1、操作系統(tǒng)第3課操作系統(tǒng)概述 內(nèi)容回顧：操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史 操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、應(yīng)用軟件的發(fā)展而發(fā)展起來的。返回真空管時代:手工操作晶體管時代：單道批處理系統(tǒng)集成電路時代：多道批處理系統(tǒng)大規(guī)模集成電路時代：分時系統(tǒng)今日內(nèi)容實(shí)時操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)時操作系統(tǒng)實(shí)時：是指能及時響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件、并對事件做出快速處理的能力。外部事件：是指與計(jì)算機(jī)相連接的設(shè)備向計(jì)算機(jī)發(fā)出的各種服務(wù)請求（隨機(jī)）。實(shí)時操作系統(tǒng) ：是能對來自外部的請求和信號在限定的時間范圍內(nèi)做出及時響應(yīng)的一種操作系統(tǒng)。實(shí)時操作系統(tǒng)的分類實(shí)時系統(tǒng)按其使用方式不同可以分為兩類：實(shí)時控制系統(tǒng) 用于控制飛機(jī)飛行、導(dǎo)彈發(fā)射以及冶煉

2、軋鋼等生產(chǎn)過程實(shí)時信息處理系統(tǒng) 用于飛機(jī)訂票、銀行業(yè)務(wù)部門實(shí)時控制系統(tǒng)實(shí)時控制指微型計(jì)算機(jī)在實(shí)時過程控制和提供環(huán)境監(jiān)督中的應(yīng)用。過程控制是指從傳感器獲得輸入的數(shù)字或模擬信息進(jìn)行分析處理后，激發(fā)一個活動信號，從而改變可控過程，以達(dá)到控制的目的。實(shí)時控制系統(tǒng)例子：化學(xué)生產(chǎn)反應(yīng)堆控制傳感裝置ABC反應(yīng)堆閥門閥門計(jì)算機(jī)系統(tǒng)記錄儀圖 例：控制信號測量信號實(shí)時系統(tǒng)的特點(diǎn)高及時性：對外部事件信號的接收、分析處理、以及給出反饋信號進(jìn)行控制，都必須在嚴(yán)格的時間限度內(nèi)完成。否則可能會引起爆炸、火災(zāi)等事故，給人身安全和國家財(cái)產(chǎn)造成無法挽回的損失。 高可靠性：無論是實(shí)時控制系統(tǒng)還是實(shí)時信息處理系統(tǒng)，都必須有高可靠性。

3、 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：是指把地理上分散的、具有獨(dú)立功能的多個計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備，經(jīng)通信線路加以連接，達(dá)到數(shù)據(jù)通信和資源共享目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，用于管理網(wǎng)絡(luò)通信和共享資源，協(xié)調(diào)各計(jì)算機(jī)上任務(wù)的運(yùn)行，并向用戶提供統(tǒng)一的、有效方便的網(wǎng)絡(luò)接口的程序集合。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的基本功能網(wǎng)絡(luò)通信：為通信雙方建立和拆除通信信路，實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸，對傳輸過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和校正。資源管理：采用統(tǒng)一、有效的策略，協(xié)調(diào)諸用戶對共享資源的使用，使得用戶使用遠(yuǎn)地資源如同使用本地資源似的。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的基本功能提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：向用戶提供多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。電子郵件服務(wù)：它為各用戶間發(fā)送與接收信息，提供快捷、

4、簡便、廉價的現(xiàn)代化通信手段；遠(yuǎn)程登錄服務(wù)：它使一臺計(jì)算機(jī)能登錄到另一臺計(jì)算機(jī)上，使自己的計(jì)算機(jī)就像一臺與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)直接相連的終端一樣進(jìn)行工作，獲取與共享所需要的各種信息；文件傳輸服務(wù)：他允許用戶把自己的計(jì)算機(jī)連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，查看那里有哪些文件，然后將所需文件從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)復(fù)制到本地計(jì)算機(jī)，或?qū)⒈镜赜?jì)算機(jī)中的文件復(fù)制到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的基本功能提供網(wǎng)絡(luò)接口：向網(wǎng)絡(luò)用戶提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)使用接口，以便用戶能方便地上網(wǎng)，方便地使用共享資源，方便地獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)自治性：在網(wǎng)絡(luò)中的每臺計(jì)算機(jī)都有自己的內(nèi)存儲器、I/O設(shè)備，安裝有自己的操作系統(tǒng)，因此具有很強(qiáng)的自治

5、性，能獨(dú)立承擔(dān)分配給它的任務(wù)。分散性：系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)分布在不同的地域，有各自的任務(wù)。 互聯(lián)性：網(wǎng)絡(luò)中分散的計(jì)算機(jī)及各種資源，通過通信線路實(shí)現(xiàn)物理上的連接，進(jìn)行信息傳輸和資源共享。 統(tǒng)一性：網(wǎng)絡(luò)中的諸計(jì)算機(jī)，使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)命令。 實(shí)例：一波三折的微軟Windows操作系統(tǒng)1983年10月，PC機(jī)競爭廠家的圖形界面相關(guān)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(zāi)難，成了當(dāng)年計(jì)算機(jī)界的笑柄Windows在當(dāng)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，更換主管人員最多直到19

6、85年11月20日，Windows 1.0才正式上市不過幾年之后，Windows終于創(chuàng)造了銷售成績最佳的歷史記錄Windows的歷史記錄1987年12月，Windows 20正式供貨。1990年5月22日，微軟推出Windows 3.0 ，該版本對內(nèi)存管理、圖形界面做了重大改進(jìn)，使圖形界面更加美觀并支持虛擬內(nèi)存 。1992年4月，推出了略加改進(jìn)的 Windows 3.1。1995年推出了Windows95，它可以獨(dú)立運(yùn)行而無需DOS支持。 Windows CE，Windows 98，Windows 2000，Windows XP個人計(jì)算機(jī)采用Windows占90以上，微軟公司成了壟斷PC行業(yè)的

7、同義詞基于微內(nèi)核的Mach操作系統(tǒng)RIG 操作系統(tǒng)（Rochester大學(xué)，1975年開發(fā)）設(shè)計(jì)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(yùn)行線程，更好的進(jìn)程通信機(jī)制，支持多處理機(jī)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(jī)發(fā)布1988年的Mach 2.5版包含了大量的BSD UNIX的代碼，1989年Mach內(nèi)核中就去掉了所有的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Mach中采用了許多當(dāng)代操作系統(tǒng)使用的技術(shù), 微內(nèi)核、

8、線程、進(jìn)程間消息傳遞和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法等等在Mach的基礎(chǔ)上，有不少用于微處理器、多處理器以及超級計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)陸續(xù)設(shè)計(jì)和開發(fā)出來，如OSF/1，DCE Unix, NeXT等等基于微內(nèi)核的Mach操作系統(tǒng)IBM大型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)OS/39090年代末期，電子商務(wù)發(fā)展刺激對計(jì)算能力的要求，導(dǎo)致大型機(jī)市場的再度升溫三十年的改進(jìn),IBM S/390已成為有高可靠性、可擴(kuò)展性、及安全可用性的現(xiàn)代大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持即UNIX 95標(biāo)準(zhǔn)，UNIX應(yīng)用程序可在IBM OS/390上運(yùn)行，同時還可繼續(xù)運(yùn)行S/390應(yīng)用程序，包括S/370上開發(fā)的應(yīng)用程序OS/390包括TCP/IP的

9、多種通信協(xié)議，具有高網(wǎng)絡(luò)安全性IBM大型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)OS/390OS/390采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、并行處理、分布式處理以及客戶機(jī)/服務(wù)器技術(shù)，具有較強(qiáng)的互操作性、可移植性與可擴(kuò)展性由于歷史淵源，OS/390有不同的系統(tǒng)運(yùn)行方式: S/370本機(jī)模式，支持原先在S/370運(yùn)行的程序 ESA/390模式，支持到10個240M處理器內(nèi)存和256個通道 ESA/390 LPAR模式，系統(tǒng)可分成最多十個部分，每個部分有自己的CPU，存儲器和通道，且分別運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，如S/370, ESA/370 和ESA/390等在PC機(jī)時代，人們曾經(jīng)估計(jì)大型計(jì)算機(jī)會衰亡。IBM S/390是大型計(jì)算機(jī)復(fù)活的一

10、個典型。 那么，在21世紀(jì)的Internet和后PC的時代，大型機(jī)還會有什么演化，只有讓時間來說明嵌入式操作系統(tǒng)的代表VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。VxWorks良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。VxWorks支持各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括POSIX, ANSI C和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。VxWorks運(yùn)行系統(tǒng)的核心是一高效率的微內(nèi)核,支持各種實(shí)時功能，包括快速多任務(wù)處理，中斷支持，搶占式和輪轉(zhuǎn)式調(diào)度。微內(nèi)核設(shè)計(jì)減輕了系

11、統(tǒng)負(fù)載并可快速響應(yīng)外部事件嵌入式操作系統(tǒng)的代表VxWorksVxWorks以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。在美國的 F-16、FA-18 戰(zhàn)斗機(jī)、B-2 隱形轟炸機(jī)和愛國者導(dǎo)彈上，甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測器上也使用到了VxWorks。VxWorks負(fù)責(zé)火星探測器全部飛行控制，包括飛行糾正、載體自旋和降落時的高度控制等，而且還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集和與地球的通信工作目前在國內(nèi)也占據(jù)嵌入式開發(fā)系統(tǒng)市場主要份額 Internet時代與Linux1990年秋天，Linus在芬蘭

12、首都赫爾辛基大學(xué)學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程，因?yàn)樯蠙C(jī)需要排隊(duì)等待，Linus買了臺PC機(jī)，開發(fā)了第一個程序，程序包括兩個進(jìn)程，向屏幕上寫字母，然后用定時器來切換進(jìn)程Linus需要終端仿真程序來存取Usenet新聞組的內(nèi)容，于是他寫了從調(diào)制解調(diào)器上接發(fā)信息的程序以及顯示器、鍵盤和調(diào)制解調(diào)器的驅(qū)動程序然后寫了磁盤驅(qū)動程序，文件系統(tǒng)，一旦有了進(jìn)程切換、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序，當(dāng)然就擁有了一個操作系統(tǒng)原型，或者至少是它的一個內(nèi)核Linux就以這樣極其古怪但也極其自然式問世 Internet時代與LinuxHello everybody out there using minix-Im doing a (free

13、) operating system在1991年的八月，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了一篇以此為開篇話語的帖子，這是Linus 為自己寫的類似minix，可運(yùn)行在386上的操作系統(tǒng)尋找志同道合的合作伙伴。1991年10月5日，Linus 在新聞組comp.os.minix發(fā)布了大約有一萬行代碼的Linux v0.01版本。到了1992年，大約有1000人在使用Linux，值得一提的是，他們基本上都屬于真正意義上的hacker。1993年，大約有100余名程序員參與了Linux內(nèi)核代碼編寫/修改工作，其中核心組由5人組成，此時Linux 0.99的代碼有大約有十萬行，用戶大約有10萬左右。 Internet時代與

14、Linux1994年3月，Linux1.0發(fā)布，代碼量17萬行，當(dāng)時是按照完全自由免費(fèi)的協(xié)議發(fā)布，隨后正式采用GPL協(xié)議。至此， Linux的代碼開發(fā)進(jìn)入良性循環(huán)。很多系統(tǒng)管理員開始在自己的操作系統(tǒng)環(huán)境中嘗試linux，并將修改的代碼提交給核心小組。由于擁有了豐富的操作系統(tǒng)平臺，因而 Linux的代碼中也充實(shí)了對不同硬件系統(tǒng)的支持，大大的提高了跨平臺移植性。1995年，此時的Linux 可在Intel、Digital 以及Sun SPARC處理器上運(yùn)行了，用戶量也超過了50萬，相關(guān)介紹Linux的Linux Journal雜志也發(fā)行了超過10萬冊之多。 Internet時代與Linux1996

15、年6月，Linux 2.0內(nèi)核發(fā)布，此內(nèi)核有大約40萬行代碼，并可以支持多個處理器。此時的Linux 已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段，全球大約有350萬人使用。1997年夏，大片泰坦尼克號在制作特效中使用的160臺Alpha圖形工作站中，有105臺采用了Linux操作系統(tǒng)。 Internet時代與Linux1998年是Linux迅猛發(fā)展的一年。1月，小紅帽高級研發(fā)實(shí)驗(yàn)室成立，同年RedHat 5.0獲得了InfoWorld的操作系統(tǒng)獎項(xiàng)。4月Mozilla 代碼發(fā)布，成為linux圖形界面上的王牌瀏覽器。Redhat 宣布商業(yè)支持計(jì)劃，網(wǎng)絡(luò)了多名優(yōu)秀技術(shù)人員開始商業(yè)運(yùn)作。王牌搜索引擎“Google”現(xiàn)身，

16、采用的也是Linux服務(wù)器。值得一提的是， Oracle 和Informix 兩家數(shù)據(jù)庫廠商明確表示不支持Linux，這個決定給予了Mysql數(shù)據(jù)庫充分的發(fā)展機(jī)會。同年10月，Intel和Netscape宣布小額投資紅帽軟件，這被業(yè)界視作Linux獲得商業(yè)認(rèn)同的信號。同月，微軟在法國發(fā)布了反Linux公開信，這表明微軟公司開始將Linux視作了一個對手來對待。 Internet時代與Linux十二月，IBM發(fā)布了適用于Linux的文件系統(tǒng)AFS 3.5以及Jikes Java 編輯器和Secure Mailer及DB2測試版，IBM的此番行為，可以看作是與Linux羞答答地第一次親密接觸。迫于

17、Windows和Linux的壓力，Sun逐漸開放了Java協(xié)議，并且在UltraSparc上支持Linux操作系統(tǒng)。1998年可說是Linux與商業(yè)接觸的一年。 Internet時代與Linux1999年，IBM宣布與Redhat公司建立伙伴關(guān)系，以確保Redhat在IBM機(jī)器上正確運(yùn)行。三月，第一屆 LinuxWorld 大會的召開，象征Linux時代的來臨。IBM、Compaq和Novell宣布投資Redhat公司，以前一直對Linux持否定態(tài)度的Oracle公司也宣布投資。五月，SGI公司宣布向Linux移植其先進(jìn)的XFS文件系統(tǒng)。對于服務(wù)器來說，高效可靠的文件系統(tǒng)是不可或缺的，SGI的

18、慷慨移植再一次幫助了Linux確立在服務(wù)器市場的專業(yè)性。7月IBM啟動對Linux的支持服務(wù)和發(fā)布了Linux DB2，從此結(jié)束了Linux得不到支持服務(wù)的歷史，這可以視作Linux真正成為服務(wù)器操作系統(tǒng)一員的重要里程碑。 Internet時代與Linux2000年，Linux在嵌入式行業(yè)的潛力逐漸被發(fā)掘出來伴隨著國際上的Linux熱潮，國內(nèi)的聯(lián)想和聯(lián)邦推出了“幸福Linux家用版”，同年7月中科院與新華科技合作發(fā)展紅旗Linux, 此舉讓更多的國內(nèi)個人用戶認(rèn)識到了存在著Linux這個操作系統(tǒng)。11月，Intel 與 Xteam合作，推出基于Linux的網(wǎng)絡(luò)專用服務(wù)器，此舉結(jié)束了在Linux單

19、向順應(yīng)硬件商硬件開發(fā)驅(qū)動的歷史。2001年，8月紅色代碼爆發(fā)，引得許多站點(diǎn)紛紛從windows操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)向linux操作系統(tǒng)。12月Red Hat 為IBM s/390大型計(jì)算機(jī)提供了Linux解決方案。 Internet時代與Linux2002年3月，內(nèi)核開發(fā)者宣布新的Linux系統(tǒng)支持64位的計(jì)算機(jī)。2003年1月，NEC宣布將在其手機(jī)中使用Linux操作系統(tǒng)，代表著Linux成功進(jìn)軍手機(jī)領(lǐng)域2004年6月的統(tǒng)計(jì)報告顯示在世界500強(qiáng)超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使用Linux操作系統(tǒng)的已經(jīng)占到了280席，搶占了原本屬于各種Unix的份額。9月HP開始網(wǎng)羅Linux內(nèi)核代碼人員，以影響新版本的內(nèi)核朝對

20、HP有利的方式發(fā)展，而IBM則準(zhǔn)備推出OpenPower服務(wù)器，僅運(yùn)行Linux系統(tǒng)。 Internet時代與LinuxLinux是愛好者們通過Internet協(xié)同開發(fā)出來的 如果沒有Intenet 網(wǎng)，沒有遍布全世界的無數(shù)計(jì)算機(jī)駭客的無私奉獻(xiàn)，那么Linux最多只能發(fā)展到0.13(0.95)版的水平 操作系統(tǒng)領(lǐng)域中新的操作系統(tǒng)有線電視機(jī)頂盒領(lǐng)域， PowerTV移動通信領(lǐng)域，EPOC掌上計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，Palm OS數(shù)字影像領(lǐng)域， Digita國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況60年代末至70年代初 楊芙清院士主持 我國第一臺百萬次集成電路計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 支持多道程序運(yùn)行，在石油勘探領(lǐng)域成功應(yīng)用70年代中后期 楊芙清院士主持 我國第一個全部用高級語言書寫的DJS240機(jī)操作系統(tǒng)DJS200/XT2 層次管程結(jié)構(gòu)模型，PCM設(shè)計(jì)方法，活躍管程結(jié)構(gòu)模式國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況（續(xù)）GX73多機(jī)實(shí)時操作系統(tǒng)（1978年） 國防科技大學(xué)，1980年裝在“遠(yuǎn)望”-I 號航天測量船上，完成了向太平洋發(fā)射運(yùn)載火箭、潛水艇水下發(fā)射的測控任務(wù)；完成了我國第一顆同步地球