【正文】 nce） ?共享（ Sharing） ?虛擬（ Virtual） ?異步性（ Asynchronism） Operating System Page 81 2022/2/14 共享 (Sharing) ?是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中 多個并發(fā) 執(zhí)行的進程（線程） 共同使用 。處理機調(diào)度的單位可為 進程 或 線程 ?進程控制 ?創(chuàng)建、撤消、掛起、改變 運行優(yōu)先級等－－主動改變 進程的狀態(tài) ；在現(xiàn)代 OS中，進行控制還應(yīng)具有為一個進程創(chuàng)建和撤消 線程 的功能 ?進程同步 ?協(xié)調(diào)并發(fā)進程之間的推進步驟，以協(xié)調(diào)資源共享；－－交換信息能力弱 ?互斥方式 諸進程訪問臨界資源時采用這種方式 ?同步方式 在相互合作完成任務(wù)的進程之間由同步機構(gòu)對執(zhí)行次序加以協(xié)調(diào) Operating System Page 89 2022/2/14 處理機管理 — 續(xù) ?進程通信 ? 負責(zé)進程之間 傳送數(shù)據(jù) ，以協(xié)調(diào)進程間的協(xié)作；－－交換信息能力強，也可以用來協(xié)調(diào)進程之間的推進 ? 如，輸入進程、計算進程、打印進程之間的通信 ?進程調(diào)度 ? 作業(yè)和進程的 運行切換 ，以充分利用處理機資源和提高系統(tǒng)性能；－－未必是進程控制操作所引起（可能是時間片輪轉(zhuǎn)、 I/O操作） ? 作業(yè)調(diào)度從外存 調(diào)入內(nèi)存 ? 進程調(diào)度是從內(nèi)存中的進程就緒隊列中選一個 分配處理機 ? 在多線程 OS中，要考慮線程調(diào)度 ? 考慮同一類型內(nèi)的公平性、高效率（吞吐量大）、作業(yè)或進程的周轉(zhuǎn)時間等 Operating System Page 90 2022/2/14 操作系統(tǒng)的主要功能 ?處理機管理 ?存儲器管理 ?設(shè)備管理 ?文件管理 ?用戶接口 Operating System Page 91 2022/2/14 存儲器管理 ?管理目標 ? 提高 利用率 、 方便 用戶使用、提供足夠的 存儲空間 、方便進程 并發(fā) 運行 ?內(nèi)存分配 ? 為每道程序分配空間：靜態(tài)分配、動態(tài)分配 ? 提高利用率 ? 允許正在運行程序申請附加空間 ?內(nèi)存保護 ? 確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運行，彼此 互不干擾 ? 如：訪問合法性檢查、甚至要防止從 垃圾 中竊取其他進程的信息 ? 一種方法是設(shè)置兩個界限寄存器，由硬件實現(xiàn)越界檢查 采用什么樣的分配策略？ Operating System Page 92 2022/2/14 存儲器管理 — 續(xù) ?地址映射 ?程序中的地址稱為 “ 邏輯地址 ” 或 “ 相對地址 ” ?內(nèi)存中單元的地址稱為 物理地址 ?多道程序下，進程裝入內(nèi)存后要由 邏輯地址 到內(nèi)存 物理地址 進行變換 ?內(nèi)存擴充 ?借助于虛擬存儲技術(shù)，從邏輯上去擴充內(nèi)存容量 ?改善了系統(tǒng)的性能，基本上不增加硬件投資 ?請求調(diào)入功能 ?置換功能 Operating System Page 93 2022/2/14 操作系統(tǒng)的主要功能 ?處理機管理 ?存儲器管理 ?設(shè)備管理 ?文件管理 ?用戶接口 Operating System Page 94 2022/2/14 設(shè)備管理 ?管理目標 ? 方便的設(shè)備使用、提高 CPU與 I/O設(shè)備 利用率 、提高 I/O速度 ?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)） ? 單緩沖 、 雙緩沖 、 公共緩沖池 ?設(shè)備分配與回收 ? 在多用戶間共享 I/O設(shè)備資源 ? 針對不同類型設(shè)備采用不同策略，如獨占設(shè)備分配 ? 虛擬設(shè)備 (virtual device)：設(shè)備由多個進程共享，每個進程如同獨占 ?設(shè)備獨立性 ? 用戶申請的設(shè)備與實際操作的物理 設(shè)備無關(guān) Operating System Page 95 2022/2/14 操作系統(tǒng)的主要功能 ?處理機管理 ?存儲器管理 ?設(shè)備管理 ?文件管理 ?用戶接口 Operating System Page 96 2022/2/14 文件管理 ?管理主要目標 ?對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，以方便用戶使用并保證文件安全 ?文件存儲空間管理 ?解決如何存放信息，以提高空間利用率和讀寫性能 ?存儲空間的使用情況，空間分配與回收 ?目錄管理 ?解決信息檢索問題，能按名存取 ?目錄項包括文件名、文件屬性、文件在磁盤上的物理位置等 Operating System Page 97 2022/2/14 文件管理 — 續(xù) ?文件的讀寫 ? 根據(jù)用戶請求，從外存中讀取數(shù)據(jù)；或?qū)?shù)據(jù)寫入外存 ?文件保護 ? 解決信息安全問題 ? 防止未經(jīng)核準的用戶存取文件 ? 防止冒名頂替存取文件 ? 防止以不正確的方式使用文件 Operating System Page 98 2022/2/14 操作系統(tǒng)的主要功能 ?處理機管理 ?存儲器管理 ?設(shè)備管理 ?文件管理 ?用戶接口 Operating System Page 99 2022/2/14 用戶接口 ?目標 ?提供一個友好的用戶訪問操作系統(tǒng)的接口 ?命令接口 ?聯(lián)機 用戶接口 這是為聯(lián)機用戶提供的，它由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序所組成。它是由一組系統(tǒng)調(diào)用組成，每一個系統(tǒng)調(diào)用都是一個能完成特定功能的子程序，每當應(yīng)用程序要求 OS提供某種服務(wù)(功能 )時，便調(diào)用具有相應(yīng)功能的系統(tǒng)調(diào)用 ?圖形接口 ?圖形用戶接口采用了圖形化的操作界面， 用非常容易識別的各種圖標 (icon)來將系統(tǒng)的各項功能、各種應(yīng)用程序和文件，直觀、逼真地表示出來。繼承性是指子對象可以繼承父對象的屬性，這樣，在創(chuàng)建一個新的對象時， 便可減少大量的時空開銷 ?正確性和可靠性 ? 由于對象是構(gòu)成操作系統(tǒng)的基本單元，可以獨立地對它進行測試，這樣，比較易于保證其正確性和可靠性，從而比較容易保證整個系統(tǒng)的正確性和可靠性 Operating System Page 115 2022/2/14 OS設(shè)計原則 ?可維護性：容易修改與否稱為可維護性 ? 改錯性維護：改正已發(fā)現(xiàn)的錯誤； ? 適應(yīng)性維護：修改軟件，使之適應(yīng)新的運行環(huán)境（硬件環(huán)境和軟件環(huán)境）；如：操作系統(tǒng)的移植。提高并行性、可靠性 ?分布式操作系統(tǒng) ?面向?qū)ο笤O(shè)計 提高模塊獨立性，便于擴展 Operating System Page 117 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?Microsoft公司的操作系統(tǒng)產(chǎn)品 ?UNIX家庭 ?OS/390 ?由軟件中的操作系統(tǒng)： LINUX Operating System Page 118 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?微軟 Windows操作系統(tǒng) ?1983年 10月， PC機競爭廠家的圖形界面相關(guān)產(chǎn)品上市 ?面對市場壓力，比爾 .蓋茨在 1983年 11月 10日宣布推出 Windows操作系統(tǒng) ?然而宣布容易，交貨就不簡單了， Windows交貨期的災(zāi)難，成了當年計算機界的笑柄 ?直到 1985年 11月 20日， Windows Operating System Page 119 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?Windows的歷史記錄 ?Windows在當時微軟歷史上創(chuàng)了幾個記錄：延遲交貨次數(shù)最多，投入開發(fā)人員最多，開發(fā)時間最長，更換主管人員最多 ?不過幾年之后， Windows終于創(chuàng)造了銷售成績最佳的歷史記錄 ?1992年 4月，推出 Windows , 1993年 5月，發(fā)表 Windows NT ?Windows 95， Windows CE， Windows 98，Windows 2022， Windows XP,. ?個人計算機采用 Windows占 90％以上，微軟公司成了壟斷 PC行業(yè)的同義詞 Operating System Page 120 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?UNIX ?UNIX是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的代表。支持 對稱式多處理 。 ?采用 設(shè)備文件 的形式（讀寫，參數(shù)控制）。 Operating System Page 122 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?IBM大型計算機操作系統(tǒng) OS/390 ?90年代末期，電子商務(wù)發(fā)展刺激對計算能力的要求，導(dǎo)致大型機市場的再度升溫 ?三十年的改進 ,IBM OS/390已成為有高可靠性、可擴展性、及安全可用性的現(xiàn)代大型計算機系統(tǒng) ?支持 UNIX 95標準， UNIX應(yīng)用程序可在 IBM OS/390上運行 ?同時還可繼續(xù)運行 OS/390應(yīng)用程序，包括 OS/370上開發(fā)的應(yīng)用程序 ?包括 TCP/IP的多種通信協(xié)議，具有高網(wǎng)絡(luò)安全性 ?采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、并行處理、分布式處理以及客戶機 /服務(wù)器技術(shù)，具有較強的互操作性、可移植性與可擴展性 ?在 PC機時代，人們曾經(jīng)估計大型計算機會衰亡 ?IBM S/390是大型計算機復(fù)活的一個典型 Operating System Page 123 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?Linux ?1990年秋天， Linus在芬蘭首都赫爾辛基大學(xué)學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程，因為上機需要排隊等待，Linus買了臺 PC機，開發(fā)了第一個程序，程序包括兩個進程，向屏幕上寫字母，然后用定時器來切換進程 ?編寫了從調(diào)制解調(diào)器上接發(fā)信息的程序以及顯示器、鍵盤和調(diào)制解調(diào)器的驅(qū)動程序 ?然后寫了磁盤驅(qū)動程序，文件系統(tǒng)，一旦有了進程切換、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序，當然就擁有了一個操作系統(tǒng)原型，或者至少是它的一個內(nèi)核 ?Linux就以這樣極其古怪但也極其自然式問世 Operating System Page 124 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?Linux是一個免費的操作系統(tǒng)，用戶可以免費獲得其源代碼，并能夠隨意修改。 Operating System Page 125 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?Linux的優(yōu)點 ?完全免費 ? 用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或其他途徑免費獲得，并可以任意修改其源代碼。并且可以作為服務(wù)器提供 WWW、 FTP、 EMail等服務(wù)。多個處理器同時工作，使系統(tǒng)性能大大提高 Operating System Page 128 2022/2/14 目前常用的操作系統(tǒng) ?Linux的不足 ?由于 Windows在個人電腦市場仍占很大份額，多數(shù)軟件公司都支持 Windows。系統(tǒng)抽象通過 Library Operating System完成 ?NASA空間飛行中心 (GSFC)研制 Beowulf項目開始于 1994年，用商業(yè)化的微型計算機， Linux和以太網(wǎng)等構(gòu)造集群。 IBM PC, CPU 8088/8086, BIOS 單用戶單任務(wù)，簡單分層結(jié)構(gòu)， 16位 MS DOS的歷史 MS DOS Operating System Page 137 2022/2/14 ?1981年： PCDOS ： IBM PC，只支持軟盤的個人操作系統(tǒng)； ?1983年： ： 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： ： PC AT (Intel 80286 CPU)，它把 286作為一個快速的 8086使用； ?1987年： ：提供對 IBM PS/2的支持（如 軟驅(qū)），提供了更多的應(yīng)用； ?1988年： ：支持大于 32M的硬盤； ?1991年： ：改進對擴展內(nèi)存的支持； MS DOS Operating System Page 138 2022/2/14 ?DOS BIOS(Basic Input/Output System)：由一組與硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序組成，實現(xiàn)基本的輸入 /輸出功能； ?DOS核心：提供一套獨立于硬件的系統(tǒng)功能：內(nèi)存管理、文件管理、字符設(shè)備和輸入 /輸出、實時時鐘等； ?命令處理程序：對用戶命令進行分析和執(zhí)行； B I O S ( 基本輸入/ 輸出系統(tǒng))D O S 核心命令處理程序基本輸入 輸出系統(tǒng)核心命令處理程序MS DOS的結(jié)構(gòu) Operating System Page 139 2022/2/14 ? 字符用戶界面 。 ? 準多任務(wù) ：通過內(nèi)存駐留程序 TSR(Terminated and Stay Resident)來實現(xiàn)，通過時鐘中斷或鍵盤中斷 熱鍵 hotkey來激活其他任務(wù)。 ? 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是頁式分配，通過頁面的映射來使用 EMS區(qū)域 ? 或者用支持保護方式的編程工具 ? 文件系統(tǒng) 為 FAT(File Allocation Table)格式（磁盤卷，多級目錄，文件名 8+3 個字符；分區(qū)容量最大為 2GB）；有文件屬性，沒有區(qū)分用戶的訪問權(quán)限保護。 ? 1992年推出的 Windows ， 提供了 386增強模式 ， 提高了運行速度 ， 功能也更強