【正文】 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)? OS是一組過程的集合，各過程之間可以相互調(diào)用，在操作系統(tǒng)內(nèi)部不存在任何結(jié)構(gòu)。第一章 操作系統(tǒng)引論 文件的讀 /寫管理和保護(hù) 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口 ? 操作系統(tǒng)向用戶提供：用戶與操作系統(tǒng)的接口– 用戶接口： 是提供給用戶使用的接口，用戶可通過該接口取得操作系統(tǒng)的服務(wù)。? 文件管理的功能 ：– 文件管理需設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄文件存儲(chǔ)空間的使用情況，以供分配存儲(chǔ)空間時(shí)參考。地址映射編譯 鏈接第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 任務(wù)– 借助于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量– 讓更多的用戶程序能并發(fā)執(zhí)行? 系統(tǒng)具有的內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制– 請(qǐng)求調(diào)入功能（部分裝入功能）– 置換功能內(nèi)存擴(kuò)充第一章 操作系統(tǒng)引論 設(shè)備管理功能? 設(shè)備管理用于管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的外圍設(shè)備， 主要任務(wù) 有：– 完成用戶進(jìn)程提出的 I/O請(qǐng)求– 為用戶程序進(jìn)程分配其所需的 I/O設(shè)備；– 提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率；– 提高 I/O速度；– 方便用戶使用 I/O設(shè)備第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 任務(wù)– 用于緩解 CPU和 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾 ，提高 CPU的利用率，提高系統(tǒng)吞吐量。第一章 操作系統(tǒng)引論 存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)：? 為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的環(huán)境；? 便于用戶使用存儲(chǔ)器；? 提高存儲(chǔ)器的利用率；? 從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存 。? OS的功能：– 處理機(jī)管理– 存儲(chǔ)器管理– 設(shè)備管理– 文件管理– 提供用戶接口– 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能第一章 操作系統(tǒng)引論 處理機(jī)管理功能? 在傳統(tǒng)的多道程序中，處理機(jī)的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位，對(duì)處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理。? 空分復(fù)用技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用：– 虛擬磁盤技術(shù)： 將一臺(tái)硬盤虛擬為多臺(tái)虛擬磁盤，即將硬盤劃分為若干個(gè)卷。? 線程 是指，程序的一次相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行過程；在現(xiàn)代 OS中，線程是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。? 配置在大、中和小型機(jī)上。 – 實(shí)時(shí)信息處理的交互性僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。? 獨(dú)立性。用戶感覺自己獨(dú)占終端和主機(jī)資源。? 批處理： 用戶提交的作業(yè)首先存放在外存，并排成一個(gè)隊(duì)列。第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理系統(tǒng)把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個(gè)作業(yè)？是否停止運(yùn) 行目標(biāo)程序是開始圖 13 單道批處理系統(tǒng)的處理流程 第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 單道批處理的引入– 解決人機(jī)矛盾，提高系統(tǒng)資源的利用率。第一章 操作系統(tǒng)引論 機(jī)器指令物理接口硬件用戶I/O操作命令（ Read, Write）用戶物理接口硬件I/O軟件虛擬機(jī)圖 12 I/O軟件隱藏了 I/O操作實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié) 操作系統(tǒng)定義? 操作系統(tǒng) 是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè) 系統(tǒng)軟件，管理和控制 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件和軟件資源，合理地 組織 計(jì)算機(jī)的工作流程，以便有效利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)、使用方便的 工作環(huán)境 ，從而在計(jì)算機(jī)與用戶之間起到 接口 的作用。– 單道批處理系統(tǒng)– 多道批處理系統(tǒng)– 分時(shí)系統(tǒng)– 實(shí)時(shí)系統(tǒng)– 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng) 第一章 操作系統(tǒng)引論 本章要點(diǎn)（ 3/3）? 操作系統(tǒng)的基本特征和功能：– 四大特征： 并發(fā)、共享、虛擬、異步性– 五大功能： 處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、提供用戶接口? 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：– 分層式結(jié)構(gòu)– 分層的原則– 客戶 /服務(wù)器技術(shù)– 面向?qū)ο蠹夹g(shù)– 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)第一章 操作系統(tǒng)引論 本章內(nèi)容第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的主要功能 操作系統(tǒng)的基本特性 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 操作系統(tǒng)是什么？? 操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)硬件的軟件。– 從早期無 操作系統(tǒng) ? 人機(jī)矛盾； CPUI/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。第一章 操作系統(tǒng)引論 虛擬機(jī)觀點(diǎn)? OS為用戶提供了用于文件的管理軟件，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)文件操作的細(xì)節(jié)，并向上提供一組對(duì)文件進(jìn)行存取操作的命令， — 實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的第二個(gè)層次的抽象? OS為用戶提供了許多比計(jì)算機(jī)硬件功能更強(qiáng)、使用更方便的功能。，取下輸入磁帶和輸出磁帶，用輸入磁帶錄下一批作業(yè)，將輸出磁帶送到專用輸出計(jì)算機(jī)，進(jìn)行脫機(jī)打印。? 多道 是指，允許多個(gè)程序同時(shí)存在于主存中，按照某種原則分派處理機(jī)，逐個(gè)執(zhí)行這些程序。? 及時(shí)處理– 作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存– 不允許一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間占用處理機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題? 多路性： 一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)終端；? 獨(dú)立性： 每個(gè)用戶各自通過自己的終端進(jìn)行輸入 /輸出，互不干擾。– 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)多路現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集，對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。? 交互性。? 典型單用戶多任務(wù)微機(jī) OS： Windows– Windows Windows ： 16位微機(jī)– Windows 、 Windows ： 38 486等 32位微機(jī)– Windows 95 ：全 32位的處理技術(shù)，兼容 16位應(yīng)用程序，支持網(wǎng)絡(luò)功能– Windows 98：將 IE整合到系統(tǒng)，增加了對(duì)多媒體的支持– Windows XP： 32位版本 /64版本– Windows NT：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)? 允許多個(gè)用戶通過各自的終端使用同一臺(tái)機(jī)器，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源；每個(gè)用戶程序又進(jìn)程又可進(jìn)一步分為幾個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。? 操作系統(tǒng)中 引入進(jìn)程的目的 ：是使多個(gè)程序能并發(fā)執(zhí)行。 時(shí)分復(fù)用技術(shù)第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 頻分復(fù)用技術(shù)： 將一個(gè)頻率范圍非常寬的信道，劃分成多個(gè)頻率范圍較窄的信道，其中的任何一個(gè)頻帶都只供一對(duì)用戶通話。第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的主要功能第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的主要任務(wù)? OS的主要任務(wù)： 為多道程序的運(yùn)行提供良好的運(yùn)行環(huán)境，以保證多道程序能有條不紊地、高效地運(yùn)行。– 進(jìn)程調(diào)度： 按一定算法從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使之運(yùn)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 可裝入程序的形成– 源程序 目標(biāo)程序 可裝入程序? 任務(wù)– 將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。? 文件管理的任務(wù) ：– 管理用戶文件和系統(tǒng)文件，以方便用戶使用– 管理文件的存儲(chǔ)空間– 保證文件數(shù)據(jù)的安全第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 任務(wù)：– 為每個(gè)文件分配必要的外存空間– 提高外存的利用率– 有助于提高文件系統(tǒng)的存、取速度。? 文件的保護(hù)– 防止未經(jīng)核準(zhǔn)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。? 程序接口由一組系統(tǒng)調(diào)用組成，每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都是一個(gè)能完成特定功能的子程序。在某一層次上的代碼 只能調(diào)用低層次上的代碼 ，使模塊間的調(diào)用變得 有序 。? 通過 “重用 ”提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率? 使系統(tǒng)具有更好的 易修改性 和 易擴(kuò)展性? 更易于保證系統(tǒng)的 “正確性 ”和 “可靠性 ”。微內(nèi)核 的基本功能第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性? 新的硬件與軟件可以通過在相應(yīng)的服務(wù)器上增加新的功能實(shí)現(xiàn)，或增加一個(gè)專門的服務(wù)器