操作系统简明教程第章

计算机操作系统吴桂军参考书目:汤子瀛等著.计算机操作系统西安电子科技大学出版社第一章引论本章要点操作系统的定义操作系统的发展过程及基本操作系统类型和新型操作系统操作系统的功能和特征21.1操作系统的基本概念1.1.1操作系统的定义计算机系统的组成3引入操作系统主要可完成以下两个方面的工作：

(1)方便用户使用。操作系统应该提供给用户一个良好的界面，用户不必了解硬件和其它软件的细节，就可以方便地使用计算机。

(2)充分利用资源。操作系统应该最大限度地发挥计算机系统资源的使用效率，合理地组织工作流程，使得计算机资源能为多用户共享。4定义：操作系统是为了方便用户和提高计算机的利用率，对计算机资源进行组织和管理的程序集合。

用户——广义的概念，包括一般用户和软件开发人员等；资源——包括处理器、存储器、输入/输出设备等硬件资源和程序与数据等软件资源。51.1.2操作系统在计算机系统中的作用1.对外职能——用户与计算机之间的接口必须为用户提供良好的界面，使用户能够感觉计算机是可用而且易用的。2.对内职能——组织和管理计算机资源，充分发挥资源的效能，提高利用率61.1.3研究操作系统的几种观点1.用户观点2.资源管理的观点计算机资源按性质分四类:CPU、内存、处部设备、信息文件对于操作系统来说，资源管理要做如下工作：(1)对资源使用情况进行登记，这是资源管理的依据。(2)决定分配策略。(3)提供分配与回收算法。3.进程观点进程——分析计算机操作系统在处理过程中的基本对象，是系统中的活动实体。7图1-2资源分配与释放过程8年代第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1970第四代1971-现在电子器件电子管晶体管集成电路大规模集成电路存储器延迟线、磁芯、磁鼓磁带、纸带磁芯、磁鼓磁带、磁盘半导体存储器磁芯、磁鼓磁带、磁盘半导体存储器磁带、磁盘光盘处理方式机器语言汇编语言监控程序高级语言实时处理操作系统实时/分时处理网络操作系统应用领域科学计算科学计算数据处理过程控制科学计算系统设计等科技工程领域各行各业运算速度5000至3万次/秒几十万至百万次/秒百万至几百万次/秒几百万至千亿次/秒典型机种ENIACEDVACIBM705UNIVACⅡIBM7094CDC6600IBM360PDP11NOVA1200ILLIAC-ⅣVAX11IBMPC91.就2操作恒系统盈的发材展一方甲面操健作随磁着充显分发威挥计踪蝶算机毕硬件持性能斯的要芬求不珠断发甲展,另一梦方面吧它也值促进兄了计揭算机走硬件必种类霜的扩貌充,使计旨算机腊体系饿结构虹不断孙改进,功能尝越来刚越强牧大.1.中2.河1问题唯的提狸出1.速度锁问题人工婆操作巧速度由和处燥理机怖计算矩速度吓严重替不匹抵配2.作业裂差异3.如CP澡U与外献部设卷备的龟充分袋利用101.舅2.拢3解决昏办法1.减少终人工读干预批处花理技与术作业剪执行件序列涨、监输督或白管理舒程序逃、自堡动转叔换联机负批处捎理方止式2.改善掠速度善匹配脱机袭批处林理技吵术计算机卡片机接口计算机卫星侦机输入/出设饶备1.首2.资3解决翼办法1.减少掉人工魔干预批处阻理技蠢术作业池执行轿序列寺、监纸督或垫管理雅程序齿、自楼动转喂换联机繁批处内理方烦式2.改善啄速度街匹配脱机怖批处帖理技阔术计算机卡片机接口113.实现骂多道番程序挽系统系统简结构茂：以型中央伯处理斗器为尘中心→主存峰为中台心中断透技术古和通肾道技物术通过笋软件淡技术活使CP销U和I/爱O设备衰并行渔工作——多道蕉程序址系统多道群程序捷系统——是指嚼允许匙多个谜相互骂独立药的程梅序同脾时存桑在于径内存吐中，组而且堤处于境同时驱运行仪的过组程中科。各俯道程括序轮兔流占箱用CP页U，交黎替执罪行。问题铅：如暖何共吩享资输源、斜如何畏互斥蹈和同袍步、毫如何筑提高内顾存使平用率涂、如享何证烦程序芬安全12图1-粘3储C栋PU与I/粱O并行鞋图131.清2.祸3基本辩操作每系统借类型1.批处详理系堆统用户刃不能茂直接采干预眨作业亿的运敞行过岸程作业荒提交运之前稍用作端业控驴制语戏言编腰制成煤作业啄说明臣书或种作业原控制风卡,与程阶序和塘数据风一起焦提交起给系构统引入费多道蠢程序重后,批处色理系胁统有奴以下湿特征:(1版)多道煤性(2啊)无序渐性(3离)调度抬性：作业石从提贿交到利运行除完成尿需要陆经过没两次弯调度踏，即猾作业会调度品和进养程调华度。作业晋调度是指稿按照芒一定狭作业皮调度环算法袭，从办后备梦作业未队列泊中选列择一备个或哈几个稻作业植调入练内存很。进程场调度是指冬按照弦一定遇进程特调度阶算法贯，从醉在内梢存的航进程弊中选碍择一晕个进词程，领将处唉理机母分配捐给它皇，使瞒之执荣行。14批处环理系掩统，台特别些是多坏道批丑处理功系统相的主要斑优点是资亮源利染用率推高和煤系统掀吞吐呀量大如。批处工理系终统的缺点主要卧体现吵在以脚下两献个方草面：(1把)平均部周转射时间塌长。交作业胖的周卖转时刊间是云指从包作业蜻进入京系统雾开始珠，直酬到作晨业完略成并胳退出顺系统搁为止娃所经聋历的删时间金。在岛批处减理系睡统中偏，由待于作找业需舱要排义队来李依次还进行丸处理烟，因械而作鞠业的凤周转路时间朱较长鉴。(2沫)无交悉互能园力。充在作软业提挑交后狮，用投户不债能与慎自己笼的作宽业进爷行交健互，修不便崇于对迷作业请的控垒制。152．分盆时系樱统分时——就是爱多个新用户喊对系台统资胸源进领行时械间上甜的分烦享。计算机接口终端终端终端终端终端终端分时系统示意图微观搂上，削每个躲用户翠作业疲轮流芳运行肯一个角时间淡片；够宏观狠上，宰多个明用户严同时绿工作持，共怎享系去统资馋源。分时胞系统铲作为企多道喘程序盼系统违的一以个典总型代梨表，菠集中果体现肥了多杏道程堆序系却统的呜一些曲技术竖特征织，成恳为当保今的纯计算姿机操继作系邪统主毫流163．实会时系半统“实沸时”湾是指坟系统购能够达及时乌响应钱发生这的外身部事朽件(一般衔为一悦些随颠机事拼件)，并忙以足抱够快顿的速隶度完沿成对湾事件赏的处然理。为了既保证冬程序怕可靠理运行扬，系绒统应卸提供旨安全胆措施枕，比督如多旁级容际错、岗硬件成冗余酒等，温避免轧因发监生错锣误或蚕丢失探信息雹而造侧成重蜂大经盐济损王失甚舌至导撇致灾村难性指的后朝果。实时份系统壳相对乐于其帐它操芝作系件统来俭说，览其优点是系场统的协及时俩响应工以及仁系统骨的可属靠性违。两种舅类型鼻：硬雨实时闹系统皂，软新实时矮系统斥。171.网2.勇4新型屡操作馒系统1．微葛机操狭作系袄统MS样-D透OS、Wi仙nd抚ow肤s、OS调/2、UN败IX、Li蓄nu鸡x单用砖户单植任务励、单区用户猴多任悦务、套多用初户多国任务2．多乖处理兴机操踩作系古统从硬火件结求构上蹄分：射紧密息耦合丝式型和污松散如耦合拢型多处喜理机那系统刘所配奥置的锅操作桂系统快分：匙对称熊式和蠢非对零称式渠（又术称为援主–从式婶）的183．网遍络操腰作系颤统如同窄在单律机上桨安装志操作秀系统壳可以孩方便薪用户低合理千组织匆与管着理计叉算机克资源陵一样狐，在文网络焰系统只之上蛮覆盖续一层绪网络晚操作姑系统读之后沸，用鸦户可逆以方轮便地来使用摘网络躺，实鲁现用卧户通或信和烫资源扶共享冤，提率高网居络资抄源的股利用唉率和幸网络熊吞吐咱量。从功能上讲宝，网络步操作泰系统是包好括网络值管理、通信、资源侦共享、系统谜安全和多种粱网络浊应用鲜服务在内同的诸引方面欺功能璃的一曲个系湖统软迫件。194．分债布式并操作伍系统分布述式处屿理系霜统是指殊由多育个分陷散的麻处理搭单元物经互嘴连网湾络的如连接优而形尸成的戴，且拿可以肆实现早分布屠处理偷的系荷统。处理莲单元愿自治炉性路协调今实现呀资源甲管理隆动态耍地分留配任爷务仙能并铸行地付运行声分布踪蝶式程扇序。操作系统分布性并行性透明性共享性健壮性网络操作系统分布处理，集中控制任务在本地计算机上运行操作透明，但需指明物理位置一般只能共享服务器上的资源控制集中于服务器，可靠性弱分布式操作系统分布处理，分布控制多任务在多处理单元中并行执行操作透明，而且物理位置透明各站点资源可供全系统共享容错能力强，可靠性高201.列3操作觉系统旷的特棚征与头功能1.巡寿3.停1操作笼系统汇的特东征1．并砍发（Co疤nc必ur广re克nc矩e）并发城与并切行的盗区别皮程序梨与进兽程2．共幻玉享（Sh核ar恨in量g）是指判内存谨中多茂个并描发执帝行的浇进程想共同河使用你系统禾中的匹资源懂。资源掠共享锻的两向种方洋式并发砌与共衫享的枣关系3．虚生拟（Vi权rt伪ua档l）4．异况步性霜（As舌yn沿ch颈ro剪ni档sm）21从两必个不际同的蓝角度挨（）部讨论束操作汤系统逢的功航能：1.资源妈管理协调贺、管锦理计皇算机某的软港、硬便件资搞源，寇提高唤其利网用率才。2.用户撕角度为用积户提奸供使羽用计哑算机暂的环奴境和美服务鸡。计算过机四室大类岸资源C邻P萝U内拳存忽外拳设槽信息滥文件处理络机管仙理存储流器管葡理设备集管理文件益管理用户捆接口1.随3.泥2操作葬系统叔的功晓能221．处孙理机具管理耽的功津能进程嫁管理鱼和作嗽业管欠理1)进程朵控制2)进程服同步3)进程袜通信4)调度作业范调度——作业光具有起使用CP雁U的权摄力进程妻调度——真正浅获得CP涝U最重柔要内名容！第2章232．存彩储器鹿管理橡的功晚能1)内存蛇分配内存始分配寺的主要巡寿任务是为俭每道接程序怎分配区足够研完整质运行洋的内液存空塌间，嫩而且芬要提缘瑞高存走储器踪蝶的利蛛用率羊。内存干分配简的机枝制中商应具猫有以百下结构源和功抹能：●内存续分配咸数据半结构耕：该沫结构观用于盛记录顶内存缘瑞空间辣的使罢用情没况，程作为埋内存反分配园的依衡据。●内存成分配绘功能也：系薪统按剧照一害定的雾内存饮分配匠算法也为用筝户程既序分慰配内惹存空盖间。●内存搅回收乡丰功能霸：系描统对补用户烦不再都需要纲的内疯存根臂据释靠放请杨求进驼行回萌收。242)内存缎保护内存旨保护是指请通过办设置悬内存沃保护再机制畏来确歌保每愉道用浆户程走序都典在自揪己的蒸内存滑空间沸中运挎行，肤不能江访问币操作甲系统粮存放衰在系步统区强中的垫程序笋和数遥据，伍也不烟允许渐访问气非共床享的怜其它指用户灶程序破内存阅区。3)地址瘦变换用户外应用痰程序露（源裂程序谱）经泻编译帐、链胁接而升形成袍的可瘦装入粒程序遇，它讲所形烛成的现逻辑见单元制编号淹（即逻辑哀地址）与岩装入胁内存胁后具性体的阳内存阳存储偿单元度编号科（即物理晚地址）之轧间的怜对应急变换箩，需际借助屈于相忆应的宜地址棍变换迫硬件恭机构捷实现彻，以怠保证症程序处在执音行过堪程中宽可以胜在正晕确的伍内存磨单元腹访问嗽所需兄的指畏令或描数据嘱。254)内存吉扩充大型看文件搏系统虚拟要存储倡技术逻辑帆扩充●请求打调入功能那。允岩许在垒仅装吐入一沉部分舌用户胡程序召和数鼓据的幕情况餐下，悬启动烫该进陈程运池行。箱在运赌行过最程中阴，当毒发现厨继续坦运行卸时所傲需的咸程序切和数溪据尚亡未装戒入内伯存时高，可程向OS发出感请求古，由OS将所借需部菊分调倡入内冷存，谊以便境继续米运行再。●对换功能仍。若平内存宰中已朝无足崭够的恭空间竟来装乱入需刷要调舞入的缘瑞部分呢时，寻系统豆应将增内存慎中的拼一部托分暂统时不认用的醒程序微和数卖据调雅至磁环盘上圆，以而便腾舒出内科存空捷间，勺然后祝再将仰所需反部分蝇调入奴内存飞。以上归是第3章将润要讲脂述内唐容。263．设柏备管粒理的召功能设备肉管理是指形根据撒用户以的I/鱼O请求狼分配用相应拢的I/焦O设备锋，控顽制I/鲜O操作回过程暮，达饮到提虚高I/贝O速度轮和设地备利菊用率眨的目倦的。佩设备桐管理异具体陡包括蜻以下断内容忆。1)缓冲水管理缓冲您管理池的基本扇任务是管颈理好石各种见类型蜻的缓掠冲区汪，以葵缓和CP借U和I/讲O速度阿不匹玻配的沫矛盾坊，最脉终达睛到提泥高CP肚U和I/装O设备游利用炕率，易进而窄提高届系统矩吞吐邮量的笛目的苗。最耽常见申的缓静冲区纳机制集有单缓槐冲机耻制，可死实现竹双向志同时骨传送涂数据犁的双缓欣冲机锁制，以盯及可为供多爽个设疗备同扯时使搭用的公用梳缓冲尊池机驶制。272)设备保分配设备如分配问的基本敞任务是根执据用般户的I/掠O请求吩，为宾其分扑配所赌需的妻设备见，其食中包档括可状能需傍要的肆相应碎的控耗制器扑和通痒道。需数叹据结寺构：增系统池设备件表、设备控制碌表、控制姨器控制卖表、通道控制食表等3)设备袄处理设备膜处理掩程序又称岸为设备喊驱动乖程序。其直基本微任务桥通常倘是实拨现CP旬U和设城备控个制器杰之间挽的通装信，京由CP谊U向设酷备控甚制器洗发出I/捡O指令盼，要苦求它辰完成亲指定油的I/丙O操作膛，并酿能接印收由技设备复控制抄器发桨来的表中断锅请求镇，给纹予及小时的盼响应去和相屯应的刻处理币。284)设备款独立豪性和宣虚拟别设备设备晨独立估性是指院应用较程序宁使用叹的逻家辑设佛备名玩独立榜于具侦体的蒸物理泽设备靠，以条使用厚户编室制的寒程序坡与实汪际使科用的卖物理爬设备见无关乳。虚拟渔设备就是拥虚拟觉技术昼在设两备管猜理中钻的一胳种具错体应劫用。以上掠是第4章将仁要讲潮述内悬容。294．文痰件管争理的帝功能文件拍管理是指愈对存支储在华磁盘瞧或磁嫁带上树的文肥件进摧行管煤理，适以方甚便用迎户使屠用，搜并保饼证文脏件的延安全墓性。文件钩管理具体呆包括跳：对文荡件存谱储空据间的持管理跃，目瞧录管清理，悠文件晴的读待、写际管理窝以及叔文件新的共末享与犁保护店等功但能。301)文件咏存储睁空间菠的管暑理由文话件系壶统对收诸多兄文件赖在存贿储空归间的拼占用露情况赚进行清记录碗，以渣供分择配和疮回收鸽空间务时参饮考。院分配丑和回法收是绢以提闲高存房诚储空吩间的驰利用石率为宣目标角的。2)目录经管理主要躬任务是为曾每个符文件跳建立妄目录朱项，夫以实推现方流便的按名馋存取；文完件共棉享；检快速阀的目赌录查灯询手绑段3)文件结的读熄、写赴管理锹和存电取控而制该功稼能规烧定文浓件读即、写意的具软体方妖式，饼以提碎高读萍写效露率。瓜为了院保障樱文件捉系统程的安厦全，盲应对猫文件牺存取并施加耐限制进措施完，保麻证各匀个用启户以征适当喘的权雪限来摧使用唯文件踢系统敌，达监到系忧统的慎安全爱性要汗求。以上驼是第5章将徐要讲糊述内皇容。315.用户抓接口为了灯方便付用户膜使用柳计算席机，羽操作坊系统惑向用过户提闪供了丸更易退理解柏和进腿行工扭作的命令尿接口、程序凡接口和图形识接口。这娇些接沈口对删于不嗽同层谊次、王不同订水平证的用外户提午供了民快速涌、高耀效访萌问计侨算机藏的手奏段，欠对于愚计算糖机的监普及第与发删展起亮到了竞非常灶重要轰的促氧进作隙用。将在牌第2章简旅述。321.躁4操作劈燕系统钢的结讨构设赚计操作滥系统瓦设计役的一破般观准点?1.虫4.刘1整体强式系膊统一种如非模杆块化诉的简仰单结挨构一系府列的炉过程裂明迫确定妥义的趣接口涝随碗意调撤用操作瞎系统暗与外丙部程养序有乌统一代的接逝口，纺即一凑组系统掠调用梁命令系统遣态（武管态堂）猴、用谅户态馅（目冻态）33整体村式系与统基郊本的讲结构惠关系壁：(1土)一个根主过颤程，在它接掀受和豆解释击系统抬调用性命令练，并澡调用昆相应骨的过椅程(2若)一组唱执行嫩系统迅调用端的服种务过骡程，俗每个如系统段调用伙都有泰对应旦的服况务过直程。(3岭)一组蔑支持观服务纽奉过程尼的实煤用过赴程，兴每个扬实用蜜过程灶完成唐若干迹个服罢务过成程所敞必须鞋执行概的公米共事隙务。MS枪-D载OS早期吹的UN侦IX采用符这种桑结构所设协计出大的操妹作系亲统既回庞大粮又杂豆乱，霉缺乏袄清晰庆的程缎序结体构。咬这一装方面饱会使晃所编臣制出题的程欲序错拳误很辨多，牛给调像试工巷作带沫来很风多困只难；狂另一罢方面编也使责程序烘难以踪蝶阅读饿和理奴解，季增加冶了维成护人译员的悔负担栋。341.俊4.突2模块谁层次克式系悉统一种塔模块己化的颠系统砖结构把操防作系灾统划飘分成雁若干洁模块按这淋些模健块的懂控制化或服铅务关窗系进器行分组层每层泰包含歪一个炊或若辽干个碍模块层间扰调用违不可举反向两种介基本爸方法捉：自拐底向诵上法闻和自冰顶向唉下法35性质局：(1滋)浇Ai所提易供的马资源偷和功袋能构驶成了熔建立Ai衫+1的全还部基乌础（目单向海依赖峰关系甲）。(2座)从Ai扩充山到Ai软+1时，笨并不腐一定攀是Ai的全森部功购能都渔同时反被扩衬充了纽奉，Ai的那饲些未围经扩馒充的僻功能祥被看避成是宁延续胳到Ai载+1中去澡，故Ai侵+1中有浓一些剑功能罗等同触于Ai的功户能，怨在建烤立Ai税+2时，堵把它轨看成交是Ai岁+1的功菌能。