計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理講義ch

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1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理 課程參考書 1. [張]張堯?qū)W，史美林，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程，清華大學(xué)出版社，1993年9月 2. [Stallings98]William Stallings, Operating Systems(3rd edition), 清華大學(xué)出版社, 1998年6月 3. [屠]屠立德，屠祁，操作系統(tǒng)基礎(chǔ)（第二版），清華大學(xué)出版社，1995年9月 4. [solomon] David A. Solomon, Windows NT 技術(shù)內(nèi)幕，清華大學(xué)出版社，1999年7月， 5. [Vahalia] Uresh Vahalia, UNIX高級(jí)教程—系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)幕，清華大

2、學(xué)出版社，1999年5月； 課程要求 作業(yè)：10% 上機(jī)實(shí)驗(yàn)：10% 考試：70% 課程報(bào)告：10% 第一章 緒論 1.1 什么是操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的地位和目標(biāo) 操作系統(tǒng) operating system(OS) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (層次結(jié)構(gòu)) 軟件 硬件及固件（裸機(jī)） 應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件 編輯軟件，編譯軟件 操作系統(tǒng) 圖1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位 操作系統(tǒng)的地位：緊貼系統(tǒng)硬件之上，所有其他軟件之下（是其他軟件的共同環(huán)境） 引入操作系統(tǒng)的目標(biāo)：

3、¨ 有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）：管理和分配硬件、軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程 ¨ 方便性（用戶的觀點(diǎn)）：提供良好的、一致的用戶接口，彌補(bǔ)硬件系統(tǒng)的類型和數(shù)量差別 ¨ 可擴(kuò)充性（開放的觀點(diǎn)）：硬件的類型和規(guī)模、操作系統(tǒng)本身的功能和管理策略、多個(gè)系統(tǒng)之間的資源共享和互操作 操作系統(tǒng)的作用和組成 操作系統(tǒng)的作用：幾種觀點(diǎn) (1) OS是計(jì)算機(jī)硬件、軟件資源的管理者。 管理對(duì)象包括：CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備、信息（數(shù)據(jù)和軟件）； 管理的內(nèi)容：資源的當(dāng)前狀態(tài)（數(shù)量和使用情況）、資源的分配、回收和訪問操作，相應(yīng)管理策略（包括用戶權(quán)限）。 (2) OS是用戶使用系統(tǒng)硬件、軟件的接

4、口。通常包括兩種方式： 系統(tǒng)命令（命令行、菜單式、命令腳本式、圖形用戶接口GUI）； 系統(tǒng)調(diào)用（形式上類似于過程調(diào)用，在應(yīng)用編程中使用）。 (3) OS是擴(kuò)展機(jī)(extended machine)/虛擬機(jī)(virtual machine)。 在裸機(jī)上添加：設(shè)備管理、文件管理、存儲(chǔ)管理（針對(duì)內(nèi)存和外存）、處理機(jī)管理（針對(duì)CPU）； 另外，為合理組織工作流程：作業(yè)管理、進(jìn)程管理。 操作系統(tǒng)的組成 (1) 管理模塊：針對(duì)不同管理對(duì)象的程序模塊（通常稱為操作系統(tǒng)核心） (2) 用戶接口：如外殼(shell)、窗口系統(tǒng) ¨ 在shell中，通過運(yùn)行其他程序來完成各種功能 操作系統(tǒng)的非

5、形式化定義（關(guān)鍵點(diǎn)）：系統(tǒng)軟件，程序模塊的集合，資源管理和用戶接口功能 操作系統(tǒng)舉例 僅僅是列舉，不作詳述 ¨ MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT ¨ UNIX: BSD, SRV4, OSF1, Solaris, Linux ¨ Novell Netware 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史 操作系統(tǒng)發(fā)展過程中主要討論操作系統(tǒng)的外部特征。 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿? “需求推動(dòng)發(fā)展” (1) 提高資源的利用率和系統(tǒng)性能：計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)昂貴，用作集中計(jì)算 (2) 方便用戶：用戶上機(jī)、調(diào)試程

6、序，分散計(jì)算時(shí)的事務(wù)處理和非專業(yè)用戶（商業(yè)和辦公、家庭） (3) 器件的發(fā)展：CPU的位寬度（指令和數(shù)據(jù)）、快速外存 手工操作 1946 ~ 50年代（電子管），集中計(jì)算（計(jì)算中心），計(jì)算機(jī)資源昂貴； 工作方式 2 用戶：用戶既是程序員，又是操作員；用戶是計(jì)算機(jī)專業(yè)人員； 2 編程語言：為機(jī)器語言； 2 輸入輸出：紙帶或卡片； 計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn) 1) 用戶獨(dú)占全機(jī)：不出現(xiàn)資源被其他用戶占用，資源利用率低； 2) CPU等待用戶：計(jì)算前，手工裝入紙帶或卡片；計(jì)算完成后，手工卸取紙帶或卡片；CPU利用率低； 主要矛盾 1) 計(jì)算機(jī)處理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪費(fèi)

7、）； 2) 用戶獨(dú)占全機(jī)的所有資源； 提高效率的途徑 專門的操作員，批處理 單道批處理系統(tǒng)(simple batch processing) 50年代末 ~ 60年代中（晶體管）：利用磁帶把若干個(gè)作業(yè)分類編成作業(yè)執(zhí)行序列，每個(gè)批作業(yè)由一個(gè)專門的監(jiān)督程序（Monitor）自動(dòng)依次處理。可使用匯編語言開發(fā)。 批處理中的作業(yè)的組成： 包括用戶程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書（作業(yè)控制語言） “批”： 供一次加載的磁帶或磁盤，通常由若干個(gè)作業(yè)組裝成，在處理中使用一組相同的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)帶） 兩種批處理方式 (1) 聯(lián)機(jī)批處理 慢速的輸入輸出處理仍直接由主機(jī)來完成； 2 用戶提交作業(yè)

8、：以紙帶或卡片為介質(zhì)； 2 操作員合成批作業(yè)：結(jié)果為磁帶介質(zhì)； 2 批作業(yè)處理：對(duì)批作業(yè)中的每個(gè)作業(yè)進(jìn)行相同的處理：從磁帶讀入用戶作業(yè)和編譯鏈接程序，編譯鏈接用戶作業(yè)，生成可執(zhí)行程序；啟動(dòng)執(zhí)行；執(zhí)行結(jié)果輸出。 這時(shí)的問題：輸入輸出時(shí)，CPU處于等待狀態(tài)。 (2) 脫機(jī)批處理（緩沖技術(shù)的一種） 利用衛(wèi)星機(jī)完成輸入輸出功能。主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)可并行工作。 衛(wèi)星機(jī)：完成面向用戶的輸入輸出（紙帶或卡片），中間結(jié)果暫存在磁帶或磁盤上。 作業(yè)控制命令由監(jiān)督程序(monitor)來執(zhí)行，完成如裝入程序、編譯、運(yùn)行等操作 ¨ 優(yōu)點(diǎn)：同一批內(nèi)各作業(yè)的自動(dòng)依次更替，改善了主機(jī)CPU和I/O設(shè)備的使用效率

9、，提高了吞吐量 ¨ 缺點(diǎn)：磁帶或磁盤需要人工裝卸，作業(yè)需要人工分類，監(jiān)督程序易遭到用戶程序的破壞（由人工干預(yù)才可恢復(fù)） 通道和中斷技術(shù)的出現(xiàn) 60年代初，發(fā)展了通道技術(shù)和中斷技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)使監(jiān)督程序在負(fù)責(zé)作業(yè)運(yùn)行的同時(shí)提供I/O控制功能。 2 通道用于控制I/O設(shè)備與內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。啟動(dòng)后可獨(dú)立于CPU運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)CPU與I/O的并行。 ¨ 通道：專用的I/O處理器，可與CPU并行工作－－使 I/O聯(lián)機(jī)處理 2 中斷是指CPU在收到外部中斷信號(hào)后，停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理該中斷事件，完畢后回到原來斷點(diǎn)繼續(xù)工作。 ¨ 中斷：中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)，中斷點(diǎn)（暫停當(dāng)前任務(wù)并保存現(xiàn)場(chǎng)），

10、中斷處理例程，中斷返回（恢復(fù)中斷點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)并繼續(xù)原有任務(wù)）－－處理算術(shù)溢出和非法操作碼，死循環(huán)（利用時(shí)鐘中斷進(jìn)行超時(shí)限定） 監(jiān)督程序發(fā)展為執(zhí)行系統(tǒng)(executive system)，常駐內(nèi)存 單道批處理的主要問題 CPU和I/O設(shè)備使用忙閑不均（取決于當(dāng)前作業(yè)的特性）。對(duì)計(jì)算為主的作業(yè)，外設(shè)空閑；對(duì)I/O為主的作業(yè)，CPU空閑； 多道批處理系統(tǒng)(multiprogramming system) 60年代中 ~ 70年代中（集成電路），利用多道批處理提高資源的利用率。 多道批處理的運(yùn)行特點(diǎn)： 2 多道：內(nèi)存中同時(shí)存放幾個(gè)作業(yè)； 2 宏觀上并行運(yùn)行：都處于運(yùn)行狀態(tài)，但都未運(yùn)行完；

11、 2 微觀上串行運(yùn)行：各作業(yè)交替使用CPU； 在當(dāng)前運(yùn)行的作業(yè)需作I/O處理時(shí)，CPU轉(zhuǎn)而執(zhí)行另一個(gè)作業(yè)。（I/O完成后是否立刻恢復(fù)執(zhí)行？要等到其他程序再次I/O時(shí)） 多道批處理系統(tǒng)的特征 2 優(yōu)點(diǎn)： 資源利用率高：CPU和內(nèi)存利用率較高； 作業(yè)吞吐量大：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成的工作總量大； 2 缺點(diǎn)： 用戶交互性差：整個(gè)作業(yè)完成后或中間出錯(cuò)時(shí)，才與用戶交互，不利于調(diào)試和修改； 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)：短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間顯著增長(zhǎng)； 批處理：交互性差－－提高對(duì)CPU利用率； 分時(shí)處理：用戶與應(yīng)用程序隨時(shí)交互，控制程序運(yùn)行，適于商業(yè)和辦公事務(wù)處理－－縮短響應(yīng)時(shí)間 分時(shí)系統(tǒng)(time-s

12、haring system) 70年代中期至今 “分時(shí)”的含義 分時(shí)是指多個(gè)用戶分享使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)。多個(gè)程序分時(shí)共享硬件和軟件資源（注意區(qū)分：硬件各部分的分時(shí)，如CPU和DMA使用總線和內(nèi)存）。 (1) 多個(gè)用戶分時(shí)：?jiǎn)蝹€(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)的效率低，因而允許多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)在內(nèi)存中，分別服務(wù)于不同的用戶。有用戶輸入時(shí)由CPU執(zhí)行，處理完一次用戶輸入后程序暫停，等待下一次用戶輸入－－時(shí)走時(shí)停 (2) 前臺(tái)和后臺(tái)程序(foreground & background)分時(shí)：后臺(tái)程序不占用終端輸入輸出，不與用戶交互－－現(xiàn)在的圖形用戶界面(GUI)，除當(dāng)前交互的程序(輸入焦點(diǎn))之外，其他程序均作

13、為后臺(tái) 通常按時(shí)間片(time slice)分配：各個(gè)程序在CPU上執(zhí)行的輪換時(shí)間 搶先式和非搶先式(preemptive & non-preemptive)：出讓CPU是OS強(qiáng)迫或程序主動(dòng) 2 搶先式：OS強(qiáng)近出讓CPU； 2 非搶先式：程序主動(dòng)出讓CPU； 分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn) (1) 人機(jī)交互性好。在調(diào)試和運(yùn)行程序時(shí)由用戶自己操作。 (2) 共享主機(jī)：多個(gè)用戶同時(shí)使用。 (3) 用戶獨(dú)立性：對(duì)每個(gè)用戶而言好象獨(dú)占主機(jī)。 現(xiàn)在的許多操作系統(tǒng)都具有分時(shí)處理的功能，在分時(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，操作系統(tǒng)的發(fā)展開始分化，如實(shí)時(shí)系統(tǒng)、通用系統(tǒng)、個(gè)人系統(tǒng)等。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)(real-time sy

14、stem) 用于工業(yè)過程控制、軍事實(shí)時(shí)控制、金融等領(lǐng)域，包括實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)信息處理 要求：響應(yīng)時(shí)間短，在一定范圍之內(nèi)；系統(tǒng)可靠性高 任務(wù)的類型： ¨ 周期性實(shí)時(shí)任務(wù)： ¨ 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)：截止時(shí)間(deadline)，開始截止時(shí)間（最晚開始時(shí)間）和完成截止時(shí)間（最晚完成時(shí)間） 硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)(hard and soft real-time task) 目前的操作系統(tǒng)，通常具有分時(shí)、實(shí)時(shí)和批處理功能，又稱作通用操作系統(tǒng)。可適用于計(jì)算、事務(wù)處理等多種領(lǐng)域，能運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上，如 UNIX系統(tǒng)、Windows NT等。－－通用化、小型化 1.3 操作系統(tǒng)的分類 操作系

15、統(tǒng)分類主要討論操作系統(tǒng)的內(nèi)部特征。 批處理操作系統(tǒng)(Batch Processing Operation System) 作業(yè)的處理流程： 2 作業(yè)提交：作業(yè)的輸入； 2 作業(yè)執(zhí)行 2 作業(yè)完成：作業(yè)的輸出； 單道(uniprogramming)和多道批處理的比較： 單道 多道 內(nèi)存使用 每次一個(gè)作業(yè) 每次多個(gè)作業(yè)（充分利用內(nèi)存） 作業(yè)次序 順序，先進(jìn)先出 無確定次序 多道程序系統(tǒng)和多處理系統(tǒng)(multiprocessing system)的區(qū)別：前者指多個(gè)程序同時(shí)在內(nèi)存中交替運(yùn)行，后者指多個(gè)處理器。 批處理的主要特征： (1) 用戶脫機(jī)使用計(jì)算

16、機(jī)：作業(yè)提交后直到獲得結(jié)果之前，用戶無法與作業(yè)交互。 (2) 作業(yè)成批處理： (3) 多道程序并行：充分利用系統(tǒng)資源。 多道批處理系統(tǒng)的資源利用效率特征是基于各作業(yè)對(duì)系統(tǒng)資源的需求差異得到的。例如：有3個(gè)作業(yè)A、B、C，分別為計(jì)算、檢索和打印作業(yè)，單道運(yùn)行時(shí)間分別為5分、15分和10分鐘。它們可并行在15分鐘內(nèi)完成3個(gè)作業(yè)。各資源的利用效率為： CPU 打印機(jī) 磁帶 單道 17% 33% 50% 多道 33% 66% 100% 多道批處理系統(tǒng)上的技術(shù) (1) 作業(yè)調(diào)度：作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)保存和恢復(fù)－－上下文切換 (2) 資源共享：資源的競(jìng)爭(zhēng)和同步－－互斥(ex

17、clusion)和同步(synchronization)機(jī)制 (3) 內(nèi)存使用：提高內(nèi)存使用效率（為當(dāng)前由CPU執(zhí)行的程序提供足夠的內(nèi)存）－－覆蓋(overlay)，交換(swap)和虛擬存儲(chǔ)(virtual memory) (4) 內(nèi)存保護(hù)：系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)和各應(yīng)用程序存儲(chǔ)區(qū)不可沖突－－存儲(chǔ)保護(hù) (5) 文件非順序存放、隨機(jī)存取 出現(xiàn)：作業(yè)管理、處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、外設(shè)管理、文件系統(tǒng)管理(file system) 分時(shí)操作系統(tǒng)(Time Sharing Operating System) 分時(shí)的定義 把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源（尤其是CPU時(shí)間）進(jìn)行時(shí)間上的分割，每個(gè)時(shí)間段稱為一個(gè)時(shí)間片

18、，每個(gè)用戶依次輪流使用時(shí)間片。 分時(shí)系統(tǒng)的特征： 2 多路性：多個(gè)用戶同時(shí)工作，共享系統(tǒng)資源，提高了資源利用率。節(jié)省維護(hù)開支，可靠性高：笨終端－－至今仍在使用。促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，提高資源利用率：遠(yuǎn)地用戶通過終端（較便宜）聯(lián)機(jī)使用。 2 獨(dú)立性：各用戶獨(dú)立操作，互不干擾。 2 交互性：系統(tǒng)能及時(shí)對(duì)用戶的操作進(jìn)行響應(yīng)，顯著提高調(diào)試和修改程序的效率：縮短了周轉(zhuǎn)時(shí)間。 聯(lián)機(jī)(on-line) 或稱為“在線”：用戶輸入輸出，跟本地遠(yuǎn)地系統(tǒng)連接，是同時(shí)進(jìn)行的。與脫機(jī)(off-line)或“離線”相對(duì)應(yīng)。 分時(shí)系統(tǒng)的分類 (1) 單道分時(shí)：調(diào)入-調(diào)出(Roll-in/Roll-out)，

19、I/O開銷太大 (2) 前臺(tái)后臺(tái)分時(shí)：后臺(tái)存放批處理作業(yè)，內(nèi)存的劃分是固定的，不靈活 (3) 多道分時(shí)：需要解決加載程序時(shí)地址空間重定位的問題（靜-動(dòng)） 關(guān)鍵問題： (1) 及時(shí)接受輸入－－多個(gè)I/O端口，設(shè)立多路緩沖區(qū) (2) 及時(shí)響應(yīng)－－提高對(duì)換速度（快速外存）、限制用戶數(shù)目、縮短時(shí)間片（可能引起對(duì)換次數(shù)增多，開銷增大，程序總運(yùn)行時(shí)間增大） (3) 減少對(duì)換信息量－－可重入代碼(re-entrant code)；請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理－－只對(duì)換部分程序 ¨ 遞歸(recursion)是自己對(duì)自己的重入 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Real Time Operating System) 實(shí)時(shí)

20、操作系統(tǒng)主要用于過程控制、事務(wù)處理等有實(shí)時(shí)要求的領(lǐng)域，其主要特征是實(shí)時(shí)性和可靠性。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征 (1) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理：提供系統(tǒng)日期和時(shí)間、定時(shí)和延時(shí)等時(shí)鐘管理功能； (2) 過載保護(hù)：緩沖區(qū)排隊(duì)，丟棄某些任務(wù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)周期； 過載是指進(jìn)入系統(tǒng)的任務(wù)數(shù)目超出系統(tǒng)的處理能力。 (3) 高度可靠性和安全性－－容錯(cuò)能力（如故障自動(dòng)復(fù)位）和冗余備份（雙機(jī)，關(guān)鍵部件）； 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的區(qū)別 1) 專用系統(tǒng)：許多實(shí)時(shí)系統(tǒng)是專用系統(tǒng)，而批處理與分時(shí)系統(tǒng)通常是通用系統(tǒng)。 2) 實(shí)時(shí)控制：實(shí)時(shí)系統(tǒng)用于控制實(shí)時(shí)過程，要求對(duì)外部事件的迅速響應(yīng)，具有較強(qiáng)的中斷處理機(jī)構(gòu)。 3)

21、 高可靠性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)用于控制重要過程，要求高度可靠，具有較高冗余。如雙機(jī)系統(tǒng)。 4) 事件驅(qū)動(dòng)和隊(duì)列驅(qū)動(dòng)：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的工作方式：接受外部消息，分析消息，調(diào)用相應(yīng)處理程序進(jìn)行處理。 5) 可與通用系統(tǒng)結(jié)合成通用實(shí)時(shí)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)處理前臺(tái)作業(yè)，批處理為后臺(tái)作業(yè)。 多處理操作系統(tǒng)(Multi-processor Operating System) 多處理操作系統(tǒng)的出現(xiàn)是為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能和可靠性。提高性能有兩條途徑：提高各個(gè)組成部分的速度、增大處理的并行程度。75年前后，出現(xiàn)多處理機(jī)系統(tǒng)(multi-processor)。 多處理機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： (1) 增加系統(tǒng)的吞吐量：N個(gè)處理器加速比

22、達(dá)不到N倍（額外的調(diào)度開銷，算法的并行化） (2) 提高系統(tǒng)可靠性：故障時(shí)系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行 多處理機(jī)系統(tǒng)的類型： (1) 緊密耦合(tightly-coupled)：各處理機(jī)之間通過快速總線或開關(guān)陣列相連，共享內(nèi)存，整體系統(tǒng)由一個(gè)統(tǒng)一的OS管理（一個(gè)OS核心）。 (2) 松散耦合(loosely-coupled)：各處理機(jī)帶有各自的存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備和操作系統(tǒng)，通過通道或通信線路相連。每個(gè)處理機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行OS。 多處理操作系統(tǒng)的類型 要運(yùn)行OS本身、I/O處理（如中斷響應(yīng)）、應(yīng)用程序 (1) 非對(duì)稱式多重處理(Asymmetric Multiprocessing, ASMP)：又稱主

23、從模式(Master-slave mode)。 主處理器：只有一個(gè)，運(yùn)行OS。管理整個(gè)系統(tǒng)的資源，為從處理器分配任務(wù)； 從處理器：可有多個(gè)，執(zhí)行應(yīng)用程序或I/O處理。 特點(diǎn)：不同性質(zhì)任務(wù)的負(fù)載不均，可靠性不夠高，不易移植（通常要求硬件也是“非對(duì)稱”）。 (2) 對(duì)稱式多重處理(Symmetric Multiprocessing, SMP)：OS交替在各個(gè)處理器上執(zhí)行。任務(wù)負(fù)載較為平均，性能調(diào)節(jié)容易－－“傻瓜式” 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS, Network Operating System) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在通常操作系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為網(wǎng)

24、上計(jì)算機(jī)進(jìn)行方便而有效的網(wǎng)絡(luò)資源共享，提供網(wǎng)絡(luò)用戶所需各種服務(wù)的軟件和相關(guān)規(guī)程的集合。 網(wǎng)絡(luò)功能與操作系統(tǒng)的結(jié)合程度是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。早期的作法是通常操作系統(tǒng)附加網(wǎng)絡(luò)軟件，過渡到網(wǎng)絡(luò)功能成為操作系統(tǒng)的有機(jī)組成部分。它們的區(qū)別在于：網(wǎng)絡(luò)功能的強(qiáng)弱、使用是否方便等。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 一些自主的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過通信設(shè)施相互連接，完成信息交換、資源共享、互操作和協(xié)同工作等功能。 引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的目的：完成新的應(yīng)用（進(jìn)行自動(dòng)的信息交換），提高性能－價(jià)格比（共享昂貴資源） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 (1) 按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌▊鬏斆襟w和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所連接的幾何形狀）：星形、環(huán)形、總線形、不規(guī)則形等； (

25、2) 按地理范圍：局域網(wǎng)（LAN, Local Area Network）、城域網(wǎng)(MAN, Metropolitan Area Network)、廣域網(wǎng)(WAN, Wide Area Network)； (3) 按網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)－－內(nèi)在特性，決定其性能（如效率隨負(fù)載的變化、實(shí)時(shí)性、優(yōu)先級(jí)） Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, ATM 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能 1) 通常操作系統(tǒng)的功能：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理等； 2) 網(wǎng)絡(luò)通信功能：通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸； 3) 資源管理：協(xié)調(diào)各用戶使用； 4) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：文件和設(shè)備共享，信

26、息發(fā)布； 5) 網(wǎng)絡(luò)管理：安全管理、故障管理、性能管理等； 6) 互操作：直接控制對(duì)方比交換數(shù)據(jù)更為困難； 分布式操作系統(tǒng)(Distributed Operating System) 分布式系統(tǒng)：處理和控制的分散（相對(duì)于集中式系統(tǒng)） 分布式系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，它的基本特征是處理上的分布，即功能和任務(wù)的分布。分布式操作系統(tǒng)的所有系統(tǒng)任務(wù)可在系統(tǒng)中任何處理機(jī)上運(yùn)行，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)的任務(wù)分配并自動(dòng)調(diào)度各處理機(jī)的工作負(fù)載。 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 分布式系統(tǒng)是緊密耦合系統(tǒng)：分布式OS是在各機(jī)上統(tǒng)一建立的“OS同質(zhì)”，直接管理CPU、

27、存儲(chǔ)器和外設(shè)；統(tǒng)一進(jìn)行全系統(tǒng)的管理； 2 網(wǎng)絡(luò)通常容許異種OS互連，各機(jī)上各種服務(wù)程序需按不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議“協(xié)議同質(zhì)”。 (2) 并行性： 2 分布式OS可以將一個(gè)進(jìn)程分散在各機(jī)上并行執(zhí)行“進(jìn)程遷移”； 2 網(wǎng)絡(luò)則各機(jī)上的進(jìn)程獨(dú)立。 (3) 透明性：用戶是否知道或指定資源在哪個(gè)機(jī)器上（如CPU、內(nèi)存或外設(shè)）。 2 分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度對(duì)用戶透明，用戶不了解所占有資源的位置； 2 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用要由用戶明確指定； (4) 健壯性：分布式系統(tǒng)要求更強(qiáng)的容錯(cuò)能力（工作時(shí)系統(tǒng)重構(gòu)） 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(Personal Computer Operating Syst

28、em) 針對(duì)單用戶使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化的操作系統(tǒng)。 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的特征 2 應(yīng)用領(lǐng)域：事務(wù)處理、個(gè)人娛樂， 2 系統(tǒng)要求：使用方便、支持多種硬件和外部設(shè)備（多媒體設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程通信）、效率不必很高。 常用的個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) ¨ 單用戶單任務(wù)：MS DOS ¨ 單用戶多任務(wù)：OS/2, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT ¨ 多用戶多任務(wù)：UNIX(SCO UNIX, Solaris x86, Linux, FreeBSD) 1.4 操作系統(tǒng)的特征和服務(wù) 操作系統(tǒng)的特征 并發(fā)(concurrency) 多個(gè)事件在同

29、一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生。操作系統(tǒng)是一個(gè)并發(fā)系統(tǒng)，各進(jìn)程間的并發(fā)，系統(tǒng)與應(yīng)用間的并發(fā)。操作系統(tǒng)要完成這些并發(fā)過程的管理。并行(parallel)是指在同一時(shí)刻發(fā)生。 ¨ 在多道程序處理時(shí)，宏觀上并發(fā)，微觀上交替執(zhí)行（在單處理器情況下）。 ¨ 程序的靜態(tài)實(shí)體是可執(zhí)行文件，而動(dòng)態(tài)實(shí)體是進(jìn)程（或稱作任務(wù)），并發(fā)指的是進(jìn)程。 共享(sharing) 多個(gè)進(jìn)程共享有限的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用。資源在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)交替被多個(gè)進(jìn)程所用。 ¨ 互斥共享（如音頻設(shè)備）：資源分配后到釋放前，不能被其他進(jìn)程所用。 ¨ 同時(shí)訪問（如可重入代碼，磁盤文件） ¨ 資源分配難以達(dá)到最優(yōu)化

30、 虛擬(virtual) 一個(gè)物理實(shí)體映射為若干個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯實(shí)體－－分時(shí)或分空間。虛擬是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源利用率。 ¨ CPU－－每個(gè)用戶（進(jìn)程）的“虛處理機(jī)” ¨ 存儲(chǔ)器－－每個(gè)進(jìn)程都占有的地址空間（指令＋數(shù)據(jù)＋堆棧） ¨ 顯示設(shè)備－－多窗口或虛擬終端(virtual terminal) 異步性(asynchronism) 也稱不確定性，指進(jìn)程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時(shí)間的不確定性； ¨ 進(jìn)程的運(yùn)行速度不可預(yù)知：分時(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，“時(shí)走時(shí)?！保豢深A(yù)知每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)快慢 ¨ 判據(jù)：無論快慢，應(yīng)該結(jié)果相同－－通過進(jìn)程互斥和同步手段來保證 ¨ 難

31、以重現(xiàn)系統(tǒng)在某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)（包括重現(xiàn)運(yùn)行中的錯(cuò)誤） ¨ 性能保證：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)相似，但通過資源預(yù)留以保證性能 操作系統(tǒng)的服務(wù) (1) 服務(wù)類型 ¨ 程序執(zhí)行和終止（包括分配和回收資源） ¨ I/O操作 ¨ 文件系統(tǒng)操作 ¨ 通信：本機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)之間（通常通信服務(wù)的使用者為進(jìn)程，而不是籠統(tǒng)說“主機(jī)”） ¨ 配置管理：硬件、OS本身、其他軟件 ¨ 差錯(cuò)檢測(cè) (2) 服務(wù)提供方式：系統(tǒng)命令和系統(tǒng)調(diào)用 參見(2) 1.5 操作系統(tǒng)的功能 處理機(jī)管理 完成處理機(jī)資源的分配調(diào)度等功能。 (1) 進(jìn)程控制：創(chuàng)建、撤銷、掛起、改變運(yùn)行優(yōu)先級(jí)等－－主動(dòng)改變進(jìn)程的狀態(tài) (2

32、) 進(jìn)程同步：協(xié)調(diào)并發(fā)進(jìn)程之間的推進(jìn)步驟，以協(xié)調(diào)資源共享；－－交換信息能力弱 (3) 進(jìn)程通信：進(jìn)程之間傳送數(shù)據(jù)，以協(xié)調(diào)進(jìn)程間的協(xié)作；－－交換信息能力強(qiáng)，也可以用來協(xié)調(diào)進(jìn)程之間的推進(jìn) (4) 調(diào)度：作業(yè)和進(jìn)程的運(yùn)行切換，以充分利用處理機(jī)資源和提高系統(tǒng)性能；－－未必是進(jìn)程控制操作所引起（可能是時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、I/O操作） ¨ 同一類型內(nèi)的公平性、高效率（吞吐量大）、作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間等 存儲(chǔ)管理 管理目標(biāo)：提高利用率、方便用戶使用、提供足夠的存儲(chǔ)空間、方便進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。 (1) 存儲(chǔ)分配與回收：不說是內(nèi)存 (2) 存儲(chǔ)保護(hù)：保證進(jìn)程間互不干擾、相互保密；如：訪問合法性檢查、甚至要防止從“垃

33、圾”中竊取其他進(jìn)程的信息； (3) 地址映射（變換）：進(jìn)程邏輯地址到內(nèi)存物理地址的映射； (4) 內(nèi)存擴(kuò)充（覆蓋、交換和虛擬存儲(chǔ)）：提高內(nèi)存利用率、擴(kuò)大進(jìn)程的內(nèi)存空間； 設(shè)備管理 設(shè)備管理的目標(biāo)是：方便的設(shè)備使用、提高CPU與I/O設(shè)備利用率； (1) 設(shè)備操作：利用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（通常在內(nèi)核中）完成對(duì)設(shè)備的操作。還需處理外設(shè)的IRQ。 (2) 設(shè)備獨(dú)立性(device independence)：提供統(tǒng)一的I/O設(shè)備接口，使應(yīng)用程序獨(dú)立于物理設(shè)備，提高可適應(yīng)性；在同樣的接口和操作下完成不同的內(nèi)容（如FAX Modem作為Windows上的打印機(jī)設(shè)備）。 (3) 設(shè)備分配與回收：

34、在多用戶間共享I/O設(shè)備資源。 虛擬設(shè)備(virtual device)：設(shè)備由多個(gè)進(jìn)程共享，每個(gè)進(jìn)程如同獨(dú)占。 (4) 緩沖區(qū)管理：匹配CPU和外設(shè)的速度，提高兩者的利用率（單緩沖區(qū)、雙緩沖區(qū)和公用緩沖區(qū)） 信息管理 解決軟件資源的存儲(chǔ)、共享、保密和保護(hù)。 (1) 文件存儲(chǔ)空間管理：解決如何存放信息，以提高空間利用率和讀寫性能。 (2) 目錄管理：解決信息檢索問題。文件的屬性（如文件名）、單一副本賦予多文件名 (3) 文件的讀寫管理和存取控制：解決信息安全問題。系統(tǒng)設(shè)口令“哪個(gè)用戶”、用戶分類“哪個(gè)用戶組”、文件權(quán)限“針對(duì)用戶或用戶組的讀寫權(quán)” (4) 軟件管理：軟件的版本

35、、相互依賴關(guān)系、安裝和拆除等 用戶接口 目標(biāo)：提供一個(gè)友好的用戶訪問操作系統(tǒng)的接口。操作系統(tǒng)向上提供兩種接口： (1) 系統(tǒng)命令：供用戶用于組織和控制自己的作業(yè)運(yùn)行。命令行、菜單式或GUI“聯(lián)機(jī)”；命令腳本“脫機(jī)” (2) 編程接口：供用戶程序和系統(tǒng)程序調(diào)用操作系統(tǒng)功能。系統(tǒng)調(diào)用和高級(jí)語言庫(kù)函數(shù)； 1.6 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展，功能越強(qiáng)，OS自身代碼量越大－－采用良好的結(jié)構(gòu)：有利于保證正確性以及自身修改和擴(kuò)充。 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1) 可維護(hù)性 容易修改與否稱為可維護(hù)性；有三種可能的維護(hù)： 2 改錯(cuò)性維護(hù)：改正已發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤； 2 適應(yīng)性維護(hù)：修改軟件，使之

36、適應(yīng)新的運(yùn)行環(huán)境（硬件環(huán)境和軟件環(huán)境）；如：操作系統(tǒng)的移植。 2 完善性維護(hù)：增加新功能； 2) 可靠性 可靠性包括兩方面： 2 正確性：正確實(shí)現(xiàn)所要求的功能和性能； 2 穩(wěn)健性：對(duì)意外（故障和誤操作）作出適當(dāng)?shù)奶幚恚? 3) 可理解性 易于理解，以方便測(cè)試、維護(hù)和交流； 4) 性能 有效地使用系統(tǒng)資源；盡可能快地響應(yīng)用戶請(qǐng)求； 整體或模塊結(jié)構(gòu)monolithic system or modular system 整個(gè)系統(tǒng)按功能進(jìn)行設(shè)計(jì)和模塊劃分。系統(tǒng)是一個(gè)單一的、龐大的的軟件系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)思想來源于服務(wù)功能觀點(diǎn)，而不是資源管理的觀點(diǎn)。 模塊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 模塊由眾多服務(wù)過

37、程（模塊接口）組成，可以隨意調(diào)用其他模塊中的服務(wù)過程－－如 UNIX系統(tǒng)（注意：OSF/1不是） ¨ 優(yōu)點(diǎn)：具有一定靈活性，在運(yùn)行中的高效率 ¨ 缺點(diǎn)：功能劃分和模塊接口難保正確和合理；模塊之間的依賴關(guān)系（功能調(diào)用關(guān)系）復(fù)雜（調(diào)用深度和方向），降低了模塊之間的相對(duì)獨(dú)立性－－不利于修改 分層結(jié)構(gòu)或虛擬機(jī)layered system or virtual machine 從資源管理觀點(diǎn)出發(fā)，劃分層次。在某一層次上代碼只能調(diào)用低層次上的代碼，使模塊間的調(diào)用變?yōu)橛行蛐?。系統(tǒng)每加一層，就構(gòu)成一個(gè)比原來功能更強(qiáng)的虛擬機(jī)。有利于系統(tǒng)的維護(hù)性和可靠性。 分層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： ¨ 功能明確，調(diào)

38、用關(guān)系清晰（高層對(duì)低層單向依賴），有利于保證設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的正確性 ¨ 低層和高層可分別實(shí)現(xiàn)（便于擴(kuò)充）；高層錯(cuò)誤不會(huì)影響到低層；避免遞歸調(diào)用 缺點(diǎn)：降低了運(yùn)行效率 各系統(tǒng)對(duì)具體劃分多少層次有不同的看法。 分層原則 ¨ 被調(diào)用功能在低層：如文件系統(tǒng)管理－－設(shè)備管理－－設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ¨ 活躍功能在低層：提高運(yùn)行效率 ¨ 資源管理的公用模塊放在最低層：如緩沖區(qū)隊(duì)列、堆棧操作 ¨ 存儲(chǔ)器管理放在次低層：便于利用虛擬存儲(chǔ)功能 ¨ 最低層的硬件抽象層：與機(jī)器特點(diǎn)緊密相關(guān)的軟件放在最低層。如Windows NT中的HAL－－單處理、多處理 ¨ 資源分配策略和外殼放在最外層，便于修改或適應(yīng)不

39、同環(huán)境 調(diào)用跨越的層次：相鄰層（最嚴(yán)格）、所有下層、部分下層 客戶/服務(wù)器模型或微內(nèi)核結(jié)構(gòu)client-server model or microkernel 把操作系統(tǒng)分成若干分別完成一組特定功能的服務(wù)進(jìn)程，等待客戶提出請(qǐng)求；而系統(tǒng)內(nèi)核只實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的基本功能(如：虛擬存儲(chǔ)、消息傳遞)。 微內(nèi)核(micro-kernel)：將更多操作系統(tǒng)功能放在核心之外，作為獨(dú)立的服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行； 服務(wù)進(jìn)程（或稱作“保護(hù)子系統(tǒng)”）和客戶進(jìn)程（系統(tǒng)客戶和應(yīng)用客戶）－－需支持多進(jìn)程 本地過程調(diào)用 (LPC, Local Procedure Call)：一種進(jìn)程之間請(qǐng)求-應(yīng)答式的消息（Message）

40、傳遞機(jī)制－－普通過程調(diào)用：執(zhí)行點(diǎn)的直接轉(zhuǎn)移（到子程序中）。 消息：是一定格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 ①發(fā)起調(diào)用，送出請(qǐng)求消息 ②請(qǐng)求消息到達(dá)并進(jìn)行處理 ③送出回答消息 ④整理回答消息，返回結(jié)果 如：對(duì)文件create, read, write 微內(nèi)核模式的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： ¨ 良好的擴(kuò)充性：只需添加支持新功能的服務(wù)進(jìn)程即可 ¨ 可靠性好：調(diào)用關(guān)系明確，執(zhí)行轉(zhuǎn)移不易混亂 ¨ 便于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)分布式處理：以同樣的調(diào)用形式，在下層可通過核心中的網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)方服務(wù)器上 (遠(yuǎn)地過程調(diào)用 RPC, Remote Procedure

41、 Call) RPC的過程：RPC應(yīng)用程序－－RPC Stub－－Network－－RPC Server－－進(jìn)行本地調(diào)用 缺點(diǎn)： ¨ 消息傳遞比直接調(diào)用效率要低一些 (但可以通過提高硬件性能來補(bǔ)償 ) 1.7 常用的操作系統(tǒng) MS DOS IBM PC, CPU 8088/8086, BIOS 單用戶單任務(wù)，簡(jiǎn)單分層結(jié)構(gòu)，16位 MS DOS的歷史 1981年：PC-DOS 1.1：IBM PC，只支持軟盤的個(gè)人操作系統(tǒng)； 1983年：DOS2.0：PC XT，支持硬盤和目錄的層次結(jié)構(gòu)，并提供豐富的系統(tǒng)命令； 1984年：DOS3.0：PC AT (Intel 80

42、286 CPU)，它把286作為一個(gè)快速的8086使用； MS DOS的結(jié)構(gòu) DOS可分為三個(gè)基本層次： 圖1 DOS結(jié)構(gòu) 2 DOS BIOS：由一組與硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序組成，實(shí)現(xiàn)基本的輸入/輸出功能； 2 DOS核心：提供一套獨(dú)立于硬件的系統(tǒng)功能：內(nèi)存管理、文件管理、字符設(shè)備和輸入/輸出、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等； 2 命令處理程序：對(duì)用戶命令進(jìn)行分析和執(zhí)行； MS DOS的特點(diǎn) (1) 字符用戶界面。作業(yè)管理：命令行，批處理程序（BAT文件），菜單式。編程時(shí)通過中斷調(diào)用(int 21h)來使用系統(tǒng)功能。不區(qū)分用戶。 (2) “準(zhǔn)多任務(wù)”：通過內(nèi)存駐留程序TSR(Termina

43、ted and Stay Resident)來實(shí)現(xiàn)，通過時(shí)鐘中斷或鍵盤中斷“熱鍵hotkey”來激活其他任務(wù)。 (3) 不支持虛擬存儲(chǔ)，沒有存儲(chǔ)保護(hù)。采用段式分配(內(nèi)存塊)，可直接訪問的最大地址空間為1MB。其余的內(nèi)存只能通過作為擴(kuò)展內(nèi)存(XMS)或擴(kuò)充內(nèi)存(EMS)來使用。 ¨ XMS是段式分配，通過內(nèi)存數(shù)據(jù)搬移來使用XMS區(qū)域 ¨ EMS是頁(yè)式分配，通過頁(yè)面的映射來使用EMS區(qū)域 ¨ 或者用支持保護(hù)方式的編程工具（如 djgpp） (4) 文件系統(tǒng)為FAT(File Allocation Table)格式（磁盤卷，多級(jí)目錄，文件名 8+3 個(gè)字符；分區(qū)容量最大為2GB）；有文件屬

44、性，沒有區(qū)分用戶的訪問權(quán)限保護(hù)。 (5) 分為字符設(shè)備和塊設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)加載。 MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT CPU 80386 單用戶多任務(wù)（分時(shí)系統(tǒng)），16位/16和32位混合/32位 Windows的歷史 1990年：Windows 3.0，16位OS，借見Apple Macintosh給出友好的用戶界面； 1993年：Windows NT 3.1, 32位OS，支持DOS和Windows應(yīng)用程序； Windows NT系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2 Windows NT體系結(jié)構(gòu) MS Windows 3.x, W

45、indows 95, Windows NT的特點(diǎn) (1) 圖形用戶界面GUI（和字符用戶界面）。 (2) MS Windows3.x是非搶先式多任務(wù)，95和NT是搶先式多任務(wù)和多線程。支持動(dòng)態(tài)鏈接。NT支持對(duì)稱多處理。 ¨ 非搶先式多任務(wù)：任務(wù)主動(dòng)出讓CPU，通過調(diào)用某些API（如查詢消息、I/O操作） ¨ 搶先式多任務(wù)：由時(shí)鐘中斷去驅(qū)動(dòng)OS，對(duì)任務(wù)進(jìn)行強(qiáng)制切換 (3) 虛擬存儲(chǔ)：段式(Win3x，無存儲(chǔ)保護(hù))和段頁(yè)式(Win95/WinNT，有存儲(chǔ)保護(hù))。 (4) 文件系統(tǒng)：前兩個(gè)是FAT, VFAT16， NT是 NTFS(HPFS)。 (5) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：VxD(virt

46、ual driver)。 (6) NT適用于多種硬件平臺(tái)。 (7) 容錯(cuò)能力。 (8) NT的面向?qū)ο筇匦裕篘T中用對(duì)象來表示所有資源。 UNIX 多用戶多任務(wù)，16/32/64位 BSD, SVR4（模塊式結(jié)構(gòu)）, OSF/1（微內(nèi)核結(jié)構(gòu)） UNIX的歷史 1965年：MIT的Multics，由于規(guī)模和進(jìn)展而沒有達(dá)到目標(biāo)； 1969年：AT&T，PDP-11上的16位操作系統(tǒng)； 1974年：UNIX系統(tǒng)正式發(fā)表(第五版)，在大學(xué)得到使用和好評(píng)； 1980年：University of California at Berkeley為VAX11發(fā)表BSD4.0；以后，U

47、NIX就以AT&T和Berkeley為主分別開發(fā)，有多種變種； 1989年：UI (UNIX International)發(fā)表UNIX system V Res4.0；使BSD和System V在用戶界面上統(tǒng)一； UNIX系統(tǒng)：可運(yùn)行UNIX應(yīng)用軟件的操作系統(tǒng)。 UNIX系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖3 傳統(tǒng)的UNIX結(jié)構(gòu) 圖4 現(xiàn)代UNIX結(jié)構(gòu) UNIX系統(tǒng)的特點(diǎn) (1) 字符用戶界面和圖形用戶界面GUI(X Window)。 (2) 搶先式多任務(wù)，多線程。支持動(dòng)態(tài)鏈接。支持對(duì)稱式多處理。 (3) 虛擬存儲(chǔ)：段頁(yè)式，有存儲(chǔ)保護(hù)。 (4) 文件系統(tǒng)：多級(jí)目錄，文件卷可以在子目錄下動(dòng)態(tài)

48、裝卸。無文件屬性，可有別名。 (5) 采用設(shè)備文件的形式（讀寫，參數(shù)控制）。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序修改后需要重新編譯連接生成內(nèi)核。 (6) 支持多種硬件平臺(tái)。 (7) 易移植：主要代碼用C語言寫成； (8) 變種很多，很難標(biāo)準(zhǔn)化。 1.8 小結(jié) (1) 從OS各個(gè)側(cè)面組成全面印象：有機(jī)聯(lián)系－－避免“盲人摸象” (2) 操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方面： ¨ 進(jìn)程是操作系統(tǒng)內(nèi)的活動(dòng)實(shí)體，代表應(yīng)用邏輯和用戶控制（進(jìn)程：獨(dú)占CPU，獨(dú)占地址空間和I/O設(shè)備） ¨ 操作系統(tǒng)起動(dòng)之后，用戶登錄，接受命令和操作 ¨ 當(dāng)然，OS內(nèi)核也在活動(dòng)（內(nèi)部不必是進(jìn)程） (3) 本章內(nèi)容 ¨ OS地位、目的、作用和組成 ¨ OS發(fā)展：主要?jiǎng)恿? ¨ 分類：批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)、（通用）、多處理、網(wǎng)絡(luò)和分布式、PC ¨ 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螜C(jī)－－并行和分布 ¨ OS的結(jié)構(gòu)：模塊－－層次－－Client-Server ¨ 操作系統(tǒng)代碼的編寫：匯編－－C語言－－Java語言 ¨ 處理的對(duì)象（相應(yīng)I/O設(shè)備）：數(shù)值數(shù)據(jù)－－多媒體 ¨ 可管理性和安全性：－－SNMP ¨ 特征和服務(wù) ¨ OS功能 ¨ OS結(jié)構(gòu)