【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程序設(shè)計(jì)技術(shù) ， 即在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序 ， 這些程序要共享系統(tǒng)中的資源；為了保證系統(tǒng)高效率 ， 又要求系統(tǒng)中的各種資源能最大限度的并行 （ 如 CPU與外設(shè) ） 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 38 操作系統(tǒng)的特性及其應(yīng)解決的基本問(wèn)題 操作系統(tǒng)的特性 操作系統(tǒng)的特性 ： 并發(fā) concurrency（ parallel) 共享 不確定性 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 39 操作系統(tǒng)的特性及其應(yīng)解決的基本問(wèn)題 操作系統(tǒng)的特性 并發(fā)： 并發(fā)是指能處理多個(gè)同時(shí)性活動(dòng)的能力 。 如 CPU與 I/O設(shè)備同時(shí)工作 、 顯示器與打印機(jī)同時(shí)工作 、 鼠標(biāo)與揚(yáng)聲器同時(shí)工作。 由并發(fā)引起的問(wèn)題是如何從一個(gè)活動(dòng)切換到另一個(gè)活動(dòng) ， 怎樣保護(hù)一個(gè)活動(dòng) ， 如何實(shí)現(xiàn)相互依賴(lài)的活動(dòng)之間的同步 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 40 操作系統(tǒng)的特性及其應(yīng)解決的基本問(wèn)題 操作系統(tǒng)的特性 共享： 指多個(gè)計(jì)算任務(wù) （ 或多道程序 ） 對(duì)系統(tǒng)資源的共同使用 。 問(wèn)題：資源的分配 、 對(duì)數(shù)據(jù)同時(shí)存取的保護(hù) 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 41 操作系統(tǒng)的特性及其應(yīng)解決的基本問(wèn)題 操作系統(tǒng)的特性 不確定性： 從用戶運(yùn)行程序的要求的角度看 ， 操作系統(tǒng)必須是確定的 ， 即用戶給定一個(gè)程序和相應(yīng)的初始數(shù)據(jù) ， 無(wú)論在什么時(shí)候 ， 在什么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行 ， 產(chǎn)生的結(jié)果都應(yīng)是相同的 。 從另一個(gè)角度看操作系統(tǒng)又存在不確定性： 這是由共享和并發(fā)引起的 。 在操作系統(tǒng)中可運(yùn)行多道用戶程序 ， 而每個(gè)用戶程序的運(yùn)行時(shí)間 、 要使用哪些系統(tǒng)資源 、 使用多長(zhǎng)時(shí)間 、 使用的資源是共享還是獨(dú)占的 ， 操作系統(tǒng)在程序運(yùn)行前是不知道的 。 這就要求操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要很好地解決并發(fā)和共享的問(wèn)題 ， 否則 ， 將會(huì)產(chǎn)生不可重現(xiàn)的錯(cuò)誤 ， 這種不可重現(xiàn)的錯(cuò)誤稱(chēng)為不確定性 。 例如兩個(gè)用戶共享一臺(tái)打印機(jī) 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 42 操作系統(tǒng)的特性及其應(yīng)解決的基本問(wèn)題 操作系統(tǒng)的性能指標(biāo) 系統(tǒng)的可靠性 系統(tǒng)吞吐率 系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間 系統(tǒng)資源的利用率 可移植性 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 43 操作系統(tǒng)的特性及其應(yīng)解決的基本問(wèn)題 操作系統(tǒng)應(yīng)解決的基本問(wèn)題 提出解決各種沖突的策略 協(xié)調(diào)活動(dòng)的關(guān)系 保證數(shù)據(jù)的一致性 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存取控制 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 44 UNIX操作系統(tǒng) UNIX系統(tǒng)是一個(gè)交互式的分時(shí)操作系統(tǒng) 1974年 《 ACM通信 》 上發(fā)表了 K. Thompson 和 D. Ritchie的論文 “ The UNIX TimeSharing System”， UNIX系統(tǒng)公布于世 。 作者 ：美國(guó) BELL實(shí)驗(yàn)室 Ken Thompson( ） Dennis Ritchie ( ） （ C語(yǔ)言的創(chuàng)始人 ） 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 45 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展 1965年：麻省理工大學(xué) 、 BELL實(shí)驗(yàn)室 、 通用電器公司組成 MAC課題組聯(lián)合研制 Multics操作系統(tǒng) 。 Multics操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是要向大的用戶團(tuán)體提供對(duì)計(jì)算機(jī)的同時(shí)訪問(wèn) ， 支持強(qiáng)大的計(jì)算能力與數(shù)據(jù)存儲(chǔ) ， 以及允許用戶帶需要的時(shí)候容易共享他們的數(shù)據(jù) 。 1969年 Multics在 GE645計(jì)算機(jī)上運(yùn)行了 ， 但它既沒(méi)有能提供預(yù)定的綜合計(jì)算服務(wù) ， 而且連它自己究竟什么時(shí)候算達(dá)到開(kāi)發(fā)的目標(biāo) 。 BELL實(shí)驗(yàn)室退出了該課題組。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 46 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展 Multics操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)失敗的原因是當(dāng)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想所導(dǎo)致的 。 當(dāng)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是 “ 滿足所有用戶的所有要求 ” 。 UNIX系統(tǒng)的作者認(rèn)為 ：操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不應(yīng)也不可能做到 “ 滿足所有用戶的所有要求 ” ， 而應(yīng)為廣大的計(jì)算機(jī)用戶提供一種良好的程序設(shè)計(jì)環(huán)境 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 47 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展 1969年 K. Thompson和 D. Ritchie 為了改善他們的程序設(shè)計(jì)環(huán)境， 設(shè)計(jì)了一個(gè)紙面的文件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ， 這個(gè)設(shè)計(jì)后來(lái)演化成UNIX系統(tǒng)早期的版本 。 并在 PDP－ 11計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn) ， 后來(lái)Dennis Ritchie創(chuàng)造了 C語(yǔ)言 ， 并用 C語(yǔ)言改寫(xiě)了早期的 UNIX系統(tǒng) 。 1974年在 《 ACM通信 》 上發(fā)表了 “ The UNIX TimeSharing System”的論文 ， UNIX正式公布于世 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 48 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展 由于 UNIX系統(tǒng)生逢其時(shí) ， 品質(zhì)優(yōu)秀很快風(fēng)靡全球 ， 成為當(dāng)令各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主流操作系統(tǒng) 。 目前 ， 國(guó)內(nèi)流行的 UNIX操作系統(tǒng)： SCO UNIX ATamp。T UNIX SVR 4X 惠普計(jì)算機(jī)上的 HPUX IBM小型機(jī)上的 AIX 蘋(píng)果 Mac上的 AUX 免費(fèi)的 UNIX版本 ， 如 Linux、 Minix和 FreeBSD 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 49 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn) UNIX系統(tǒng)的成功有以下三個(gè)方面的原因 UNIX系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者認(rèn)為操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)不可能做到滿足所有用戶的所有要求 ， 而應(yīng)是 “ 為廣大的計(jì)算機(jī)用戶提供一個(gè)良好的程序設(shè)計(jì)環(huán)境 ” 。 UNIX系統(tǒng)的實(shí)踐證明了這種設(shè)計(jì)思想的正確性 ， 后來(lái)的Windows 95系統(tǒng)的實(shí)踐也證明了這一點(diǎn) 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 50 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn) UNIX系統(tǒng)的成功有以下三個(gè)方面的原因 、 選擇恰當(dāng) 在 60年代初 ， 產(chǎn)生了多用戶計(jì)算機(jī) ， 這時(shí)人們都在盼望有一個(gè)大小適中 、 功能齊全 、 使用方便的分時(shí)操作系統(tǒng)見(jiàn)世 ， 就在人們翹首以待的時(shí)候 ， UNIX系統(tǒng)產(chǎn)生了 。 其次是選擇恰當(dāng) ， UNIX系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選擇了在 PDP11系列的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn) ， 當(dāng)時(shí)占據(jù)小型計(jì)算機(jī)的主要市場(chǎng) ， 為 UNIX系統(tǒng)的廣泛配置創(chuàng)造了物質(zhì)條件 。 。 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 51 UNIX操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn) UNIX系統(tǒng)的成功有以下三個(gè)方面的原因 、 品質(zhì)優(yōu)良 UNIX系統(tǒng)的成功 ， 外部的原因起到了一定的作用 ， 但起決定作用的是 UNIX系統(tǒng)內(nèi)部的原因 ， 這就是 UNIX系統(tǒng)有著別的系統(tǒng)無(wú)法比擬的特征和優(yōu)良的品質(zhì) 。 使它成為操作系統(tǒng)的一代霸主 。 其主要特點(diǎn)是： 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 52 UNIX操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 其主要特點(diǎn)是： ⑴ 該系統(tǒng)用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě) ， 使之易讀 、 易懂 、 易修改 、 易移植到別的計(jì)算機(jī)上 。 ⑵ 它有一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶界面 shell ⑶ 它使用了在維護(hù)上容易的 、 實(shí)現(xiàn)上是高效的樹(shù)形結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng) 。 ⑷ 文件 、 設(shè)備統(tǒng)一處理 ⑸ 內(nèi)核和核外程序的有機(jī)結(jié)合 ⑹ 豐富的核外系統(tǒng)程序 2021/6/15 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 李勝利 53 linux系統(tǒng)簡(jiǎn)介 linux的起源和發(fā)展確實(shí)令人驚奇。 它是一個(gè)芬蘭人 Linus Tor