不同角度看到的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)整體看操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使用者普通開(kāi)發(fā)者認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)打開(kāi)計(jì)算機(jī)，首先跳入眼簾的是什么？要拷貝一個(gè)文件，具體的拷貝操作是誰(shuí)完成的？你需要知道文件存放在何處嗎？柱面、磁道、扇區(qū)描述什么？數(shù)據(jù)的搬動(dòng)過(guò)程怎樣進(jìn)行繁瑣留給自己，簡(jiǎn)單留給用戶(hù)

操作系統(tǒng)穿上華麗的外衣－圖形界面操作系統(tǒng)穿上樸素的外衣－字符界面<>認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)－從使用者的角度看拷貝命令的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)片斷<>inf=open(“/floppy/TEST”,O_RDONLY,0);out=open(“/mydir/test”,O_WRONLY,0600);do{l=read(inf,buf,4096);write(outf,buf,l);}while(l);close(outf);close(inf);認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)－從程序開(kāi)發(fā)者的角度看

<>瀏覽器信息管理文件管理系統(tǒng)游戲

編譯程序編輯程序命令解釋程序

操作系統(tǒng)

CPU、內(nèi)存、I/O接口硬件內(nèi)核認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)－從所處位置看操作系統(tǒng)是其它所有用戶(hù)程序運(yùn)行的基礎(chǔ)。

<>#include<stdio.h>main(){printf(“Helloworld\n”)}用戶(hù)告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行test程序操作系統(tǒng)通過(guò)文件名找到該程序檢查其類(lèi)型,檢查程序首部，找出代碼和數(shù)據(jù)存放的地址文件系統(tǒng)找到第一個(gè)磁盤(pán)塊操作系統(tǒng)建立程序的執(zhí)行環(huán)境操作系統(tǒng)把程序從磁盤(pán)裝入內(nèi)存，并跳到程序開(kāi)始處執(zhí)行該程序的執(zhí)行過(guò)程簡(jiǎn)述如下:操作系統(tǒng)檢查字符串的位置是否正確操作系統(tǒng)找到字符串被送往的設(shè)備操作系統(tǒng)將字符串送往輸出設(shè)備窗口系統(tǒng)確定這是一個(gè)合法的操作，然后將字符串轉(zhuǎn)換成像素窗口系統(tǒng)將像素寫(xiě)入存儲(chǔ)映像區(qū)視頻硬件將像素表示轉(zhuǎn)換成一組模擬信號(hào)控制顯示器（重畫(huà)屏幕）顯示器發(fā)射電子束。你在屏幕上看到Helloworld。從中看到什么認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)－從程序執(zhí)行看從操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角度看操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？盡可能地方便用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)讓各種軟件資源和硬件資源高效而協(xié)調(diào)地運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。計(jì)算機(jī)的硬件資源和軟件資源各指什么？假設(shè)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上有三道程序同時(shí)運(yùn)行，并試圖在一臺(tái)打印機(jī)上輸出運(yùn)算結(jié)果，必須考慮哪些問(wèn)題?從操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角度考慮，一個(gè)操作系統(tǒng)必須包含以下幾部分操作系統(tǒng)接口CPU管理內(nèi)存管理設(shè)備管理文件管理<>認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)－從設(shè)計(jì)者角度看

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合——它們能以盡量有效、合理的方式組織和管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，合理的組織計(jì)算機(jī)的工作流程，控制程序的執(zhí)行并向用戶(hù)提供各種服務(wù)功能，使得用戶(hù)能夠靈活、方便、有效的使用計(jì)算機(jī)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效、順暢地運(yùn)行。<>認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)－定義操作系統(tǒng)的演變單道批處理系統(tǒng)

串行執(zhí)行預(yù)先組織好的一組任務(wù)

提高了系統(tǒng)效率。多道批處理系統(tǒng)可以交錯(cuò)運(yùn)行多個(gè)程序再次提高系統(tǒng)效率。分時(shí)系統(tǒng)將處理器的運(yùn)行時(shí)間分成數(shù)片，均分或依照一定權(quán)重派發(fā)給系統(tǒng)中的用戶(hù)使用

快速響應(yīng)

<>操作系統(tǒng)的發(fā)展硬件角度下的操作系發(fā)展軌跡年

代

硬

件

特點(diǎn)

操作系統(tǒng)特點(diǎn)

背

景

機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代17世紀(jì)~20世紀(jì)初

1）純機(jī)械結(jié)構(gòu)，低速

2）只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算

純手工操作

從計(jì)算尺至差分機(jī)到分析機(jī)發(fā)展了數(shù)百年第一代計(jì)算機(jī)

1946年~50年代末電子管計(jì)算機(jī)

1)體積大、能耗高、故障多、價(jià)格貴

2)難以普及應(yīng)用

無(wú)操作系統(tǒng)

（程序按機(jī)器碼編寫(xiě)，載體從插件板到卡片與紙帶）

1906年發(fā)明電子管

1946ENIAC研制成功

(第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī))年

代

硬

件

特點(diǎn)

操作系統(tǒng)特點(diǎn)

背

景

第二代計(jì)算機(jī)

50年代末~60年代中期

晶體管計(jì)算機(jī)

1)采用印刷電路

2)穩(wěn)定性與可靠性大大提高

3)批量生產(chǎn)成為可能

4)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域但數(shù)量有限1）單道批處理系統(tǒng)

2）操作系統(tǒng)以監(jiān)督軟件形式出現(xiàn)

3）任務(wù)按順序方式處理

1947年發(fā)明晶體管

第三代計(jì)算機(jī)

60年代中期~70年代初

集成電路計(jì)算機(jī)

1)體積減小，性?xún)r(jià)比迅速提高

2)小型計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速

3)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用

4)尚不適合家庭應(yīng)用的需求1)涌現(xiàn)大批操作系統(tǒng)

多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)

2）奠定了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本框架

1958年發(fā)明集成電路

1971年INTEL發(fā)明微處理器

硬件角度下的操作系統(tǒng)發(fā)展軌跡分析在硬件的性?xún)r(jià)比較低的時(shí)候，操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)追求什么？

在硬件性?xún)r(jià)比越來(lái)越高后，操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)始追求的目標(biāo)是什么？計(jì)算機(jī)開(kāi)始普及后，操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)始追求？從第三代到第四代計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)的發(fā)展逐漸擺脫追隨硬件發(fā)展的狀況，形成自己的理論體系進(jìn)入第四代系統(tǒng)后，分布式系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)雖然極大的擴(kuò)充了操作系統(tǒng)理論，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有變化，只是各功能模塊得以進(jìn)一步完善。<>操作系統(tǒng)的發(fā)展硬件角度下操作系統(tǒng)發(fā)展的分析<>主流操作系統(tǒng)

系統(tǒng)特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)語(yǔ)言背

景

無(wú)

手工操作

無(wú)編程語(yǔ)言直接使用機(jī)器代碼

1936年圖靈提出圖靈機(jī)

單道批處理系統(tǒng)

作業(yè)運(yùn)行的監(jiān)督程序

編程語(yǔ)言雛形期

1957年

FORTRAN語(yǔ)言開(kāi)發(fā)成功多道批處理

分時(shí)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)系統(tǒng)

多處理系統(tǒng)

操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確立，分為處理機(jī)管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理等模塊

1）編程語(yǔ)言大量涌現(xiàn)

2）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

3）C語(yǔ)言逐漸

60年代的軟件危機(jī)導(dǎo)致軟件工程的發(fā)展

1969年

Unix誕生

1972年

C語(yǔ)言推出

主流操作系統(tǒng)

系統(tǒng)特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)語(yǔ)言背

景

類(lèi)Unix系列

WINDOWS系列

人機(jī)交互成為主題

1）可視化界面

2）多媒體技

面向?qū)ο笳Z(yǔ)言成為主流

80年代中期開(kāi)始面向?qū)ο蠹夹g(shù)逐步發(fā)展網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

分布式操作系統(tǒng)微內(nèi)核技術(shù)興起

1）JAVA語(yǔ)言

2）腳本語(yǔ)言興起1995年JAVA推出

嵌入式系統(tǒng)

單內(nèi)核與微內(nèi)核競(jìng)爭(zhēng)激烈編程工具向跨平臺(tái)方向發(fā)

1991年免費(fèi)的操作系統(tǒng)Linux發(fā)布

軟件角度下的操作系統(tǒng)發(fā)展軌跡

分析程序設(shè)計(jì)理論約束著操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)。操作系統(tǒng)的發(fā)展滯后于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展，從結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)到對(duì)象化設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)總是最后應(yīng)用新編程理論的軟件之一。至今操作系統(tǒng)對(duì)于是否需要徹底對(duì)象化（即微內(nèi)核化），還處于徘徊時(shí)期，仍在探索單內(nèi)核與微內(nèi)核的最佳結(jié)合方式。人機(jī)交互技術(shù)主要是為用戶(hù)考慮，這是對(duì)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行的變革。以L(fǎng)inux為代表的開(kāi)源軟件的出現(xiàn)，打破了帶有神秘色彩的傳統(tǒng)的封閉式開(kāi)發(fā)模式。<>軟件角度下的操作系統(tǒng)發(fā)展軌跡分析

<>講究效率的單模塊操作系統(tǒng)進(jìn)程管理內(nèi)存管理設(shè)備管理文件管理模塊之間可以互相調(diào)用的單模塊結(jié)構(gòu)<>講究效率的單模塊操作系統(tǒng)模塊之間直接調(diào)用函數(shù)，除了函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)外，沒(méi)有額外開(kāi)銷(xiāo)。龐大的操作系統(tǒng)有數(shù)以千計(jì)的函數(shù)復(fù)雜的調(diào)用關(guān)系勢(shì)必導(dǎo)致操作系統(tǒng)維護(hù)的困難<>追求簡(jiǎn)潔的微內(nèi)核操作系統(tǒng)客戶(hù)進(jìn)程進(jìn)程服務(wù)器內(nèi)存服務(wù)器文件服務(wù)器…微內(nèi)核<>追求簡(jiǎn)潔的微內(nèi)核操作系統(tǒng)內(nèi)核與各個(gè)服務(wù)器之間通過(guò)通信機(jī)制進(jìn)行交互，這使得微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的效率大大折扣。內(nèi)核發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器做出應(yīng)答為各個(gè)服務(wù)器模塊的相對(duì)獨(dú)立性，使得其維護(hù)相對(duì)容易<>歷史悠久的Unix在MULTICS（1969）的肩上制研制者KenThompson和DennisM.Ritchie

站Unix的誕生還伴有C語(yǔ)言呱呱落地Unix是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的代表：安全、可靠、強(qiáng)大的計(jì)算能力Unix的商業(yè)化是一把雙刃劍

<>自由而奔放的黑馬－Linux誕生于學(xué)生之手成長(zhǎng)于Internet壯大于自由而開(kāi)放的文化<>Linux之父-LinusTorvalds芬蘭、赫爾辛基大學(xué)、1990起始于寫(xiě)兩個(gè)進(jìn)程然后寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序、文件系統(tǒng)、任務(wù)切換程序，從而形成一個(gè)操作系統(tǒng)鄒形<>Linux得以流行的原因之一

－遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn)POSIX表示可移植操作系統(tǒng)接口（PortableOperatingSystemInterface）

POSIX是在Unix標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中出現(xiàn)的產(chǎn)物。

POSIX1003.1標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)最小的Unix操作系統(tǒng)接口

任何操作系統(tǒng)只有符合這一標(biāo)準(zhǔn)，才有可能運(yùn)行Unix程序

<>Linux的肥沃土壤－GNUGNU是GNUIsNotUnix的遞歸縮寫(xiě)，是自由軟件基金會(huì)的一個(gè)項(xiàng)目

。

GNU項(xiàng)目產(chǎn)品包括emacs編輯器、著名的GNUC和Gcc編譯器等，這些軟件叫做GNU軟件。GNU軟件和派生工作均適用GNU通用公共許可證，即GPL（GeneralPublicLicense

）Linux的開(kāi)發(fā)使用了眾多的GUN工具<>GPL－開(kāi)源軟件的法律GPL允許軟件作者擁有軟件版權(quán)但GPL規(guī)定授予其他任何人以合法復(fù)制、發(fā)行和修改軟件的權(quán)利。<>Linux系統(tǒng)或發(fā)布版

符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)內(nèi)核、Shell和外圍工具。

C語(yǔ)言編譯器和其他開(kāi)發(fā)工具及函數(shù)庫(kù)XWindow窗口系統(tǒng)各種應(yīng)用軟件，包括字處理軟件、圖象處理軟件等。<>開(kāi)放與協(xié)作的開(kāi)發(fā)模式

世界各地軟件愛(ài)好者集體智慧的結(jié)晶提供源代碼，遵守GPL。經(jīng)歷了各種各樣的測(cè)試與考驗(yàn)，軟件的穩(wěn)定性好。開(kāi)發(fā)人員憑興趣去開(kāi)發(fā)，熱情高，具有創(chuàng)造性。<>Linux內(nèi)核

Linus領(lǐng)導(dǎo)下的開(kāi)發(fā)小組開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)內(nèi)核

是所有Linux發(fā)布版本的核心

內(nèi)核開(kāi)發(fā)人員一般在百人以上，任何自由程序員都可以提交自己的修改工作。

采用郵件列表來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目管理、交流、錯(cuò)誤報(bào)告有大量的用戶(hù)進(jìn)行測(cè)試，正式發(fā)布的代碼質(zhì)量高

<>整個(gè)系統(tǒng)的核心－內(nèi)核

硬件系統(tǒng)調(diào)用接口應(yīng)用程序進(jìn)程1應(yīng)用程序進(jìn)程2應(yīng)用程序進(jìn)程3Linux內(nèi)核用戶(hù)進(jìn)程

內(nèi)核子系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用<>整個(gè)系統(tǒng)的核心－內(nèi)核

用戶(hù)進(jìn)程—運(yùn)行在Linux內(nèi)核之上的一個(gè)龐大軟件集合。系統(tǒng)調(diào)用—內(nèi)核的出口，用戶(hù)程序通過(guò)它使用內(nèi)核提供的功能。

Linux內(nèi)核—操作系統(tǒng)的靈魂，負(fù)責(zé)管理磁盤(pán)上的文件、內(nèi)存，負(fù)責(zé)啟動(dòng)并運(yùn)行程序，負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包等等。硬件—包括了Linux安裝時(shí)需要的所有可能的物理設(shè)備。例如，CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)硬件等等。<>內(nèi)核子系統(tǒng)<>內(nèi)核子系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度－控制著進(jìn)程對(duì)CPU的訪(fǎng)問(wèn)。內(nèi)存管理－允許多個(gè)進(jìn)程安全地共享主內(nèi)存區(qū)域虛擬文件系統(tǒng)－隱藏各種不同硬件的具體細(xì)節(jié)，為所有設(shè)備提供統(tǒng)一的接口。網(wǎng)絡(luò)－提供了對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。進(jìn)程間通信(IPC)－支持進(jìn)程間各種通信機(jī)制，包括共享內(nèi)存、消息隊(duì)列及管道等。Linux內(nèi)核版本樹(shù)

0.01

Linux（第一版）

0.13版

|

產(chǎn)品化版本

實(shí)驗(yàn)版本

1