1《操作系統(tǒng)》課件OperatingSystem(OS)（48學(xué)時(shí)）共56頁(yè)共56頁(yè)第2頁(yè)《操作系統(tǒng)》教材與參考書(shū)操作系統(tǒng)原理教程，張麗芬，電子工業(yè)出版社《操作系統(tǒng)概念》高教版深入理解Linux內(nèi)核，陳莉君等譯，中國(guó)電力出版社WindowsInternals，《深入解析Windows操作系統(tǒng)》潘愛(ài)民譯，電子工業(yè)出版社Windows內(nèi)核原理與實(shí)現(xiàn)，潘愛(ài)民，電子工業(yè)出版社WINDOWS操作系統(tǒng)

是由美國(guó)微軟公司開(kāi)發(fā)的窗口化操作系統(tǒng)，最新的版本是Windows8UNIX操作系統(tǒng)

1969年誕生于貝爾實(shí)驗(yàn)室，有很多種，如AT&T的UnixV、Sun的Solaris、HP的UnixMAC操作系統(tǒng)

是美國(guó)蘋(píng)果公司為自己設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)

是目前全球最大的一個(gè)自由免費(fèi)軟件，其功能可與Unix和Windows相媲美，用法與Unix類(lèi)似

共56頁(yè)第3頁(yè)共56頁(yè)第4頁(yè)第1章操作系統(tǒng)概論1.1操作系統(tǒng)的定義1.2操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展1.3操作系統(tǒng)功能、服務(wù)和特性1.4操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展1.5用戶與操作系統(tǒng)接口1.6操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境1.7操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共56頁(yè)第5頁(yè)1.1操作系統(tǒng)的定義計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從下到上劃分為四個(gè)層次。單向調(diào)用關(guān)系：外層的軟件必須以事先約定的方式調(diào)用內(nèi)層軟件或硬件提供的服務(wù)。稱(chēng)這種約定為接口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成應(yīng)用程序?qū)嵱贸绦虿僮飨到y(tǒng)硬件共56頁(yè)第6頁(yè)操作系統(tǒng)：是緊挨著硬件的第一層軟件，為其他軟件提供基礎(chǔ)的運(yùn)行環(huán)境。實(shí)用程序：支持其他軟件編制和維護(hù)的軟件。如編譯程序、編輯程序、命令解釋器應(yīng)用程序：特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｓ玫能浖?。由用戶或?qū)ｉT(mén)的軟件公司編制，用于解決用戶的實(shí)際問(wèn)題，如數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、航空訂票系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。共56頁(yè)第7頁(yè)操作系統(tǒng)的定義OS是由一系列程序模塊組成的一個(gè)大程序。依據(jù)各種管理和調(diào)度策略，對(duì)計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，以提高資源的利用率。操作系統(tǒng)只包含操作系統(tǒng)內(nèi)核。如Windows系統(tǒng)的Ntoskrnl.exe。共56頁(yè)第8頁(yè)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)方便性：方便用戶使用計(jì)算機(jī)。用戶通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)使用計(jì)算機(jī)。有效性：使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，提高系統(tǒng)資源的利用率。還要便于操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。共56頁(yè)第9頁(yè)1.2操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展1.2.1順序處理(手工操作階段)1.2.2簡(jiǎn)單的批處理系統(tǒng)1.2.3多道成批處理系統(tǒng)1.2.4分時(shí)系統(tǒng)1.2.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.2.6嵌入式系統(tǒng)共56頁(yè)第10頁(yè)1.2.1順序處理(手工操作)20世紀(jì)40年代～50年代中期計(jì)算機(jī)：CPU、主存、卡片輸入機(jī)、打印機(jī)、帶有顯示燈和開(kāi)關(guān)的操作控制臺(tái)。沒(méi)有操作系統(tǒng)。程序員直接操作計(jì)算機(jī)硬件，調(diào)度作業(yè)運(yùn)行。作業(yè)步：編寫(xiě)程序、編譯程序、鏈接裝配程序、裝入可執(zhí)行程序。共56頁(yè)第11頁(yè)1.2.2簡(jiǎn)單的批處理系統(tǒng)20世紀(jì)50年代后期～60年代中期有一個(gè)監(jiān)控程序軟件常駐內(nèi)存（主存）操作員將多個(gè)作業(yè)按序成批地放在一個(gè)輸入設(shè)備上。監(jiān)控程序自動(dòng)控制輸入設(shè)備一次裝入一道作業(yè)，并啟動(dòng)運(yùn)行。（單道批處理）早期聯(lián)機(jī)批處理、脫機(jī)批處理共56頁(yè)第12頁(yè)1.2.3多道成批處理系統(tǒng)

隨著硬件通道、中斷、緩沖技術(shù)等的出現(xiàn)，使得計(jì)算機(jī)在組織結(jié)構(gòu)上發(fā)生了重大變革。使原先以CPU為中心的體系結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐灾鞔鏋橹行摹?/p>

共56頁(yè)第13頁(yè)[通道]：獨(dú)立于CPU，專(zhuān)門(mén)用來(lái)控制輸入/輸出設(shè)備的I/O處理機(jī)，比CPU便宜。連接著主存和外設(shè)。使CPU和外設(shè)并行操作。[中斷]：當(dāng)I/O設(shè)備完成傳輸后，通過(guò)中斷機(jī)構(gòu)向CPU報(bào)告完成情況。[緩沖技術(shù)]：在主存設(shè)置緩沖區(qū)，來(lái)緩存用戶的輸入和輸出，改善I/O設(shè)備和CPU之間速度不匹配的問(wèn)題。共56頁(yè)第14頁(yè)多道程序設(shè)計(jì)：是指在主存同時(shí)存放多個(gè)作業(yè)，使之同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，共享系統(tǒng)中的各種資源。在單CPU系統(tǒng)中。宏觀上，各個(gè)作業(yè)都已開(kāi)始運(yùn)行，但都未運(yùn)行完；微觀上，各個(gè)作業(yè)是串行執(zhí)行的，在任何特定時(shí)刻，只有一個(gè)作業(yè)在處理機(jī)上運(yùn)行。共56頁(yè)第15頁(yè)引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的根本目的是提高CPU的利用率，充分發(fā)揮系統(tǒng)設(shè)備的并行性。并行性：包括程序之間、CPU與設(shè)備之間、設(shè)備與設(shè)備之間的并行操作。

共56頁(yè)第16頁(yè)資源利用率：指在給定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中某一資源（如CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備等）實(shí)際使用時(shí)間所占比率。吞吐量(Throughput)：指單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所處理的信息量。通常以每小時(shí)或每天所處理的作業(yè)個(gè)數(shù)來(lái)度量。周轉(zhuǎn)時(shí)間：指從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)到作業(yè)退出系統(tǒng)所用的時(shí)間。衡量批處理系統(tǒng)的性能指標(biāo)共56頁(yè)第17頁(yè)

作業(yè)編號(hào)JOB1JOB2JOB3

作業(yè)類(lèi)型 計(jì)算型

I/O型I/O型占用主存 50k100k80k 需磁盤(pán)情況NONO Yes

需終端情況 NO Yes NO 需打印機(jī)情況NO NO Yes

運(yùn)行所需時(shí)間5分鐘15分鐘 10分鐘[例]

設(shè)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有256K主存，一個(gè)磁盤(pán)、一個(gè)終端和一臺(tái)打印機(jī)。三個(gè)作業(yè)：JOB1、JOB2、JOB3。共56頁(yè)第18頁(yè)單道批處理作業(yè)1運(yùn)行5分鐘；作業(yè)2等待5分鐘運(yùn)行15分鐘；作業(yè)3等待20分鐘運(yùn)行10分鐘。5分鐘15分鐘10分鐘5分鐘10分鐘15分鐘多道批處理

三個(gè)作業(yè)同時(shí)裝入主存，由于幾乎不同時(shí)使用同類(lèi)資源，在15分鐘內(nèi)將全部完成。共56頁(yè)第19頁(yè)表1.2單道批處理與多道批處理對(duì)比

單道

多道(3道)處理機(jī)利用率5/30=17%5/15=33% 存儲(chǔ)器利用率30%平均230/256=90%磁盤(pán)利用率33%=10/3067%=10/15 打印機(jī)利用率33%67% 完成所需時(shí)間30分鐘15分鐘

吞吐量

6jobs/小時(shí)12jobs/小時(shí)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間

18分鐘10分鐘共56頁(yè)第20頁(yè)批處理系統(tǒng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)吞吐量大，資源利用率高。適合計(jì)算量大、自動(dòng)化程度高的成熟作業(yè)。缺點(diǎn):用戶與作業(yè)無(wú)法交互，作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。共56頁(yè)第21頁(yè)1.2.4分時(shí)系統(tǒng)工作方式：一臺(tái)主機(jī)連接有若干個(gè)終端。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理請(qǐng)求，并在終端上顯示結(jié)果。如在大型數(shù)據(jù)庫(kù)上的查詢。分時(shí)：多用戶分時(shí)使用CPU。將CPU的單位時(shí)間(如1秒鐘)劃分成若干個(gè)時(shí)間片。共56頁(yè)第22頁(yè)分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)同時(shí)性：若干用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)。獨(dú)立性：每個(gè)用戶占有一臺(tái)終端，獨(dú)立操作，感覺(jué)不到別的用戶存在。交互性：用戶可通過(guò)終端與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。及時(shí)性：用戶的請(qǐng)求能在較短時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)。（響應(yīng)時(shí)間：從用戶發(fā)出請(qǐng)求到系統(tǒng)開(kāi)始響應(yīng)所需的時(shí)間）。共56頁(yè)第23頁(yè)作業(yè)處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)：目標(biāo)是提高系統(tǒng)資源的利用率。適用于比較成熟的大型作業(yè)。可在后臺(tái)執(zhí)行。不需要用戶頻繁干預(yù)。分時(shí)系統(tǒng)：目標(biāo)是對(duì)用戶請(qǐng)求的快速響應(yīng)。適用于短小作業(yè)。終端鍵入命令。共56頁(yè)第24頁(yè)1.2.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)能對(duì)隨機(jī)發(fā)生的外部事件做出及時(shí)的響應(yīng)和處理。是一個(gè)專(zhuān)用系統(tǒng)。不以作業(yè)為處理對(duì)象，只有幾個(gè)由外部事件觸發(fā)的任務(wù)。實(shí)時(shí)過(guò)程控制：工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)控制，飛機(jī)導(dǎo)航、導(dǎo)彈發(fā)射等。實(shí)時(shí)信息處理：民航機(jī)票的預(yù)訂、查詢，銀行系統(tǒng)的借貸，情報(bào)信息檢索等系統(tǒng)。共56頁(yè)第25頁(yè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)特點(diǎn)（1）實(shí)時(shí)性。其響應(yīng)時(shí)間由被控制對(duì)象所能承受的延遲來(lái)確定。（2）可靠性。要具有容錯(cuò)能力，可采用雙工機(jī)制：一臺(tái)主機(jī)；一臺(tái)后備機(jī)。（3）確定性。是指系統(tǒng)按照固定的、預(yù)先確定的時(shí)間執(zhí)行指定的操作。共56頁(yè)第26頁(yè)1.2.6嵌入式系統(tǒng)以實(shí)際應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。軟件要求固化存儲(chǔ)。通常是一個(gè)多任務(wù)可搶占式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，只有滿足實(shí)際需要的有限功能，如任務(wù)調(diào)度、同步與通信、主存管理、時(shí)鐘管理等。嵌入式Linux，WindowsCE。共56頁(yè)第27頁(yè)1.3功能、服務(wù)和特性三種基本類(lèi)型：批處理系統(tǒng)；分時(shí)系統(tǒng)；實(shí)時(shí)系統(tǒng)。通用操作系統(tǒng)：兼有批處理、分時(shí)和實(shí)時(shí)三者或其中兩者的功能。

[如]分時(shí)和批處理相結(jié)合，將分時(shí)任務(wù)作為前臺(tái)任務(wù)，將批處理作業(yè)作為后臺(tái)任務(wù)，便是分時(shí)批處理系統(tǒng)。共56頁(yè)第28頁(yè)操作系統(tǒng)的功能(1)處理機(jī)管理：進(jìn)程管理。處理機(jī)如何調(diào)度的問(wèn)題：FCFS、優(yōu)先級(jí)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)？(2)存儲(chǔ)器管理：主存管理。存儲(chǔ)分配、存儲(chǔ)保護(hù)、主存擴(kuò)充。(3)設(shè)備管理：涉及對(duì)系統(tǒng)中各種輸入、輸出設(shè)備的管理和控制。分配設(shè)備，控制設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。(4)文件管理：將程序、數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)軟件等組織成文件，存放在磁盤(pán)或磁帶上，方便用戶訪問(wèn)。共56頁(yè)第29頁(yè)為了管理系統(tǒng)資源，操作系統(tǒng)必須掌握系統(tǒng)資源的當(dāng)前狀態(tài)信息。進(jìn)程----進(jìn)程表存儲(chǔ)器----存儲(chǔ)表I/O設(shè)備----I/O設(shè)備表文件----文件表共56頁(yè)第30頁(yè)操作系統(tǒng)提供的服務(wù)用戶接口：用戶通過(guò)OS來(lái)使用計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行：裝入內(nèi)存執(zhí)行，能結(jié)束執(zhí)行I/O操作：可能涉及到文件或I/O設(shè)備文件系統(tǒng)操作：向用戶提供按名存取文件通信服務(wù)：進(jìn)程之間（共享內(nèi)存/消息傳遞）錯(cuò)誤檢測(cè)和處理：能檢測(cè)和處理錯(cuò)誤資源分配：多進(jìn)程并發(fā)，資源共享記帳：統(tǒng)計(jì)用戶對(duì)系統(tǒng)資源的使用情況保護(hù)：控制用戶有限制地存取系統(tǒng)資源共56頁(yè)第31頁(yè)操作系統(tǒng)的特性(1)并發(fā)性：是為了提高計(jì)算機(jī)的處理能力而采用的一種時(shí)間上重疊操作的技術(shù)。是指系統(tǒng)中存在著若干個(gè)邏輯上相互獨(dú)立的程序，都已被啟動(dòng)執(zhí)行，都還沒(méi)有執(zhí)行完，競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)資源。(2)共享性：是指系統(tǒng)中的資源可供系統(tǒng)中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。如打印機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤(pán)等。

支持系統(tǒng)并發(fā)性的物質(zhì)基礎(chǔ)是資源共享共56頁(yè)第32頁(yè)操作系統(tǒng)的特性(3)虛擬性：把共享資源的一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。如，CPU的分時(shí)共享；虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)。(4)異步性（隨機(jī)性）：有限的資源共享使并發(fā)進(jìn)程之間產(chǎn)生相互制約關(guān)系。各個(gè)進(jìn)程何時(shí)執(zhí)行、何時(shí)暫停、以怎樣的速度向前推進(jìn)、什么時(shí)候完成等都是不可預(yù)知的。共56頁(yè)第33頁(yè)1.4操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展

個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)多處理機(jī)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)共56頁(yè)第34頁(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)OS：只允許一個(gè)用戶上機(jī)、只允許用戶程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。如MS-DOS。單用戶多任務(wù)OS：只允許一個(gè)用戶上機(jī)，但允許用戶有多個(gè)任務(wù)，并發(fā)執(zhí)行。如WindowsXP多用戶多任務(wù)OS：允許多個(gè)用戶通過(guò)各自的終端，使用同一臺(tái)主機(jī)，共享系統(tǒng)資源，每個(gè)用戶又可有多個(gè)任務(wù)，并發(fā)執(zhí)行。如UNIX、Linux。共56頁(yè)第35頁(yè)多處理機(jī)操作系統(tǒng)多處理機(jī)采用緊耦合方式進(jìn)行連接，共享主存非對(duì)稱(chēng)多處理(ASMP)：主處理機(jī)運(yùn)行操作系統(tǒng)，其他處理機(jī)運(yùn)行用戶作業(yè)，主處理機(jī)為其他處理機(jī)分配和調(diào)度任務(wù)，主從模式。對(duì)稱(chēng)多處理(SMP)：操作系統(tǒng)和用戶程序可安排在任何一個(gè)處理機(jī)上運(yùn)行，各處理機(jī)共享主存和各種I/O設(shè)備。共56頁(yè)第36頁(yè)網(wǎng)絡(luò)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)都配有各自獨(dú)立的操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)把它們聯(lián)系起來(lái)，并為它們提供通信和網(wǎng)絡(luò)資源共享。Windows的自上而下的網(wǎng)絡(luò)棧：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)API、網(wǎng)絡(luò)API驅(qū)動(dòng)程序netbios.sys、協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序tcpip.sys等。與I/O系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)API緊密地集成在一起。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)共56頁(yè)第37頁(yè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的模式：客戶/服務(wù)器（Client/Server)模式。服務(wù)器是一個(gè)瓶頸。對(duì)等模式（Peer-to-peer)：系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)機(jī)（nodes）是對(duì)等的，既可作為客戶機(jī)，又可作為服務(wù)器。在網(wǎng)絡(luò)中既無(wú)服務(wù)處理中心，也無(wú)控制中心。

共56頁(yè)第38頁(yè)分布式操作系統(tǒng)分布式系統(tǒng)：是由多個(gè)分散的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接而成的一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？梢垣@得極高的運(yùn)算能力和廣泛的數(shù)據(jù)共享。要求連網(wǎng)的多機(jī)有一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。完全分布式系統(tǒng)仍在研究中。共56頁(yè)第39頁(yè)集群(cluster)是一種分布式系統(tǒng)。集群節(jié)點(diǎn)私有OS。有一層集群軟件運(yùn)行在集群節(jié)點(diǎn)之上。單一入口點(diǎn)節(jié)點(diǎn)機(jī)節(jié)點(diǎn)機(jī)節(jié)點(diǎn)機(jī)站點(diǎn)服務(wù)器共56頁(yè)第40頁(yè)智能卡操作系統(tǒng)智能卡中隱藏著一個(gè)微型操作系統(tǒng)。智能卡中的集成電路包括：中央處理機(jī)、存儲(chǔ)部件、對(duì)外聯(lián)絡(luò)的通信接口。智能卡實(shí)際上是一臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)。有非常嚴(yán)格的運(yùn)行能耗和存儲(chǔ)空間的限制（從幾KB到幾百KB)。共56頁(yè)第41頁(yè)一種智能卡結(jié)構(gòu)CPUROM96KEEPROM64KRAM3KI/O異步通信智能卡讀寫(xiě)器

讀寫(xiě)器發(fā)操作命令，智能卡接收命令，操作系統(tǒng)解釋命令，并調(diào)用程序處理數(shù)據(jù)，產(chǎn)生應(yīng)答信息送讀寫(xiě)器。共56頁(yè)第42頁(yè)1.5用戶與操作系統(tǒng)接口操作接口：命令語(yǔ)言或窗口界面是用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要接口。編程接口：系統(tǒng)調(diào)用是用戶與操作系統(tǒng)之間的編程接口。共56頁(yè)第43頁(yè)命令語(yǔ)言操作系統(tǒng)提供一個(gè)命令解釋程序來(lái)支持命令語(yǔ)言的解釋執(zhí)行。執(zhí)行用戶當(dāng)前輸入的命令。用戶態(tài)。Linux的1號(hào)進(jìn)程為每個(gè)終端用戶建立一個(gè)運(yùn)行shell命令解釋程序的終端進(jìn)程，該進(jìn)程不斷地處理用戶發(fā)來(lái)的命令。共56頁(yè)第44頁(yè)窗口界面系統(tǒng)初始化時(shí)，Windows為終端用戶生成了一個(gè)運(yùn)行Explorer.exe程序的進(jìn)程，它是一個(gè)具有窗口界面的解釋程序，打開(kāi)一個(gè)桌面窗口。當(dāng)點(diǎn)擊桌面內(nèi)的某個(gè)實(shí)用程序時(shí)，解釋程序就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新進(jìn)程。該新進(jìn)程也會(huì)彈出一個(gè)窗口，用戶可以點(diǎn)擊窗口內(nèi)的子命令，當(dāng)需要參數(shù)時(shí)，就會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框。共56頁(yè)第45頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用就是操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的一些子程序。操作系統(tǒng)內(nèi)核向用戶提供了一組系統(tǒng)調(diào)用接口。用戶通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口，向操作系統(tǒng)提出資源請(qǐng)求或獲得系統(tǒng)服務(wù)。共56頁(yè)第46頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用現(xiàn)在的系統(tǒng)提供了非常多的庫(kù)程序，用戶編程時(shí)可使用庫(kù)函數(shù)，而不必直接調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用。Windows系統(tǒng)提供的Win32API函數(shù)集合，是一些庫(kù)函數(shù)，由庫(kù)函數(shù)去調(diào)用操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用。文檔化，易使用。共56頁(yè)第47頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程

用戶程序

┆系統(tǒng)調(diào)用命令

┆

┆┆┆┆┆┆┆

操作系統(tǒng)內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用命令程序子程序子程序切換到用戶態(tài)切換到核心態(tài)共56頁(yè)第48頁(yè)核心態(tài)/用戶態(tài)在計(jì)算機(jī)中存在兩類(lèi)性質(zhì)不同的程序：操作系統(tǒng)內(nèi)核程序；用戶程序。前者是后者的管理者和控制者，所以操作系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)該享有某些特權(quán)。為此將CPU的運(yùn)行狀態(tài)分為核心態(tài)（管態(tài)）和用戶態(tài)（目態(tài)）。共56頁(yè)第49頁(yè)在核心態(tài)下，允許執(zhí)行處理機(jī)的全部指令集，訪問(wèn)所有的寄存器和存儲(chǔ)區(qū)；在用戶態(tài)下，只允許執(zhí)行處理機(jī)的非特權(quán)指令，訪問(wèn)指定的寄存器和存儲(chǔ)區(qū)。用戶態(tài)到核心態(tài)的轉(zhuǎn)換由硬件完成；核心態(tài)到用戶態(tài)的轉(zhuǎn)換由操作系統(tǒng)程序執(zhí)行后完成。處理機(jī)狀態(tài)字（PSW）中有2個(gè)執(zhí)行方式位。00為核心態(tài)，11為用戶態(tài)。共56頁(yè)第50頁(yè)操作系統(tǒng)的大部分功能模塊運(yùn)行在核心態(tài)，有些功能模塊通過(guò)創(chuàng)建用戶進(jìn)程運(yùn)行在用戶態(tài)，例如，命令解釋程序。運(yùn)行在用戶態(tài)的一組系統(tǒng)進(jìn)程與用戶進(jìn)程構(gòu)成了client/server模式，如Windows系統(tǒng)的用戶登錄和注銷(xiāo)、打印服務(wù)、事件日志等。共56頁(yè)第51頁(yè)操作系統(tǒng)內(nèi)核（Ntoskrnl.exe)核心態(tài)用戶態(tài)系統(tǒng)進(jìn)程用戶進(jìn)程Windows子系統(tǒng)進(jìn)程Csrss.exeWin32K.sys第52頁(yè)1.6操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境通過(guò)中斷和異常，CPU能從用戶程序的運(yùn)行轉(zhuǎn)入操作系統(tǒng)內(nèi)核程序的運(yùn)行。中斷：異步事件異常：同步事件共56頁(yè)第53頁(yè)中斷中斷是處理機(jī)與外部設(shè)備打交道的重要途徑，與當(dāng)前正在執(zhí)行的線程和進(jìn)程無(wú)關(guān)。如I/O結(jié)束中斷，時(shí)鐘中斷。不同中斷有不同優(yōu)先級(jí)。處理高級(jí)中斷時(shí)會(huì)臨時(shí)屏蔽低級(jí)中斷。中斷是一個(gè)重要的并發(fā)性來(lái)源。內(nèi)核代碼可以觸發(fā)一個(gè)軟件中斷來(lái)啟動(dòng)線程調(diào)度，相當(dāng)于打斷了當(dāng)前線程的執(zhí)行，讓處理機(jī)切換到其他的線程。處理機(jī)優(yōu)先級(jí)：指處理機(jī)當(dāng)前正運(yùn)行程序的中斷響應(yīng)級(jí)別。共56頁(yè)第54頁(yè)異常異常（陷入）是指程序自己產(chǎn)生的特殊事件。不能被屏蔽，一旦出現(xiàn)應(yīng)立即處理。異常：程序的非法操作碼、