【正文】 聯(lián)網(wǎng) ? 分布式系統(tǒng) 是一組不共享內(nèi)存、外設(shè)和時鐘的處理器的集合。 – 最底層 (層 0) 是硬件 。 ? SYSGEN程序采用自動或者交互方式獲得有關(guān)硬件系統(tǒng)的特定配置信息，包括： – CPU類型？安裝什么選項 (擴展指令集、浮點運算操作等 ) – 內(nèi)存大小 – 設(shè)備，包括設(shè)備號碼、設(shè)備中斷號、設(shè)備類型和模型、以及任何特別的設(shè)備特點 – 操作系統(tǒng)選項和參數(shù)值 (緩沖區(qū)大小、 CPU調(diào)度算法、支持的進程最大數(shù)量等） 111 系統(tǒng)生成 ?系統(tǒng)生成的三種方式： – 修改源代碼并編譯 – 用系統(tǒng)描述創(chuàng)建表，并從預先編譯過的庫中選擇模塊 – 構(gòu)造完全由表驅(qū)動的系統(tǒng) ?引導 –開機時，裝入內(nèi)核以啟動系統(tǒng) ?引導程序 – 存在 ROM中的一小段代碼，能定位內(nèi)核，將它裝入內(nèi)存并開始執(zhí)行。 108 ?操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式是用匯編語言編寫，現(xiàn)在大多使用高級語言如 C或者C++ ?使用高級語言的優(yōu)點 : – 代碼編寫更快 – 更為緊湊 – 更容易理解和調(diào)試 – 更容易從一個硬件移植到另一個硬件上 109 ? 反對觀點認為：采用高級語言實現(xiàn)的操作系統(tǒng)降低了速度、增加了存儲要求。通信通過 共享內(nèi)存或 消息傳遞 來實現(xiàn) ? 錯誤檢測 –錯誤可能發(fā)生在 CPU和內(nèi)存中、 I/O 設(shè)備中、用戶程序中，對于每種錯誤，操作系統(tǒng)應(yīng)采取適當行動，以確保正確和一致的計算 74 還有一些附加功能不在于幫助用戶而是確保系統(tǒng)本身高效運行 ?資源分配 – 當多個用戶登錄到系統(tǒng)上或多個作業(yè)同時執(zhí)行時，系統(tǒng)必須為每個進程分配資源 ?統(tǒng)計 – 跟蹤記錄哪些用戶使用了多少和什么類型的計算機資源。 可使每個用戶都感覺到自己在獨占該設(shè)備 。 ? 內(nèi)存擴充： 由于物理內(nèi)存的大小可能限制了大型作業(yè)或多個作業(yè)的并發(fā)執(zhí)行 ， 為了滿足用戶的要求并改善系統(tǒng)性能 ， 必須對內(nèi)存加以擴充 。 ? 進程調(diào)度：當一個正在執(zhí)行的進程已經(jīng)完成 ， 或因某事件而無法繼續(xù)執(zhí)行時 ， 系統(tǒng)應(yīng)進行進程調(diào)度 ， 重新分配處理機 。 對處理機管理 ， 可歸結(jié)為對進程的管理 。 ? 若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理 ， 也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行 ， 甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行 。 ? （ 3） 及時性：用戶的請求能在很短時間內(nèi)獲得響應(yīng) 。 3 教材參考書 ? Operating System Concepts (6th Ed.) A. Siberschatz, P. B. Galvin, and G. Gagne 鄭扣根 譯 John Wiley amp。 ?用戶為了完成自己的任務(wù)必須與操作系統(tǒng)交往，要了解操作系統(tǒng)提供的人－機接口，在編程中靈活應(yīng)用進程（線程）。 ? 適合辦公自動化、教學及事務(wù)處理等要求人機會話的場合。 50 共享性 ? 操作系統(tǒng)與多個用戶的程序共同使用計算機系統(tǒng)中的資源 ? 資源共享是指系統(tǒng)中的硬件和軟件資源不再為某個程序所獨占，而是供多個用戶共同使用。 ? 多道程序環(huán)境下程序的執(zhí)行，是以異步方式進行的；每個程序在何時執(zhí)行，多個程序間的執(zhí)行順序以及完成每道程序所需的時間都是不確定和不可預知的。 最基本的進程同步方式是使諸進程以互斥方式訪問臨界資源 。 必須防止因一道程序的錯誤而擾亂了其它程序 ， 尤其應(yīng)防止用戶程序侵犯操作系統(tǒng)的內(nèi)存區(qū) 。 66 設(shè)備管理程序應(yīng)具有功能 ? 設(shè)備處理： 啟動指定的 I/O設(shè)備 ， 完成用戶規(guī)定的 I/O操作 ， 并對由設(shè)備發(fā)來的中斷請求進行及時響應(yīng) ， 根據(jù)中斷類型進行相應(yīng)的處理 。 ? 每個處理器都有各自的內(nèi)存 ? 系統(tǒng)中的處理器通過通信網(wǎng)絡(luò)相連 ? 通過協(xié)議通信 ? 分布式系統(tǒng)為用戶提供了多樣的系統(tǒng)資源 ? 對共享資源的訪問可以使 : – 計算加速 – 功能加強，提高數(shù)據(jù)可用性 – 增強可靠性 71 保護系統(tǒng) ?保護 是控制程序、進程或用戶訪問由計算機系統(tǒng)定義的資源的機制。 最高層 (層 N) 是用戶接口 ? 選擇了分層后，每層只能利用較低層的功能（或操作）和服務(wù) – 簡化了調(diào)試和系統(tǒng)驗證，設(shè)計與實現(xiàn) – 不必知道如何實現(xiàn)這些操作，只需知道這些操作做什么 ? 與其它方法相比，分層法效率較差 – 每層為系統(tǒng)調(diào)用增加了額外開銷 (參數(shù)或數(shù)據(jù)的修改與傳遞 ) 94 一種操作系統(tǒng)層次 95 OS/2 層次結(jié)構(gòu) 96 微內(nèi)核 ?隨著 UNIX操作系統(tǒng)的擴充， 內(nèi)核變得更大且更難管理 ?將所有非基本部分從內(nèi)核中移到 用戶空間 ?哪些服務(wù)保留在內(nèi)核內(nèi) ? – 最小的進程和內(nèi)存管理 – 通信功能 ?通信以消息傳遞形式提供 97 微內(nèi)核 ? 優(yōu)點 : – 便于擴充 – 方便操作系統(tǒng)從一種硬件平臺設(shè)計移植到另一種硬件平臺設(shè)計 – 更好的可靠性 (內(nèi)核運行更少的代碼 ) – 更好的安全性 ? 例 : – Mach (mid1980s, CMU) ? Tru64 UNIX (formerly Digital UNIX) ? Apple MacOS X Server – QNX (realtime OS) – Windows NT (hybrid structure) 98 Windows NT 客戶－服務(wù)器結(jié)構(gòu) ? 分層結(jié)構(gòu) ? 微內(nèi)核結(jié)構(gòu) ? 客戶－服務(wù)器結(jié)構(gòu) 99 虛擬機 ?虛擬機 : 應(yīng)用程序?qū)⑺鼈兊囊磺邢聦赢敵捎布囊徊糠侄醋饕粋€層次整體 ?操作系統(tǒng)創(chuàng)建一種幻覺，以至于進程認為有自己的處理器和自己的 (虛擬 )內(nèi)存 100 系統(tǒng)模型 非虛擬機模式 虛擬機模式 101 虛擬機 ?物理計算機共享資源以創(chuàng)建虛擬機 – CPU 調(diào)度能共享出 CPU以造成一種每個用戶都有自己的處理器的感覺 – 假脫機（ spooling） 和文件系統(tǒng)能提供虛擬讀卡機和虛擬行式打印機 – 一個普通的用戶分時終端提供虛擬機操作員終端的功能 102 虛擬機優(yōu)缺點 ? 每個虛擬機完全與其他虛擬機相隔離，由于各種系統(tǒng)資源完全被保護，就不存在安全問題 . – 沒有直接資源共享 ? 虛擬機系統(tǒng)是用于研究和開發(fā)操作系統(tǒng)的很好工具，虛擬機允許進行系統(tǒng)開發(fā)而不必中斷正常的系統(tǒng)操作 ? 虛擬機實現(xiàn)困難，因為需提供與底層機器完全一樣的拷貝需要大量的工作 . 103 Java 虛擬機 (JVM) ? Java 是由 Sun Microsystems 公司于 1995年底退出的一種很受歡迎的面向?qū)ο笳Z言 ? 對于每個 J