1.2操作系統(tǒng)的基本類型

操作系統(tǒng)的形成發(fā)展動力1、不斷提高資源利用率的需要；2、方便用戶；3、器件的不斷更新?lián)Q代；

電子管、......;8位、......4、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。

OS、多處理機(jī)OS、網(wǎng)絡(luò)OS計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的形成計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1無操作系統(tǒng)時代一、人工操作方式(ManualOperating)1945年~50年代中期，使用紙帶、卡片。

用戶獨(dú)占系統(tǒng)資源人機(jī)串行，CPU等待人工操作特點(diǎn)（缺點(diǎn)）：主機(jī)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)無操作系統(tǒng)時代一、人工操作方式(ManualOpera2二、脫機(jī)輸入輸出方式（Off-LineI/O)50年代末，發(fā)明了晶體管。晶體管計(jì)算機(jī)主機(jī)衛(wèi)星機(jī)衛(wèi)星機(jī)優(yōu)點(diǎn)：提高CPU利用率提高了輸入輸出速度計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)二、脫機(jī)輸入輸出方式（Off-LineI/O)50年代末，3三、監(jiān)督程序（Monitor）50年代末至60年代初，存儲容量大幅度增長，出現(xiàn)了FORTRAN、COBOL等高級程序設(shè)計(jì)語言及相應(yīng)的編譯程序。監(jiān)督程序：能對計(jì)算機(jī)硬件和軟件進(jìn)行管理與調(diào)度的軟件。美國IBM360系列計(jì)算機(jī)配置了監(jiān)督程序。作業(yè)：用戶的一次上機(jī)行為，也稱任務(wù)。作業(yè)步：作業(yè)的一部分。作業(yè)控制語言：用于說明作業(yè)如何執(zhí)行的語言。作業(yè)控制說明書：用作業(yè)控制語言編寫的作業(yè)執(zhí)行程序。作業(yè)控制程序：在控制某道作業(yè)運(yùn)行時，解釋執(zhí)行作業(yè)說明書中的語句，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)的控制。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)三、監(jiān)督程序（Monitor）50年代末至60年代初，存儲容4$END$RUN$LOAD$FORTRAN$JOB,JOBNAME=…程序處理數(shù)據(jù)FORTRAN程序語句典型的卡片作業(yè)舉例：

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)$END$RUN$LOAD$FORTRAN$JOB,JOBN5普通指令：用戶程序都可包含的指令。特權(quán)指令：只有監(jiān)督程序才可包含的指令。方式/態(tài)：指處理機(jī)能執(zhí)行什么類型指令的狀態(tài)。有兩種執(zhí)行方式：特權(quán)方式和普通方式。系統(tǒng)調(diào)用（廣義指令）：由監(jiān)督程序提供給用戶調(diào)用的系統(tǒng)功能。借助中斷機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)用的優(yōu)點(diǎn)：提供新界面，呈現(xiàn)的是一臺功能強(qiáng)的處理機(jī)；系統(tǒng)更加安全。系統(tǒng)空間：監(jiān)督程序所占內(nèi)存(0-K)。用戶空間：供用戶程序使用的內(nèi)存(K+1-N)。存儲保護(hù)：界地址寄存器存放分界地址。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)普通指令：用戶程序都可包含的指令。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)6早期批處理系統(tǒng)中的監(jiān)督程序工作流程：1.判斷輸入設(shè)備上是否有待輸入作業(yè),沒有則停止；2.從設(shè)備上輸入一個作業(yè)；3.控制作業(yè)運(yùn)行：a.取作業(yè)說明書中一條語句,解析執(zhí)行,如果是“作業(yè)終止”語句,則刪除該作業(yè),轉(zhuǎn)1；b.如果是一條執(zhí)行性語句,則在主存中建立相應(yīng)程序運(yùn)行環(huán)境,傳遞好參數(shù),轉(zhuǎn)去執(zhí)行該程序(變到用戶態(tài)運(yùn)行)；c.在用戶態(tài)程序運(yùn)行過程中,如發(fā)生中斷事件(如系統(tǒng)調(diào)用/定時器中斷),立即轉(zhuǎn)監(jiān)督程序,待中斷事件處理結(jié)束后,用戶態(tài)程序繼續(xù)執(zhí)行。d.用戶態(tài)程序結(jié)束后,轉(zhuǎn)a取下一作業(yè)控制語句。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)早期批處理系統(tǒng)中的監(jiān)督程序工作流程：1.判斷輸入設(shè)備上是否有7監(jiān)督程序工作的特點(diǎn)：單道性；順序性；自動性監(jiān)督程序的優(yōu)點(diǎn)：減少了人工干預(yù)，減少了準(zhǔn)備時間，提高了CPU的利用率。監(jiān)督程序的缺點(diǎn)：當(dāng)輸入輸出時，CPU空閑；CPU與I/O設(shè)備之間串行工作；不能交互式工作計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)監(jiān)督程序工作的特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)81.2.1多道批處理系統(tǒng)

背景：60年代中，前提：中斷技術(shù)、通道的出現(xiàn)通道：專門用于負(fù)責(zé)輸入輸出的硬件裝置(簡單的輸入輸出處理機(jī)，IOP)。多道程序設(shè)計(jì)：內(nèi)存中存放多道作業(yè)、同時運(yùn)行、共享資源。（多道批處理系統(tǒng)）思想：用戶提交的作業(yè)先在外存排成一個隊(duì)列（后備隊(duì)列），由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的策略從中選擇若干作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，共享系統(tǒng)中的各種資源。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2.1多道批處理系統(tǒng)

背景：60年代中，前提：中斷技術(shù)9作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1P2P3運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度完成狀態(tài)外存盤交換區(qū)外存就緒外存阻塞計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)10單道/多道程序運(yùn)行示意圖用戶程序監(jiān)督程序I/O操作作業(yè)A作業(yè)B監(jiān)督程序磁帶I/O磁盤I/Ott計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)單道/多道程序運(yùn)行示意圖用戶程序tt計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)11多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

(1)提高CPU的利用率(2)提高內(nèi)存和I/O設(shè)備的利用率(3)提高系統(tǒng)的吞吐量(單位時間內(nèi)完成作業(yè)執(zhí)行的數(shù)量)缺點(diǎn)：（1）平均周轉(zhuǎn)時間長；

周轉(zhuǎn)時間：

作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到結(jié)束并退出系統(tǒng)所經(jīng)歷的時間。（2）無交互能力。多道批處理系統(tǒng)的特征：并發(fā)；共享計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)12多道批處理系統(tǒng)需解決的問題(6)系統(tǒng)安全保護(hù)機(jī)制：設(shè)置管態(tài)/目態(tài)；特權(quán)指令/非特權(quán)指令(1)處理機(jī)分配、回收；(2)存儲保護(hù)機(jī)制；(3)合理的I/O設(shè)備分配機(jī)制；(4)作業(yè)管理：根據(jù)具體情況，選擇合理的作業(yè)調(diào)度算法；短作業(yè)優(yōu)先、I/O型與CPU型搭配、......(5)完善的文件管理功能，提供有效、快速的信息檢索、存儲機(jī)制；計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)需解決的問題(6)系統(tǒng)安全保護(hù)機(jī)制：設(shè)置管態(tài)/13作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1P2P3運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度完成狀態(tài)外存盤交換區(qū)外存就緒外存阻塞計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)141.2.2分時操作系統(tǒng)1．分時系統(tǒng)的概念背景：批處理系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。分時系統(tǒng)：一臺主機(jī)與多個終端相連，允許多個用戶通過終端同時以交互的方式使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，共享資源，這種系統(tǒng)使得每個用戶感到好像自己獨(dú)占一臺支持自己請求服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2.2分時操作系統(tǒng)1．分時系統(tǒng)的概念計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)15

實(shí)現(xiàn)思想:系統(tǒng)采用了分時技術(shù)。把CPU時間進(jìn)行分割成一定大小的時間段，稱時間片；

每個終端用戶每次可以使用一個由時間片規(guī)定的CPU時間；

如果某個用戶在規(guī)定的一個時間片內(nèi)還沒有完成它的全部工作，亦需把CPU讓給其他用戶。

CPU內(nèi)存用戶作業(yè)1用戶作業(yè)2用戶作業(yè)n用戶1用戶2用戶n計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思想:系統(tǒng)采用了分時技術(shù)。CPU內(nèi)存用戶作業(yè)1用戶作16主機(jī)終端計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主機(jī)終端計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)172.實(shí)現(xiàn)方法(1)簡單分時系統(tǒng)內(nèi)存中只允許一道作業(yè)運(yùn)行，系統(tǒng)采用調(diào)入-調(diào)出的方式來實(shí)現(xiàn)，I/O開銷大，系統(tǒng)性能差。(2)具有前后臺的分時系統(tǒng)內(nèi)存分為“前臺區(qū)”和“后臺區(qū)”，前臺存放分時作業(yè)；后臺存放批處理作業(yè)。僅當(dāng)前臺無作業(yè)處理時，才運(yùn)行后臺作業(yè)。(3)多道分時系統(tǒng)多道程序在內(nèi)存中同時執(zhí)行；目前多采用。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)2.實(shí)現(xiàn)方法(1)簡單分時系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)18

3.實(shí)現(xiàn)分時系統(tǒng)須解決兩個問題：(1)及時接收：能及時地接收來自終端用戶的命令。(2)及時響應(yīng):響應(yīng)時間要短。

響應(yīng)時間：指從用戶輸入命令后到系統(tǒng)將處理結(jié)果提交給用戶（如在屏幕上顯示結(jié)果）所經(jīng)歷的時間。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)3.實(shí)現(xiàn)分時系統(tǒng)須解決兩個問題：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)194.分時系統(tǒng)中影響響應(yīng)時間的因素響應(yīng)時間=N*q+系統(tǒng)開銷時間(1)時間片q(2)用戶數(shù)N(3)系統(tǒng)開銷：單道：對換；多道：進(jìn)程調(diào)度/對換5.分時系統(tǒng)的特征（1）并發(fā)性；（2）共享性；（3）交互性；（4）獨(dú)占性6.交互式系統(tǒng)：操作系統(tǒng)提供終端命令語言及命令解釋程序。用戶通過終端命令指導(dǎo)作業(yè)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)4.分時系統(tǒng)中影響響應(yīng)時間的因素5.分時系統(tǒng)的特征計(jì)算機(jī)操作201.2.3實(shí)時操作系統(tǒng)

實(shí)時:指計(jì)算機(jī)對隨機(jī)發(fā)生的外部事件作出及時的響應(yīng)并對其進(jìn)行處理。

外部事件:

指來自與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所連接的設(shè)備所提出的服務(wù)要求。1.實(shí)時系統(tǒng)分類(1)實(shí)時控制：實(shí)時采集測量數(shù)據(jù)并作出處理（強(qiáng)實(shí)時系統(tǒng)）。(2)實(shí)時事務(wù)處理：對用戶請求及時作出回答，并及時處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2.3實(shí)時操作系統(tǒng)實(shí)時:指計(jì)算機(jī)對隨機(jī)發(fā)生的外部212.實(shí)時任務(wù)的類型(1)按任務(wù)執(zhí)行是否呈現(xiàn)周期性來劃分周期性實(shí)時任務(wù)；非周期性實(shí)時任務(wù)。每個任務(wù)都有兩個截止時間：開始截止時間、完成截止時間(2)根據(jù)對截止時間的要求來劃分硬實(shí)時任務(wù)軟實(shí)時任務(wù)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)2.實(shí)時任務(wù)的類型(1)按任務(wù)執(zhí)行是否呈現(xiàn)周期性來劃分計(jì)223.實(shí)時系統(tǒng)的特征(1)并發(fā)性(2)交互性(3)獨(dú)立性(4)及時性4.實(shí)時系統(tǒng)與批處理、分時系統(tǒng)的區(qū)別(1)屬“專用系統(tǒng)”，處理程序常駐主存；

(2)有較強(qiáng)的中斷處理機(jī)構(gòu)、分析機(jī)構(gòu)；(3)有較高的精度和可靠性(5)可靠性計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)3.實(shí)時系統(tǒng)的特征(1)并發(fā)性(2)交互性(3)獨(dú)立性(4)231.3.4其它操作系統(tǒng)1.多處理機(jī)操作系統(tǒng)：緊密耦合和松散耦合2.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的操作系統(tǒng)。3.分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的比較：(1)耦合程度；(2)并行性；(3)透明性；(4)健壯性4.嵌入式操作系統(tǒng)5.個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.4其它操作系統(tǒng)1.多處理機(jī)操作系統(tǒng)：緊密耦合和松241.3.5操作系統(tǒng)的特征和性能操作系統(tǒng)的四個基本特征1、并發(fā)性并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生

注意：并發(fā)與并行的區(qū)別2、共享性：互斥共享，同時訪問（宏觀）3、虛擬性

①

所謂虛擬，是指通過某種技術(shù)（分時或分空間）把一個物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物，用于實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)，稱為虛擬技術(shù)。②虛擬技術(shù)有：多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，虛擬存儲器技術(shù)，SPOOLing技術(shù)。4、異步性（也稱不確定性），異步方式運(yùn)行：執(zhí)行--停止--執(zhí)行計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.5操作系統(tǒng)的特征和性能操作系統(tǒng)的四個基本特征計(jì)算機(jī)251.3.6操作系統(tǒng)的性能1．系統(tǒng)效率(1)資源的利用率要高。(2)對批處理系統(tǒng)來說，作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間要短，吞吐量要大。(3)

對分時系統(tǒng)來說，其響應(yīng)時間要盡量短。2.系統(tǒng)可靠性與安全性能適應(yīng)用戶的誤操作。能及時檢測出錯誤，并能盡量準(zhǔn)確的指出錯誤發(fā)生的原因，采取相應(yīng)的措施排除錯誤；對錯誤產(chǎn)生的損害，能進(jìn)行修復(fù)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，盡量減少損失，具有較好的健壯性。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.6操作系統(tǒng)的性能1．系統(tǒng)效率計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)263.系統(tǒng)可維護(hù)性

操作系統(tǒng)是否具有較好的維護(hù)性是決定操作系統(tǒng)生命周期長短的重要因素。如糾錯性和擴(kuò)展性。4.方便性系統(tǒng)提供的各種服務(wù)方便用戶使用。

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)3.系統(tǒng)可維護(hù)性計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)271.3主要操作系統(tǒng)介紹

Windows系列：DOS,Windows3.x,Window95,WindowsNT,WindowsXP；

UNIX大家庭：SVR4,BSD,Solaris,AIX,HP_UX；自由軟件Linux和freeBSD等。1.3.1Windows系列及MSDOSWindows系列包括個人，商用和嵌入式三類產(chǎn)品。

IBMPCMacOS計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3主要操作系統(tǒng)介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)28Windows1.0（1985年）Windows2.0（1987年）Windows3.0（1990年）Windows95（1995年）Windows3.xWindowsMe（2000年）Windows98（1998年）WindowsXP（2001年）WindowsNT3.1(NT第1版)（1993年）WindowsNT3.51(NT第3版)Windows2000(NT5.0)（2000年）WindowsCE（1998年）WindowsNT3.5(NT第2版)WindowsNT4.0(NT第4版)（1996年）…微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)產(chǎn)品線計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Windows1.0（1985年）Windows2.0（291.個人操作系統(tǒng)產(chǎn)品線Windows3.0：均為16位系統(tǒng)，不能充分利用硬件因迅速發(fā)展而具有的強(qiáng)大功能；運(yùn)行于DOS之上。Windows95：內(nèi)核重寫；增加了多任務(wù)，簡化用戶操作，功能強(qiáng)大。2.多用戶操作系統(tǒng)WindowsNT系列

1993年開發(fā)，2000年推出Windows2000。特點(diǎn)：32位操作系統(tǒng)，支持對稱多處理機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)核多線程等。3.MSDOS微軟公司與IBM開發(fā)的。1981年推出DOS1.01993年推出DOS6.22計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.個人操作系統(tǒng)產(chǎn)品線計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)301.3.2UNIX家族:SVR4,BSD,Solaris,AIX,HPUXUNIX特點(diǎn)：內(nèi)核結(jié)構(gòu)小巧精湛，接口簡潔統(tǒng)一，功能豐富實(shí)用，高級語言編寫，可移植性好，源代碼免費(fèi)開放，變種多。1.UNIX產(chǎn)生起源于“Multics”的開發(fā)失敗。開發(fā)者：貝爾實(shí)驗(yàn)室雇員Thompson和Ritchie為了編寫游戲程序開發(fā)操作環(huán)境。1973年用c語言重寫；1973年10月在ACM的SOSP上發(fā)表首篇論文。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.2UNIX家族:SVR4,BSD,Solaris,31第一版(1971年)第三版(1973年)第六版(1975年)SYSTEMIII(1982年)第七版第八版第九版第十版1989年SYSTEMV(1983年)SVR2(1984年)SVR3(1987年)SVR4(1989年)SUNSolarisIBMAIXHPUX1BSD(1978年)2BSD(1978年)3BSD(1979年)4.0BSD(1980年)4.4BSD(1993年)MACH2.5OSF/1(1989年)DECOSF/1DigitalUNIXTru64UNIX

UNIX發(fā)展簡圖

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第一版(1971年)第三版(1973年)第六版(1975年)322.1973到20世紀(jì)70年代末：免費(fèi)擴(kuò)散大學(xué)，研究所免費(fèi)使用，同時進(jìn)行深入研究，改進(jìn)，移植。第一次移植：1976年Wollongong大學(xué)將其移植到Interdata上1978年微軟公司與SCO公司將其移植到Intel8086上（即XENIX系統(tǒng)）。3.20世紀(jì)70年代中期到20世紀(jì)80年代末：商用版本的出現(xiàn)和三條主線三條主線：貝爾實(shí)驗(yàn)室的UNIX，加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校的BSD,貝爾實(shí)驗(yàn)室的UNIXSystemIII計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)2.1973到20世紀(jì)70年代末：免費(fèi)擴(kuò)散計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)334.20世紀(jì)80年代后期：兩大陣營和標(biāo)準(zhǔn)化AT&T與SUN公司合作成立UNIXInternational(簡稱UI)代表產(chǎn)品：SVR4

特點(diǎn)：吸收了BSDUNIX,SystemV,XENIX等諸多特性，吸收SunOS增強(qiáng)特性如虛擬文件系統(tǒng)等。，其余廠商(IBM,Digital,HP,Apollo等)聯(lián)合成立OpenSoftwareFoundation(簡稱OSF)

代表產(chǎn)品：OSF/1

特點(diǎn)：建立在Mach2.5之上。

5.20世紀(jì)90年代：共同面對WindowsNT的競爭，兩大陣營的淡化計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)4.20世紀(jì)80年代后期：兩大陣營和標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)341.3.3自由軟件Linux和FreeBSD1984年自由軟件的積極倡導(dǎo)者RichardStallman組織了一個所謂的自由軟件的軟件體系---GNU，并擬定了一份通用公用版權(quán)協(xié)議(GPL)。規(guī)定：軟件免費(fèi)使用，源代碼公開。用戶有權(quán)使用擴(kuò)散，修改，復(fù)制，同時有義務(wù)將自己修改的程序代碼公開。好處：免費(fèi)使用；有更多的人查錯與改進(jìn)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.3自由軟件Linux和FreeBSD計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)351.LinuxLinux是多用戶的操作系統(tǒng)，是自由軟件。Linux有兩種形式的版本號：內(nèi)核版本號：Linus領(lǐng)導(dǎo)下開發(fā)的系統(tǒng)內(nèi)和版本好。如：Linux2.4內(nèi)核發(fā)行套件版本號：一些組織機(jī)構(gòu)將Linux系統(tǒng)內(nèi)核同應(yīng)用軟件和文檔包裝起來，并提供一個安裝界面，系統(tǒng)設(shè)定于管理工具，構(gòu)成一個發(fā)行套件。如Slackware，RedHat，紅旗Linux等。版本號歲發(fā)布者不同而不同，如Slackware3.5，RedHat5.1。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.Linux計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)36提問與解答環(huán)節(jié)QuestionsAndAnswers提問與解答環(huán)節(jié)37謝謝聆聽·學(xué)習(xí)就是為了達(dá)到一定目的而努力去干,是為一個目標(biāo)去戰(zhàn)勝各種困難的過程,這個過程會充滿壓力、痛苦和挫折LearningIsToAchieveACertainGoalAndWorkHard,IsAProcessToOvercomeVariousDifficultiesForAGoal謝謝聆聽LearningIsToAchieveAC381.2操作系統(tǒng)的基本類型

操作系統(tǒng)的形成發(fā)展動力1、不斷提高資源利用率的需要；2、方便用戶；3、器件的不斷更新?lián)Q代；

電子管、......;8位、......4、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。

OS、多處理機(jī)OS、網(wǎng)絡(luò)OS計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的形成計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)39無操作系統(tǒng)時代一、人工操作方式(ManualOperating)1945年~50年代中期，使用紙帶、卡片。

用戶獨(dú)占系統(tǒng)資源人機(jī)串行，CPU等待人工操作特點(diǎn)（缺點(diǎn)）：主機(jī)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)無操作系統(tǒng)時代一、人工操作方式(ManualOpera40二、脫機(jī)輸入輸出方式（Off-LineI/O)50年代末，發(fā)明了晶體管。晶體管計(jì)算機(jī)主機(jī)衛(wèi)星機(jī)衛(wèi)星機(jī)優(yōu)點(diǎn)：提高CPU利用率提高了輸入輸出速度計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)二、脫機(jī)輸入輸出方式（Off-LineI/O)50年代末，41三、監(jiān)督程序（Monitor）50年代末至60年代初，存儲容量大幅度增長，出現(xiàn)了FORTRAN、COBOL等高級程序設(shè)計(jì)語言及相應(yīng)的編譯程序。監(jiān)督程序：能對計(jì)算機(jī)硬件和軟件進(jìn)行管理與調(diào)度的軟件。美國IBM360系列計(jì)算機(jī)配置了監(jiān)督程序。作業(yè)：用戶的一次上機(jī)行為，也稱任務(wù)。作業(yè)步：作業(yè)的一部分。作業(yè)控制語言：用于說明作業(yè)如何執(zhí)行的語言。作業(yè)控制說明書：用作業(yè)控制語言編寫的作業(yè)執(zhí)行程序。作業(yè)控制程序：在控制某道作業(yè)運(yùn)行時，解釋執(zhí)行作業(yè)說明書中的語句，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)的控制。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)三、監(jiān)督程序（Monitor）50年代末至60年代初，存儲容42$END$RUN$LOAD$FORTRAN$JOB,JOBNAME=…程序處理數(shù)據(jù)FORTRAN程序語句典型的卡片作業(yè)舉例：

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)$END$RUN$LOAD$FORTRAN$JOB,JOBN43普通指令：用戶程序都可包含的指令。特權(quán)指令：只有監(jiān)督程序才可包含的指令。方式/態(tài)：指處理機(jī)能執(zhí)行什么類型指令的狀態(tài)。有兩種執(zhí)行方式：特權(quán)方式和普通方式。系統(tǒng)調(diào)用（廣義指令）：由監(jiān)督程序提供給用戶調(diào)用的系統(tǒng)功能。借助中斷機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)用的優(yōu)點(diǎn)：提供新界面，呈現(xiàn)的是一臺功能強(qiáng)的處理機(jī)；系統(tǒng)更加安全。系統(tǒng)空間：監(jiān)督程序所占內(nèi)存(0-K)。用戶空間：供用戶程序使用的內(nèi)存(K+1-N)。存儲保護(hù)：界地址寄存器存放分界地址。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)普通指令：用戶程序都可包含的指令。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)44早期批處理系統(tǒng)中的監(jiān)督程序工作流程：1.判斷輸入設(shè)備上是否有待輸入作業(yè),沒有則停止；2.從設(shè)備上輸入一個作業(yè)；3.控制作業(yè)運(yùn)行：a.取作業(yè)說明書中一條語句,解析執(zhí)行,如果是“作業(yè)終止”語句,則刪除該作業(yè),轉(zhuǎn)1；b.如果是一條執(zhí)行性語句,則在主存中建立相應(yīng)程序運(yùn)行環(huán)境,傳遞好參數(shù),轉(zhuǎn)去執(zhí)行該程序(變到用戶態(tài)運(yùn)行)；c.在用戶態(tài)程序運(yùn)行過程中,如發(fā)生中斷事件(如系統(tǒng)調(diào)用/定時器中斷),立即轉(zhuǎn)監(jiān)督程序,待中斷事件處理結(jié)束后,用戶態(tài)程序繼續(xù)執(zhí)行。d.用戶態(tài)程序結(jié)束后,轉(zhuǎn)a取下一作業(yè)控制語句。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)早期批處理系統(tǒng)中的監(jiān)督程序工作流程：1.判斷輸入設(shè)備上是否有45監(jiān)督程序工作的特點(diǎn)：單道性；順序性；自動性監(jiān)督程序的優(yōu)點(diǎn)：減少了人工干預(yù)，減少了準(zhǔn)備時間，提高了CPU的利用率。監(jiān)督程序的缺點(diǎn)：當(dāng)輸入輸出時，CPU空閑；CPU與I/O設(shè)備之間串行工作；不能交互式工作計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)監(jiān)督程序工作的特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)461.2.1多道批處理系統(tǒng)

背景：60年代中，前提：中斷技術(shù)、通道的出現(xiàn)通道：專門用于負(fù)責(zé)輸入輸出的硬件裝置(簡單的輸入輸出處理機(jī)，IOP)。多道程序設(shè)計(jì)：內(nèi)存中存放多道作業(yè)、同時運(yùn)行、共享資源。（多道批處理系統(tǒng)）思想：用戶提交的作業(yè)先在外存排成一個隊(duì)列（后備隊(duì)列），由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的策略從中選擇若干作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，共享系統(tǒng)中的各種資源。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2.1多道批處理系統(tǒng)

背景：60年代中，前提：中斷技術(shù)47作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1P2P3運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度完成狀態(tài)外存盤交換區(qū)外存就緒外存阻塞計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)48單道/多道程序運(yùn)行示意圖用戶程序監(jiān)督程序I/O操作作業(yè)A作業(yè)B監(jiān)督程序磁帶I/O磁盤I/Ott計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)單道/多道程序運(yùn)行示意圖用戶程序tt計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)49多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

(1)提高CPU的利用率(2)提高內(nèi)存和I/O設(shè)備的利用率(3)提高系統(tǒng)的吞吐量(單位時間內(nèi)完成作業(yè)執(zhí)行的數(shù)量)缺點(diǎn)：（1）平均周轉(zhuǎn)時間長；

周轉(zhuǎn)時間：

作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到結(jié)束并退出系統(tǒng)所經(jīng)歷的時間。（2）無交互能力。多道批處理系統(tǒng)的特征：并發(fā)；共享計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)50多道批處理系統(tǒng)需解決的問題(6)系統(tǒng)安全保護(hù)機(jī)制：設(shè)置管態(tài)/目態(tài)；特權(quán)指令/非特權(quán)指令(1)處理機(jī)分配、回收；(2)存儲保護(hù)機(jī)制；(3)合理的I/O設(shè)備分配機(jī)制；(4)作業(yè)管理：根據(jù)具體情況，選擇合理的作業(yè)調(diào)度算法；短作業(yè)優(yōu)先、I/O型與CPU型搭配、......(5)完善的文件管理功能，提供有效、快速的信息檢索、存儲機(jī)制；計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)需解決的問題(6)系統(tǒng)安全保護(hù)機(jī)制：設(shè)置管態(tài)/51作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1P2P3運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度完成狀態(tài)外存盤交換區(qū)外存就緒外存阻塞計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖后備狀態(tài)提交狀態(tài)CPUP1運(yùn)行I/O作業(yè)調(diào)521.2.2分時操作系統(tǒng)1．分時系統(tǒng)的概念背景：批處理系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。分時系統(tǒng)：一臺主機(jī)與多個終端相連，允許多個用戶通過終端同時以交互的方式使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，共享資源，這種系統(tǒng)使得每個用戶感到好像自己獨(dú)占一臺支持自己請求服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2.2分時操作系統(tǒng)1．分時系統(tǒng)的概念計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)53

實(shí)現(xiàn)思想:系統(tǒng)采用了分時技術(shù)。把CPU時間進(jìn)行分割成一定大小的時間段，稱時間片；

每個終端用戶每次可以使用一個由時間片規(guī)定的CPU時間；

如果某個用戶在規(guī)定的一個時間片內(nèi)還沒有完成它的全部工作，亦需把CPU讓給其他用戶。

CPU內(nèi)存用戶作業(yè)1用戶作業(yè)2用戶作業(yè)n用戶1用戶2用戶n計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思想:系統(tǒng)采用了分時技術(shù)。CPU內(nèi)存用戶作業(yè)1用戶作54主機(jī)終端計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主機(jī)終端計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)552.實(shí)現(xiàn)方法(1)簡單分時系統(tǒng)內(nèi)存中只允許一道作業(yè)運(yùn)行，系統(tǒng)采用調(diào)入-調(diào)出的方式來實(shí)現(xiàn)，I/O開銷大，系統(tǒng)性能差。(2)具有前后臺的分時系統(tǒng)內(nèi)存分為“前臺區(qū)”和“后臺區(qū)”，前臺存放分時作業(yè)；后臺存放批處理作業(yè)。僅當(dāng)前臺無作業(yè)處理時，才運(yùn)行后臺作業(yè)。(3)多道分時系統(tǒng)多道程序在內(nèi)存中同時執(zhí)行；目前多采用。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)2.實(shí)現(xiàn)方法(1)簡單分時系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)56

3.實(shí)現(xiàn)分時系統(tǒng)須解決兩個問題：(1)及時接收：能及時地接收來自終端用戶的命令。(2)及時響應(yīng):響應(yīng)時間要短。

響應(yīng)時間：指從用戶輸入命令后到系統(tǒng)將處理結(jié)果提交給用戶（如在屏幕上顯示結(jié)果）所經(jīng)歷的時間。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)3.實(shí)現(xiàn)分時系統(tǒng)須解決兩個問題：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)574.分時系統(tǒng)中影響響應(yīng)時間的因素響應(yīng)時間=N*q+系統(tǒng)開銷時間(1)時間片q(2)用戶數(shù)N(3)系統(tǒng)開銷：單道：對換；多道：進(jìn)程調(diào)度/對換5.分時系統(tǒng)的特征（1）并發(fā)性；（2）共享性；（3）交互性；（4）獨(dú)占性6.交互式系統(tǒng)：操作系統(tǒng)提供終端命令語言及命令解釋程序。用戶通過終端命令指導(dǎo)作業(yè)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)4.分時系統(tǒng)中影響響應(yīng)時間的因素5.分時系統(tǒng)的特征計(jì)算機(jī)操作581.2.3實(shí)時操作系統(tǒng)

實(shí)時:指計(jì)算機(jī)對隨機(jī)發(fā)生的外部事件作出及時的響應(yīng)并對其進(jìn)行處理。

外部事件:

指來自與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所連接的設(shè)備所提出的服務(wù)要求。1.實(shí)時系統(tǒng)分類(1)實(shí)時控制：實(shí)時采集測量數(shù)據(jù)并作出處理（強(qiáng)實(shí)時系統(tǒng)）。(2)實(shí)時事務(wù)處理：對用戶請求及時作出回答，并及時處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.2.3實(shí)時操作系統(tǒng)實(shí)時:指計(jì)算機(jī)對隨機(jī)發(fā)生的外部592.實(shí)時任務(wù)的類型(1)按任務(wù)執(zhí)行是否呈現(xiàn)周期性來劃分周期性實(shí)時任務(wù)；非周期性實(shí)時任務(wù)。每個任務(wù)都有兩個截止時間：開始截止時間、完成截止時間(2)根據(jù)對截止時間的要求來劃分硬實(shí)時任務(wù)軟實(shí)時任務(wù)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)2.實(shí)時任務(wù)的類型(1)按任務(wù)執(zhí)行是否呈現(xiàn)周期性來劃分計(jì)603.實(shí)時系統(tǒng)的特征(1)并發(fā)性(2)交互性(3)獨(dú)立性(4)及時性4.實(shí)時系統(tǒng)與批處理、分時系統(tǒng)的區(qū)別(1)屬“專用系統(tǒng)”，處理程序常駐主存；

(2)有較強(qiáng)的中斷處理機(jī)構(gòu)、分析機(jī)構(gòu)；(3)有較高的精度和可靠性(5)可靠性計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)3.實(shí)時系統(tǒng)的特征(1)并發(fā)性(2)交互性(3)獨(dú)立性(4)611.3.4其它操作系統(tǒng)1.多處理機(jī)操作系統(tǒng)：緊密耦合和松散耦合2.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的操作系統(tǒng)。3.分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的比較：(1)耦合程度；(2)并行性；(3)透明性；(4)健壯性4.嵌入式操作系統(tǒng)5.個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.4其它操作系統(tǒng)1.多處理機(jī)操作系統(tǒng)：緊密耦合和松621.3.5操作系統(tǒng)的特征和性能操作系統(tǒng)的四個基本特征1、并發(fā)性并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生

注意：并發(fā)與并行的區(qū)別2、共享性：互斥共享，同時訪問（宏觀）3、虛擬性

①

所謂虛擬，是指通過某種技術(shù)（分時或分空間）把一個物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物，用于實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)，稱為虛擬技術(shù)。②虛擬技術(shù)有：多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，虛擬存儲器技術(shù)，SPOOLing技術(shù)。4、異步性（也稱不確定性），異步方式運(yùn)行：執(zhí)行--停止--執(zhí)行計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.5操作系統(tǒng)的特征和性能操作系統(tǒng)的四個基本特征計(jì)算機(jī)631.3.6操作系統(tǒng)的性能1．系統(tǒng)效率(1)資源的利用率要高。(2)對批處理系統(tǒng)來說，作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間要短，吞吐量要大。(3)

對分時系統(tǒng)來說，其響應(yīng)時間要盡量短。2.系統(tǒng)可靠性與安全性能適應(yīng)用戶的誤操作。能及時檢測出錯誤，并能盡量準(zhǔn)確的指出錯誤發(fā)生的原因，采取相應(yīng)的措施排除錯誤；對錯誤產(chǎn)生的損害，能進(jìn)行修復(fù)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，盡量減少損失，具有較好的健壯性。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.6操作系統(tǒng)的性能1．系統(tǒng)效率計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)643.系統(tǒng)可維護(hù)性

操作系統(tǒng)是否具有較好的維護(hù)性是決定操作系統(tǒng)生命周期長短的重要因素。如糾錯性和擴(kuò)展性。4.方便性系統(tǒng)提供的各種服務(wù)方便用戶使用。

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)3.系統(tǒng)可維護(hù)性計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)651.3主要操作系統(tǒng)介紹

Windows系列：DOS,Windows3.x,Window95,WindowsNT,WindowsXP；

UNIX大家庭：SVR4,BSD,Solaris,AIX,HP_UX；自由軟件Linux和freeBSD等。1.3.1Windows系列及MSDOSWindows系列包括個人，商用和嵌入式三類產(chǎn)品。

IBMPCMacOS計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3主要操作系統(tǒng)介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)66Windows1.0（1985年）Windows2.0（1987年）Windows3.0（1990年）Windows95（1995年）Windows3.xWindowsMe（2000年）Windows98（1998年）WindowsXP（2001年）WindowsNT3.1(NT第1版)（1993年）WindowsNT3.51(NT第3版)Windows2000(NT5.0)（2000年）WindowsCE（1998年）WindowsNT3.5(NT第2版)WindowsNT4.0(NT第4版)（1996年）…微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)產(chǎn)品線計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Windows1.0（1985年）Windows2.0（671.個人操作系統(tǒng)產(chǎn)品線Windows3.0：均為16位系統(tǒng)，不能充分利用硬件因迅速發(fā)展而具有的強(qiáng)大功能；運(yùn)行于DOS之上。Windows95：內(nèi)核重寫；增加了多任務(wù)，簡化用戶操作，功能強(qiáng)大。2.多用戶操作系統(tǒng)WindowsNT系列

1993年開發(fā)，2000年推出Windows2000。特點(diǎn)：32位操作系統(tǒng)，支持對稱多處理機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)核多線程等。3.MSDOS微軟公司與IBM開發(fā)的。1981年推出DOS1.01993年推出DOS6.22計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.個人操作系統(tǒng)產(chǎn)品線計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)681.3.2UNIX家族:SVR4,BSD,Solaris,AIX,HPUXUNIX特點(diǎn)：內(nèi)核結(jié)構(gòu)小巧精湛，接口簡潔統(tǒng)一，功能豐富實(shí)用，高級語言編寫，可移植性好，源代碼免費(fèi)開放，變種多。1.UNIX產(chǎn)生起源于“Multics”的開發(fā)失敗。開發(fā)者：貝爾實(shí)驗(yàn)室雇員Thompson和Ritchie為了編寫游戲程序開發(fā)操作環(huán)境。1973年用c語言重寫；1973年10月在ACM的SOSP上發(fā)表首篇論文。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1.3.2UNIX家族:SVR4,BSD,Solaris,69第一版(1971年)第三版(1973年)第六版(1975年)SYSTEMIII(1982年)第七版第八版第九版第十版1989年SYSTEMV(1983年)SVR2(1984年)SVR3(1987年)SVR4(1989年