自动化系操作系统配套全册教学课件

1、自动化系操作系统配套自动化系操作系统配套全册教学课件全册教学课件Applied Operating System Concepts操操 作作 系系 统统 原原 理理Operating System PrincipleApplied Operating System Concepts参考教材&1.Applied Operating System Concept Abrahan Silberschatz,etc 2.计算机操作系统计算机操作系统 汤子瀛等汤子瀛等 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社3.操作系统教程操作系统教程 陆丽娜陆丽娜 齐勇等齐勇等 西安交通大学大学出版社西安

2、交通大学大学出版社4.Modern Operating System Andrew S.Tanenbaum5.现代操作系统现代操作系统 陈向群等译陈向群等译 机械工业出版社机械工业出版社6.计算机操作系统教程计算机操作系统教程 张尧学张尧学 史美林史美林 清华大学出版社清华大学出版社Applied Operating System ConceptsApplied Operating System Concepts(AOSC)介绍介绍 作者：作者：Abrraham Silberschatz Peter Galvin Greg Gagne2000年第一版年第一版Applied Operating

3、System ConceptsOne of the following three books would be sufficient to prepare forthe Operating Systems component of the exam.Applied Operating System Concepts A. Silberschatz, P. Galvin, and G. Gagne. John Wiley & Sons, Inc., 2000.Modern operating systems Tanenbaum 1 What is an Operating System

4、? 2 Processes 3-3.6 Memory Management 4 Files Systems 5-5.2 Input/Output 6 Deadlock 7 Case Study: UNIX (This is an alternative.)Operating Systems, Design and Implementation Tanenbaum (This is an alternative.)耶鲁大学的耶鲁大学的 OSOS考试参考书考试参考书Applied Operating System Conceptsn 为什么要有操作系统为什么要有操作系统 计算机硬件（裸机）难于使用

5、计算机硬件（裸机）难于使用。What is an Operating System?Applied Operating System Conceptsn预测计算机的计算速度和存储密度的“摩尔定律”在2016年前仍然有效。n普适计算是21世纪的计算模式。 微电子与计算技术的创新与成长继续按指数率发展微电子与计算技术的创新与成长继续按指数率发展Applied Operating System Concepts微电子与计算技术的创新与成长继续按指数率发展微电子与计算技术的创新与成长继续按指数率发展Applied Operating System Concepts计算在哪里起作用？计算在哪里起作用？年

6、年进行复杂计算进行复杂计算数据存储数据存储 交互式生产交互式生产Applied Operating System Concepts大型主机时代很多人共享一台计算机Internet 广泛的分布计算时代过渡 普适计算时代每人拥有很多计算机PC 时代一人一台计算机Internet Internet 和和 Web Web 不仅仅是到下一代计算的过渡，更是计算和不仅仅是到下一代计算的过渡，更是计算和服务使用方式的彻底转变。服务使用方式的彻底转变。计算模式的发展趋势计算模式的发展趋势Applied Operating System Concepts普适计算：任何时间、任何地点、 任何设备、任何数据n在普适

7、计算时代，任何一个在信息高速公路上行进的人都可以通过无线连接装置在计算机（多媒体设备）上定位，让计算机准确给予你帮助信息。同时可让人们在任何时间、任何地点、以任意方式利用身边所有可获取的信息。 普适计算普适计算1.12虚拟网络时代：虚拟网络时代：每个人排队等候同一台计算机的处理每个人排队等候同一台计算机的处理普适计算时代：普适计算时代：计算机程序已嵌入各个设备，主动为每个人服务计算机程序已嵌入各个设备，主动为每个人服务普适计算普适计算Applied Operating System Concepts新的计算模式的新应用新的计算模式的新应用Applied Operating System Con

8、cepts操作系统原理、实现技术操作系统原理、实现技术虚拟计算机：虚拟计算机：用户使用计算机的工作平台 。现代操作系统现代操作系统What is an Operating System?Applied Operating System Concepts1: Introduction 引论nWhat is an operating system? 什么是操作系统？什么是操作系统？nSimple Batch Systems 简单批处理系统简单批处理系统nMultiprogramming Batched Systems 多道程序批处理系统多道程序批处理系统nTime-Sharing Systems

9、分时系统分时系统nPersonal-Computer Systems 个人计算机系统个人计算机系统nReal -Time Systems 实时系统实时系统nEmbedded SystemS 嵌入式系统嵌入式系统nParallel Systems 并行系统并行系统nDistributed Systems 分布式系统分布式系统Applied Operating System Concepts 操作系统的作用操作系统的作用 (1) 计算机硬件、软件资源的管理者计算机硬件、软件资源的管理者(2) 用户使用计算机硬件、软件的接口用户使用计算机硬件、软件的接口(3) 扩展机扩展机(extended mac

10、hine)/虚拟机虚拟机(virtual machine)What is an Operating System?什么是操作系统？什么是操作系统？Applied Operating System ConceptsWhat is an Operating System?什么是操作系统？nA program that acts as an intermediary between a user of a computer and the computer hardware. 在计算机用户和计算机硬件之间起媒介作用的一种程序。在计算机用户和计算机硬件之间起媒介作用的一种程序。nOperating s

11、ystem goals: 操作系统目标操作系统目标nExecute user programs and make solving user problems easier. 执行用户程序并使用户问题更易解决。执行用户程序并使用户问题更易解决。nMake the computer system convenient to use. 使计算机系统更易使用。使计算机系统更易使用。nUse the computer hardware in an efficient manner. 以一种效率的方式使用硬件。以一种效率的方式使用硬件。Applied Operating System ConceptsCo

12、mputer System Components计算机系统部件1. Hardware硬件硬件 provides basic computing resources (CPU, memory, I/O devices).提供基本的运算资源提供基本的运算资源2. Operating system操作系统操作系统 controls and coordinates the use of the hardware among the various application programs for the various users.在各种应用在各种应用程序和用户之间控制与协调对硬件的使用程序和用户之间

13、控制与协调对硬件的使用3. Applications programs 应用程序应用程序 define the ways in which the system resources are used to solve the computing problems of the users (compilers, database systems, video games, business programs).定义解决用定义解决用户问题的资源使用方式（编译、数据库、视频游戏、事务程序户问题的资源使用方式（编译、数据库、视频游戏、事务程序等）等）4. Users (people, machine

14、s, other computers)用户（人、用户（人、机、其他计算机）机、其他计算机）. Applied Operating System ConceptsAbstract View of System Components系统部件的抽象观点Applied Operating System ConceptsOperating System Definitions操作系统定义nResource allocator资源分配者资源分配者 manages and allocates resources.管理和分配资源管理和分配资源nControl program控制程序控制程序 controls

15、the execution of user programs and operations of I/O devices .控控制用户程序的运行和制用户程序的运行和I/O设备的操作设备的操作nKernel 内核内核 the one program running at all times (all else being application programs).在全时运行的在全时运行的一个程序（其他的是应用）一个程序（其他的是应用）Applied Operating System Concepts发展动力：发展动力：“需求推动发展需求推动发展” (1) 设备角度：资源利用率和系统性能设备角度

16、：资源利用率和系统性能 (2) 用户角度：方便用户用户角度：方便用户 (3) 技术角度：物理器件发展技术角度：物理器件发展操作系统的发展过程需求推动发展n提高资源的利用率和系统性能：从集中到分布、从专用到泛在等n方便用户：用户上机、调试程序，分散计算时的事务处理和非专业用户（商业和办公、家庭）n器件的发展：CPU的位宽度（指令和数据）、快速外存、光器件等n计算机体系结构的不断发展：单处理机、多处理机、多核、计算机网络OS的发展和计算机硬件技术、体系结构相关n第一代 (1946年-1955年)： 真空管时代，无操作系统 n第二代 (1955年-1965年)： 晶体管时代，批处理系统 n第三代 (

17、1965年-1980年)： 集成电路时代，多道程序设计 n第四代 (1980年 - 至今)： 大规模和超大规模集成电路时代，分时系统。n现代计算机正向着巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化几个方面发展。Applied Operating System Concepts手工操作手工操作 1946 50年代（电子管） 集中计算（计算中心） 计算机资源昂贵 用户独占全机 操作系统的发展过程Applied Operating System Concepts1.没有程序设计语言（甚至没有汇编），更谈不上操作系统。2.程序员提前预约一段时间，然后到机房将他的插件板插到计算机里。3.期盼着在接下来的时间中

18、几万个真空管不会烧断，从而可以计算自己的题目。ENIAC计算机运算速度：运算速度：10001000次次/ /每秒每秒, , 数万个真空管数万个真空管, , 占地占地100100平方米。平方米。n工作方式：人工操作方式，用户是计算机专业人员；n编程语言：机器语言；nI/O：纸带或卡片；n缺点：n用户独占全机nCPU等待用户：手工装入/卸取纸带或卡片n主要矛盾n人机矛盾：人工操作方式与机器利用率的矛盾nCPU与I/O之速度不匹配的矛盾n提高效率的途径n批处理n脱机I/OApplied Operating System Concepts2. 单道批处理系统单道批处理系统(simple batch p

19、rocessing) 50年代末 60年代中（晶体管） 把一批作业以脱机输入方式输入到磁带/磁鼓 利用磁带或磁盘把任务分类编成作业顺序执行 每个批作业由专门监督程序（Monitor）自动依次处理操作系统的发展过程Applied Operating System Concepts50年代早期出现了穿孔卡片程序写在卡片上然后读入计算机但计算过程则依然如旧早期计算机系统早期计算机系统Applied Operating System Concepts卡片卡片早期批处理系统早期批处理系统IBM1401IBM7094IBM1401输入磁带输入磁带磁带机磁带机卡片阅读机卡片阅读机输出磁带输出磁带打印机打印机

20、Operating SystemApplied Operating System Concepts$END$RUNData for program$LOADFortran program$FORTRAN $JOB, 10,429754 Cherry Chen 典型的典型的FMS JOB FMS JOB 结构结构n运行特征：n顺序性：磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各作业的完成顺序与他们进入内存的顺序相同n单道性:内存中仅有一道程序运行n自动性n优点：减少了CPU的空闲时间，提高了主机CPU和I/O设备的使用效率，提高了吞吐量。n缺点：CPU和I/O设备使用忙闲不均Applied Operat

21、ing System ConceptsSpoolingnOverlap I/O of one job with computation of another job. While executing one job, the OS.一个作业的一个作业的I/O 同另一个作业的运算彼此重叠。在执行一个作业时，同另一个作业的运算彼此重叠。在执行一个作业时，OS。nReads next job from card reader into a storage area on the disk (job queue).从卡片上把下一个作业读入磁盘从卡片上把下一个作业读入磁盘存储区（作业队列）存储区（作业队

22、列）nOutputs printout of previous job from disk to printer.从磁盘到打印机输出先前的作业从磁盘到打印机输出先前的作业nJob pool 作业池作业池 data structure that allows the OS to select which job to run next in order to increase CPU utilization. 一种允许操作系统选择运行作业的数据结构，用以一种允许操作系统选择运行作业的数据结构，用以提高提高CPU利用率利用率Applied Operating System Concepts3. 多

23、道批处理系统多道批处理系统(multiprogramming system) 60年代中 70年代中（集成电路） 多道：内存中同时存放几个作业 多个作业共享CPU、内存、外设等资源 利用多道批处理提高资源的利用率Multiprogrammed Batch Systems多道程序批处理系统多道程序批处理系统Applied Operating System Concepts6060年代通道和中断技术的出现年代通道和中断技术的出现 解决了输入输出等待计算的问题n通道通道: 是一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输。n中断： 指主机接到外界的信号（来自CPU外部或内部）时，立即中止原来的工作，

24、转去处理这一外来事件，处理完后，主机又回到原来工作点继续工作。 Multiprogrammed Batch Systems多道程序批处理系统多道程序批处理系统Applied Operating System ConceptsMultiprogrammed Batch Systems多道程序批处理系统多道程序批处理系统Several jobs are kept in main memory at the same time, and the CPU is multiplexed among them. 在主存中同时有若干个作业，在主存中同时有若干个作业， CPU在其中多重切换。在其中多重切换。多

25、道程序批处理系统多道程序批处理系统n运行特征：n多道性：内存中同时驻留多道程序并发执行，从而有效地提高了资源利用率和系统吞吐量n无序性：作业的完成顺序与它进入内存的顺序之间无严格的对应关系n调度性：作业调度、进程调度Applied Operating System ConceptsOS Features Needed for Multiprogramming多道程序对OS特点的要求nI/O routine supplied by the system. 系统提供系统提供I/O程序程序nMemory management存储管理存储管理 the system must allocate the

26、memory to several jobs.系统必须为若干作业分派空间系统必须为若干作业分派空间 nCPU scheduling CPU调度调度 the system must choose among several jobs ready to run.系统必须在就绪作业中挑系统必须在就绪作业中挑选选nAllocation of devices. 设备分配设备分配多道程序批处理系统多道程序批处理系统n多道批处理系统所用技术：n作业调度：作业的现场保存和恢复上下文切换n资源共享：资源的竞争和同步互斥(exclusion)和同步(synchronization)机制；n内存使用：提高内存使用效

27、率（为当前由CPU执行的程序提供足够的内存）覆盖(overlap)，交换(swap)和虚拟存储(virtual memory)；n内存保护:系统存储区和各应用程序存储区不可冲突；n文件非顺序存放、随机存取。多道程序批处理系统多道程序批处理系统n优点n资源利用率高:CPU,内存,I/O设备n系统吞吐量大n缺点n无交互能力，用户响应时间长n作业平均周转时间长Applied Operating System Concepts操作系统的重大进步操作系统的重大进步 1 1、多任务处理（多用户）多任务处理（多用户） 2 2、交互服务、交互服务操作系统的发展过程Applied Operating Syste

28、m Concepts4. 分时系统分时系统(time-sharing system) 70年代中期至今 分时是指多个用户分享使用同一台计算机 (1) 多个用户分时 (2) 前台和后台程序(foreground & background)分时分时系统Applied Operating System ConceptsTime-Sharing SystemsInteractive Computing分时系统-交互式计算n分时是指多个用户分享使用同一台计算机。多个程序分时共享硬件和分时是指多个用户分享使用同一台计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源（注意区分：硬件各部分的分时，如软件资源（注意

29、区分：硬件各部分的分时，如CPU和和DMA使用总线使用总线和内存）。和内存）。n实现方式实现方式: (1) 多个用户分时：单个用户使用计算机的效率低，因而允许多个应多个用户分时：单个用户使用计算机的效率低，因而允许多个应用程序同时在内存中，分别服务于不同的用户。有用户输入时由用程序同时在内存中，分别服务于不同的用户。有用户输入时由CPU执行，处理完一次用户输入后程序暂停，等待下一次用户输入时执行，处理完一次用户输入后程序暂停，等待下一次用户输入时走时停走时停 (2) 前台和后台程序前台和后台程序(foreground & background)分时：后台程序不占分时：后台程序不占用终端

30、输入输出，不与用户交互现在的图形用户界面用终端输入输出，不与用户交互现在的图形用户界面(GUI)，除除当前交互的程序当前交互的程序(输入焦点输入焦点)之外，其他程序均作为后台之外，其他程序均作为后台n通常按时间片通常按时间片(time slice)分配：各个程序在分配：各个程序在CPU上执行的轮换时间上执行的轮换时间Applied Operating System Concepts主机主机终终端端n分时技术：把CPU的响应时间分成若干个大小相等（或不等）的时间单位，称为时间片（如100毫秒），每个终端用户获得CPU（获得一个时间片）后开始运行，当时间片到，该用户程序暂停运行，等待下一次运行。A

31、pplied Operating System Concepts分时系统的特点分时系统的特点 (1) 人机交互性好 (2) 共享主机：多个用户同时使用分时系统Applied Operating System ConceptsTime-Sharing SystemsInteractive Computing分时系统-交互式计算nThe CPU is multiplexed among several jobs that are kept in memory and on disk (the CPU is allocated to a job only if the job is in memor

32、y).对保存在内存和磁盘上的若干作业之间多路（对保存在内存和磁盘上的若干作业之间多路（ CPU被分配给被分配给某个作业仅当该作业在内存）某个作业仅当该作业在内存）nA job is swapped in and out of memory to the disk.作业在内存和磁盘作业在内存和磁盘之间被对换之间被对换nOn-line communication between the user and the system is provided; when the operating system finishes the execution of one command, it seeks

33、the next “control statement” not from a card reader, but rather from the users keyboard.提供用户和系统之提供用户和系统之间的在线通信；操作系统完成了一条命令的执行后，它不从卡片阅读机上而间的在线通信；操作系统完成了一条命令的执行后，它不从卡片阅读机上而是从用户键盘上寻找下一条控制语句是从用户键盘上寻找下一条控制语句nOn-line system must be available for users to access data and code. 在线系统必须使用户能够访问数据和代码在线系统必须使用户能够

34、访问数据和代码Applied Operating System Concepts 在分时系统的基础上，操作系统的发展开始分化，如实时系统、通用（桌面）系统、网络系统、个人系统等。 操作系统的发展过程Applied Operating System ConceptsReal-Time Systems实时系统nOften used as a control device in a dedicated application such as controlling scientific experiments, medical imaging systems, industrial control

35、systems, and some display systems.通常作为控制设备通常作为控制设备在诸如控制科学实验、医学影象系统、工业控制系统以及一些显示系统中应用在诸如控制科学实验、医学影象系统、工业控制系统以及一些显示系统中应用nWell-defined fixed-time constraints.严格确定的时间限制严格确定的时间限制nHard real-time system.硬实时系统硬实时系统nSecondary storage limited or absent, data stored in short-term memory, or read-only memory (R

36、OM)有限的或没有次级存储器，数据有限的或没有次级存储器，数据存在短期存储器或只读存储器中存在短期存储器或只读存储器中nConflicts with time-sharing systems, not supported by general-purpose operating systems.同分时系统冲突，通用操作系统同分时系统冲突，通用操作系统nSoft real-time system软实时系统软实时系统nLimited utility in industrial control or robotics在工业控制或机器人中在工业控制或机器人中有部分应用有部分应用nUseful in a

37、pplications (multimedia, virtual reality) requiring advanced operating-system features.在需要高级操作系统在需要高级操作系统 功能的应用功能的应用（多媒体、虚拟现实）中应用（多媒体、虚拟现实）中应用Applied Operating System ConceptsReal-Time Systems实时系统n实时系统的特征实时系统的特征 (1) 实时时钟管理：提供系统日期和时间、定时和延时等时实时时钟管理：提供系统日期和时间、定时和延时等时钟管理功能；钟管理功能； (2) 过载保护：缓冲区排队，丢弃某些任务，动

38、态调整任务过载保护：缓冲区排队，丢弃某些任务，动态调整任务周期；过载是指进入系统的任务数目超出系统的处理能力；周期；过载是指进入系统的任务数目超出系统的处理能力； (3) 高度可靠性和安全性容错能力（如故障自动复位）高度可靠性和安全性容错能力（如故障自动复位）和冗余备份（双机，关键部件）。和冗余备份（双机，关键部件）。Applied Operating System ConceptsReal-Time Systems实时系统n实时系统与批处理系统和分时系统的区别实时系统与批处理系统和分时系统的区别n1) 专用系统：许多实时系统是专用系统，而批处理与分时系统通常专用系统：许多实时系统是专用系统，

39、而批处理与分时系统通常是通用系统。是通用系统。n2) 实时控制：实时系统用于控制实时过程，要求对外部事件的迅速实时控制：实时系统用于控制实时过程，要求对外部事件的迅速响应，具有较强的中断处理机构。响应，具有较强的中断处理机构。n3) 高可靠性：实时系统用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高可靠性：实时系统用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高冗余。如双机系统。高冗余。如双机系统。n4) 事件驱动和队列驱动：实时系统的工作方式：接受外部消息，分事件驱动和队列驱动：实时系统的工作方式：接受外部消息，分析消息，调用相应处理程序进行处理。析消息，调用相应处理程序进行处理。n5) 可与通用系统结合成

40、通用实时系统：实时处理前台作业，批处理可与通用系统结合成通用实时系统：实时处理前台作业，批处理为后台作业。为后台作业。Applied Operating System ConceptsParallel Systems并行系统nMultiprocessor systems with more than one CPU in close communication.有紧密通信的、多于一个有紧密通信的、多于一个CPU的多处理器系统的多处理器系统nTightly coupled system processors share memory and a clock; communication usua

41、lly takes place through the shared memory. 紧偶合系统紧偶合系统 - 处理器共享内存和时钟；一般通过共享内存进行通信处理器共享内存和时钟；一般通过共享内存进行通信nAdvantages of parallel system: 并行系统的优点并行系统的优点nIncreased throughput增大吞吐量增大吞吐量nEconomical 经济经济nIncreased reliability提高可靠性提高可靠性ngraceful degradation（有故障时）优雅的降低性能有故障时）优雅的降低性能nfail-soft systems（又称）软失效系统

42、又称）软失效系统Applied Operating System ConceptsParallel Systems并行系统(Cont.)nSymmetric multiprocessing (SMP)对称多处理对称多处理 器器nEach processor runs an identical copy of the operating system. 每个处理器运行操作系统的相同副本每个处理器运行操作系统的相同副本nMany processes can run at once without performance deterioration.许多进程可以立即运行不会降低性能许多进程可以立即运

43、行不会降低性能nMost modern operating systems support SMP多数现代操作系统多数现代操作系统支持支持SMPnAsymmetric multiprocessing非对称多处理器非对称多处理器nEach processor is assigned a specific task; master processor schedules and allocates work to slave processor每个处理器赋每个处理器赋予一个特定任务；主处理器为从处理器调度和分配作业予一个特定任务；主处理器为从处理器调度和分配作业nMore common in ex

44、tremely large systems常用在非常大的系统中常用在非常大的系统中Applied Operating System ConceptsSymmetric Multiprocessing Architecture对称多处理器体系结构Applied Operating System ConceptsDistributed Systems分布式系统nDistribute the computation among several physical processors.计计算分布在若干物理处理器上算分布在若干物理处理器上nLoosely coupled system each proc

45、essor has its own local memory; processors communicate with one another through various communications lines, such as high-speed buses or telephone lines. （从处理器管理角度看）松散偶合系统（从处理器管理角度看）松散偶合系统 - 每个处理器有自身的本地存储器；每个处理器有自身的本地存储器；通过各种通信设施，如高速总线、电话线等进行处理器之间的通信通过各种通信设施，如高速总线、电话线等进行处理器之间的通信nAdvantages of distr

46、ibuted systems.分布式系统的优点分布式系统的优点nResources Sharing 资源共享资源共享nComputation speed up load sharing 加快计算加快计算 - 共享装载共享装载nReliability可靠可靠nCommunications通信通信Applied Operating System Conceptsn分布式系统：处理和控制的分散（相对于集中式系统）n分布式系统是以计算机网络为基础的，它的基本特征是处理上的分布，即功能和任务的分布。分布式操作系统的所有系统任务可在系统中任何处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分配并自动调度各处理机的

47、工作负载。 Distributed Systems分布式系统(Cont.)Applied Operating System ConceptsDistributed Systems分布式系统(Cont.)nDistributed Operating System分布式操作系统分布式操作系统nless autonomy between computers在计算机之间少了自治在计算机之间少了自治性性ngives the impression there is a single operating system controlling the network.给出一种印象，有一个操作系统控制给出一种印

48、象，有一个操作系统控制网络网络nNetwork Operating System网络操作系统网络操作系统nprovides file sharing 提供文件共享提供文件共享nprovides communication scheme提供通信机制提供通信机制nruns independently from other computers on the network运行独立于网络上的其他计算机运行独立于网络上的其他计算机Applied Operating System Concepts网络操作系统(NOS, Network Operating System) 网络操作系统是在通常操作系统功能的

49、基础上提供网络通信和网络服务功能的网络操作系统是在通常操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能的操作系统。网络操作系统为网上计算机进行方便而有效的网络资源共享，提供网操作系统。网络操作系统为网上计算机进行方便而有效的网络资源共享，提供网络用户所需各种服务的软件和相关规程的集合。络用户所需各种服务的软件和相关规程的集合。 网络操作系统的功能网络操作系统的功能 1) 通常操作系统的功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理等；通常操作系统的功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理等； 2) 网络通信功能：通过网络协议进行高效、可靠的数据传输；网络通信功能：通过网络协议进行高效、

50、可靠的数据传输； 3) 资源管理：协调各用户使用；资源管理：协调各用户使用； 4) 网络服务：文件和设备共享，信息发布；网络服务：文件和设备共享，信息发布； 5) 网络管理：安全管理、故障管理、性能管理等；网络管理：安全管理、故障管理、性能管理等； 6) 互操作：直接控制对方比交换数据更为困难；互操作：直接控制对方比交换数据更为困难；Applied Operating System Concepts(1) 耦合程度（从分布式任务管理和调度）： A. 分布式系统是紧密耦合系统：分布式OS是在各机上统一建立的“OS同质”，直接管理CPU、存储器和外设；统一进行全系统的管理； B. 网络通常容许异种

51、OS互连，各机上各种服务程序需按不同网络协议“协议同质”。(2) 并行性： A. 分布式OS可以将一个进程分散在各机上并行执行“进程迁移”； B. 网络则各机上的进程独立。(3) 透明性：用户是否知道或指定资源在哪个机器上（如CPU、内存或外设）。 A. 分布式系统的网络资源调度对用户透明，用户不了解所占有资源的位置； B. 网络操作系统中对网络资源的使用要由用户明确指定；(4) 健壮性：分布式系统要求更强的容错能力（工作时系统重构） 分布式操作系统与网络操作系统的比较分布式操作系统与网络操作系统的比较Applied Operating System ConceptsEmbedded Syst

52、em嵌入式系统什么是嵌入式系统？什么是嵌入式系统？n 在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统n 它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是系统可以不是“计算机计算机”n 通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中n 由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统Applied Operating System ConceptsAp

53、plied Operating System Concepts 嵌入式操作系统，是运行在嵌入式智能芯嵌入式操作系统，是运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及它所操作、控片环境中，对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等等资源进行统一协调、调制的各种部件装置等等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。度、指挥和控制的系统软件。在嵌入式系统中的在嵌入式系统中的OSOS，称为嵌入式操作系统。称为嵌入式操作系统。Embedded Operating-System嵌入式操作系统嵌入式操作系统Applied Operating System Concepts典型嵌入式操作系统的特性典

54、型嵌入式操作系统的特性 完成某一项或有限项功能；不是通用型的；完成某一项或有限项功能；不是通用型的； 在性能和实时性方面有严格的限制；在性能和实时性方面有严格的限制； 能源、成本和可靠性通常是影响设计的重要因素；能源、成本和可靠性通常是影响设计的重要因素； 占有资源少、易于连接；占有资源少、易于连接； 系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生成以便系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生成以便 满足最终产品的设计要求。满足最终产品的设计要求。Applied Operating System Concepts嵌入式操作系统开发环境嵌入式操作系统开发环境 通常配有源码级可配置的系统模块设计通常配有源码级可

55、配置的系统模块设计 丰富的同步原语丰富的同步原语 可选择的调度算法可选择的调度算法 可选择内存分配策略可选择内存分配策略 定时器与计数器定时器与计数器 多方式中断处理支持多方式中断处理支持 多种异常处理选择多种异常处理选择 多种通信方式支持多种通信方式支持 标准语言库标准语言库 数学运算库和开放式应用程序接口数学运算库和开放式应用程序接口Applied Operating System Concepts嵌入式操作系统的应用嵌入式操作系统的应用嵌入计算的各种应用特点嵌入计算的各种应用特点掌上电脑：掌上电脑：运算速度：运算速度： 100 100 KIPSKIPS 在大小上优化、支持手写、低能耗在大

56、小上优化、支持手写、低能耗工业设备：工业设备：运算速度：运算速度： 1 1 MIPSMIPS安全优先，控制流程为主安全优先，控制流程为主军事装备军事装备运算速度运算速度 ：1 1 GFLOPS GFLOPS 可靠性最重要可靠性最重要Applied Operating System Concepts智能卡智能卡移动通信移动通信计算机外设计算机外设机顶盒机顶盒零售设备零售设备印刷机印刷机复印机复印机互联网服务器互联网服务器电话交换设备电话交换设备嵌入式操作系统的应用嵌入式操作系统的应用Applied Operating System ConceptsPersonal-Computer System

57、s个人计算机系统nPersonal computers computer system dedicated to a single user. 个人计算机个人计算机 - 供个人使用的计算机系统供个人使用的计算机系统nI/O devices keyboards, mice, display screens, small printers. I/O设备设备 - 键盘、鼠标、显示、小型打印机键盘、鼠标、显示、小型打印机nUser convenience and responsiveness.便利用户和响应便利用户和响应nCan adopt technology developed for large

58、r operating system often individuals have sole use of computer and do not need advanced CPU utilization of protection features. 可采用大型操作系统研发的技术，个人独占计算机不需要高级可采用大型操作系统研发的技术，个人独占计算机不需要高级CPU使用的使用的保护技术保护技术Applied Operating System ConceptsMigration of Operating-System Concepts and Features操作系统概念和特性的变迁Appli

59、ed Operating System Concepts小型计算机，电子游戏和小型计算机，电子游戏和UNIX的成功的成功1969年，在贝尔退出年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，研制项目后，Ken Thompson和和Dennis M. Ritchie 想申请经费买计算机从事想申请经费买计算机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准。操作系统研究，但多次申请得不到批准。项目无着落，他们在一台无人用的项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7上，重新摆弄上，重新摆弄原先在原先在MULTICS项目上设计的项目上设计的“空间旅行空间旅行”游戏。游戏。为了使游戏能够在为了使游戏能够在PDP-7上顺利运

60、行，他们陆续开发了上顺利运行，他们陆续开发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实用程序、用程序、shell 和汇编程序。和汇编程序。到了到了1970年，在一切完成后，给新系统起了个同年，在一切完成后，给新系统起了个同MULTICS发音相近的名字发音相近的名字UNIX。随后，随后，UNIX用用C语言全部重写，自此，语言全部重写，自此，UNIX诞生了。诞生了。Applied Operating System ConceptsUNIX操作系统操作系统UNIX是现代操作系统的代表。是现代操作系统的代表。Unix运行时的安全性、运行时的安全性、可靠性以及强大的计算能力赢得广