操作系統(tǒng)引論

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)任課教師:常志玲聯(lián)系電話公地點(diǎn)：逸夫樓A603洛陽師范學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由“誰”來控制、指揮？3從用戶角度來看，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)穩(wěn)定的、對(duì)用戶友好、便于操作的平臺(tái)。對(duì)計(jì)算機(jī)我一竅不通，如何進(jìn)行操作?。?？但是，實(shí)際上用戶對(duì)硬件直接進(jìn)行操作是極其困難、甚至是不可能的。怎么辦？……4用戶：我要打印這份報(bào)告。裸機(jī)：聽不懂！打印機(jī)：沒反應(yīng)！5我要打印這份報(bào)告。用戶接收用戶輸入的文檔內(nèi)容；驅(qū)動(dòng)打印機(jī)；將文檔放入緩沖；文檔送至打印機(jī)！安裝了操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)工作！打??！打印機(jī)6操作系統(tǒng)提供一系列服務(wù)：

多任務(wù)、用戶界面、內(nèi)存管理、內(nèi)存保護(hù)、文件存取、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備控制、硬件控制、錯(cuò)誤檢測(cè)及恢復(fù)系統(tǒng)、安全操作系統(tǒng)能做什么?7教材與參考書教材:湯小丹.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（第三版）.西安電子科技大學(xué)出版社參考書:AbrahamSilberschatz

著,鄭扣根譯.操作系統(tǒng)概念(第六版).高等教育出版社孫鐘秀編.操作系統(tǒng)教程(第三版).高等教育出版社梁紅兵編.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解.西安電子科技大學(xué)出版社8考核方法1.考核內(nèi)容：考勤：平時(shí)出勤情況(含實(shí)驗(yàn)課表現(xiàn))10分作業(yè)：10分或20分。期未考試：閉卷測(cè)試，占總成績(jī)的70%或80%，考試試卷按照考試的要求進(jìn)行。2.考核方案成績(jī)總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、作業(yè)成績(jī)、閉卷考試三部分內(nèi)容構(gòu)成?？记诔煽?jī)占總成績(jī)的10%，作業(yè)成績(jī)占總成績(jī)的10%或20%，期未測(cè)試占總成績(jī)的70%或80%。9課程內(nèi)容第一章操作系統(tǒng)引論第二章進(jìn)程管理第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖第四章存儲(chǔ)器管理第五章設(shè)備管理第六章文件管理第七章操作系統(tǒng)接口10第1章操作系統(tǒng)引論11主要內(nèi)容操作系統(tǒng)的目標(biāo)、作用和模型操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的基本特征OS（OperatingSystems)的主要功能OS的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

12方便性（用戶的觀點(diǎn)）有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）可擴(kuò)充性開放性1.1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)、作用和模型131.1.2操作系統(tǒng)的作用作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口圖1－1OS作為接口的示意圖計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)調(diào)用，命令，圖標(biāo)，窗口操作系統(tǒng)應(yīng)用程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)者程序員用戶141.1.2操作系統(tǒng)的作用作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者處理機(jī)管理：分配和控制處理機(jī)存儲(chǔ)器管理：分配及回收內(nèi)存I/O(Input/Output)設(shè)備管理：I/O分配與操作文件管理：文件存取、共享和保護(hù)

作為擴(kuò)充機(jī)器通常把覆蓋了軟件的機(jī)器稱為擴(kuò)充機(jī)器（ExtendedMachine）或虛機(jī)器（VirtualMachine）。15不斷提高計(jì)算機(jī)資源的利用率（批處理系統(tǒng)）方便用戶（分時(shí)系統(tǒng)）器件的不斷更新?lián)Q代（8位－16位－32位）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展（單處理機(jī)－多處理機(jī)）1.1.3操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?61.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的工作原理171.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.2.1無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人工操作方式：1946-50年代中期（電子管），集中計(jì)算（計(jì)算中心），計(jì)算機(jī)資源昂貴；1850年代早期出現(xiàn)穿孔卡片程序?qū)懺诳ㄉ先缓笞x入計(jì)算機(jī)19運(yùn)算速度：5000次/每秒,18000個(gè)真空管,占地182平方米，重量130噸，功耗140kW程序員提前預(yù)約一段時(shí)間,然后到機(jī)房運(yùn)行程序，期盼著在接下來的時(shí)間中幾萬個(gè)真空管不會(huì)燒斷從而可以計(jì)算完自己的題目20來自美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員開發(fā)的“世界上最小的計(jì)算機(jī)”，其體積只有1立方毫米，包括一個(gè)超級(jí)節(jié)能的微型處理器、一個(gè)壓力傳感器、一枚記憶卡、一塊太陽能電池、一片薄薄的蓄電池和一個(gè)無線收發(fā)裝置。世界上最小的計(jì)算機(jī)體積只有1立方毫米211.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1.2.1無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人工操作方式：缺點(diǎn)：用戶獨(dú)占全機(jī)CPU等待人工操作矛盾：人機(jī)矛盾：人工操作方式與機(jī)器利用率的矛盾CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾22脫機(jī)輸入/輸出方式優(yōu)點(diǎn)減少了CPU的空閑時(shí)間提高I/O速度圖1-2脫機(jī)I/O示意圖外圍機(jī)主機(jī)外圍機(jī)磁盤磁盤磁盤磁盤輸入設(shè)備輸出設(shè)備231.2.2單道批處理系統(tǒng)50年代末~60年代中（晶體管）：利用磁帶把若干個(gè)作業(yè)分類編成作業(yè)執(zhí)行序列，每個(gè)批作業(yè)由一個(gè)專門的監(jiān)督程序（Monitor）自動(dòng)依次處理--操作系統(tǒng)的雛形。并非真正意義上的OS。24還有下一個(gè)作業(yè)？把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？裝配目標(biāo)程序運(yùn)行目標(biāo)程序開始是否停止是否單道批處理系統(tǒng)處理過程251.2.2單道批處理系統(tǒng)特征自動(dòng)性、順序性、單道性26用戶程序監(jiān)督程序I/O操作I/O中斷請(qǐng)求啟動(dòng)I/OI/O完成結(jié)束中斷I/O中斷請(qǐng)求啟動(dòng)I/OI/O完成結(jié)束中斷t1t2t3t4t5t6t7t8單道程序運(yùn)行情況？下圖中資源利用率能否提高271.2.3多道批處理系統(tǒng)60年代中~70年代中（集成電路），利用多道批處理提高資源的利用率。----現(xiàn)代意義上的操作系統(tǒng)的出現(xiàn)281.2.3多道批處理系統(tǒng)四道程序運(yùn)行情況程序A調(diào)度程序I/O請(qǐng)求程序B程序C程序DI/O請(qǐng)求I/O請(qǐng)求I/O請(qǐng)求I/O完成I/O完成I/O完成A完成表示獲得CPUC再運(yùn)行29舉例例：計(jì)算某個(gè)數(shù)據(jù)處理問題，輸入500個(gè)字符(花費(fèi)78ms)，經(jīng)CPU處理52ms后，將結(jié)果2000個(gè)字符存到磁帶上(花費(fèi)20ms)，重復(fù)進(jìn)行，直至輸入數(shù)據(jù)全部處理完畢磁帶機(jī)378單道算題運(yùn)行時(shí)處理器的使用效率78輸入機(jī)處理器130150228280300430450時(shí)間處理器利用率：52/（78十52十20）≈35%30

計(jì)算機(jī)在接受上述算題時(shí)還接受了另一算題：從另一臺(tái)磁帶機(jī)上輸入2000個(gè)字符，經(jīng)42毫秒的處理后，從行式打印機(jī)上輸出兩行(約花費(fèi)88ms)輸入機(jī)處理器磁帶機(jī)1280時(shí)間磁帶機(jī)2打印機(jī)228378450P2P2兩道算題運(yùn)行時(shí)處理器的使用效率處理器利用率：（52+42）/150≈63％7820130P115062P2P1300430311.2.3多道批處理系統(tǒng)主機(jī)中作業(yè)合理搭配目標(biāo)1：提高資源利用率（計(jì)算型）I/O型）目標(biāo)2：提高吞吐量特征多道性、無序性、調(diào)度性（作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度缺點(diǎn)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、無交互能力321.2.3多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)需解決的問題處理機(jī)管理問題內(nèi)存管理問題I/O管理問題文件管理問題作業(yè)管理問題33操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源、合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度以及方便用戶的程序集合。

34操作系統(tǒng)的定義（說明）操作系統(tǒng)是軟件，是系統(tǒng)軟件，是由一整套程序組成?；韭毮埽嚎刂坪凸芾硐到y(tǒng)內(nèi)各種資源，有效地組織多道程序地運(yùn)行提供眾多服務(wù)，方便用戶使用，擴(kuò)充硬件功能。操作系統(tǒng)的地位：其他軟件的支撐環(huán)境351.2.4分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)的產(chǎn)生（70年代中期至今-操作系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化）人機(jī)交互性共享主機(jī)便于用戶上機(jī)概念：在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。36主機(jī)終端371.2.4分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題及時(shí)接收多路卡輸入緩沖區(qū)及時(shí)處理作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存分時(shí)間片運(yùn)行381.2.4分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)的實(shí)例CTSS(CompatibaleTimeSharingSystem):1962年開發(fā)的第一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)，成功運(yùn)行在IBM7094機(jī)上，支持32個(gè)交互式用戶同時(shí)工作。MULTICS(MULTiplexedInformationandComputingService):運(yùn)行在GE635、GE645計(jì)算機(jī)上使用高級(jí)語言PL/1編程。引入了許多現(xiàn)代操作系統(tǒng)的概念雛形。393.分時(shí)系統(tǒng)的特征多路性。(宏觀：多用戶同時(shí)工作，共享系統(tǒng)資源；微觀：用戶作業(yè)輪流運(yùn)行)(2)獨(dú)立性。(3)及時(shí)性。(4)交互性。同時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)宏觀上：是多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)CPU微觀上：多個(gè)人在不同時(shí)刻輪流使用CPU用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請(qǐng)求(用戶直接干預(yù)每一步)用戶感覺不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)（OS提供虛機(jī)器，各個(gè)用戶的虛機(jī)器互不干擾）系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)1.2.4分時(shí)系統(tǒng)40分時(shí)操作系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)的異同相同點(diǎn)：都基于多道程序設(shè)計(jì)不同點(diǎn)：目標(biāo)不同。批處理系統(tǒng)以提高資源利用率和作業(yè)吞吐率為目標(biāo)；分時(shí)系統(tǒng)要滿足多個(gè)聯(lián)機(jī)用戶立即型命令的快速響應(yīng)。適應(yīng)作業(yè)的性質(zhì)不同

。批處理適應(yīng)已經(jīng)調(diào)試好的大型作業(yè)，分時(shí)系統(tǒng)適應(yīng)正在調(diào)試的小作業(yè)。資源利用率不同。批處理操作系統(tǒng)可合理安排不同負(fù)載的作業(yè)，使各種資源利用率最佳；分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)終端作業(yè)使用相同類型編譯系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)和公共子系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用它們的開銷較小。作業(yè)控制方式不同。批處理通過JCL控制作業(yè)，交互型作業(yè)通過操作命令控制。41

如何設(shè)置時(shí)間片根據(jù)機(jī)器的速度、用戶的多少、響應(yīng)的要求、系統(tǒng)的開銷折中考慮，選擇合理的時(shí)間片長(zhǎng)度。？421.2.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)用于工業(yè)過程控制、軍事實(shí)時(shí)控制、金融等領(lǐng)域，包括實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)信息處理60年代中期至今-操作系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化431.2.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)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。目前有三種典型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)：導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)，飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、火炮自動(dòng)控制系統(tǒng)信息查詢系統(tǒng)：情報(bào)檢索系統(tǒng)事務(wù)處理系統(tǒng)：銀行業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)441.2.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)任務(wù)類型按任務(wù)執(zhí)行是否呈現(xiàn)周期性來劃分周期性實(shí)時(shí)任務(wù)非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求來劃分硬實(shí)時(shí)任務(wù)(Hardreal-timeTask)軟實(shí)時(shí)任務(wù)(Softreal-timeTask)451.2.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的比較多路性獨(dú)立性及時(shí)性交互性可靠性提供及時(shí)響應(yīng)和高可靠性是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要特點(diǎn)46分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的區(qū)別設(shè)計(jì)目標(biāo)不同。前者為了給多用戶提供一個(gè)通用的交互型開發(fā)運(yùn)行環(huán)境，后者通常為特殊用途提供專用系統(tǒng)；交互型強(qiáng)弱不同。前者交互型強(qiáng)，后者弱；響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短不同。前者以用戶能接受的響應(yīng)時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，通常為秒級(jí)；后者則根據(jù)受控對(duì)象的不同而不同，通常都為毫秒級(jí)甚至100微秒級(jí)。47設(shè)計(jì)適用于實(shí)時(shí)環(huán)境的操作系統(tǒng)的主要困難是：在實(shí)時(shí)環(huán)境規(guī)定的時(shí)間限額內(nèi)對(duì)外部事件的請(qǐng)求做出回應(yīng)。如果不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，可能導(dǎo)致實(shí)時(shí)系統(tǒng)崩潰。因此實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者要采用滿足其實(shí)時(shí)性的調(diào)度算法和相關(guān)技術(shù)。48批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的基本類型。通用操作系統(tǒng)：兼有批處理、分時(shí)和實(shí)施處理的全部或兩種功能的操作系統(tǒng)491.2.6其它操作系統(tǒng)并行操作系統(tǒng)：美國(guó)Stanford大學(xué)的V-Kernel、美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室的Meglos、美國(guó)卡耐基大學(xué)的MACH等網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：UNIX、Netware和WindowsNT分布式操作系統(tǒng)：Plan9(AT&T公司)、Amoeba(荷蘭)、Cm*(美國(guó))、Arachne(美國(guó))、Chorus(法國(guó))、Guide(法國(guó))、Clouds(美國(guó))、CMDS(英國(guó))嵌入式操作系統(tǒng)：WindowsCE、Linux、HOPEN50嵌入式操作系統(tǒng)智能卡移動(dòng)通信計(jì)算機(jī)外設(shè)機(jī)頂盒零售設(shè)備印刷機(jī)復(fù)印機(jī)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器電話交換設(shè)備511.3操作系統(tǒng)的基本特征并發(fā)性并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。并發(fā)性是兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。進(jìn)程：系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的活動(dòng)實(shí)體。線程：521.3操作系統(tǒng)的基本特征共享性所謂共享，是指系統(tǒng)中資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。資源共享方式互斥共享：一段時(shí)間只允許一個(gè)進(jìn)程訪問該資源（臨界資源）(打印機(jī))同時(shí)訪問：微觀上仍是互斥的（磁帶機(jī)）531.3操作系統(tǒng)的基本特征虛擬所謂虛擬，是指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。用來實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)被稱為虛擬技術(shù)。虛擬技術(shù)時(shí)分復(fù)用技術(shù)虛擬處理機(jī)技術(shù)——多道程序設(shè)計(jì)虛擬設(shè)備技術(shù)——SPOOLing技術(shù)空分復(fù)用技術(shù)虛擬磁盤技術(shù)虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)54異步性異步性指在多道程序環(huán)境下，每個(gè)程序不知何時(shí)執(zhí)行、何時(shí)暫停，即它們以不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。551.4操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要任務(wù)，是為多道程序的運(yùn)行提供良好的運(yùn)行環(huán)境，以保證多道程序能有條不紊地、高效地運(yùn)行，并能最大程度地提高系統(tǒng)中各種資源的利用率和方便用戶使用。操作系統(tǒng)的功能處理機(jī)管理設(shè)備管理用戶接口存儲(chǔ)器管理文件管理561.4.1處理機(jī)管理功能1.進(jìn)程控制進(jìn)程控制指為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程、撤銷進(jìn)程，并控制進(jìn)程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。2.進(jìn)程同步進(jìn)程同步指對(duì)進(jìn)程(線程)的執(zhí)行次序進(jìn)行協(xié)調(diào)，使進(jìn)程(線程)能有條不紊地運(yùn)行。協(xié)調(diào)方式:進(jìn)程互斥方式進(jìn)程同步方式571.4.1處理機(jī)管理功能3.進(jìn)程通信進(jìn)程通信指進(jìn)程(線程)之間的信息交換，使進(jìn)程(線程)能很好地相互合作。通信方式直接通信方式間接通信方式4.調(diào)度作業(yè)調(diào)度：為作業(yè)分配必要資源，調(diào)入內(nèi)存建立進(jìn)程，并使之進(jìn)入就緒隊(duì)列進(jìn)程調(diào)度：從就緒隊(duì)列中選出進(jìn)程，分配CPU，使之運(yùn)行581.4.2存儲(chǔ)器管理1.內(nèi)存分配主要任務(wù)：為每道程序分配內(nèi)存空間，使它們各得其所；提高存儲(chǔ)器利用率，以減少不可用的內(nèi)存空間；允許正在運(yùn)行的程序申請(qǐng)附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的需要。。分配方式靜態(tài)分配——作業(yè)的內(nèi)存空間在裝入時(shí)確定動(dòng)態(tài)分配591.4.2存儲(chǔ)器管理2.內(nèi)存保護(hù)任務(wù)：確保每道用戶程序在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)：設(shè)置上、下界寄存器3.地址映射地址類型邏輯地址（相對(duì)地址）：用戶目標(biāo)程序所使用的地址物理地址（絕對(duì)地址）：主存中的實(shí)際存儲(chǔ)單元地址將程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存中的物理地址，以使程序能正確執(zhí)行。601.4.2存儲(chǔ)器管理4.內(nèi)存擴(kuò)充實(shí)現(xiàn)：利用虛存技術(shù)功能：請(qǐng)求調(diào)入功能置換功能611.4.3設(shè)備管理設(shè)備管理的任務(wù)完成用戶提出的I/O請(qǐng)求為用戶分配所需設(shè)備提高CPU和I/O設(shè)備的利用率提高I/O速度方便用戶使用I/O設(shè)備？621.4.3設(shè)備管理1.緩沖管理利用緩沖來緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O設(shè)備的利用率和I/O速度。緩沖機(jī)制：?jiǎn)尉彌_、雙緩沖、公用緩沖池2.設(shè)備分配為用戶分配完成I/O所需的設(shè)備和設(shè)備控制器，在配置有通道的系統(tǒng)中，分配通道。631.4.3設(shè)備管理3.設(shè)備處理（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行真正的I/O操作，響應(yīng)并處理設(shè)備控制器發(fā)來的中斷請(qǐng)求。641.4.4文件管理的功能1.文件存貯空間的管理為文件分配必要的存儲(chǔ)空間，并盡量提高文件存儲(chǔ)空間的利用率和文件訪問的效能。2.目錄管理通過目錄的方式來組織文件，以實(shí)現(xiàn)文件的按名存取，提高文件的檢索速度。3.文件的讀/寫管理和保護(hù)實(shí)現(xiàn)文件的讀/寫操作，并提供有效的存取控制功能保護(hù)文件的安全性。651.4.5操作系統(tǒng)與用戶之間的接口1.命令接口提供一組聯(lián)機(jī)命令和作業(yè)控制語言，供用戶直接或間接地控制自己的作業(yè)。2.圖形用戶接口提供圖標(biāo)、窗口和菜單等元素，使用戶可方便地通過指點(diǎn)設(shè)備和少量鍵盤操作，取得OS的服務(wù)。

3.程序接口提供一組系統(tǒng)調(diào)用，供用戶調(diào)用OS的功能66

1.5OS的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無結(jié)構(gòu)模塊式層次式微內(nèi)核}傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)671.5.1傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)一組過程集，各過程可相互調(diào)用，也叫整體式系統(tǒng)。缺點(diǎn)：邏輯復(fù)雜，維護(hù)困難，擴(kuò)充性差.681.無結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)IBM的OS/360系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)通用操作系統(tǒng)由4000個(gè)模塊組成，約100萬條指令經(jīng)費(fèi)達(dá)數(shù)億美元每個(gè)版本都隱藏著無數(shù)的錯(cuò)誤其負(fù)責(zé)人Brooks在描述其研制過程的困難和混亂時(shí)說：“…巨獸在泥潭中做垂死掙扎，掙扎得越猛，泥漿就沾得越多。最后，沒有一個(gè)野獸能逃脫淹沒在泥潭中的命運(yùn)，…程序設(shè)計(jì)就像是這樣一個(gè)泥潭?！慌绦騿T在泥潭中掙扎…沒有人料到問題會(huì)這樣棘手”691.5.1傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.模塊化結(jié)構(gòu)采用模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，將操作系統(tǒng)按其功能劃分成若干個(gè)具有一定獨(dú)立性和大小的模塊，并規(guī)定好個(gè)模塊之間的接口。701.5.1傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.模塊化結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：提高了OS設(shè)計(jì)的正確性、可理解性和可維護(hù)性增強(qiáng)的OS的適應(yīng)性加速了OS的開發(fā)過程缺點(diǎn)：接口不易確定模塊依賴關(guān)系可能復(fù)雜（對(duì)于大型軟件而言）713.分層式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)劃分為若干層，在低層上構(gòu)建高層。底層（0層）為硬件；最高層（N層）為用戶層考慮模塊化，層的選擇是按照每層只使用低層次的功能和服務(wù)原則定義的每一層向上一層隱藏了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作（和硬件）層次化結(jié)構(gòu)方法的難點(diǎn)在對(duì)每一層的適當(dāng)劃分1.5.1傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)72

OS/2層次化結(jié)構(gòu)731.5.2微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)核不是進(jìn)程，是提供支持系統(tǒng)運(yùn)行的基本功能的一組程序模塊，有了內(nèi)核的支撐，進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境得到改善，安全性得到保證，系統(tǒng)效率就能提高。分類：微內(nèi)核和單內(nèi)核。Linux是單內(nèi)核操作系統(tǒng)，Mach是微內(nèi)核操作系統(tǒng)，Windows2000/XP改進(jìn)的C/S結(jié)構(gòu)。74內(nèi)核的基本功能及屬性基本功能:

1）中斷處理

2）短程調(diào)度

3）原語管理基本屬性:1）內(nèi)核是由中斷驅(qū)動(dòng)的

2）內(nèi)核的執(zhí)行是連續(xù)的

3）內(nèi)核在屏蔽中斷狀態(tài)下執(zhí)行

4）內(nèi)核可以使用特權(quán)指令751.5.2微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要思想：在操作系統(tǒng)內(nèi)核中只留下一些最基本的功能，而將其他服務(wù)盡可能地從內(nèi)核分離出去，用若干個(gè)運(yùn)行在用戶態(tài)下的進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)，形成所謂的“客戶/服務(wù)器”模式。761.5.2微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)客戶進(jìn)程進(jìn)程服務(wù)器終端服務(wù)器文件服務(wù)器存儲(chǔ)服務(wù)器請(qǐng)求回答核心微內(nèi)核的基本功能進(jìn)程（線程管理）低級(jí)存儲(chǔ)器管理中斷和陷入處理微內(nèi)核操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)77

WindowsNT客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)78作業(yè)教材P33:1，4，6，12,13補(bǔ)充作業(yè)：1.實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決？2.在分時(shí)系統(tǒng)中,時(shí)間片大小的設(shè)置與哪些因素有關(guān)?79作業(yè)3.一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),