軟硬件系統(tǒng)知識(shí)第1頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.2.1操作系統(tǒng)概念

1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是按人的要求接收和存儲(chǔ)信息，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，并輸出結(jié)果信息的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)是腦力的延伸和擴(kuò)充，是現(xiàn)代科學(xué)的重大成就之一。

第2頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件(子)系統(tǒng)和軟件(子)系統(tǒng)組成。圖4.6是一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：最下面是硬件系統(tǒng)，是進(jìn)行信息處理的實(shí)際物理裝置；最上面是使用計(jì)算機(jī)的人，即各種各樣的用戶，人與硬件系統(tǒng)之間是軟件系統(tǒng)，大致可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三層。第3頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)軟件是最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過(guò)系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用；支撐軟件一般用于支持實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行；應(yīng)用軟件則是特定應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的軟件。第4頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月硬件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、編譯程序……支撐軟件：數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體……操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)用軟件：文字處理、科學(xué)計(jì)算、圖像處理、管理信息系統(tǒng)……支撐軟件設(shè)計(jì)者應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)者圖4.6計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)各種用戶第5頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分構(gòu)成的。操作系統(tǒng)屬于軟件中的系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)是緊挨著硬件的第一層軟件，是對(duì)硬件功能的首次擴(kuò)充，其他軟件則是建立在操作系統(tǒng)之上的。通過(guò)操作系統(tǒng)對(duì)硬件功能進(jìn)行擴(kuò)充，并在操作系統(tǒng)的統(tǒng)—管理和支持下運(yùn)行各種軟件。

第6頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因此，操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)著一個(gè)非常重要的地位，它不僅是硬件與所有其他軟件之間的接口，而且任何數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，從微處理器到巨型計(jì)算機(jī)都必須在其硬件平臺(tái)上加載相應(yīng)的操作系統(tǒng)之后，才能構(gòu)成一個(gè)可以協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第7頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只有在操作系統(tǒng)的指揮控制下，各種計(jì)算機(jī)資源才能被分配給用戶所使用。也只有在操作系統(tǒng)的支撐下，其他系統(tǒng)軟件如各類編譯系統(tǒng)、程序庫(kù)、運(yùn)行支持環(huán)境才得以取得運(yùn)行條件。沒(méi)有操作系統(tǒng)，任何應(yīng)用軟件都無(wú)法運(yùn)行。第8頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

可見(jiàn)，操作系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬、軟件資源的總指揮部。操作系統(tǒng)的性能高低，決定了整體計(jì)算機(jī)的潛在硬件性能能否發(fā)揮出來(lái)。操作系統(tǒng)本身的安全可靠程度，決定了整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性和可靠性。操作系統(tǒng)正是軟件技術(shù)含量最大、附加值最高的部分，是軟件技術(shù)的核心，是軟件的基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)。

第9頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)?，我們可給出操作系統(tǒng)的一個(gè)定義：

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，是能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活、方便、有效地使用計(jì)算機(jī)，并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行的一組程序模塊的集合。第10頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其中，

“有效”主要指操作系統(tǒng)在管理資源方面要考慮到系統(tǒng)運(yùn)行效率和資源的利用率，要盡可能的提高處理器的利用率，讓它盡可能少的空轉(zhuǎn)，其他的資源例如內(nèi)存、硬盤則應(yīng)該在保證訪問(wèn)效能的前提下盡可能的減少浪費(fèi)的空間等。

第11頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

“合理”主要是指操作系統(tǒng)對(duì)于不同的用戶程序要“公平”，以保證系統(tǒng)不發(fā)生“死鎖”和“饑餓”的現(xiàn)象。

“方便”主要是指人機(jī)界面方面，包括用戶使用界面和程序設(shè)計(jì)接口兩方面的易用性、易學(xué)性和易維護(hù)性。第12頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

目前存在著多種類型的操作系統(tǒng)，不同類型的操作系統(tǒng)其目標(biāo)有所側(cè)重。在計(jì)算機(jī)硬件上配置的操作系統(tǒng)的目標(biāo)有以下幾點(diǎn)：①方便性。配置操作系統(tǒng)后可使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更容易使用。

第13頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②有效性。在未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，諸如CPU、I/O設(shè)備等各類資源，都會(huì)經(jīng)常處于空閑狀態(tài)而得不到充分利用；內(nèi)存及外存中所存放的數(shù)據(jù)由于無(wú)序而浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間。第14頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月配置了操作系統(tǒng)后，可使CPU和I/O設(shè)備由于能保持忙碌狀態(tài)而得到更為有效的利用、且由于使內(nèi)存和外存中存放的數(shù)據(jù)有序而節(jié)省了存儲(chǔ)空間。此外，操作系統(tǒng)還可以通過(guò)合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，從而進(jìn)一步改善系統(tǒng)的資源利用率及提高系統(tǒng)的吞吐量。第15頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③可擴(kuò)充性。隨著VLSI技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件和體系結(jié)構(gòu)也隨之得到迅速發(fā)展，它們對(duì)操作系統(tǒng)提出了更高的功能和性能要求。因此，操作系統(tǒng)必須具有很好的可擴(kuò)充性才能適應(yīng)發(fā)展的要求。這就是說(shuō)，操作系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，以便于增加新的功能和修改老的功能模塊。第16頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④開(kāi)放性。20世紀(jì)80年代和90年代陸續(xù)出現(xiàn)了各種類型的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。為了出自不同廠家的計(jì)算機(jī)及其設(shè)備能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)加以集成化并能正確、有效地協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的可移植性和互操作性，因而要求具有統(tǒng)一的開(kāi)放的環(huán)境，其中首先是要求操作系統(tǒng)具有開(kāi)放性。第17頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.2.2操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展

操作系統(tǒng)的形成迄今已有約50年的時(shí)間。在20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)了第一個(gè)簡(jiǎn)單的批處理操作系統(tǒng)，到60年代中期產(chǎn)生了多道程序批處理系統(tǒng)，不久又出現(xiàn)了基于多道程序的分時(shí)系統(tǒng)。80年代是微機(jī)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)大發(fā)展的年代，同時(shí)也是微機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)形成和大發(fā)展的年代。此后分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)得到了大發(fā)展。第18頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.操作系統(tǒng)的形成（1）無(wú)操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第一代計(jì)算機(jī)時(shí)期（1945年至50年代中期）沒(méi)有出現(xiàn)操作系統(tǒng)。這時(shí)的計(jì)算機(jī)操作是由用戶（即程序員）采用人工操作方式直接使用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，即由程序員將事先已穿孔（對(duì)應(yīng)于程序和數(shù)據(jù)）的紙帶（或卡片）裝入紙帶輸入機(jī)（或卡片輸入機(jī)），再啟動(dòng)它們將程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行。第19頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)程序運(yùn)行完畢并取走計(jì)算結(jié)果后，才讓下一個(gè)用戶上機(jī)。這種人工操作方式有以下兩個(gè)缺點(diǎn)：①用戶獨(dú)占全機(jī)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)的全部資源只能由一個(gè)用戶獨(dú)占。②CPU等待人工操作。當(dāng)用戶進(jìn)行裝帶（卡）、卸帶（卡）等人工操作時(shí)，CPU是空閑的。人工操作方式嚴(yán)重降低了計(jì)算機(jī)資源的利用率。隨著CPU速度的提高、系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，人機(jī)矛盾也就變得日趨嚴(yán)重。

第20頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此外，隨著CPU速度的迅速提高而I/O設(shè)備的速度卻提高緩慢，又使CPU與I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾更加突出。為了緩和此矛盾，先后出現(xiàn)了通道技術(shù)、緩沖技術(shù)，但未能很好地解決上述矛盾。第21頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了解決上述矛盾，50年代末出現(xiàn)了脫機(jī)輸入輸出技術(shù)。該技術(shù)是指事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶（或卡片）裝入紙帶（或卡片）輸入機(jī)，在一臺(tái)外圍機(jī)的控制下把紙帶（卡片）上的數(shù)據(jù)（程序）輸入到磁帶上。當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)再?gòu)拇艓细咚俚卣{(diào)入內(nèi)存。第22頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月類似地，當(dāng)CPU需要輸出時(shí)可由CPU直接高速地把數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到磁帶上，然后再在另一臺(tái)外圍機(jī)的控制下，將磁帶上的結(jié)果通過(guò)相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出。圖1-2示出了脫機(jī)輸入輸出過(guò)程。由于程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在外圍機(jī)的控制下完成的，或者說(shuō)它們是在脫離主機(jī)的情況下進(jìn)行的，故稱為脫機(jī)輸入輸出方式；反之，在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行輸入輸出的方式稱為聯(lián)機(jī)輸入輸出方式。

第23頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這種脫機(jī)I/O方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：①減少了CPU的空閑時(shí)間。裝帶（卡）、卸帶（卡）、以及將數(shù)據(jù)從低速I/O設(shè)備送到高速的磁帶（或盤）上，都是在脫機(jī)情況下進(jìn)行的，它們不占用主機(jī)時(shí)間，從而有效地減少了CPU的空閑時(shí)間，緩和了人機(jī)矛盾。

第24頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②提高I/O速度。當(dāng)CPU在運(yùn)行中需要數(shù)據(jù)時(shí)，是直接從高速的磁帶或磁盤上將數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存的，不再是從低速I/O設(shè)備上調(diào)入，從而大大緩和了CPU和I/O設(shè)備不匹配的矛盾，進(jìn)一步減少了CPU的空閑時(shí)間。（2）批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)是指操作員將用戶提供的若干個(gè)作業(yè)以“成批”的方式，同時(shí)交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它分為單道批處理系統(tǒng)和多道批處理系統(tǒng)。

第25頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①單道批處理操作系統(tǒng)操作員把接收到的一批用戶作業(yè)放在外存，由操作系統(tǒng)自動(dòng)地一次調(diào)用一道作業(yè)進(jìn)人主存運(yùn)行。這種處理方法減少了人工上機(jī)操作的干預(yù)時(shí)間，提高了機(jī)器的利用率。但是中央處理機(jī)CPU在運(yùn)行一個(gè)作業(yè)時(shí)，若該作業(yè)有I／O請(qǐng)求，那么就必須等待輸入、輸出的完成，這就意味著在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)CPU是空閑的、CPU的時(shí)間利用還是不充分。它是早期的批處理系統(tǒng)。第26頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②多道批處理操作系統(tǒng)它改進(jìn)了單道批處理操作系統(tǒng)的不足。多道批處理操作系統(tǒng)把多個(gè)作業(yè)同時(shí)放在內(nèi)存，當(dāng)某個(gè)作業(yè)需要輸入／輸出時(shí)，CPU處理完它的請(qǐng)求后就轉(zhuǎn)向去做下一道作業(yè)。這樣，第二道作業(yè)的執(zhí)行將與第一道作業(yè)的輸入／輸出并行工作，從而使CPU得到充分的利用。

第27頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多道批處理系統(tǒng)具有以下持征：并發(fā)件：在主存中有多道程序，并同處運(yùn)行狀態(tài)。共亨性：操作系統(tǒng)要管理并行程序?qū)PU、主存、外存以及系統(tǒng)中數(shù)據(jù)共享，維護(hù)其完整性。第28頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(3)分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)克服了批處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)，所謂“分時(shí)”，是指多個(gè)用戶分享使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，即是把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源(主要是CPU)在時(shí)間上加以分割，形成一個(gè)個(gè)的時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段稱為一個(gè)“時(shí)間片”，每個(gè)用戶依次使用一個(gè)時(shí)間片，從而可以將CPU工作時(shí)間輪流地提供給多個(gè)用戶使用。第29頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

分時(shí)系統(tǒng)有三個(gè)特點(diǎn)：多路性：一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以掛上幾個(gè)控制臺(tái)和上百個(gè)終端，每個(gè)用戶都可在一臺(tái)終端或控制臺(tái)上操縱或控制他的作業(yè)的運(yùn)行，這樣就使很多聯(lián)機(jī)用戶可以同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)。交互性：用戶通過(guò)終端可以直接控制自己程序的執(zhí)行，實(shí)行人—機(jī)對(duì)話。獨(dú)占性：用戶彼此之間感覺(jué)不到別人也在使用計(jì)算機(jī)。第30頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）實(shí)時(shí)系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它應(yīng)用廣泛，可用于工業(yè)生產(chǎn)控制、醫(yī)療診斷、交通管理、教學(xué)、飛機(jī)訂票等。實(shí)時(shí)是指對(duì)隨時(shí)發(fā)生的外部事件作出及時(shí)響應(yīng)和處理。實(shí)時(shí)系統(tǒng)按其使用方式分為兩類：—類是實(shí)時(shí)控制，如煉鋼、醫(yī)療診斷就屬這一類；一類是實(shí)時(shí)信息處理，如飛機(jī)訂座、情報(bào)檢索。

第31頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求比分時(shí)系統(tǒng)更高，一旦向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求后，要求系統(tǒng)立即響應(yīng)并處理，實(shí)時(shí)系統(tǒng)不具備分時(shí)系統(tǒng)那樣強(qiáng)的交互式會(huì)話能力，但是它對(duì)系統(tǒng)可靠性和安全性要求很高。第32頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）通用操作系統(tǒng)同時(shí)具有分時(shí)、實(shí)時(shí)和批處理功能的操作系統(tǒng)稱作通用操作系統(tǒng)(Multi-PurposeOperatingSystem)。顯然，通用操作系統(tǒng)規(guī)模更加龐大，構(gòu)造更加復(fù)雜，功能也更加強(qiáng)大。構(gòu)造通用操作系統(tǒng)的目的是為用戶提供多模式的服務(wù)，同時(shí)進(jìn)一步提高系統(tǒng)資源的利用效率。

第33頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在通用操作系統(tǒng)中，可能同時(shí)存在三類任務(wù)：即實(shí)時(shí)任務(wù)、分時(shí)任務(wù)、批處理任務(wù)。這三類任務(wù)通常按照其急迫程度加以分組：實(shí)時(shí)任務(wù)級(jí)別最高，分時(shí)任務(wù)次之，批處理任務(wù)級(jí)別最低。當(dāng)有實(shí)時(shí)請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先處理；當(dāng)沒(méi)有實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)為分時(shí)用戶服務(wù)，僅當(dāng)既無(wú)實(shí)時(shí)任務(wù)也無(wú)分時(shí)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)才執(zhí)行批處理任務(wù)。

第34頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)具有實(shí)時(shí)、分時(shí)、批處理三種功能的操作系統(tǒng)并不常見(jiàn)。通常將實(shí)時(shí)與批處理結(jié)合起來(lái)，或?qū)⒎謺r(shí)與批處理結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂的前后臺(tái)系統(tǒng)。在實(shí)時(shí)與批處理相結(jié)合的系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)任務(wù)為前臺(tái)，批處理任務(wù)為后臺(tái)；在分時(shí)與批處理相結(jié)合的系統(tǒng)中，分時(shí)任務(wù)為前臺(tái)，批處理任務(wù)為后臺(tái)，前臺(tái)任務(wù)優(yōu)先于后臺(tái)任務(wù)。第35頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展操作系統(tǒng)的形成已有近50年的歷史。在20世紀(jì)，經(jīng)過(guò)60年代、70年代的大發(fā)展時(shí)期，到80年代已趨于成熟。但隨著VLSI和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，它也仍在繼續(xù)發(fā)展。由此而先后形成了微機(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)和分布式操作系統(tǒng)。第36頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）微機(jī)操作系統(tǒng)配置在微機(jī)上的操作系統(tǒng)稱為微機(jī)操作系統(tǒng)。最早出現(xiàn)的微機(jī)操作系統(tǒng)是在8位微機(jī)上的CP/M。后來(lái)出現(xiàn)了16位微機(jī)，相應(yīng)地也就出現(xiàn)了16位微機(jī)操作系統(tǒng)。微機(jī)操作系統(tǒng)可按微機(jī)的字長(zhǎng)而分成8位、16位和32位的微機(jī)操作系統(tǒng)。但也可把微機(jī)操作系統(tǒng)分為單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)、單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)和多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。

第37頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個(gè)用戶上機(jī)、且只允許用戶程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。這是一種最簡(jiǎn)單的微機(jī)操作系統(tǒng)，主要配置在8位微機(jī)和16位微機(jī)上。最有代表性的單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)是CP/M和MS-DOS。

第38頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個(gè)用戶上機(jī)，但允許將一個(gè)用戶程序分成若干個(gè)任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而有效地改善系統(tǒng)的性能。目前，在32位微機(jī)上所配置的32位微機(jī)操作系統(tǒng)大多數(shù)是單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，其中最有代表性的是OS/2和Windows。第39頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

多用戶多任務(wù)的含義是，允許多個(gè)用戶通過(guò)各自的終端，使用同一臺(tái)主機(jī)，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各類資源，而每個(gè)用戶程序又可進(jìn)一步分為幾個(gè)任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而可進(jìn)一步提高資源利用率和增加系統(tǒng)吞吐量。在大、中、小型機(jī)中所配置的都是多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)；而在32位微機(jī)上，也有不少是配置的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。其中，最有代表性的是UNIX操作系統(tǒng)。第40頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）多處理機(jī)操作系統(tǒng)短短的50年計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史，清楚地表明，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的主要途徑有兩條：一是提高構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的元器件的運(yùn)行速度；二是改進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。第41頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本上都是單處理機(jī)系統(tǒng)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了多處理機(jī)系統(tǒng)MPS（Multi-processorSystem），試圖從計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)上來(lái)改善系統(tǒng)性能，而引入多處理機(jī)系統(tǒng)的原因可歸結(jié)為：

第42頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①增加系統(tǒng)的吞吐量。隨著系統(tǒng)中處理機(jī)數(shù)目的增多，可使系統(tǒng)在一較短的時(shí)間內(nèi)，完成更多的工作。但為使多臺(tái)處理機(jī)能協(xié)調(diào)地工作，系統(tǒng)必須為此付出一定的開(kāi)銷，因此，利用n臺(tái)處理機(jī)運(yùn)行時(shí)所獲得的加速比達(dá)不到n倍。第43頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②節(jié)省投資。在達(dá)到相同處理能力的情況下，與用n臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，采用具有n個(gè)處理器的系統(tǒng)，可以節(jié)省費(fèi)用。這是因?yàn)檫@時(shí)的n個(gè)CPU包含在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，且用同一電源和共享一部分資源，如外設(shè)、內(nèi)存等。第44頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③提高系統(tǒng)的可靠性。在MPS中通常都具有系統(tǒng)重構(gòu)的功能。即當(dāng)其中任何一臺(tái)處理發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能立即將該處理機(jī)上所處理的任務(wù)，遷移到其他的一個(gè)或多個(gè)處理機(jī)上去處理，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，僅使系統(tǒng)的性能有所降低。例如，對(duì)于一個(gè)含有10個(gè)CPU的系統(tǒng)，當(dāng)其中某一個(gè)CPU出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)性能大約降低10%。第45頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)多個(gè)處理機(jī)之間耦合的緊密程度，可把MPS分為兩類：緊密耦合MPS和松散耦合MPS。在多處理機(jī)系統(tǒng)中所配置的多處理機(jī)操作系統(tǒng)，可分成以下兩種模式：

第46頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①非對(duì)稱多處理機(jī)模式，又稱為主-從模式。在非對(duì)稱多處理機(jī)系統(tǒng)中，把處理機(jī)分為主處理機(jī)和從處理機(jī)兩類，主處理機(jī)只有一個(gè)，其上配置了操作系統(tǒng)，用于管理整個(gè)系統(tǒng)的資源，并負(fù)責(zé)為各從處理機(jī)分配任務(wù)。第47頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從處理機(jī)可有多個(gè)，它們執(zhí)行預(yù)先規(guī)定的任務(wù)及由主處理機(jī)所分配的任務(wù)。在早期的特大型系統(tǒng)中，較多地采用主-從式操作系統(tǒng)。一般說(shuō)，主-從式操作系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，但資源利用率低。第48頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②對(duì)稱多處理機(jī)模式。通常在對(duì)稱多處理機(jī)系統(tǒng)中，所有的處理機(jī)都是相同的。在每個(gè)處理機(jī)上運(yùn)行一個(gè)相同的操作系統(tǒng)拷貝，用它來(lái)管理本地資源和控制進(jìn)程的運(yùn)行以及各計(jì)算機(jī)之間的通信。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行。第49頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，當(dāng)有n個(gè)CPU時(shí)，可同時(shí)運(yùn)行n個(gè)進(jìn)程而不會(huì)引起系統(tǒng)性能的惡化。然而必須小心地控制I/O，以保證能將數(shù)據(jù)送至適當(dāng)?shù)奶幚頇C(jī)。同時(shí)，還必須注意使各CPU的負(fù)載平衡，以免有的CPU超載運(yùn)行，而有的CPU又空閑。第50頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以定義為一些互連的自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。所謂自主計(jì)算機(jī)是指計(jì)算機(jī)具有獨(dú)立處理能力；而互連則是表示計(jì)算機(jī)之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信和相互合作?？梢?jiàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上相互結(jié)合的產(chǎn)物。第51頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)具有下述五方面的功能：①網(wǎng)絡(luò)通信。這是網(wǎng)絡(luò)最基本的功能，其任務(wù)是在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。為此，應(yīng)有的主要功能包括：建立和拆除通信鏈路；傳輸控制；差錯(cuò)控制；流量控制；路由選擇。

第52頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②資源管理。對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的共享資源（硬件和軟件）實(shí)施有效的管理、協(xié)調(diào)諸用戶對(duì)共享資源的使用、保證數(shù)據(jù)的安全性和一致性。在LAN中典型的共享資源有：硬盤、打印機(jī)、文件和數(shù)據(jù)。第53頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這是在前兩個(gè)功能的基礎(chǔ)上，為了方便用戶而又直接向用戶提供的多種有效服務(wù)。主要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)有：電子郵件服務(wù)；文件傳輸、存取和管理服務(wù)；共享硬盤服務(wù)；共享打印服務(wù)。

第54頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)絡(luò)管理最基本的任務(wù)是安全管理。通過(guò)“存取控制”來(lái)確保存取數(shù)據(jù)的安全性；通過(guò)“容錯(cuò)技術(shù)”來(lái)保證系統(tǒng)故障時(shí)數(shù)據(jù)的安全性。此外，還應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行監(jiān)視、對(duì)使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便為提高網(wǎng)絡(luò)性能、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和記賬等提供必要的信息。第55頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑤互操作能力。所謂互操作，在客戶機(jī)/服務(wù)器模式的LAN環(huán)境下，是指連接在服務(wù)器上的多種客戶機(jī)和主機(jī)不僅能與服務(wù)器通信，而且還能以透明的方式訪問(wèn)服務(wù)器上的文件系統(tǒng)；而在互連網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的互操作，是指不同網(wǎng)絡(luò)間的客戶機(jī)不僅能通信，而且也能以透明的方式訪問(wèn)其他網(wǎng)絡(luò)中的文件服務(wù)器。第56頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(4)分布式操作系統(tǒng)在以往的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，其處理和控制功能都高度地集中在一臺(tái)主機(jī)上，所有的任務(wù)都有主機(jī)處理，這樣的系統(tǒng)成為集中式處理系統(tǒng)在分布式處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)的處理和控制功能都分散在系統(tǒng)的各個(gè)處理單元上。系統(tǒng)中的所有任務(wù)也可動(dòng)態(tài)地被分配到各個(gè)處理單元上去，使它們并行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)分布處理。第57頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可見(jiàn)，分布式處理系統(tǒng)最基本的特征是處理上的分布。而處理分布的實(shí)質(zhì)是資源、功能、任務(wù)和控制都是分布的。所謂分布式處理系統(tǒng)，是指由多個(gè)分散的處理單元經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)的連接而形成的系統(tǒng)。其中，每個(gè)處理單元既具有高度的自治性，又相互協(xié)同，能在系統(tǒng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源管理、動(dòng)態(tài)地分配任務(wù)，并能并行地運(yùn)行分布式程序。第58頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在分布式系統(tǒng)中，如果每個(gè)處理單元都是計(jì)算機(jī)，則可稱為分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它通常是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，也是目前最常見(jiàn)的分布式系統(tǒng)；如果處理單元只是處理器和局部存儲(chǔ)器，則只能稱作分布式（處理）系統(tǒng)。第59頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在分布式系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)，稱為分布式操作系統(tǒng)，它雖與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有許多相似之處，但兩者都各有其特點(diǎn)。

第60頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下面從五個(gè)方面對(duì)兩者進(jìn)行比較。①分布性。分布式操作系統(tǒng)不是集中地駐留在某一個(gè)站點(diǎn)中，而是較均勻地分布在系統(tǒng)的各個(gè)站點(diǎn)上，因此，操作系統(tǒng)的處理和控制功能是分布式的。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)雖然都具有分布處理功能，然而網(wǎng)絡(luò)的控制功能則大多是集中在某個(gè)（些）主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，或說(shuō)控制方式是集中式。第61頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②并行性。在分布式處理系統(tǒng)中，具有多個(gè)處理單元，因此，分布式操作系統(tǒng)的任務(wù)分配程序可將多個(gè)任務(wù)分配到多個(gè)處理單元上，使這些任務(wù)并行執(zhí)行，從而加速了任務(wù)的執(zhí)行。而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)通常都在自己（本地）的計(jì)算機(jī)上處理，因此，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中通常無(wú)任務(wù)分配功能。

第62頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③透明性。分布式操作系統(tǒng)通常能很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。如對(duì)象的物理位置、并發(fā)控制、系統(tǒng)故障等對(duì)用戶都是透明的。例如，當(dāng)用戶要訪問(wèn)某個(gè)文件時(shí)，只需提供文件名而無(wú)須知道（所要訪問(wèn)的對(duì)象）它是駐留在哪個(gè)站點(diǎn)上即可對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)，亦即具有物理位置的透明性。第63頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，雖然它也具有一定的透明性，但主要是指在操作實(shí)現(xiàn)上的透明性。例如，當(dāng)一用戶要訪問(wèn)服務(wù)器上的文件時(shí)，只需發(fā)出相應(yīng)的文件存取命令而無(wú)須了解對(duì)該文件的存取是如何實(shí)現(xiàn)的。第64頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④共享性。在分布式系統(tǒng)中，分布在各個(gè)站點(diǎn)上的軟、硬件資源可供全系統(tǒng)中的所有用戶共享，并能以透明方式對(duì)它們進(jìn)行訪問(wèn)。而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)雖然也能提供資源共享，但所共享的資源大多是設(shè)置在主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。而在其他機(jī)器上的資源則通常僅由使用該機(jī)的用戶獨(dú)占。第65頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑤健壯性。由于分布式系統(tǒng)的處理和控制功能是分布的，因此，任何站點(diǎn)上的故障都不會(huì)給系統(tǒng)造成太大的影響；加之當(dāng)某設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可通過(guò)容錯(cuò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)，從而仍能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因而系統(tǒng)具有健壯性，即具有較好的可用性和可靠性。而現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)其控制功能大多集中在主機(jī)或服務(wù)器中，這使系統(tǒng)具有潛在的不可靠性，此外，系統(tǒng)的重構(gòu)功能也較弱。第66頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.2.3操作系統(tǒng)的特征

前面所介紹的三種基本操作系統(tǒng)，雖然它們各有自己的特征，如批處理系統(tǒng)具有成批處理的特征，分時(shí)系統(tǒng)具有交互特征，實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)特征，但它們也都具有以下四個(gè)基本特征：

第67頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.并發(fā)并行性和并發(fā)性是既相似又有區(qū)別的兩個(gè)概念。并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生；而并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同—時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指宏觀上在—段時(shí)間內(nèi)有多道程序在同時(shí)運(yùn)行。但在單處理機(jī)系統(tǒng)中．每一時(shí)刻僅能執(zhí)行一道程序，故微觀上，這些程序是在交替執(zhí)行的。第68頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

應(yīng)當(dāng)指出，通常的程序是靜態(tài)實(shí)體(PassiveEntity)，它們是不能并發(fā)執(zhí)行的。為使程序能并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須分別為每個(gè)程序建立進(jìn)程。進(jìn)程，又稱為任務(wù)，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是一個(gè)活動(dòng)實(shí)體。多個(gè)進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換倍息。第69頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)需要一定的資源，如CPU、存儲(chǔ)空間及I／O設(shè)備等。在操作系統(tǒng)中，引入進(jìn)程的目的是使程序能并發(fā)執(zhí)行。例如，使計(jì)算程序和I／O程序并發(fā)執(zhí)行，有效地改善了系統(tǒng)資源的利用率和提高了系統(tǒng)的吞吐量；但這也使系統(tǒng)復(fù)雜化。操作系統(tǒng)必須具備控制和管理各種并發(fā)活動(dòng)的能力。因?yàn)檫M(jìn)程是一個(gè)重要的概念，又是現(xiàn)代OS的基礎(chǔ)，故在第二章中將予以詳細(xì)的闡述。第70頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．共享所謂共享是指，系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。由于資源的屬性不同，放多個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的共享方式也不同，可分為以下兩種資源共享方式：

第71頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）互斥共享方式系統(tǒng)中的某些資源如打印機(jī)、磁帶機(jī)，雖然它們可以提供給多個(gè)進(jìn)程使用，但在一段時(shí)間內(nèi)卻只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)該資源。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在訪問(wèn)該資源時(shí)，其它欲訪問(wèn)該資源的進(jìn)程必須等待，僅當(dāng)該進(jìn)程訪問(wèn)完并釋放該資源后，才允許另一進(jìn)程對(duì)該資源進(jìn)行訪問(wèn)。我們把在一段時(shí)間內(nèi)只允許—個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源稱為臨界資源。許多物理設(shè)備以及某些變量、表格都屬于臨界資源，它們要求互斥地被共享。

第72頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（2）同時(shí)訪問(wèn)方式系統(tǒng)中還有另一類資源，允許在一段時(shí)間內(nèi)由多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)。這里所謂的“同時(shí)”往往是宏觀上的。而在微觀上，這些進(jìn)程可能是交替地對(duì)該資源進(jìn)行訪問(wèn)。典型的可供多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)的資源是磁盤；一些用重入碼編寫的文件，也可同時(shí)共享。

第73頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征，它們又是互為存在條件。一方面，資源共享是以程序(進(jìn)程)的并發(fā)執(zhí)行為條件的；若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問(wèn)題。另一方面，若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)施有效管理，則也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行，甚至根本無(wú)法并發(fā)執(zhí)行。第74頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．虛擬在操作系統(tǒng)中的所謂“虛擬”，是指通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變成若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體(前者)是實(shí)的，即實(shí)際存在的．而后者是虛的，是用戶感覺(jué)上的東西。

第75頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，在多道分時(shí)系統(tǒng)中，雖然只有—個(gè)CPU，但每個(gè)終端用戶卻都認(rèn)為是有一個(gè)CPU在專門為他服務(wù),亦即，利用多道程序技術(shù)可以把一臺(tái)物理上的CPU虛擬為多臺(tái)邏輯上的CPU，也稱為虛處理機(jī)。類似地，也可以把—臺(tái)物理I／O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的I／O設(shè)備。第76頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此外，也可以把一條物理信道虛擬為多條邏輯信道(虛信道)。在操作系統(tǒng)中虛擬的實(shí)現(xiàn)，主要是通道分時(shí)使用的方法。顯然，如果n是某一物理設(shè)備所對(duì)應(yīng)的虛擬的邏輯設(shè)備數(shù)．則虛擬設(shè)備的速度必然是物理設(shè)備速度的1／n.第77頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.異步性在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但由于資源等因素的限制．通常，進(jìn)程的執(zhí)行并非“一氣呵成”，而是以“走走停?！钡姆绞竭\(yùn)行。內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程在何時(shí)執(zhí)行，何時(shí)暫停，以怎樣的速度向前推進(jìn)，每道程序總共需多少時(shí)間才能完成，都是不可預(yù)知的。第78頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月很可能是先進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)后完成；而后進(jìn)人內(nèi)存的作業(yè)先完成?；蛘哒f(shuō)，進(jìn)程是以異步方式運(yùn)行的。盡管如此，但只要運(yùn)行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)多次運(yùn)行，都會(huì)獲得完全相同的結(jié)果，因此，異步運(yùn)行方式是允許的。此即進(jìn)程的異步性，是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。第79頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.2.4操作系統(tǒng)的功能

在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)通常無(wú)法同時(shí)滿足所有作業(yè)的資源要求。為使多道程序能有條不紊地運(yùn)行，操作系統(tǒng)應(yīng)具有這樣幾方面的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的管理：處理機(jī)管理功能、存儲(chǔ)器管理功能、設(shè)備管理功能和文件管理功能。此外，為了方便用戶使用操作系統(tǒng)，還需向用戶提供一個(gè)使用方便的用戶接口。第80頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、存儲(chǔ)器管理功能

存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)是為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲(chǔ)器，提高存儲(chǔ)器的利用率，以及能從邏輯上來(lái)擴(kuò)充內(nèi)存。為此，存儲(chǔ)器管理應(yīng)具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等。

第81頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑴內(nèi)存分配內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配內(nèi)存空間，使它們“各得其所”，提高存儲(chǔ)器的利用率，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。

第82頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配時(shí)，可采取以下兩種方式：①靜態(tài)分配方式。每個(gè)作業(yè)的內(nèi)存空間是在作業(yè)裝入時(shí)確定的；在作業(yè)裝入后的整個(gè)運(yùn)行期間，不允許再申請(qǐng)新的內(nèi)存空間，也不允許作業(yè)在內(nèi)存中“移動(dòng)”。

第83頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②動(dòng)態(tài)分配。每個(gè)作業(yè)所要求的基本內(nèi)存空間也是在裝入時(shí)確定的；但允許作業(yè)在運(yùn)行過(guò)程中繼續(xù)申請(qǐng)新的附加空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)，也允許作業(yè)在內(nèi)存中“移動(dòng)”。第84頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配，在內(nèi)存分配的機(jī)制中應(yīng)具有以下結(jié)構(gòu)和功能：①內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)用于記錄內(nèi)存空間的使用情況，作為內(nèi)存分配的依據(jù)。②內(nèi)存分配功能。系統(tǒng)按照一定的內(nèi)存分配算法為用戶程序分配內(nèi)存空間。第85頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③內(nèi)存回收功能。系統(tǒng)對(duì)于用戶不再需要的內(nèi)存，通過(guò)用戶的釋放請(qǐng)求，去完成系統(tǒng)的回收功能。第86頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑵內(nèi)存保護(hù)內(nèi)存保護(hù)的主要任務(wù)是確保每道用戶程序都在自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，互不干擾。進(jìn)一步說(shuō)，絕不允許用戶程序訪問(wèn)操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)；也不允許轉(zhuǎn)移到非共享的其他用戶程序中去執(zhí)行。

第87頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了確保每道程序只在自己的內(nèi)存區(qū)內(nèi)運(yùn)行，必須設(shè)置內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。一種比較簡(jiǎn)單的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是設(shè)置兩個(gè)界限寄存器，分別用于存放正在執(zhí)行程序的上界和下界。系統(tǒng)需對(duì)每條指令所訪問(wèn)的地址進(jìn)行越界檢查，如果發(fā)生越界，便發(fā)出越界中斷請(qǐng)求，以停止該程序的執(zhí)行。第88頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果這種檢查完全用軟件實(shí)現(xiàn)，則每執(zhí)行一條指令，便需要增加若干條指令去進(jìn)行越界檢查，這將顯著地降低程序的執(zhí)行速度。因此，越界檢查都由硬件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，對(duì)發(fā)生越界后的處理，還須與軟件配合來(lái)完成。第89頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑶地址映射一個(gè)應(yīng)用程序（源程序）經(jīng)編譯后，通常會(huì)形成若干個(gè)目標(biāo)程序；這些目標(biāo)程序再經(jīng)過(guò)鏈接而形成可裝入程序。這些程序的地址都是從“0”開(kāi)始的，程序中的其他地址都是相對(duì)于起始地址計(jì)算的；由這些地址所形成的地址范圍稱為“地址空間”，其中的地址稱為“邏輯地址”或“相對(duì)地址”。

第90頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此外，由內(nèi)存中的一系列單元所限定的地址范圍稱為“內(nèi)存空間”，其中的地址稱為“物理地址”。在多道程序環(huán)境下，地址空間中的邏輯地址和內(nèi)存空間中的物理地址是不可能一致的，因此，存儲(chǔ)器管理必須提供地址映射功能，將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對(duì)應(yīng)的物理地址。該功能同樣應(yīng)在硬件的支持下完成。

第91頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑷內(nèi)存擴(kuò)充由于物理內(nèi)存的容量有限（它是非常寶貴的硬件資源，不可能做得太大），因而難以滿足用戶的需要，勢(shì)必影響到系統(tǒng)的性能。在存儲(chǔ)器管理中的內(nèi)存擴(kuò)充任務(wù)，并非是去增加物理內(nèi)存的容量，而是借助于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上去擴(kuò)充內(nèi)存容量，使用戶所感覺(jué)到的內(nèi)存比物理內(nèi)存大得多；或者是讓更多的用戶程序能并發(fā)運(yùn)行。這樣，即滿足了用戶的需要、改善了系統(tǒng)性能，又基本上不增加硬件投資。第92頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存，系統(tǒng)必須具有內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制，用于實(shí)現(xiàn)下述各功能：①請(qǐng)求調(diào)入功能。允許在僅裝入一部分用戶程序和數(shù)據(jù)的情況下，啟動(dòng)該程序運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)繼續(xù)運(yùn)行時(shí)所需的程序和數(shù)據(jù)尚未裝入內(nèi)存時(shí)，可向操作系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，由操作系統(tǒng)將所需部分調(diào)入內(nèi)存，以便繼續(xù)運(yùn)行。第93頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②置換功能。若內(nèi)存中已無(wú)足夠的空間來(lái)裝入需要調(diào)入的部分時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能將內(nèi)存中的一部分暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)至磁盤上，以便騰出內(nèi)存空間，然后再將所需部分調(diào)入內(nèi)存。第94頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、處理機(jī)管理功能

處理器管理的主要任務(wù)是對(duì)處理器進(jìn)行分配，并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下，處理機(jī)的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位，因而對(duì)處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理。第95頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

它包括以下幾方面：⑴進(jìn)程控制在多道程序環(huán)境下，要使作業(yè)運(yùn)行，必須先為它創(chuàng)建一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)程，并為之分配必要的資源。進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束時(shí)，要立即撤銷該進(jìn)程，以便及時(shí)回收該進(jìn)程所占用的各類資源。進(jìn)程控制的主要任務(wù)便是為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束的進(jìn)程，以及控制進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。第96頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵進(jìn)程同步進(jìn)程是以異步方式運(yùn)行的，并以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。為使多個(gè)進(jìn)程能有條不紊地運(yùn)行，系統(tǒng)中必須設(shè)置進(jìn)程同步機(jī)制。進(jìn)程同步的主要任務(wù)是對(duì)諸進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。第97頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有兩種協(xié)調(diào)方式：①進(jìn)程互斥方式。指諸進(jìn)程在對(duì)臨界資源進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，應(yīng)該用互斥方式。②進(jìn)程同步方式。指在相互合作完成共同任務(wù)的進(jìn)程間，由同步機(jī)構(gòu)對(duì)它們的執(zhí)行次序加以協(xié)調(diào)。

第98頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步與互斥，系統(tǒng)中必須設(shè)置進(jìn)程同步機(jī)制。最簡(jiǎn)單的用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的機(jī)制是為每一種臨界資源配置一把鎖。當(dāng)鎖打開(kāi)時(shí)，進(jìn)程可以對(duì)臨界資源進(jìn)行訪問(wèn)；而關(guān)上時(shí)，則禁止進(jìn)程訪問(wèn)該臨界資源。第99頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

③進(jìn)程通信在多道程序環(huán)境下，可由系統(tǒng)為一個(gè)應(yīng)用程序建立多個(gè)進(jìn)程。這些進(jìn)程相互合作去完成一共同任務(wù)，而在這些相互合作的進(jìn)程之間，往往需要交換信息。第100頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，有三個(gè)相互合作的進(jìn)程，它們是輸入進(jìn)程、計(jì)算進(jìn)程和打印進(jìn)程。輸入進(jìn)程負(fù)責(zé)將所輸入的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算進(jìn)程；計(jì)算進(jìn)程利用輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果傳送給打印進(jìn)程，由打印進(jìn)程把結(jié)果打印出來(lái)。進(jìn)程通信的任務(wù)就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)相互合作進(jìn)程之間的信息交換。第101頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)相互合作的進(jìn)程處于同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，通常是采用直接通信方式。即由源進(jìn)程利用發(fā)送命令直接將消息掛到目標(biāo)進(jìn)程的消息隊(duì)列上，以后由目標(biāo)進(jìn)程利用接收命令從其消息隊(duì)列中取出消息。

第102頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)相互合作的進(jìn)程處于不同的系統(tǒng)中時(shí)，常采用間接通訊方式，即由源進(jìn)程利用發(fā)送命令將消息送入一個(gè)存放消息的中間實(shí)體中，以后由目標(biāo)進(jìn)程利用接收命令從中間實(shí)體中取走消息。該中間實(shí)體通常稱為郵箱，相應(yīng)的通信系統(tǒng)稱為電子郵件系統(tǒng)。第103頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

④調(diào)度等待在后備隊(duì)列上的每個(gè)作業(yè)，通常要經(jīng)過(guò)調(diào)度（包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度兩步），才能執(zhí)行。作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)是從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇若干個(gè)作業(yè)，為它們分配必要的資源（首先是分配內(nèi)存）。第104頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在將它們調(diào)入內(nèi)存后，便為它們建立進(jìn)程，使之成為可能獲得處理機(jī)的就緒進(jìn)程；并將它們按一定算法插入就緒隊(duì)列。而進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)則是從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定的算法選出一新進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使進(jìn)程投入運(yùn)行。在進(jìn)行作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度時(shí)，都必須遵循某種調(diào)度算法。第105頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、設(shè)備管理功能

設(shè)備管理的主要任務(wù)是完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等功能。第106頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑴緩沖管理緩沖管理的基本任務(wù)是管理好各種類型的緩沖區(qū)，如字符緩沖區(qū)和字符塊緩沖區(qū)，以緩和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，最終達(dá)到提高CPU和I/O設(shè)備利用率，進(jìn)而提高系統(tǒng)吞吐量的目的。在不少系統(tǒng)中，還通過(guò)增加緩沖區(qū)容量的辦法來(lái)改善文件系統(tǒng)的性能。

第107頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于不同的系統(tǒng)，可以采用不同類型的緩沖區(qū)機(jī)制。最常見(jiàn)的緩沖區(qū)機(jī)制有單緩沖機(jī)制、能實(shí)現(xiàn)雙向同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的雙緩沖機(jī)制、以及能供多個(gè)設(shè)備同時(shí)使用的公用緩沖池機(jī)制。第108頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵設(shè)備分配設(shè)備分配的基本任務(wù)是根據(jù)用戶的I/O請(qǐng)求，為之分配其所需的設(shè)備。如果在I/O設(shè)備和CPU之間還存在著設(shè)備控制器和I/O通道時(shí)，還須為分配出去的設(shè)備分配相應(yīng)的控制器和通道。

第109頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配，系統(tǒng)中應(yīng)配置設(shè)備控制表、控制器控制表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于記錄設(shè)備及控制器的標(biāo)識(shí)符和狀態(tài)。它們可用以說(shuō)明該設(shè)備是否可用、是否忙碌，以供設(shè)備分配時(shí)參考。在進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同的設(shè)備而采用不同的設(shè)備分配方式。對(duì)于獨(dú)占設(shè)備（臨界資源）的分配，還應(yīng)考慮到該設(shè)備被分配出去后，系統(tǒng)是否安全。設(shè)備用完后還應(yīng)立即加以回收。第110頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑶設(shè)備處理設(shè)備處理程序又稱為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。其基本任務(wù)通常是實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。即由CPU向設(shè)備控制器發(fā)出I/O指令，要求它完成指定的I/O操作；并能接收由設(shè)備控制器發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，給予及時(shí)的響應(yīng)和相應(yīng)的處理。

第111頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月處理過(guò)程是：設(shè)備處理程序首先檢查I/O請(qǐng)求的合法性、了解設(shè)備的狀態(tài)是否空閑、了解有關(guān)傳遞參數(shù)以及設(shè)置設(shè)備的工作方式。然后，便向設(shè)備控制器發(fā)出I/O命令，啟動(dòng)I/O設(shè)備去完成指定的I/O操作。最后是及時(shí)響應(yīng)由控制器發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，并根據(jù)該中斷請(qǐng)求的類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。對(duì)于設(shè)置了通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，設(shè)備處理程序還應(yīng)能根據(jù)用戶的I/O請(qǐng)求，自動(dòng)地構(gòu)成通道程序。

第112頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑷設(shè)備獨(dú)立性和虛擬設(shè)備①設(shè)備獨(dú)立性。設(shè)備獨(dú)立性的基本含義是指應(yīng)用程序獨(dú)立于物理設(shè)備，以使用戶編制的程序與實(shí)際使用的物理設(shè)備無(wú)關(guān)。這種獨(dú)立性不僅能提高用戶程序的可適應(yīng)性，使程序不局限于某具體的物理設(shè)備，而且易于實(shí)現(xiàn)輸入、輸出的重定向。即在I/O操作中所使用的設(shè)備可方便地重新指定，而無(wú)須改變?cè)谐绦颉?/p>

第113頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②虛擬設(shè)備功能。這一功能可把每次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的物理設(shè)備，改造為能同時(shí)供多個(gè)進(jìn)程共享的設(shè)備?；蛘哒f(shuō)，它能把一個(gè)物理設(shè)備變換為多個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯設(shè)備，以使一個(gè)物理設(shè)備能供多個(gè)用戶共享。這樣，不僅提高了設(shè)備的利用率，而且還加速了程序的運(yùn)行，使每個(gè)用戶都感覺(jué)到自己在獨(dú)占該設(shè)備。第114頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、文件管理功能

在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總是把程序和數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)在磁盤和磁帶上，供所有的或指定的用戶使用。為此，在操作系統(tǒng)中必須配置文件管理機(jī)構(gòu)。文件管理的主要任務(wù)，是對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。為此，文件管理應(yīng)具有對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理，目錄管理，文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護(hù)等功能。第115頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑴文件存儲(chǔ)空間的管理為了方便用戶的使用，對(duì)于一些當(dāng)前需要使用的系統(tǒng)文件和用戶文件，都必須存放在可隨機(jī)存取的磁盤上。在多用戶環(huán)境下，若由用戶自己對(duì)文件的存儲(chǔ)進(jìn)行管理，不僅非常困難，而且也必然是十分低效的。因而，需要由文件系統(tǒng)對(duì)諸多文件及文件的存儲(chǔ)空間，實(shí)施統(tǒng)一的管理。其主要任務(wù)是為每個(gè)文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系統(tǒng)的工作速度

第116頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于記錄文件存儲(chǔ)空間的使用情況，以供分配存儲(chǔ)空間時(shí)參考；系統(tǒng)還應(yīng)具有對(duì)存儲(chǔ)空間進(jìn)行分配和回收的功能。為了提高存儲(chǔ)空間的利用率，對(duì)存儲(chǔ)空間的分配通常是采用離散分配方式，以減少外存零頭，并以盤塊為基本分配單位。盤塊的大小通常為512字節(jié)至4K字節(jié)。第117頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑵目錄管理為了使用戶能方便地在外存上找到他所需要的文件，通常由系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)目錄項(xiàng)。目錄項(xiàng)包含文件名、文件屬性、文件在磁盤上的物理位置等。由若干個(gè)目錄項(xiàng)又可構(gòu)成一個(gè)目錄文件。目錄管理的主要任務(wù)是為每個(gè)文件建立其目錄項(xiàng)，并對(duì)眾多的目錄項(xiàng)加以有效的組織，以實(shí)現(xiàn)方便的按名存取。第118頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月也就是說(shuō)，用戶只須提供文件名，即可對(duì)該文件進(jìn)行存取。其次，目錄管理還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)文件共享，這樣，只需在外存上保留一份該共享文件的副本。此外，還應(yīng)能提供快速的目錄查詢手段，以提高文件的檢索速度。第119頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑶文件的讀、寫管理和存取控制①文件的讀、寫管理。讀、寫管理是最基本的功能。這是根據(jù)用戶的請(qǐng)求，從外存中讀取數(shù)據(jù)；或?qū)?shù)據(jù)寫入外存。第120頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在進(jìn)行文件讀（寫）時(shí)，系統(tǒng)先根據(jù)用戶給出的文件名，去檢索文件目錄，從中獲得文件在外存中的位置。然后，利用文件讀（寫）指針，對(duì)文件進(jìn)行讀（寫）。一旦讀（寫）完成，便修改讀（寫）指針，為下一次讀（寫）做好準(zhǔn)備。由于讀和寫操作不會(huì)同時(shí)進(jìn)行，故可以和用一個(gè)讀/寫指針。第121頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②文件的存取控制為了防止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞，在文件系統(tǒng)中必須提供有效的存取控制功能，以實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)：防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件；防止冒名頂替存取文件；防止以不正確的方式使用文件。

第122頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在一個(gè)完善的文件系統(tǒng)中，可以采取多級(jí)保護(hù)設(shè)施來(lái)達(dá)到這一目標(biāo)。第一是進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)存取控制，通常是以使用口令并對(duì)口令進(jìn)行加密的方法來(lái)防止非法用戶進(jìn)入系統(tǒng)，從而不可能進(jìn)行文件訪問(wèn)。第123頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二是用戶級(jí)存取控制，這常常是通過(guò)對(duì)用戶進(jìn)行分類和為用戶分配適當(dāng)?shù)摹拔募嫒?quán)限”等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。第三是文件級(jí)存取控制，這是通過(guò)設(shè)置文件屬性（如只讀、只執(zhí)行、讀/寫等屬性）來(lái)控制對(duì)文件的存取。第124頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、用戶接口

為了方便用戶使用操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)又向用戶提供了“用戶與操作系統(tǒng)的接口”。該接口通常是以命令或系統(tǒng)調(diào)用的形式呈現(xiàn)在用戶面前，前者提供給用戶在鍵盤終端上使用，后者則提供給用戶在編程時(shí)使用。在較晚出現(xiàn)的操作系統(tǒng)中，又向用戶提供了圖形接口。

第125頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑴命令接口為了便于用戶直接或間接地控制自己的作業(yè)，操作系統(tǒng)向用戶提供了命令接口。用戶可通過(guò)該接口向作業(yè)發(fā)出命令以控制作業(yè)的運(yùn)行。該接口又可進(jìn)一步分為聯(lián)機(jī)用戶接口和脫機(jī)用戶接口。

第126頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①聯(lián)機(jī)用戶接口。這是為聯(lián)機(jī)用戶提供的，它由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序所組成。當(dāng)用戶在終端或控制臺(tái)上每鍵入一條命令后，系統(tǒng)便立即轉(zhuǎn)入命令解釋程序，對(duì)該命令進(jìn)行解釋并執(zhí)行該命令。在完成指定功能后，控制又返回到終端或控制臺(tái)上，等待用戶鍵入下一條命令。這樣，用戶可通過(guò)先后鍵入不同的命令，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)的控制，直至作業(yè)完成。第127頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②脫機(jī)用戶接口。該接口是為批處理作業(yè)的用戶提供的，故也稱為批處理用戶接口。它由一組作業(yè)控制語(yǔ)言JCL組成。批處理作業(yè)的用戶不能直接與自己的作業(yè)交互作用，只能委托系統(tǒng)代替用戶對(duì)作業(yè)進(jìn)行控制和干預(yù)。

第128頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵程序接口程序接口是為用戶程序在執(zhí)行中訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的惟一途徑。它由一組系統(tǒng)調(diào)用組成。每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都是一個(gè)能完成特定功能的子程序。第129頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶圖形接口用戶雖然可以通過(guò)聯(lián)機(jī)用戶接口來(lái)取得操作系統(tǒng)的服務(wù)，并控制自己的應(yīng)用程序運(yùn)行，但要求用戶能熟記各種命令的名字和格式，并嚴(yán)格按照規(guī)定的格式輸入命令，這既不方便又花時(shí)間。于是，圖形用戶接口便應(yīng)運(yùn)而生。第130頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖形用戶接口采用了圖形化的操作界面，用非常容易識(shí)別的各種圖標(biāo)來(lái)將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序和文件直觀、逼真地表示出來(lái)。用戶可通過(guò)鼠標(biāo)、菜單和對(duì)話框來(lái)完成各種應(yīng)用程序和文件的操作。此時(shí)用戶已完全不必像使用命令接口那樣去記住命令名及格式，從而把用戶從繁瑣且單調(diào)的操作中解放出來(lái)，也使計(jì)算機(jī)成為一種非常有效且生動(dòng)有趣的工具。第131頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖形用戶接口可以方便地將文字、圖形和圖像集成在一個(gè)文件中。可在文字型文件中加入一幅或多幅彩色圖畫，也可以在圖畫中寫入必要的文字，而且還可進(jìn)一步將圖畫、文字和聲音集成在一起。

20世紀(jì)90年代推出的主流操作系統(tǒng)都提供了圖形用戶接口。第132頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.2.5操作系統(tǒng)實(shí)例

由上邊的內(nèi)容我們知道計(jì)算機(jī)是由硬件和軟件組成的，缺了任何一樣都無(wú)法運(yùn)行。我們對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，都是利用操作系統(tǒng)來(lái)完成。最初的計(jì)算機(jī)沒(méi)有操作系統(tǒng)，人們通過(guò)各種操作按鈕來(lái)控制計(jì)算機(jī)，后來(lái)出現(xiàn)了匯編語(yǔ)言，并將它的編譯器內(nèi)置到計(jì)算機(jī)中，操作人員通過(guò)有孔的紙帶將程序輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行編譯。第133頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

這些將語(yǔ)言內(nèi)置的計(jì)算機(jī)只能由操作人員自己編寫程序來(lái)運(yùn)行，不利于設(shè)備、程序的共用。為了解決這種問(wèn)題，就出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，這樣就很好實(shí)現(xiàn)了程序的共用，以及對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源的管理，使人們可以從更高層次對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，而不用關(guān)心其底層的運(yùn)作。第134頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月 操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)必不可少的系統(tǒng)軟件，是計(jì)算機(jī)的靈魂所在?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)都是通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)解釋人們的命令，從而達(dá)到控制計(jì)算機(jī)的目的。幾乎所有的應(yīng)用程序也是基于操作系統(tǒng)的。第135頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．操作系統(tǒng)誕生——盤古開(kāi)天地最初的操作系統(tǒng)出現(xiàn)在IBM/704大型機(jī)上，而微型計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)則誕生于20世紀(jì)70年代——CP/M。CP/M是ControlProgramMonitor的縮寫。

第136頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

CP/M是加里.基爾達(dá)爾領(lǐng)導(dǎo)的DigisatReseach公司為8位機(jī)開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)，它能夠進(jìn)行文件管理，具有磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，可以控制磁盤的輸入輸出、顯示器的顯示，以及打印的輸出，它是當(dāng)時(shí)操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。第137頁(yè)，課件共150頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．操作系統(tǒng)遠(yuǎn)古霸主——DOS1981年IBM公司首次推出了IBM-PC個(gè)人計(jì)算機(jī)，在微機(jī)中采用了Microsoft公司開(kāi)發(fā)的MS-DOS操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)在CP/M的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大的擴(kuò)充，增加了