(nèi)核，當(dāng)然本質(zhì)上還是微內(nèi)核，只不過讓一些運(yùn)行在用戶空間的代碼運(yùn)行在內(nèi)核空間，讓內(nèi)核的運(yùn)行效率更高些。）2023/1/270第一章緒論2022/12/1270第一章緒論本章要點(diǎn)1．操作系統(tǒng)的主要作用。2．單道、多道、批處理、分時、實(shí)時的概念。3．理解宏觀上并行、微觀上串行的含義。4．理解操作系統(tǒng)的4大特征的含義。5．為實(shí)現(xiàn)多道，操作系統(tǒng)應(yīng)具備哪五大功能。6．操作系統(tǒng)的類型？一個實(shí)際的現(xiàn)代的操作系統(tǒng)，一般會具備哪幾種操作系統(tǒng)的基本功能？7．操作系統(tǒng)為用戶提供哪幾種接口？8．了解分層結(jié)構(gòu)和微內(nèi)核結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)。2023/1/271第一章緒論本章要點(diǎn)1．操作系統(tǒng)的主要作用。2022/12/1271第一TheEnd2023/1/272第一章緒論2022/12/1272第一章緒論操作系統(tǒng)

（信息08

）

2023/1/273第一章緒論操作系統(tǒng)

（信息08）

2022/12/121第教材：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（修訂版）湯子瀛等西安電子科技大學(xué)出版社參考書：張堯?qū)W,史美林.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程第二版.清華大學(xué)出版社.孟慶昌.操作系統(tǒng)教程.西安電子科技大學(xué)出版社.成績評定方式：總成績（100分）＝期末考試（70％）＋平時成績（30％）

課內(nèi)教學(xué)：30學(xué)時

機(jī)動：2學(xué)時。2023/1/274第一章緒論教材：2022/12/122第一章緒論操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中的地位《操作系統(tǒng)》是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的基本系統(tǒng)軟件,它在整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件中占有中心地位。操作系統(tǒng)的一個主要作用就是：對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和管理，并為用戶創(chuàng)造靈活方便的使用環(huán)境。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟/硬件之間的唯一接口，所有用戶在使用計(jì)算機(jī)時都要得到操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。2023/1/275第一章緒論操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中的地位《操作系統(tǒng)》是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺為專門用途，人們設(shè)計(jì)、修改、擴(kuò)充操作系統(tǒng)。例如操作系統(tǒng)漢化、中文操作系統(tǒng)環(huán)境、嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)。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。要了解操作系統(tǒng)提供的人-機(jī)接口，在編程中靈活應(yīng)用進(jìn)程（線程）。編程時借鑒操作系統(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)用到其他領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。。。。。。。。學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的目的2023/1/276第一章緒論為專門用途，人們設(shè)計(jì)、修改、擴(kuò)充操作系統(tǒng)。例如操作系統(tǒng)漢化、

本課程內(nèi)容第一章操作系統(tǒng)引論（4學(xué)時）第二章進(jìn)程管理（8）第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖（4）第四章存儲器管理（4）第五章設(shè)備管理（4）第六章文件管理(4)嵌入式操作系統(tǒng)講座(2)機(jī)動：2學(xué)時2023/1/277第一章緒論本課程內(nèi)容第一章操作系統(tǒng)引論（4學(xué)時）2022/12/第一章概論計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天，從個人計(jì)算機(jī)到巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，毫無例外都配置一種或多種操作系統(tǒng)。什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位？它具有什么樣的功能？

……2023/1/278第一章緒論第一章概論計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天，從個人計(jì)算1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)（裸機(jī)）：CPU、存儲器（主存、輔存）、I/O設(shè)備、I/O控制系統(tǒng)。

軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件：管理計(jì)算機(jī)本身的操作。如操作系統(tǒng)、編譯……..

應(yīng)用軟件：提供給用戶進(jìn)行解題。如，科學(xué)計(jì)算、事物管理。2023/1/279第一章緒論1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)硬件

操作系統(tǒng)2023/1/280第一章緒論2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)硬件操作系統(tǒng)202

3.操作系統(tǒng)的作用

操作系統(tǒng)是一種在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件，是一組程序的集合。它控制和管理計(jì)算機(jī)的各種硬件和軟件資源，并合理地對作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。是計(jì)算機(jī)的核心。2023/1/281第一章緒論3.操作系統(tǒng)的作用2022/12/129第一章緒論

操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用）（命令）（圖標(biāo)、窗口）

操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件主要任務(wù)：－管理系統(tǒng)資源，提高計(jì)算機(jī)的各種資源的利用率（如CPU、內(nèi)存、磁盤、文件等等）。－提供使用接口，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可用性.2023/1/282第一章緒論操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用）（命令）（圖標(biāo)、窗口）操操作系統(tǒng)種類繁多：小至資源開銷很少的嵌入式處理器專用的操作系統(tǒng),如IC卡操作系統(tǒng)，大到功能強(qiáng)大的巨型機(jī)所用的操作系統(tǒng)。

2023/1/283第一章緒論操作系統(tǒng)種類繁多：2022/12/1211第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

(采用人工操作方式)1946年—50年代末.

缺點(diǎn):計(jì)算機(jī)的有效機(jī)時嚴(yán)重浪費(fèi),效率低.2023/1/284第一章緒論1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)202

2.單道批處理系統(tǒng)

（操作系統(tǒng)的雛形，稱為監(jiān)控程序）

缺點(diǎn)：

內(nèi)存中僅有一道作業(yè)，資源的利用率低。2023/1/285第一章緒論2.單道批處理系統(tǒng)缺點(diǎn)：2022/12/12

3.多道批處理系統(tǒng)

(操作系統(tǒng)發(fā)展史上革命性變革)

1）“多道”程序設(shè)計(jì)技術(shù)

在內(nèi)存中放多道程序,它們在管理程序的控制下相互穿插地運(yùn)行,充分利用資源，提高效率。2023/1/286第一章緒論3.多道批處理系統(tǒng)2022/12/1214第一章緒論CPU例：操作系統(tǒng)控制用戶程序A和用戶程序B交替地使用CPU、外設(shè)等資源。2023/1/287第一章緒論CPU例：2022/12/1215第一章緒論多道運(yùn)行的特點(diǎn)：內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序。宏觀上并行內(nèi)存中的幾道程序在一段時間內(nèi)都處于運(yùn)行過程中，(即它們先后開始了各自的運(yùn)行，但都未運(yùn)行完畢)。微觀上串行任一時刻最多只有一道程序占用CPU，多道程序交替使用CPU。2023/1/288第一章緒論多道運(yùn)行的特點(diǎn)：內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序。2022/多道的優(yōu)點(diǎn)資源利用率高。系統(tǒng)吞吐量大。

適合大型科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理。2023/1/289第一章緒論多道的優(yōu)點(diǎn)資源利用率高。2022/12/1217第一章緒論多道程序系統(tǒng)中要解決的技術(shù)問題?(1)同步與互斥問題并行運(yùn)行的程序，可能既有對計(jì)算機(jī)資源的競爭，又需要相互協(xié)作。因此，

同步與互斥機(jī)制成為操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要問題。(2)提高內(nèi)存的使用效率

隨著多道程序的增加－>內(nèi)存不夠用。因此，出現(xiàn)了諸如覆蓋、虛擬存儲等內(nèi)存管理技術(shù)。(3)內(nèi)存保護(hù)

為了保證“系統(tǒng)程序存儲區(qū)”和”各用戶程序存儲區(qū)”安全可靠,不相互干擾，提出了內(nèi)存保護(hù)的要求。

2023/1/290第一章緒論多道程序系統(tǒng)中要解決的技術(shù)問題?2022/12/1218第一

所以，多道程序的運(yùn)行，要求操作系統(tǒng)必須具備如下的功能：

處理機(jī)管理－解決同步與互斥機(jī)制問題。內(nèi)存管理－提高內(nèi)存利用率，內(nèi)存保護(hù)。I/O設(shè)備管理－合理分配I/O設(shè)備，提高其利用率。文件管理－有效利用和管理外存空間。作業(yè)調(diào)度管理－合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。2023/1/291第一章緒論所以，多道程序的運(yùn)行，要求操作系統(tǒng)必須具備如下的功能：22）多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)特點(diǎn)：多道性，無序性，調(diào)度性。優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高，系統(tǒng)吞吐量大；缺點(diǎn)：平均周轉(zhuǎn)時間長，無交互能力。2023/1/292第一章緒論2）多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)2022/12/1220第一

為了解決批處理系統(tǒng)無法進(jìn)行人機(jī)交互的問題，

又引入了分時的概念。

2023/1/293第一章緒論2022/12/1221第一章緒論4.分時系統(tǒng)在一臺主機(jī)上連接有多個帶顯示器和鍵盤的終端，允許多個用戶通過自己的終端以交互式方式同時使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。2023/1/294第一章緒論4.分時系統(tǒng)2022/12/1222第一章緒論主機(jī)終端怎樣實(shí)現(xiàn)分時？2023/1/295第一章緒論主機(jī)終端怎樣實(shí)現(xiàn)分時？2022/12/1223第一章緒論分時技術(shù)：

把處理機(jī)的運(yùn)行時間分成很短的時間片（如幾百毫秒），按時間片輪流把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。問：若某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計(jì)算，怎么辦？2023/1/296第一章緒論分時技術(shù)：2022/12/1224第一章緒論分時系統(tǒng)的特征：多路性：允許同一主機(jī)聯(lián)接多臺終端。宏觀上并行，微觀上串行。獨(dú)立性：每一用戶獨(dú)占一個終端。及時性：用戶請求能及時響應(yīng)。交互性：可人機(jī)對話。

多用戶分時操作系統(tǒng)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。

2023/1/297第一章緒論分時系統(tǒng)的特征：2022/12/1225第一章緒論常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時優(yōu)先，批處理在后?！扒芭_”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求；“后臺”處理時間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。如：

UNIX,Linux，WindowsNT/2000/XP

2023/1/298第一章緒論常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其5.實(shí)時操作系統(tǒng)

雖然多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)可以獲得較為令人滿意的資源利用率和響應(yīng)時間，但仍然不能滿足某些應(yīng)用領(lǐng)域的需求，

如：－實(shí)時控制，如：工業(yè)控制。

－實(shí)時信息處理，所以，又出現(xiàn)了實(shí)時操作系統(tǒng)。2023/1/299第一章緒論5.實(shí)時操作系統(tǒng)2022/12/1227第一章緒論實(shí)時任務(wù)，如：

周期性的－－按指定周期循環(huán)執(zhí)行。非周期性的－－聯(lián)系著一個截止時間。

（開始截止時間，或完成截止時間）

問：

windows是實(shí)時操作系統(tǒng)嗎？linux是實(shí)時操作系統(tǒng)嗎？

答：

都不是。它們屬于通用型的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，更注重?cái)?shù)據(jù)吞吐量而不是系統(tǒng)響應(yīng)時間。

2023/1/2100第一章緒論實(shí)時任務(wù)，如：2022/12/1228第一章緒論 多道批處理、分時、實(shí)時系統(tǒng)是三種基本的操作系統(tǒng)類型。

一個實(shí)際的操作系統(tǒng)可能兼有三者或其中兩者的功能。2023/1/2101第一章緒論2022/12/1229第一章緒論常用的個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：

單用戶單任務(wù)：MSDOS

單用戶多任務(wù)：OS/2,MSWindows3.x,Windows95,

多用戶多任務(wù)：WindowsNT,Windows2000,WindowsXP，…UNIX,Linux.2023/1/2102第一章緒論常用的個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：2022/12/1230第一章

在過去的幾十年中，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，操作系統(tǒng)一直處于不斷發(fā)展和改進(jìn)之中?，F(xiàn)在的操作系統(tǒng)：追求功能強(qiáng)大、完備和可靠、界面友好和方便、

加入越來越多的功能。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和增加，為了適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，還需要考慮系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能、靈活性、可伸縮性以及可裁減性等等。1.2.2操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展2023/1/2103第一章緒論在過去的幾十年中，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通過通信設(shè)施將物理上分散的具有自治功能的多個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來的，實(shí)現(xiàn)信息交換、資源共享、可互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。1.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)2023/1/2104第一章緒論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通過通信設(shè)施將物理上分散的具有自治網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征：(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的群體。(2)這些計(jì)算機(jī)是自治的，每臺計(jì)算機(jī)有自己的操作系統(tǒng)，各自獨(dú)立工作，它們在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下協(xié)同工作。(3)系統(tǒng)互連要通過通信設(shè)施(硬件、軟件)來實(shí)現(xiàn)。(4)系統(tǒng)通過通信設(shè)施執(zhí)行信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理，實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用要求。

必須有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持！網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征？2023/1/2105第一章緒論網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征：2022/12/1233第一章緒論現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要特征之一就是具有上網(wǎng)功能。（支持TCP/IP協(xié)議）如：20世紀(jì)90年代初期的Novell公司的Netware，現(xiàn)在的WindosNT/2000/XP等，均屬于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。2023/1/2106第一章緒論現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要特征之一就是具有上網(wǎng)功能。（支持TCP/I嵌入式系統(tǒng)：隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中的非標(biāo)準(zhǔn)形式的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。具有小巧、高度自動化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

嵌入式操作系統(tǒng)：

是一種運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)中，對嵌入式系統(tǒng)以及它所操作、控制的各種部件裝置等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。2.嵌入式操作系統(tǒng)2023/1/2107第一章緒論嵌入式系統(tǒng)：2.嵌入式操作系統(tǒng)2022/12/12商品化的嵌入式操作系統(tǒng)：

目前，國內(nèi)外已有幾十種商業(yè)操作系統(tǒng)可供選擇，如VxWorks、WindowsCE、Neculeus、PalmOS等等。這些操作系統(tǒng)均屬于商品化產(chǎn)品，價格昂貴且由于源泉代碼不公開導(dǎo)致了諸如對設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問題。2023/1/2108第一章緒論商品化的嵌入式操作系統(tǒng)：2022/12/1236第一章緒嵌入式Linux：

商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)價格昂貴，且難以移植和源代碼封閉性。在這種需求下，嵌入式Linux以其獨(dú)特的優(yōu)勢引起了人們的極大重視。

Linux從1991年問世到現(xiàn)在的短短十幾年時間內(nèi)，已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一。2023/1/2109第一章緒論嵌入式Linux：2022/12/1237第一章緒論

所謂的嵌入式Linux，是對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，能夠固化在容量只有幾十萬字節(jié)或幾十億字節(jié)的存儲器芯片或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。2023/1/2110第一章緒論所謂的嵌入式Linux，是對Linux經(jīng)過小型化

嵌入式Linux以其可應(yīng)用于多種硬件平臺、內(nèi)核高效穩(wěn)定、源碼開放、軟件豐富、網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制完善等優(yōu)良特性，成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中的一個研究熱點(diǎn)。如今，業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識：即嵌入式linux是大勢所趨，有巨大的市場潛力和無限商的機(jī)。2023/1/2111第一章緒論嵌入式Linux以其可應(yīng)用于多種硬件平臺、內(nèi)核高效穩(wěn)1.3操作系統(tǒng)的基本特征現(xiàn)代操作系統(tǒng)的四大基本特征：1并發(fā)（Concurrence）2共享（Sharing）3虛擬（Virtual）4異步性（Asynchronism）

三種（批處理、分時、實(shí)時）操作系統(tǒng)都具有上述特征。2023/1/2112第一章緒論1.3操作系統(tǒng)的基本特征現(xiàn)代操作系統(tǒng)的四大基本特征：2021.4操作系統(tǒng)的主要功能從資源管理觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)具有五大功能：處理機(jī)管理存儲器管理設(shè)備管理文件管理用戶接口其中：2023/1/2113第一章緒論1.4操作系統(tǒng)的主要功能從資源管理觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)具有五大

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度2023/1/2114第一章緒論1.處理機(jī)管理2022/12/1242第一章緒論

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

2023/1/2115第一章緒論1.處理機(jī)管理創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的2022/12/

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度系統(tǒng)對并發(fā)執(zhí)行的多個進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)有兩種協(xié)調(diào)方式：

互斥和同步。2023/1/2116第一章緒論1.處理機(jī)管理系統(tǒng)對并發(fā)執(zhí)行的多個進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)2022/1

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程間所進(jìn)行的信息交換。2023/1/2117第一章緒論1.處理機(jī)管理進(jìn)程間所進(jìn)行的信息交換。2022/12/12

1.處理機(jī)管理

即對CPU的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理。

CPU的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程(線程）為單位的，所以可歸結(jié)為對進(jìn)程(線程）的管理。包括：

.進(jìn)程控制

.進(jìn)程同步

.進(jìn)程通信

.進(jìn)程調(diào)度按一定算法，從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它.(當(dāng)一個正在執(zhí)行的進(jìn)程已經(jīng)完成，或因某事件而無法繼續(xù)執(zhí)行時，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度，重新分配處理機(jī)。)2023/1/2118第一章緒論1.處理機(jī)管理按一定算法，從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一進(jìn)程，把處2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充2023/1/2119第一章緒論2.存儲器管理2022/12/1247第一章緒論2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充為每道程序分配自己的內(nèi)存空間2023/1/2120第一章緒論2.存儲器管理為每道程序分配自己的內(nèi)存空間2022/12/2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充保證各道程序都能在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行而互不干擾。2023/1/2121第一章緒論2.存儲器管理保證各道程序都能在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行而互不干2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充把程序地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間對應(yīng)的物理地址。2023/1/2122第一章緒論2.存儲器管理把程序地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間對應(yīng)2.存儲器管理主要任務(wù):

為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；提高存儲器的利用率；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間。存儲器管理的功能:內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)地址映射內(nèi)存擴(kuò)充借助于虛擬存貯技術(shù)，讓更多的作業(yè)并發(fā)執(zhí)行。2023/1/2123第一章緒論2.存儲器管理借助于虛擬存貯技術(shù)，讓更多的作業(yè)并發(fā)執(zhí)行。23.設(shè)備管理

管理計(jì)算機(jī)的所有外圍設(shè)備（即I/O設(shè)備）,

包括：為進(jìn)程分配I/O設(shè)備；完成I/O操作；提高設(shè)備的利用率；方便用戶使用。2023/1/2124第一章緒論3.設(shè)備管理2022/12/1252第一章緒論設(shè)備管理程序應(yīng)具有的功能:緩沖管理利用緩沖來緩和CPU和I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾，和提高CPU與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備間操作的并行程度，以提高CPU和I/O設(shè)備的利用率。設(shè)備分配根據(jù)用戶請求分配設(shè)備。

（要有分配策略，算法…..)2023/1/2125第一章緒論設(shè)備管理程序應(yīng)具有的功能:2022/12/1253第一章緒設(shè)備處理設(shè)備驅(qū)動程序驅(qū)動相應(yīng)的I/O設(shè)備，完成用戶規(guī)定的I/O操作。….

虛擬設(shè)備功能

使獨(dú)占設(shè)備成為能被多個用戶共享的設(shè)備。需要使用虛擬技術(shù)。2023/1/2126第一章緒論設(shè)備處理2022/12/1254第一章緒論4.文件管理

程序和數(shù)據(jù)是以文件形式存儲在外存上，所以操作系統(tǒng)中應(yīng)配置文件管理機(jī)制。包括：

文件存儲空間的管理目錄管理文件讀、寫管理文件保護(hù)向用戶提供接口2023/1/2127第一章緒論4.文件管理2022/12/1255第一章緒論

5.用戶接口

操作系統(tǒng)為用戶提供兩個界面。

交互式界面程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）操作系統(tǒng)程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2023/1/2128第一章緒論5.用戶接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2022

5.用戶接口

操作系統(tǒng)為用戶提供兩個界面。包括3種接口:

交互式界面

程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）

操作系統(tǒng)程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2023/1/2129第一章緒論5.用戶接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2022

5.用戶接口

操作系統(tǒng)為用戶提供兩個界面，包括3種接口:

交互式界面

-命令接口

-圖形接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）

-程序接口操作系統(tǒng)程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶2023/1/2130第一章緒論5.用戶接口程序界面（系統(tǒng)調(diào)用）交互式界面用戶20221）命令接口聯(lián)機(jī)命令接口用戶在終端上鍵入命令，以得到操作系統(tǒng)的服務(wù)。脫機(jī)命令接口

由一組作業(yè)控制語言組成。由它代替用戶對批處理作業(yè)進(jìn)行控制和干預(yù)。Shell命令語言

又稱“命令解釋程序”。它對用戶輸入的命令或作業(yè)說明書上的命令逐條地解釋執(zhí)行。2023/1/2131第一章緒論1）命令接口2022/12/1259第一章緒論例如：Linux系統(tǒng)。當(dāng)一個用戶登錄Linux之后，系統(tǒng)初始化程序init就運(yùn)行一個稱為“shell”的程序。其界面：超級用戶提示符：#

普通用戶提示符：$

在該界面下，用戶可以對計(jì)算機(jī)輸入各種操作命令。2023/1/2132第一章緒論2022/12/