CHAPTER 1 操作系统概述

操作系统原理

PrinciplesofOperatingSystem

ca教材

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操作系统教程陈向群杨芙清北京大学出版社

计算机操作系统教程张尧学史美林清华大学出版社

ca参考教材

现代操作系统陈向群等译机械工业出版社

计算机操作系统教程周长林左万历高等教育出版社

操作系统基础屠立德屠祁清华大学出版社

操作系统教程孟庆昌西安电子科技大学出版社

操作系统一内核与设计原理(V4)William

Stallings著魏迎梅等译电子工业出版社

计算机操作系统汤子瀛等西安电子科技大学出版社

操作系统概述2

课程目的

不是如何使用操作系统

而是理解操作系统如何工作

♦：♦OS工作方式

OS内部算法和数据结构

设计OS过程中的问题、解决方案和折中权

衡

操作系统概述3

操作系统课程的特点

・BtBI**!1•t»«BIIII•・>I»flB••t•tB4»4Bt»flB«•4«I■•-»«*•I»I»«*■i-B!-»

实践性强（从实践总结出原理）

涉及面广（并行程序，性能问题，结构问

题，程序方法论，软件工程，等等）

错综复杂：纵横交叉

如何学好操作系统？

LearnOSconceptsbycodingthem!

操作系统概述4

为什么学习操作系统?

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设计操作系统或者修改现有的系统

存在人们意识不到的大量“操作系统”

嵌入式系统(EmbeddedOS)

加深对使用的OS的理解，有利于深入编程

用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道

编程时借鉴操作系统的设计思想和算法

操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用

到其他领域

选择购买操作系统

我们并不总使用Win95/NT/2000/XP

操作系统概述5

涉及到计算机科学的很多领域

计算机体系结构/硬件

软件设计

程序设计语言

数据结构

算法

网络

学习核心技术并能在其他地方应用之

操作系统概述6

。大型、复杂系统的系统设计

①性能与方便使用

②性能与简单性

③硬件与软件

折衷权衡

TradeOff

操作系统是目前最复杂的软件成分

应聘工作

操作系统概述7

预期学习收获

1.对操作系统的基本概念、基本结构及运

行环境有一定的认识，对操作系统这一

课程有比较全面的把握

2.深入到操作系统内部，理解并掌握操作

系统的基本原理、设计方法和实现技术

3.了解操作系统的演化过程、发展研究动

向、新技术以及新思想，具有透过变化

看趋势、透过技术抓原理、把握学科发

展脉搏的基本素质，为其今后在相关领

域开展工作打下坚实的基础

操作系统概述8

第一章操作系统概述

操作系统的基本概念

操作系统的特征

研究操作系统的几种观点

操作系统的技术发展过程

著名的操作系统

操作系统的分类

操作系统的功能

操作系统标准化

操作系统概述9

操作系统的地位

作为用户与计算机硬件系统之间的接口

操作系统概述10

用户接口

目标：提供一个友好的用户访问操作系统的

接口。

操作系统向上提供两种接口:

。系统命令：供用户用于组织和控制自己的作

业运行。命令行、菜单式或GUI（联机）；

命令脚本（脱机）

♦:♦编程接口：供用户程序和系统程序调用操作

系统功能。系统调用和高级语言库函数

操作系统概述11

操作系统的定义

操作系统是计算机系统中的一个系统软件,

是一些程序模块的集合——

它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机

的软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，控

制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用

户能够灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计

算机系统能高效地运行

操作系统概述12

操作系统的目标

1.方便性

*计算机只能识别0、1;用户熟悉的是各种语言。

2.有效性

米使计算机的各类资源在系统的管理下得到更有效的利

用，提高系统吞吐量。

3.可扩充性

便于修改和增加功能（如何设计？）。

4.开放性

米系统能支持世界标准规范O

操作系统概述13

操作系统的特征

.

并发(concurrency)：

处理多个同时性活动的能力

在计算机系统中同时存在多个程序

宏观上：这些程序是同时在执行的

微观上：任何时刻只有一个程序在执行(单CPU)

即微观上这些程序在CPU上轮流执行

并行(parallel)：(与并发相似,但多指硬件支

持)

由并发引起的问题：活动切换、保护、相互依赖

的活动间的同步

操作系统概述14

共享（sharing）：

操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系

统中的资源（共享有限的系统资源）

操作系统要对系统资源进行合理分配和使用

资源在一个时间段内交替被多个进程所用

♦:♦互斥共享（如音频设备）

♦:♦同时访问（如可重入代码，磁盘文件）

。资源分配难以达到最优化

操作系统概述15

虚拟（Virtual）：

一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体一一分时

或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，

可提高资源利用率

❖CPU——每个用户（进程）的“虚处理机”

。存储器一一每个进程都占有的地址空间（指令+数据

+堆栈）

显示设备一一多窗口或虚拟终端

操作系统概述16

随机性：

操作系统必须随时对以不可预测的次

序发生的事件进行响应

进程的运行速度不可预知：分时系统中，

多个进程并发执行，“走走停停”，无法预

知每个进程的运行推进快慢

难以重现系统在某个时刻的状态（包括

重现运行中的错误）

操作系统概述17

畲...............

....■…………...………....B

不确定性：

♦:♦由共享和并发引起

♦:♦在操作系统中可运行多道用户程序，而每个用

户程序的运行时间、要使用哪些系统资源、使用

多长时间、使用的资源是共享还是独占的，操作

系统在程序运行前是不知道的

♦:♦要求操作系统的设计要很好地解决并发和共享

的问题，否则，将会产生不可重现的错误，这种

不可重现的错误称为不确定性

♦:♦例子：两个用户共享一台打印机

操作系统概述18

研究操作系统的几种观点

♦:♦作为软件来看的观点

♦:♦资源管理的观点

♦:♦进程的观点

♦:♦虚机器观点

♦:♦服务提供者观点

操作系统概述19

作为软件来看的观点

软件的特性

。外在特性

软件是种语言,是界面

界面:使用方式（命令，系统调用等）

。内在特性

软件的结构

a.由有几部分组成

b.每个部分的功能

c.部分之间的关系

操作系统概述20

资源管理的观点

操作系统--资源管理者（自底向上）

操作系统管理一个复杂系统的各个部分

硬件资源：

CPU,内存，外部设备（I/O设备,外存,时

钟，网络接口等）

软件资源：

硬盘上的文件，信息

两种方式实现复用（共享）：时间及空间

操作系统概述21

。记录资源使用状况

如哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用，使用

多长时间等

♦:♦合理的分配资源

静态分配策略

（在程序运行前分配，但效率不高）

动态分配策略

（在程序运行过程中何时用资源，何时分配。

其缺点是会出现死锁）

。具体完成分配

♦:♦回收资源

操作系统概述22

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资源管理的目的：

实现资源共享

提高资源利用率

操作系统功能

进程和线程管理（CPU管理）

存储管理

文件管理

设备管理

作业管理

操作系统概述23

进程的观点

从操作系统运行的角度动态的观察操作系统。

从这个观点来看：

操作系统是由一些可同时独立运行的进程

和一个对这些进程进行协调的核心组成。

进程：

完成某一特定功能的程序

是程序的一次执行过程

是动态有生命的，当它执行时存在，否则消亡

操作系统概述24

虚拟机观点

从操作系统内部结构来看：

♦:♦把操作系统分成若干层

♦:♦每一层完成其特定功从而构成一个虚机器,

并对上一层提供支持

♦:♦通过逐层功能扩充,最终完成整个操作系统

虚机器

♦:♦而操作系统虚机器向用户提供各种功能，

完成用户请求

操作系统概述25

服务提供者的观点

在操作系统之外从用户角度来看：

操作系统为用户提供一组功能强大的

命令或系统调用

操作系统作为标准服务提供者

•提供每个用户需要的标准工具白

•如标准库、窗口系统

操作系统概述26

其他观点

操作系统作为仲裁

使多个应用程序/

保护用户不互相干

例子：并发，存储

操作系统作为管理程序

•硬件平台扩展为运行平台

运行平台是承载应用程序的载体

操作系统概述27

操作系统发展的主要动力

❖不断提高计算机资源利用率的需要

米如批处理系统的出现

❖方便用户

未如分时交互式系统的出现

❖器件的不断更新换代

米8位一16-32-64-...

❖计算机体系结构的不断发展：

米单机OS-多机OS-网络OS-...

操作系统概述28

l操作系统的发展过程-第邛介段（1948-1970）

硬件昂贵，人工便宜

更有效地利用硬件资源，缺乏用户和计算机

之间的交互

♦:♦控制台：一次一个用户

。批处理：装入程序一运行一打印输出（保护：无:

♦:♦数据通道、中断：I/O和计算重叠

♦:♦多道程序设计：多个程序同时运行，多个用户共

享系统（需要存储保护）

操作系统必须管理所有程序的交接、运行、

操作系统概述29

操作系统的发展过程-第2阶段(1970-1985)

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硬件便宜，人工昂贵

交互分时：

利用便宜的终端一多个用户同时与系统交互

牺牲CPU时间一用户得到更好的响应时间

用户可以在线工作：开发、调试、编辑等

问题：增加用户时系统性能降低

（响应时间、抖动）

操作系统概述30

操作系统的发展过程-第3阶段（1981-）

.

硬件非常便宜，人工非常昂贵

面临挑战:

如何利用计算机充分发挥人的时间

个人计算时代

开始PC硬件资源有限一次运行一个程

序。OS是一个例程库，回归简单。

逐渐PC资源丰富OS又成为

一个庞然大物（大型OS）存储保护、

多道程序设计又出现

操作系统概述31

操作系统的发展过程-第4阶段（1981-）

.

分布式系统

网络：允许不同机器很容易共享资源

（打印机、文件服务器、Web服务器）

客户/服务器模型

解决问题：共享，安全

操作系统概述32

.畲操作系统的发展过程-第5阶段(1995-)

移动系统时代/f

各种移动设备出现(笔记本、PDA等等)

特点：小型、移动、便宜，但能力有限

无线支持可以leverage分布式系统的资源

操作系统概述33

历史上的操作系统(1)

t»t-»4BtBIBt»4BIBt

2：,・‘"•■・—•--••・—■，

随历史线索，介绍一些重要的操作系统

❖FMS(FORTRANMonitorSystem)和IBSYS

(IBM为7094配备的操作系统)

❖OS/360(IBM为系列机360配备的操作系统)

❖CTSS(CompatibleTimeSharingSystem)

❖MULTICS(MULTiplexedInformationand

ComputerService)

OUNIX类、Linux

❖CP/M

操作系统概述34

历史上的操作系统（2）

❖MS-DOS>Windows3.1/95/98/Me、WindowsNT、

Windows2000/XP、WindowsCE、Windows

Server2003

❖Macintosh

❖OS/390

。Mach

VxWorks

嵌入式领域

国产操作系统

研究型操作系统

操作系统概述35

批处理操作系统-现代操作系统雏型

运行一个作业的步骤：

米将程序写在纸上（用高级语言或汇编语言）

米穿孔成卡片，再将卡片盒交给操作员

米计算结果从打印机上输出

米操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室

米程序员稍后可从输出室取到结果

米操作员从输入室的卡片盒中读入另一个任务

米如果需要FORTRAN编译器，还要把它取来读入计算机

缺点：机时在走来走去时浪费掉

操作系统概述36

为改进主存和I/O设备之间的吞吐量

IBM7094机引入了I/O处理机概念。

思想：在输入室收集全部的作业，用一台

相对便宜的计算机（IBM1401计算机），

将作业读到磁带上。

再用较昂贵的计算机（IBM7094）完成

真正的计算。

操作系统概述37

早期批处理系统

输入磁带输出磁带

操作系统概述38

典型的操作系统

FMS（FORTRANMonitorSystem,FORTRAN监控系统）

IBMSYS（IBM为7094机配备的操作系统）

这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保护和简

单的批处理构成

操作系统概述39

0S/360操作系统

当前存在的问题：

♦:10世纪60年代初期，计算机开始采用集成电

路，多数厂商有几条完全不同的生产线，生

产不同的计算机。

♦:♦开发和维护完全不同的产品，对厂商来说是

昂贵的。

♦:♦新的用户在开始时只需要一台小计算机，后

来可能需要一台大的计算机，并希望能在新

计算机上执行原有的程序。

♦:♦厂家和用户需要软件在不同型号的计算机之

间兼容。

操作系统概述40

❖1964年IBM宣布推出System/360计算机系统

第一个采用小规模集成电路的主流机型

♦:♦试图一次性地解决上述问题

♦:♦由于所有的计算机都有相同的体系结构和指令

集，在理论上，为一型号编写的程序可以在其

他型号机器上运行

操作系统概述41

System/360的若干问题

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■•・，•・・•・”•・，ar'■»*■*■r•・，•・・-**■■r•・，■r♦・，'■•­■•■■r,■,・，・，*■»*r-■«♦・二•■，**

♦:♦IBM无法写出同时满足互冲突需要的操作系统

其实别人也一样不能完成此项任务

❖IBMOS/360文件系统中有类型字段，定义文件的

类型，有定长、不定长记录、块状和非块状文件

用户对于输出文件的大小，只有通过猜测。

♦:♦存储管理有基地址寄存器寻址方式，程序也可以

访问和修改基地址寄存器，但是CPU生成的却是

绝对地址，虽然不用进行动态再分配，但程序却

被“钉死”在调入内存时的物理地址上。

操作系统概述42

♦:♦数千名程序员写的数百万行汇编语言代码

系统自身占据了大量存储空间和一半的CPU

时间。

♦:♦数百万行汇编代码中有成千上万处错误。

♦:TBM不断发行新的版本试图更正这些错误

每个新版本在更正老错误的同时又引入新错

误。

♦:♦随着时间的流逝，错误的数量大致保持不变。

操作系统概述43

♦:♦在IBM7094机上，若当前作业因等待I/O而暂停,

CUP只能“踏步'直至该I/O完成；对于CPU操作

密集科学计算问题，浪费时间少；对于商业数据

处理，I/O等待时间常占80%—90%。

。解决办法

将内存分几个部分，每部分放不同的作业；

当一个作业等待I/O时，另一个作业可以使用

CPU；在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行

保护，以避免信息被窃取或攻击。

操作系统概述44

单道程序运行情况

I/O中断请求I/O中断请求

用户程序

启动I/OI/O完成启动I/OI/O完成

监督程序

结束中断结束中断

I/O操作

t1t3t4t7t8

操作系统概述45

四道程序运行情况

I/O请求I/O完成

程序AA完成

I/O请求I/O完成

程序B

I/O请求I/O完成C再运行

程序C

I/O请求

程序D

调度程序

表示获得CPU

操作系统概述46

,Spooling技术

口口口口口口。口口匚”:?匚”:匚”：，口口。匚”:“:，匚。口口。口匚，

速序卡片被拿到机房后

■能够很快将一作业从卡片读入磁盘

。任何时刻当一作业运行结束

操作系统就将一新作业从磁盘读出

装入空出的内存区运行

OSpooling技术

(SimultaneousPeripheralOperationOn

Line)

♦:♦该技术也用于输出

操作系统概述47

多道批处理系统（2）

❖需解决的问题

-处理机管理问题

•内存管理问题

■I/O管理问题

■文件管理问题

-作业管理问题

操作系统概述48

分时系统的产生

■■・■■。口口:?匚?。口匚，:?匚八:?匚”:?□口匚匚，。匚”:?。匚匚”:，匚？

。分时系统的思想——1959年在MIT提出

♦:♦每个用户有一个联机终端；

在分时系统中，假设20个用户登录；

其中17个在思考或谈论或喝咖啡；

贝IJCPU可分配给那三个需要的作业（轮流服务）

♦:♦调试程序的用户常常只发出简短的命令；

很少有长的费时命令。

♦计算机能够为许多用户提供交互式、快速服务:

时在CPU空闲时还能在后台运行大作业。

操作系统概述49

j第一个分时系统(CTSS)

I-Bi"»1"»1*，»*»i*»t*»»­••"»i-»»"»i"»»"»i­»«"»3"11->i~・i*»«-r•*»i"»J*»i"»i"i»"!

MIT的巨etnandoCorbato等i96i车茬一

f改装的IBM7090/94机上开发成功(有32个

交互式用户)。

❖IBM7090/94计算机有32K内存，系统用5K,

用户用27K,用户存储映象在内存和一台磁

鼓之间切换。

♦1962年Manchester大学的Atlas计算机投外

运行；运行速度200kFL0PSo&

。第一个有虚拟存储器(virtualmemorj^B

和页面调度(paging)的机器。W

♦:♦指令执行是DiDelined的。操作系统概述50

MULTICS的灾难

♦:T965年在ARPA的支持下MIT、贝尔实验室

和通用电气公司决定开发一种“公用计

算服务系统”，希望能够同时支持整个

波士顿所有的分时用户。该系统称作

MULTICS(MULTiplexedInformation

andComputingService)

♦:叩110葭$设计目标是：

便利的终端使用——大量远程终端通过

电话线接入计算机主机

除高可靠的大型文件系统——大容量的用

才信息共享；存储和构造层次化信息结

盘勾的能力

操作系统概述51

♦:川11广支$研制难度超出所有人的预料（PL/1

语言），长期研制工作达不到预期目标，

1969年4月贝尔实验室退出，通用电气公司

也退出。最终，MIT坚持下来，MULTICS成功

运行，成为商业产品（通用汽车、福特、美

国国家安全局等），运行MULTICS的计算机

系统在九十年代中陆续被关闭（加拿大国防

部于2000年10月30日17:08)

♦:叩11/葭$的意义

引入了许多现代操作系统领域概念

雏形，对随后的操作系统特别是UNIX

的成功有着巨大的影响。操作系统概述52

A小型计算机，电子游戏和UNIX的成功

l-i1-14-B4"t•­»l-««*■i-B1*■4"•1­»«­»<"■*•­»I-»•­»4-B•->«-1l-»t-»

■•・，•・•)■»•・，•・•・，，・♦■"•・，••*««-ar•■，■•・、・・，«•-«»,,•••・，・，,0•••，•・--■»，・，・・，••

♦:T969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，Ken

Thompson和DennisM.Ritchie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

。项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7上，重新摆

弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行”游戏

♦:♦为了使游戏能够在PDP-7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、实用程序、shell和汇编程序上&£;

♦:♦到了1970年，在一切完成后，给新系统博喋

MULTICS发音相近的名字UNIX«

。随后，UNIX用C语言全部重写，自此，UNIX诞生了

操作系统概述53

UNIX

♦河X是现代操祚系统的代蓑丁诉％运行时的安全

性、可靠性以及强大的计算能力赢得广大用户的

信赖。

促使UNIX系统成功的因素：

*首先,由于UNIX是用C语言编写，因此它是可移

植的，UNIX是世界上唯一能在笔记本计算机、

PC机、工作站直至巨型机上运行的操作系统。

♦:♦第二，系统源代码非常有效，一系工一统容易适应一丝特殊

的需求。T

。最后，也是最重要的一点，它是二T普前：通

用的、多用户、多任务、分时操作系统薛统概述54

♦:♦两个版本系列

AT&TSystemV

BSD(BerkeleySoftwareDistribution)

❖MINUX

❖VAX(DEC公司)

。其他

操作系统概述55

CP/M操作系统

。随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到

来，各种类型的个人计算机和软件层出不穷。

♦:T973年GaryKiIdal1看到对个人计算机操作系

统的需求,设计了CP/M操作系统(Control

Program/MicroprocessororMicrocomputer)o

♦:+CP/M操作系统有较好的层次结构。它的BIOS把

操作系统的其他模块与硬件配置分隔开，所以

它的可移植性好，具有较好的可适应性和易学

易用性。

♦:♦到了1981年，CP/M操作系统成为世界上流行最

广的8位操作系统之一。

操作系统概述56

微软MSDOS

。个人计算机的成功，逼得IBM采取紧急战略行动,

决定要在1980年尽快生产出微型计算机，以应付

挑战。

♦:♦但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配

套，IBM公司洽谈CP/M操作系统不顺利，机遇落

到了微软公司。

。在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经

不可能，微软找到西雅图计算机产品公司，达成

由微软经销西雅图计算机产品公司的QDOS操作系

统的协议。

。当时西雅图公司并不知道QDOS将被转卖给IBM,

否则历史将会怎样演变，谁也无法知曝系统概述57

*

♦:寸讪在1981年推出个人计算机，宣布了DOS操作系

统。

♦:♦随着IBMPC和MSDOS普及，CP/M逐渐走向下坡路,

❖MSDOS有优良的文件系统，但受到Intelx86体

系结构的限制，缺乏以硬件为基础的存储保护机

加。

。它属于单用户单任务操作系统。

♦:♦从1981的1.0版到1998年在Windows95/98之下

的7.0版，MSDOS历经了16个年头。

♦:♦迄今仍有MSDOS爱好者继续开发各种DOS软件产

品。

操作系统概述58

拯救苹果公司的Macintosh(MACOS)

♦:♦在推出IBMPC机后，市场卷起一股龙卷风,

IBM自己也没有料到产品会有如此巨大的成

功

♦:TBM的成功说明必有其他公司失败。甚至连

苹果公司也遇到了问题，销售数量落到了兰

色巨人的后面

♦:♦苹果公司推出Lisa机遭到失败，AppleIII

型也遭到失败

♦:♦分析家们认为，在微机市场上的战斗似乎兰

色巨人要嬴了

操作系统概述59

雷.............................

....■…………...………....B

施乐PaloAlto研究中心

—70年代的计算机研究思想库

。世界上第一台个人计算机Alto,1972年在这里

出现

♦:♦图形界面，手持鼠标，面向对象程序设计

微机网络，桌面出版和激光打印等等

具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里

操作系统概述60

♦:T979年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的

苹果公司股票；

作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员,

包括乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司

PaloAlto研究中心内部，并同该思想库的研究

人员交谈。

♦:♦苹果公司对PaloAlto研究中心内的技术大感吃

惊。

♦:♦他们更吃惊的是，施乐公司在拥有这些宝贵技

术的同时竟然什么也没有做！

操作系统概述61

#

eBt>1■aBt»t»4■t・・•IB4»4>1»fl»I•I■tBIB4I4•I»4B«■tB4»•■■»4BI»t•IB1■I•

・・■•・”•■»*■•♦■，，■，■■*•**•・，***<ar■'♦■，1«■•-■»-■・*ar・，・，•■，，■--■«•ar•■，

♦:♦对PaloAlto研究中心这些科学家们而言，苹

果公司的人是他们第一次遇到真正理解他们技

术的人。

♦:♦这些科学家们后来有的去了苹果公司，微软公

司，有的最终创办了自己的公司。

♦:♦在访问的基础上，苹果决定立即开发采用这些

新技术的个人计算机。

♦:♦苹果公司已看到IBMPC机的技术有多么糟糕，

但他们卖得又是特别的好。

操作系统概述62

❽.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

■•・，•・・•・”•・，*r'■»*■*■r•・，***■■r•・，■r♦・，'■•­■•■■r,■,・，・，*■»*r-■«♦・二•■，**

01984年,人们看到一则广告:“Whatwasthat?5

和对Macintosh的介绍，这是配有图形界面操作

系统MACOS和鼠标的新型个人计算机。

♦:eMAC机一上市立即在市场上获得极大的成功。

♦:♦当年比尔・盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使

用的计算机。

♦:♦Macintosh把苹果公司从连续的失败中拯救出来

苹果公司又开始向前发展。

♦:♦正是Mac先进图形界面操作系统技术，超前PC机

若干年，造就了一批苹果的忠实追随者。

操作系统概述63

一波三折的微软Windows操作系统

I*»1*»•~»1*•«*■t*B«*■l*»<1*•1-»

■"■r♦■・■»•・,■，'■»・,•・，♦・='■«>■r'**■*♦・二,■**■••・二，・♦•・，■，♦■・•・，・，-at«ar■*

♦:T9§3年10月，PC机竞争厂家的图形界面相关产品

上市。

♦:♦面对市场压力，比尔・盖茨在1983年11月10日宣

布推出Windows操作系统。

♦:♦直到1985年11月20日，WindowsL0才正式上市。

*1992年4月,推出Windows3.1,1993年5月，发

表WindowsNTO

❖Windows95/98,WindowsCE,Windows2000/XP,

WindowsServer2003(.net)。

❖Longhorn

操作系统概述64

嵌入式操作系统VxWorks

OWindRivet公司

♦:7xWorks支持各种工业标准，包括P0SIX,

ANSIC和TCP/IP网络协议

♦:7xWorks运行系统的核心是一高效率的微内

核

。微内核支持各种实时功能，包括快速多任务

处理，中断支持，抢占式和轮转式调度

♦:♦微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外

部事件

♦:♦友只需几千字节存储器的深嵌式产品设计到

复杂高端实时系统设计，开发人员有八十多

个选件并可构成上百个不同的配置

操作系统概述65

机Works开发主机「旭武6谒"9"Wifid加丁NT；飞un

Solaris,SunOS,HP-UX等

。支持目标微处理器：86,68k,PPC,CPU32,i960,

SPARC,SPARCLite,SH,ColdFire,R3000,R4000,

C16X,ARM,MIPS等

♦:♦在“勇气号”（2004年1月）、“极地登陆者”号，

“深空二号”和火星气候轨道器等登陆火星探测器

上，就采用了VxWorks

♦:TxWorks负责火星探测器全部飞行控制，包括飞行纠

正、载体自旋和降落时的高度控制等，而且还负责

数据收集和与地球的通信工作

目前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额

操作系统概述66

Internet时代与Linux

♦:♦诙0年秋天,…Liiiis在芬兰首都赫尔辛基大学学

习操作系统课程，因为上机需要排队等待，

Linus买了台PC机，开发了第一个程序，程序包

括两个进程，向屏幕上写字母，然后用定时器来

切换进程

❖Linus需要终端仿真程序来存取Usenet新闻组的

内容，于是他编写了从调制解调器上接发信息的

程序以及显示器、键盘和调制解调器的驱动程序

♦:♦然后编写了磁盘驱动程序、文件系统，一旦有了

进程切换、文件系统和设备驱动程序，当然就拥

有了一个操作系统原型，至少是它的一个内核

♦:finux就以这个羊极其古怪但也极其自然式问世

Internet时代与Linux操作系统概述67

操作系统领域中新的操作系统

♦:♦有线电视机顶盒领域PowerTV

♦:♦掌上计算机领域PalmOS

♦:♦数字影像领域Digita

♦:♦手机Symbian,SmartPhone,PalmOS

。其他Nucleus,VxWorks

。嵌入式Linux：uClinux,MontaVista

Linux,LynxOS

操作系统概述68

操作系统的分类

♦:♦批处理操作系统（多道批处理）

♦:♦分时系统

♦:♦实时操作系统

♦:♦个人计算机操作系统

♦:♦网络操作系统

♦:♦分布式操作系统

♦:♦嵌入式操作系统

一

操作系统概述69

批处理操作系统

工作方式：

1、用户将作业交给系统操作员;

2、系统操作员将许多用户的作业组成一

批作业，输入到计算机系统中，在系统

中形成一个自动转接的连续的作业流；

3、启动操作系统;

4、系统自动、依次执行每个作业;

5、由操作员将作业结果交给用户。

操作系统概述70

聋h批处理操作系统

心的1系统中的作'弛的组成；.………

米用户程序

米数据

*作业说明书（作业控制语言）

批：

供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业

组装成，在处理中使用一组相同的系统软件

（系统带）

批作业处理：

对批作业中的每个作业进行相同的处理：从磁

带读入用户作业和编译链接程序，编译链接用

户依业，生成可执行程序；启动执行；执行结

果轴出操作系统概述71

问题：

慢速的输入输出处理直接由主机来完成，输

入输出时，CPU处于等待状态

解决：

卫星机：完成面向用户的输入输出(纸带或

卡片)，中间结果暂存在磁带或磁盘上

♦单道批处理系统(simplebatchprocessing,

uni-programming)

多道批处理系统(multiprogranimingsystem)

操作系统概述72

批处理操作系统特点

多道：

内存中同时存放几个作业

某个作业占用CPU,若由于某种原因暂时

不用CPU,则系统让第二个作业占用CPU。

成批处理：

用户自己不能干预自己作业的运行，一旦

发现作业错误不能及时改正，并延长开发

软件时间，所以适用于成熟的程序。

操作系统概述73

批处理操作系统优缺点

优点：作业流程自动化一资源利用率高

吞吐量大----

单位时间内完成的工作总量大

缺点：用户交互性差，调试程序困难

（无交互手段：整个作业完成后或中间出

错时，才与用户交互，不利于调试和修改）

作业平均周转时间长

短作业的周转时间显著增长

操作系统概述74

分时操作系统

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工作方式:

一台主机连接了若干个终端

每个终端有一个用户在使用