吉林大学操作系统课件第一章概述

操作系统

(OperatingSystems,OS)/dbwi/os参考文献A.Silberschatz,P.Galvin,OperatingSystemConcepts,6thedition,Wiley,高等教育出版社,2002.系统，完善，国外大学多选用A.Silberschatz,P.Galvin,GregGagne.AppliedOperatingSystemConcepts,JohnWiley&SonsInc.高等教育出版社，2001.面向应用，比较浅显，算法不够完整算法用Java语言描述参考文献A.S.Tanenbaum.ModernOperatingSystems,3rdedition,PrenticeHall,机械工业出版社,2009.国内用的比较多WilliamStalling,OperatingSystems,InternalsandDesignPrinciples,4thEdition,PrenticeHall,电子工业出版社,2000.另一本比较权威的教材参考文献H.M.Deitel,P.J.Deitel,D.R.Choffnes.OperatingSystems,3rdedition,施平安等译,清华大学出版社,2007.很完整，篇幅很长（1331页）孙钟秀等，操作系统教程，第4版，高等教育出版社，2008.4国内代表性教材参考文献莱昂氏UNIX源代码分析，6thedition,机械工业出版社，2001.UNIX源代码10000行C语言9000行,汇编语言1000行PDP11-45,要求了解硬件体系结构,指令系统注释尤晋元，史美林，陈向群等.Windows操作系统原理，机械工业出版社，2001.第一章操作系统概述操作系统的概念操作系统的历史操作系统的特性操作系统的类型操作系统的运行环境操作系统的界面形式操作系统的运行机理研究操作系统的几种观点1.1操作系统概念操作系统地位操作系统作用操作系统定义Whatisoperatingsystem?1.1.1操作系统地位硬件抽象层（HAL）之上所有其它软件层之下硬件（HAL）OS其它系统软件层应用软件层运行视图系统库(lib)可调用操作系统，执行硬件指令应用程序可以调用lib和操作系统，执行硬件指令硬件(HAL)操作系统系统库应用程序机器指令系统调用库调用1.1.2操作系统的作用管理系统中软件硬件资源CPU:一个CPU,多个可运行的程序内存:进程空间相对独立,支持共享设备:分配,驱动文件:实现文件系统,支持文件操作为用户(应用程序)提供良好的服务(界面)APIGUI,行式命令(ls,cd,cat,vi,rm,mount,…)JCL(JobControlLanguage)1.1.3操作系统定义操作系统是位于硬件层(HAL)之上，所有其它软件层之下的一个系统软件，是管理系统中各种软硬件资源，方便用户使用计算机系统的程序集合。Operatingsupervisormonitoringprogram1.2操作系统的历史操作系统的产生手工操作阶段成批处理阶段执行系统阶段操作系统的完善多道批处理系统分时系统实时处理系统通用操作系统操作系统的发展网络操作系统分布式操作系统多处理机操作系统单用户操作系统面向对象操作系统嵌入式操作系统智能卡操作系统Evolution1.2.1操作系统的产生1、手工操作阶段（20世纪40年代，无操作系统）

作业处理步骤：

⑴(程序、数据)→穿孔机→纸带；⑵穿孔纸带→光电机→机器内存；⑶控制台开关启动第一条指令（调试程序需修改纸带,或动态修改）；（如有输入需要安装纸带）；⑷运行结果在电传打字机上输出。

缺点：

(1)资源独占；(2)手工费时。汇编语言及汇编系统出现例子一个作业在1000次/s的机器上运行需要１hour，手动操作时间4min，手动时间与程序运行时间之比为1:15;如果计算机速度提高到600,000次/s,同样程序运行只需6s,而手动操作时间不变，手动操作与程序运行时间之比为40:11.2.1操作系统的产生(Cont.)2、批处理阶段（20世纪50年代，操作系统雏形）

⑴联机批处理：Job1job2Jobn读卡机磁带机计算机编译程序链接程序监督程序汇编程序优点:摆脱了人工干预(作业过渡没有人的干预,一个作业处理过程没有人的干预)缺点:I/O操作慢，主机等待时间长读卡浩机打印燥机主计哲算机编译羊程序链接抖程序汇编叨程序卫星桂机输入辩磁带输出失磁带输入避磁带输出健磁带2、批语处理灾阶段⑵偷脱机威批处脏理：1.仅2.稀1操作掠系统座的产自生(C染on歼t.价)优点:减少书了主法机等咱待I/酒O操作祸时间缺点:与(1负)人工拜搬动紫磁带;傲(2日)额外策的卫埋星机3、执咐行系婆统阶沫段（20世纪60年代怕初期当）通道次：专门选用于区控制I/蚂O设备物的处绞理机救，即I/巨O处理弹机。有自序己的供指令跃系统救和运弱控部刘件；与主狐机共稿享内倚存；接受择主CP田U委托次执行枣通道婆程序阴，完呢成I/述O；通道I/帽O操作娇与主CP版U并行羊；通道销完成I/传O时，羊向主坟机发粥中断倘请求侍。操作命系统笛的初微级阶壤段，富通道展和中融断技恼术的热出现盯。1.伶2.尼1操作上系统撑的产盲生(C敞on搁t.守)读卡西机打印倍机主计范算机编译汇程序链接驶程序汇编运程序输入支磁带输出色磁带3、执辟行系薪统阶航段1.厚2.投1操作油系统样的产滋生(C它on纲t.竿)非联火机,非脱划机,假脱鼻机(SP祖OO穴Li棉ng,羊Si扛mu筋lt恶an苦eo祸us胸P秋er驴ip铺he童ra言l六Op暮er托at舒io凶n粉On辅-L杠in痒e棕)通道通道1.染2.镇2操作驰系统革的完越善1.多道劣批处猎理系猛统（60年代形初期然）执行花系统鞋：单楚道作惠业,资源滩利用析不充裙分；多道颗批处铸理:主机违中同漠时放简多个愁作业,最大育限度灭提高王资源戴利用杏率;单道举到多鉴道:不是课量的音变化,是质辞的飞箱跃带来体问题:互斥慕、同平步、谊通讯盼、死擦锁、皂饥饿愿、饿妹死多道窜批处抱理出旬现，唇标志脊操作索系统陕走向味成熟2.分时胶系统（60年代洗初、科中期扑）程序翻员提宫出:联机祸操作葵的要删求；一台需主机们，多划个终团端，脏交互塔式工蓄作。3.实时镰系统炒（60年代清中期董）背景:计算犁机应言用领湿域扩牧大:(工业宇控制塑、医拘疗控旺制、物航班燥订票阀等)。要求:满足尸时间练约束侨条件4.通用帝操作美系统（60年代昂后期螺）上述暗三类羽系统纲的结矩合。1.雾2.燃3操作其系统娱的发至展计算植机体误系结核构由证集中咐向分腥散的役发展吼，出械现了棉计算阅机网漠络，播由此昏产生网络塞操作改系统击和分饱布式悬操作宗系统；随着层家用榴和商办用微咐型计捡算机廊的普尿及，晴出现斤了单用庭户多蛛任务勇的操答作系那统；大型瘦计算干任务虏要求葡计算促机系竭统具夏有极国强的倦计算迹和处室理能柔力，习产生遭了支讨持多处寻理器危的并鼓行操肺作系赏统；随着某各种透处理火器芯槽片和判存储啊介质狱在控也制领详域的毛广泛摧应用主，出姨现了微内升核(m拒ic并ro槽k怎er织ne托l)操作吹系统荣体系值结构，产为生了嵌入照式和程智能艰卡操塔作系仆统；伴随居后摩址尔时规代的培到来拦，提恐高单谣处理沈器速邪度已桃近极坟限，既多核丈技术哈应运怖而生供。新一死代操悬作系致统遇鲁到的桃问题：多核肢的并担发控卖制；金多核轧下的论进程亭调度括。1.相3剧操作公系统酒特性并发企性多个晶程序飞在宏产观上叹同时承向前鱼推进并发肚(co探nc溪ur忌re牛nt)vs拦.并行乖(pa鸦ra遥ll尊el盏)用户巧程序壮与用紫户程脏序并赶发用户斤程序储与OS并发OS与OS并发共享存性多个夸程序绝共用普系统条中的精各种财软硬铲件资佩源在操碎作系六统的井协调猎和控卧制下异步混性（睛随机绳性）多个节程序她以不萄可预阅知的颗速度薪向前工推进虚拟残性把一却个实校的CP敲U改造甘为多阴个虚狭的CP杆U内存+外存捞→虚堆存独占蚀设备+共享跃设备社→虚尖拟设套备(数量纠多,速度宅快)1.膏4辫操作缺系统卫类型多道葛批处哑理操廉作系筐统(ba席tc勿h叼pr扑oc正es颗si致ng责s絮ys圆te稻m)分时睬操作县系统(ti定me迅-s怕ha湾ri至ng闷s专ys侦te鹿m)实时劈燕操作粱系统(re俘al盆t四im蔽e退sy用st疯em勺)通用翼操作蔬系统(mu刻lt循i-稿pu致rp仪os返e猎sy马st似em牵)单用担户操龙作系呈统(si追ng面le既u梁se棍r怠sy厕st矿em览)网络毫操作岩系统(ne煌tw史or炕k覆op甲er走at绳in均g知sy鲜st沉em漆)分布宴式操优作系授统(di宰st俘ri枣bu歼te呼d托op榨er玻at馅in令g退sy悲st高em紧)多处新理机脸操作宣系统(mu哑lt奸i-反pr虎oc苍es污so贤r太sy裹st堵em明)嵌入李式操誓作系复统(em技be亏dd系ed敞o吴pe锣ra拾ti猜ng局s废ys怕te玩m)多媒忌体操依作系吵统(m俘ul强ti铁-m尼ed犹ia朗o售pe行ra胖ti晶ng终s子ys蜻te误m)智能城卡操贵作系泉统(sm拨ar刑t-叼ca卡rd捞o签pe宗ra符ti探ng践s康ys顽te今m)作预业（Jo查b)岔：程序喂+芒数贺据死+手说明天书（JC思L编写冷）结脆果满：程序交运行害结果昂+谜记搁帐信扒息1.神4.捕1据多道尤批处虏理系找统(of菌f-着li缎ne)作业1作业2……作业m输出机输入机作业作业调度(2)SPOOLing输出多道批处理系统工作原理输入井结果1结果2……结果n输出井作业调度(1)SPOOLing输入输入机输出机作业结果结果…………进程1进程2……进程k主机1.趣4.预1锯多道交批处糖理系肃统(co狮nt崭.)输入默井作魄用缓冲泼(速宁度匹燥配作相用)实现轧作业略调度嗽(jo胜bsc行he赌du惊li袜ng青)输出垒井作喊用缓冲乘(速甜度匹革配作莫用)Bu绘ff拿er宗in妇g:处理陕数据鹅到达辉与离距开速度雀不一键致1.惭4.居1熊多道什批处裙理系迷统(Con饲t.)主机伶中作卸业合船理搭驳配目标浩1：友提高逐资源匠利用翅率(eg.计算蔬型+IO型)目标朝2：欺提高伟吞吐杨量(th疾ro肢ug姻hp顾ut道)特点多道度：系刮统中叶同时澡容纳发多个歼作业成批物：作歼业分多批进吼入系封统分时声处理终端经请求界面姻1：塞交互补式命辅令语惰言(eg.宰sh壤el触l,雕c郑om滴ma挨nd)界面闷2：稻图形固用户颈界面(GU候I)1.陡4.爽2分时柄操作臣系统（On赠-l商in京e）Ti畏me告S悲ha吹ri研ng霜O浩SHA摊L终端终端终端….恒..1.衬4.奔2跳分时密操作善系统虫(Co盈nt胡.)特点遗：多路膊性：一车个主宿机与拥多个完终端厕相连斥；交互雾性：以图对话甲的方章式为歉用户循服务鞭；独占务性：每亿个终校端用医户仿匆佛拥拼有一清台虚驱拟机日。典型千系统药：CT宣SS头(M劣IT警)Mu升lt巧ic筒s(M凳IT记)UN拨IX1.闲4.柿3港实时半操作筒系统实时背控制工业碍控制阔，军输事控酸制，挖医疗着控制懒，…….实时浪信息范处理航班诊定票旺，联伞机情来报检惧索，…….实时柳控制HA挺LRe芳al谎T够im手e绞OS被控悼对象A/盗DD/叛At1t2t2-t1:誉re议sp父on牢se投t辞im婶e实时耐信息狠处理HA来LRe谈al摸T获im葡e迁OS….终端终端终端通常完为远泥程终昆端特点彻：（1线）响爽应及诸时（pr钟om仆pt潮r慢es纽奉po仙ns歇e）（2牧）可旺靠性司高（hi裤gh纤r育el危ia映bi侮li团ty）1.黎4.奔4歌通用岗操作毁系统和(mu葵lt王i-女pu决rp薪os腾e赌OS注)同时锦具有虽：分刷时、江实时类、批产处理袖功能置。目标答：提高斧处理块能力膜;扩展针应用划领域冶。常见牧模式愁:分时蒸(前尖台)厚+批就处理重(后锯台)谢（eg.DP仅S/中8上的GC湿OS誉-8）实时丛(前躁台)委+批女处理伪(后须台)Fo奶re草gr酒ou杨nd抄/B腰ac早kg扇ro荒un灰dSy惑st息em1.糖4.牺5胀单用故户操死作系纱统同一诸时刻狠仅有画一个奸用户嘱使用黄的系属统应用土领域归：台式公机，利笔记刘本，…….特点纲：单用叹户，浇多进鞠程，钓多线断程不同唱的程匠序，丽不同伟的进笨程；相同践的程础序,颜不暮同的事线程1.肚4.徒6考网络孔操作毕系统(N赞et葡wo兽rk均O新S)NO嚷S3ho舅st继3NO贵S2ho伐st灵2Pr玻in功te分r建立尚在宿引主操繁作系触统之节上，策提供脱网络察通讯然、网额络资验源共薯享、芒网络质服务锹的软卡件包葵。NO陷S1ho禁st则1网络镇操作桥系统视的目依标相互暮通讯资源腊共享艳（信档息，图设备搞）提供漆网络察服务da慕ta卧ba成se朽s育er装ve抢rft郊p误se楚rv刚ere-延ma价il茄s捕er察ve滴rte坟ln铃et谱s喝er透ve率ret冤c.No车T观ra难ns计pa珍re琴nt狼v恼ie歼w1.浪4.搅7倚分布证式操钞作系机统(D册is广tr牲ib厘ut岁ed鱼O欢S)紧耦顽合：贝(ti么gh石tl尽y疫co存up个le胆d)由多押机系携统发蝇展而姓来（旗多CP验U）有公蔬共内轻存多处院理机鸣操作抖系统多处理机操作系统内存CPU……CPUCPU多处理机系统1.疤4.嘱7厅分布扮式操乡丰作系肥统松散壤耦合粉：(lo垒os恐el弊y站co筒up模le症d)由计热算机励网络差发展玩而来辈（多Ho园st放)无公术共内帮存，胡无公员共时鬼钟DO奴Sho覆st凡3DO赏Sho证st宁2DO嚷Sho散st缘瑞1Pr迷in心te清r1.烫4.加7贼分布寻式操白作系猴统(Co汉nt歼.)分布伟式操庄作系真统特沃征:统一盗的操迟作系何统资源壶的进模一步朱共享内存,栋CP补U可靠奸性透明否性1.间4.尿7俩分布乒式操盲作系沫统(Co牌nt紧.)目标戚：进端一步夹共享秆资源扒，使夹负载电均衡况，计滤算加须速。CP踢U内存途径允：迁印移（mi怪gr忽at派io丈n）作业狗迁移进程沉迁移饿（线馋程一稼般随味同进运程迁醒移）例子霸：So蒙la读ri低s术MC1.晓4.傍8鼠多处历理机题操作遇系统多处航理机河系统具有桑公共诸内存牧的多CP握U系统对称速多处州理机彻系统裂(SM念P-保sy公mm却et担ri泰c余mu绍lt颂i-杰pr辈oc袄es史so吼r)没有守主从暂关系地的多暂处理线机系靠统多处渣理机凑操作爸系统有效花管理引和使哲用多稠个CP斩U的操队作系剪统复杂抬性：麦多个辰主动掏体（CP孕Us)例子怖：UN际IX袜,扛Li欢nu更x,置W摊in慎do最ws1.暗4.象9阁嵌入疮式操疗作系美统嵌入余在掌残上电诞脑、邀通讯慌设备末、车交载系雅统、迈信息破家电箩等非侍计算待机类激设施壮上的条操作寻系统鸟。特点搬：微宜内核桥结构摇（Mi参cr睛o-闹ke沾rn碍el劝），许多鼠操作哀系统腐功能(文件朽系统,设备凳驱动)以应者用程怎序模告式运步行。核心杰小(基本终内存洁管理,C六PU管理,通讯荣程序),适应粥范围醒广,可靠批性高效率真低例子酿：Wi庆n南CE竿.刻NE炒T（维纳并斯,闹美国皱微软）Pa痒lm去OSHO尚PE秘N（女娲,中科傍院钟哄锡昌茅）Em鹅be饥de关d畅wo睬rl隔d1.才4.10多媒钩体操解作系盒统定义(百度反百科)具有庄一般武操作姓系统亲功能度；还具误有多与媒体馅底层传扩充吵模块捆，支持苦多媒贷体信期息的测采集裂、编司辑、旺播放胜和传声输。Re技ma贷rk醋s不是公一种湾独立歉的操稳作系狼统类赖型是现携代操零作系在统的拜一种染特性目前估许多朋操作策系统目开始膝支持蓄多媒写体1.葵4.蹲11智能雄卡操全作系翁统智能肌卡CP吹U芯片RO爹M面向Ja惊va的智活能卡JV柏M解释宅程序下载Ja贝va核a枕pp沿le粮t并执妨行SC啄-O昂S支持担多个ap筹pl魔et并发屈执行必要绒的资柿源管坐理1.略5钉操乒作系景统运转行环维境定时馆装置系统宣栈特权质指令反与非起特权芒指令处理守机状冠态及奥状态乏转换地址拿映射膛机构存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