chapter-01-操作系统概论课件

第一章第一章 操作系统概论操作系统概论1.1 操作系统概观操作系统概观1.2 操作系统的形成和发展操作系统的形成和发展1.3 操作系统提供的服务和用户接口操作系统提供的服务和用户接口1.4 操作系统的结构设计操作系统的结构设计1.5 流行操作系统简介流行操作系统简介1.1 操作系统概观操作系统概观n操作系统的定义和目标操作系统的定义和目标n操作系统的作用和功能操作系统的作用和功能n操作系统的主要特性操作系统的主要特性随处可见的电子设备随处可见的电子设备所有的电子设备都有操作系统所有的电子设备都有操作系统n电子计算机电子计算机(大型机，微型机大型机，微型机)n汽车电子控制部件汽车电子控制部件n火星漫步者火星漫步者n手持设备手持设备(手机，手机，)n洗衣机，微波炉洗衣机，微波炉n本课讨论范围限于计算机本课讨论范围限于计算机Altair 8080如果我们没有操作系统如果我们没有操作系统n最基本的计算机由，存储器以及输入最基本的计算机由，存储器以及输入/输出设输出设备组成。备组成。n n在没有操作系统的时代，人们是通过一个控在没有操作系统的时代，人们是通过一个控制面板将制面板将 输入内存并读出结果。输入内存并读出结果。0 x2A3B0 x20现在我们是怎么做的？现在我们是怎么做的？n每按一个键系统都要字符回显示至显示器，每按一个键系统都要字符回显示至显示器，直至输入回车，数据就被写入指定地址的内直至输入回车，数据就被写入指定地址的内存了。存了。n谁将字符显示到显示器上？谁将字符显示到显示器上？(屏显处理程序屏显处理程序)n它如何得知我的指令结束？它如何得知我的指令结束？(键盘处理程序键盘处理程序)n它怎么知道我是要写而它怎么知道我是要写而n不是读？不是读？(命令处理程序命令处理程序)Write 0 x2A3B 0 x20 Write 0 x2A3B 0 x20 操作系统是什么？操作系统是什么？n是屏显处理程序是屏显处理程序+键盘处理程序键盘处理程序+命令处理程命令处理程序？序？n这样的太过简单，无法管理文件，无法上网，这样的太过简单，无法管理文件，无法上网，无法无法n是屏显处理程序是屏显处理程序+键盘处理程序键盘处理程序+命令处理程命令处理程序序+文件管理程序文件管理程序+网络接入程序网络接入程序？n是是N个提供服务程序的集合个提供服务程序的集合人们希望完成哪些工作？人们希望完成哪些工作？n方便地操作计算机方便地操作计算机n使计算机的功能得到扩充使计算机的功能得到扩充n有效管理我的文档有效管理我的文档n尽可能地快速完成我下达的任务尽可能地快速完成我下达的任务n自己可以在其之上开发新功能自己可以在其之上开发新功能n就是一套能完成上述工作的软件就是一套能完成上述工作的软件操作系统的定义操作系统的定义n操作系统是管理系统资源、控制程序执行，操作系统是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件良好运行环境的一种系统软件(可以是硬件可以是硬件吗？吗？)。n 硬件硬件n计算机系统计算机系统 系统软件系统软件n 软件软件 应用软件应用软件计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构用户用户1用户用户2用户用户3用户用户4用户用户n财务系统财务系统航空订票航空订票上网浏览上网浏览电子商务电子商务科学计算科学计算（应用程序）（应用程序）编译程序编译程序汇编程序汇编程序编辑程序编辑程序数据库数据库（系统程序）（系统程序）操作系统操作系统计算机计算机硬件硬件接口接口(边界边界)n接口提供了一条合理的边界，使接口的两边接口提供了一条合理的边界，使接口的两边可以很好的对话。接口可分成硬可以很好的对话。接口可分成硬-硬、软硬、软-硬、硬、软软-软几类，软几类，和硬件之间是软和硬件之间是软-硬接口。硬接口。instruction setinstruction setsoftwarehardware操作系统设计者系统软件设计者应用软件设计者接管计算机的过程接管计算机的过程n打开电源打开电源n将控制权交给将控制权交给（基本输入输出系统，存入于（基本输入输出系统，存入于中）中）n运行一个程序：通电自测试程序运行一个程序：通电自测试程序n确认所有外部设备：硬盘或扩充卡确认所有外部设备：硬盘或扩充卡n找到磁盘的引导区（通常在磁盘的最开始的找到磁盘的引导区（通常在磁盘的最开始的部分），将接下来的部分），将接下来的512主引导程序装入内主引导程序装入内存。（主引导程序是一段代码，它可以将余存。（主引导程序是一段代码，它可以将余下部分装入内存）下部分装入内存）n引导操作系统结束，操作系统接管计算机引导操作系统结束，操作系统接管计算机用户如何透过支配硬件用户如何透过支配硬件()n向用户提供一个容易理解和使用的向用户提供一个容易理解和使用的“计算机计算机”，用户对这个，用户对这个“计算机计算机”的操作都将被转化成的操作都将被转化成对计算机硬件的操作。对计算机硬件的操作。n.在在“我的电脑我的电脑”中复制、粘贴文件。中复制、粘贴文件。ApplicationOperating SystemHardwarePhysical Machine InterfaceVirtual Machine Interface能做些什么？能做些什么？(的功能的功能)n是一个协调者和交通警察是一个协调者和交通警察n管理资源管理资源n硬件资源硬件资源(处理机，存储器，设备处理机，存储器，设备)n信息资源信息资源(文件文件)n解决申请资源时产生的冲突解决申请资源时产生的冲突n阻止错误的产生和对计算机不正当的使用阻止错误的产生和对计算机不正当的使用n是一个便利器是一个便利器n提供良好的用户界面提供良好的用户界面n标准的函数库标准的函数库n使得编程更加方便并且不容易出错使得编程更加方便并且不容易出错操作系统的主要功能操作系统的主要功能n处理器管理处理器管理n存储管理存储管理n设备管理设备管理n文件管理文件管理n网络与通信管理网络与通信管理n用户接口用户接口虚拟性：虚拟性：是指把物理实体变成逻辑对应物。是指把物理实体变成逻辑对应物。如虚拟软驱、虚拟硬盘、虚拟光驱、虚如虚拟软驱、虚拟硬盘、虚拟光驱、虚拟内存、虚拟打印机、虚拟摄像头。拟内存、虚拟打印机、虚拟摄像头。操作系统的主要特性操作系统的主要特性n并发性并发性n共享性共享性n异步性异步性n虚拟性虚拟性并发：并发：在计算机系统中同时存在多个程序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，微观上：任何时刻只有一个程序在执行，即微观上这些程序在上轮流执行即微观上这些程序在上轮流执行并行：与并发相似，但多指硬件支持并行：与并发相似，但多指硬件支持共享：共享：计算机系统资源可被多个并发执行的程计算机系统资源可被多个并发执行的程序共同使用。序共同使用。互斥共享互斥共享如打印机、磁带机等如打印机、磁带机等同时访问同时访问如磁盘等如磁盘等异步性（随机性）：异步性（随机性）：AB终点终点BA1.2 操作系统的形成和发展操作系统的形成和发展n人工操作阶段人工操作阶段n管理程序阶段管理程序阶段n多道程序设计与操作系统的形成多道程序设计与操作系统的形成人工操作阶段人工操作阶段(没有的时代没有的时代)n穿孔卡片穿孔卡片n程序写在卡片上然后读入计算机程序写在卡片上然后读入计算机管理程序阶段管理程序阶段(的软件雏形的软件雏形)n操作员集中一批用户提交的作业，由管理程操作员集中一批用户提交的作业，由管理程序将这批作业从纸带或卡片机输入到磁带上，序将这批作业从纸带或卡片机输入到磁带上，每当一批作业输入完成后，管理程序自动把每当一批作业输入完成后，管理程序自动把磁带上的第一个作业装入内存，并把控制权磁带上的第一个作业装入内存，并把控制权交给作业。当该作业执行完成后，作业又把交给作业。当该作业执行完成后，作业又把控制权缴回管理程序，管理程序再调入磁带控制权缴回管理程序，管理程序再调入磁带上的第二个作业到内存执行。上的第二个作业到内存执行。例题例题（p11）n计算某个数据处理问题，输入计算某个数据处理问题，输入500个字符个字符(花花78)，经处理，经处理52后，将结果后，将结果2000个字符存到个字符存到磁带上磁带上(花花20)，重复进行，直至输入数据全，重复进行，直至输入数据全部处理完毕。部处理完毕。单道算题运行时处理器的使用效率单道算题运行时处理器的使用效率7878输入机输入机处理器处理器磁带机磁带机130130 150150228228280280 300300378378430430 450450时时 间间利用率利用率=52/(78+52+20)35%多道程序设计多道程序设计n多道程序设计是指允许多个程序同时进入一多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法。方法。n从宏观上看从宏观上看:并行并行n从微观上看从微观上看:串行串行n引入多道程序设计技术的根本目的引入多道程序设计技术的根本目的:提高的利提高的利用率用率n实现该目标的硬件保证：处理器和外围设备实现该目标的硬件保证：处理器和外围设备具可以并行工作具可以并行工作例题例题（p11-12）n接上题，计算机还接受了另一算题：先从另接上题，计算机还接受了另一算题：先从另一台磁带机上输入一台磁带机上输入2000个字符（花个字符（花20），经），经42毫秒的处理后，从行式打印机上输出两行毫秒的处理后，从行式打印机上输出两行(约花约花 88)。两道算题运行时处理器的使用效率两道算题运行时处理器的使用效率 7878输入机输入机处理器处理器磁带机磁带机1 1130130150150228228280280300300378378430430450450时时 间间磁带机磁带机2 2打印机打印机P2P2P2P2P1P1P2P2P1P1P1P1P2P2利用率利用率=(52+42)/(78+52+20)63%例题例题（p12）n甲甲、乙乙两两道道程程序序，独独占占计计算算机机单单道道运运行行时时每每道道花花一一个个小小时时，若若此此时时处处理理器器利利用用率率为为3030，粗粗略略地地说说，甲甲(或或乙乙)程程序序执执行行时时所需要的处理器时间为：所需要的处理器时间为：n1 1小时小时3030 18 18分钟分钟n假假定定按按多多道道程程序序设设计计方方法法运运行行，处处理理器器的的利利用用率率达达5050，提提供供3636分分钟钟的的时时间间，约约要要运运行行7272分分钟钟。加加上上系系统统开开销销，若若共共花花8080分钟。分钟。n单单道道运运行行时时，甲甲、乙乙依依次次执执行行完完需需120120分分钟钟，采采用用多多道道程程序序设设计方法后可以提高效率：计方法后可以提高效率：n(120-80)(120-80)120 33120 33n甲甲、乙乙两两道道程程序序，如如果果单单道道运运行行，它它花花6060分分钟钟就就可可得得到到结结果果，多多道道运运行行时时，却却要要花花8080分分钟钟才才有有结结果果，延延长长了了2020分分钟钟，即即延延长长了了3333的时间。的时间。(80-60)/60 33%(80-60)/60 33%多道程序设计产生的问题多道程序设计产生的问题n采用多道程序设计提高了效率，即增长了单采用多道程序设计提高了效率，即增长了单位时间的算题量，但对每道程序来说，却延位时间的算题量，但对每道程序来说，却延长了计算时间。长了计算时间。n多道程序设计技术提高资源利用率和系统吞多道程序设计技术提高资源利用率和系统吞吐率是以牺牲用户的响应时间为代价的。吐率是以牺牲用户的响应时间为代价的。多道程序设计的道数问题多道程序设计的道数问题n多道程序设计的道数多少不是任意的多道程序设计的道数多少不是任意的（如两道程序（如两道程序都要用某一台打印机）都要用某一台打印机）n内存储器的容量和用户的响应时间等因素也影响多内存储器的容量和用户的响应时间等因素也影响多道程序道数的多寡。道程序道数的多寡。n一道程序等待操作的时间占其运行时间的比例为一道程序等待操作的时间占其运行时间的比例为p，当内存中有当内存中有n道程序时，所有程序都等待的概率是，道程序时，所有程序都等待的概率是，那么，那么，n 利用率利用率=1-n其中其中n称多道程序的道数或度数，可见的利用率称多道程序的道数或度数，可见的利用率是是n的函数。的函数。n注：解题时是否使用该公式请依题意注：解题时是否使用该公式请依题意内存数量对利用率的影响内存数量对利用率的影响n若计算机有若计算机有1内存，操作系统占内存，操作系统占200，其余空间允许，其余空间允许4道用户程序共享，每个占用道用户程序共享，每个占用200，如果进程平均花，如果进程平均花费费80%的时间等待操作。则的时间等待操作。则(忽略操作系统开销时忽略操作系统开销时)：n 利用率利用率=1-(0.8)4=59%n当增加当增加1内存后，多道程序可从内存后，多道程序可从4道增加到道增加到9道，因道，因而，的利用率而，的利用率=1-(0.8)9=87%，第二个，第二个1内存提高内存提高了了28%的系统吞吐量。的系统吞吐量。n增加第三个增加第三个1内存只将的利用率从内存只将的利用率从87%提高到提高到96%，吞吐量仅提高了，吞吐量仅提高了10%。多道程序设计的优缺点多道程序设计的优缺点n优点：优点：n提高了的利用率，提高了的利用率，n提高了内存和设备的利用率，提高了内存和设备的利用率，n改进了系统的吞吐率，改进了系统的吞吐率，n充分发挥了系统的并行性。充分发挥了系统的并行性。n其主要缺点是其主要缺点是:作业周转时间延长。作业周转时间延长。三个关键促成了操作系统的形成三个关键促成了操作系统的形成n中断技术中断技术n实现了多道程序的切换实现了多道程序的切换n通道技术通道技术n实现了硬件之间的并行性实现了硬件之间的并行性n磁盘的问世磁盘的问世n高速高容量的存储器充当虚拟存储器高速高容量的存储器充当虚拟存储器如何获得课件和资料？如何获得课件和资料？U盘拷贝盘拷贝后续发布网站（可能）后续发布网站（可能）操操作作系系统统发发展展简简史史“微芯片上集成的晶体管数目每微芯片上集成的晶体管数目每18个个月翻一番月翻一番”戈登戈登摩尔摩尔 硬件发展带动操作系统的发展硬件发展带动操作系统的发展0.24,00025,000 0.1 110s23216110,0001 9600 100,00011032,76841281,2803200 x410 倍数倍数20061981价格价格人力人力/机器时间机器时间总线位数总线位数网络带宽网络带宽磁盘容量磁盘容量内存容量内存容量CPU MHz:(19451955)n这个家伙重这个家伙重30吨，并且要消耗吨，并且要消耗200的电力的电力第第1阶段阶段(19481970)n人机矛盾突显人机矛盾突显n用户在机器前操作用户在机器前操作n一次只一个用户使用一次只一个用户使用n当用户在机器面前思考当用户在机器面前思考计算机空闲计算机空闲(浪费严重浪费严重)n批处理系统批处理系统n一次性处理多个作业一次性处理多个作业n如果其中一个作业出错，将导致人工干预如果其中一个作业出错，将导致人工干预硬件昂贵硬件昂贵,人力便宜人力便宜磁心存储器磁心存储器(1950s&60s)n 将数据存储在被磁化的铁环中将数据存储在被磁化的铁环中第第1阶段阶段(60年代末年代末70年代初年代初)n通道和中断通道和中断:提供了和计算的并行提供了和计算的并行n多道程序设计多道程序设计n复杂性变得难以控制复杂性变得难以控制:n:n耗费了耗费了1866 人力人力()n图灵奖得主图灵奖得主 的获将演说的获将演说:“”n 360:发布时就存在发布时就存在1000个已知个已知()n“”n逐渐形成一门重要的学科逐渐形成一门重要的学科:n如何处理硬件的复杂性如何处理硬件的复杂性?n 基于系统开发，但已经大大的简化。基于系统开发，但已经大大的简化。n由、通用电气公司以及贝尔实验室三家于由、通用电气公司以及贝尔实验室三家于1969年推出了著年推出了著名的，即多路信息计算系统名的，即多路信息计算系统()。作为一种通用的操作系。作为一种通用的操作系统，能有效地把计算机资源分配给多个远程用户程序，同时统，能有效地把计算机资源分配给多个远程用户程序，同时解决了安全和保密等问题。解决了安全和保密等问题。磁盘的发展磁盘的发展1973:1.7.140 1979:7.7.2,300 第第2阶段阶段(1970 1985)n 技术不断成熟和稳定技术不断成熟和稳定n分时操作系统分时操作系统:n多个用户可以通过自己的终端同时与系统会多个用户可以通过自己的终端同时与系统会话话n每个用户可以获得相同的处理时间每个用户可以获得相同的处理时间n用户可以在线进行编程，调试以及其它操作用户可以在线进行编程，调试以及其它操作n第一个分时系统在第一个分时系统在1962年年n由开发成功由开发成功UsersResponsetime硬件成本下降硬件成本下降,人力资源费用上升人力资源费用上升第第3阶段阶段(1981)n人均拥有计算机数量人均拥有计算机数量1n微机操作系统微机操作系统n单用户单任务：单用户单任务：n多用户多任务：多用户多任务：2 n之间的战争之间的战争(见附录见附录)硬件十分便宜硬件十分便宜,人力资源费用昂贵人力资源费用昂贵第第4阶段阶段(1989)n n分布式操作系统分布式操作系统n n不同的机器共享资源不同的机器共享资源n n打印服务，文件服务，服务打印服务，文件服务，服务n n客户客户-服务器模式服务器模式n n提供计算和文件存储等服务提供计算和文件存储等服务第第5阶段阶段(1995)n n嵌入式操作系统嵌入式操作系统n n随处可见的移动设备：笔记本，手机等随处可见的移动设备：笔记本，手机等n n硬件设备，内存容量有限硬件设备，内存容量有限n n对无线环境要求高对无线环境要求高操作系统迁移图操作系统迁移图操作系统的分类操作系统的分类n批处理操作系统批处理操作系统n分时操作系统分时操作系统n实时操作系统实时操作系统n微机操作系统微机操作系统n并行操作系统并行操作系统n网络操作系统网络操作系统n分布式操作系统分布式操作系统n嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.3 操作系统提供的服务和用户接口操作系统提供的服务和用户接口操作系统的主要功能操作系统的主要功能(部件部件)n处理器管理处理器管理n存储管理存储管理n设备管理设备管理n文件管理文件管理n网络与通信管理网络与通信管理n用户接口用户接口操作系统提供哪些服务？操作系统提供哪些服务？n程序的创建和执行程序的创建和执行n程序是如何进入内存并得以执行？程序是如何进入内存并得以执行？n操作操作n用户如何通过来操作设备？用户如何通过来操作设备？n文件的操作文件的操作n建立、读写、修改、删除和查找文件建立、读写、修改、删除和查找文件n通信服务通信服务n机器之间的网络通信以及同台机器中不同程序之间机器之间的网络通信以及同台机器中不同程序之间的通信的通信n其它服务其它服务n错误的检测和恢复错误的检测和恢复n资源的分配资源的分配n帐户管理帐户管理n保护保护用户如何使用提供的服务？用户如何使用提供的服务？n操作系统提供了许多服务，底层服务通过系操作系统提供了许多服务，底层服务通过系统调用来实现，可被用户程序直接使用。统调用来实现，可被用户程序直接使用。n高层的服务通过系统程序来实现，用户不必高层的服务通过系统程序来实现，用户不必自己编写程序而是借助命令来请求执行完成自己编写程序而是借助命令来请求执行完成各种功能。各种功能。用户和操作系统之间的两种接口用户和操作系统之间的两种接口 系统调用系统调用 操作命令或操作命令或 JCL操作系统的服务操作系统的服务 裸裸 机机操作接口操作接口(系统程序系统程序)程序接口程序接口API系统调用系统调用n系统调用（广义指令）是由操作系统在机器系统调用（广义指令）是由操作系统在机器指令（访管指令）基础上实现的，是能完成指令（访管指令）基础上实现的，是能完成特定功能的过程或子程序。特定功能的过程或子程序。n程序接口又称应用编程接口，允许运行程序程序接口又称应用编程接口，允许运行程序调用操作系统的服务和功能。调用操作系统的服务和功能。n程序接口由一组系统调用程序接口由一组系统调用()组成，用户程序组成，用户程序使用使用“系统调用系统调用”就可获得操作系统的底层就可获得操作系统的底层服务，使用或访问系统的各种软硬件资源。服务，使用或访问系统的各种软硬件资源。系统程序、库函数、系统调用的分层关系系统程序、库函数、系统调用的分层关系 操作系统操作系统(进进程程管管理理、存存储储管管理理、文文件件管管理理、设设备备管管理等理等)标准库函数标准库函数(打打开开、关关闭闭、读读、写写、创创建建、撤撤销销等等)标准系统程序标准系统程序(实用程序实用程序)(汇编、编译、编辑、汇编、编译、编辑、Shell等等)用户用户用户接口用户接口库函数库函数(程序程序)接口接口系统调用系统调用接口接口 硬件硬件(处理器、存储器、磁盘、打印机、终端等处理器、存储器、磁盘、打印机、终端等)用用户户态态核核心心态态系统调用的实现机制系统调用的实现机制(陷入陷入/异常异常)系统调用与函数调用的区别系统调用与函数调用的区别n调用形式不同调用形式不同n被调用代码的位置不同被调用代码的位置不同n提供方式不同提供方式不同n调用的实现不同调用的实现不同操作接口操作接口提供两种作业控制方式：提供两种作业控制方式：联机联机操作控制命令操作控制命令=命令命令+命令解释程序命令解释程序命令解释程序命令解释程序 脱机脱机作业控制语言（作业控制语言（）自身包含执行代码自身包含执行代码调用系统程序实现调用系统程序实现1.4 操作系统的结构设计操作系统的结构设计n操作系统的构件操作系统的构件n操作系统的设计结构操作系统的设计结构n操作系统的运行模型操作系统的运行模型整体式结构整体式结构(简单结构简单结构)n操作系统的整体式结构又叫模块组合法，它操作系统的整体式结构又叫模块组合法，它按照功能划分模块，模块间可以互相调用，按照功能划分模块，模块间可以互相调用，最后把所有的模块连接起来构成一个完整的最后把所有的模块连接起来构成一个完整的系统。系统。n优点：结构紧密，组合方便，执行效率高。优点：结构紧密，组合方便，执行效率高。n缺点：模块独立性差，可靠性低，系统功能缺点：模块独立性差，可靠性低，系统功能增减十分困难。增减十分困难。层次式结构层次式结构n它把操作系统划分为内核和若它把操作系统划分为内核和若干模块（或进程），这些模块干模块（或进程），这些模块（或进程）按功能的调用次序（或进程）按功能的调用次序排列成若干层次，各层之间只排列成若干层次，各层之间只能是单向依赖或单向调用关系，能是单向依赖或单向调用关系，这样不但系统结构清晰，而且这样不但系统结构清晰，而且不构成循环。不构成循环。n部分功能无法很分清谁上谁下，部分功能无法很分清谁上谁下，如进程调度和存储管理。如进程调度和存储管理。n该结构很适合平台和硬件的移该结构很适合平台和硬件的移植，此设计思想很值得借鉴。植，此设计思想很值得借鉴。进程管理进程管理硬件硬件存储管理存储管理设备管理设备管理文件管理文件管理作业管理作业管理内内核核模模式式虚拟机结构虚拟机结构程序设程序设计接口计接口进程进程内核内核虚机器虚机器硬件硬件进程进程内核内核进程进程内核内核 CMS CMS CMS 370虚拟机虚拟机系统调用系统调用陷入陷入陷入陷入I/O指令指令运行运行CMS的的VM370虚拟机器虚拟机器虚拟机概念结构虚拟机概念结构 370裸机裸机VM370客户客户/服务器及微内核结构服务器及微内核结构 n由两类进程和微内核组成由两类进程和微内核组成n每个进程实现一类服务，称每个进程实现一类服务，称服务器进程服务器进程(如文件服务、进如文件服务、进程管理服务、存储管理服务、程管理服务、存储管理服务、网络通信服务等网络通信服务等)。它的任务。它的任务是检查是否有客户提出服务是检查是否有客户提出服务请求，如果有请求则在满足请求，如果有请求则在满足客户的要求后返回结果，于客户的要求后返回结果，于是，客户进程与服务器进程是，客户进程与服务器进程形成了关系。形成了关系。n与层次结构相似，但更加灵与层次结构相似，但更加灵活活微内核微内核硬件硬件客客户户进进程程安安全全服服务务虚虚存存管管理理器器文文件件服服务务器器设设备备驱驱动动程程序序用用户户模模式式总结总结(你应该了解什么你应该了解什么)n操作系统的定义和特点操作系统的定义和特点n多道程序设计思想多道程序设计思想n操作系统的功能以及用户是如何使用的操作系统的功能以及用户是如何使用的n系统调用系统调用(程序接口程序接口)n系统程序系统程序(操作接口操作接口)n操作系统的结构设计方法操作系统的结构设计方法附录：之间的战争附录：之间的战争个人计算机操作系统个人计算机操作系统n：8位位n：设备管理、文件系统功能：设备管理、文件系统功能n图形用户界面图形用户界面n多任务、多线程多任务、多线程n可剥夺式调度可剥夺式调度n段页式虚拟存储管理技术段页式虚拟存储管理技术n动态连接动态连接n 个人计算机操作系统个人计算机操作系统1 操作系统操作系统随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各种类型的个人计算机和软件层出不穷种类型的个人计算机和软件层出不穷1973年年 看到对个人计算机操作系统的需求看到对个人计算机操作系统的需求,设计了操设计了操作系统作系统()操作系统有较好的层次结构。它的把操作系统的其他操作系统有较好的层次结构。它的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模块与硬件配置分隔开，所以它的可移植性好,具具有较好的可适应性和易学易用性有较好的可适应性和易学易用性到了到了1981年，操作系统成为世界上流行最广的年，操作系统成为世界上流行最广的8位操位操作系统之一作系统之一个人计算机操作系统个人计算机操作系统2 微软微软 个人计算机的成功，逼得采取紧急战略行动个人计算机的成功，逼得采取紧急战略行动,决定要在决定要在1980年尽快生产出微型计算机，以应付挑战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，但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配套，公司洽谈公司洽谈 操作系统不顺利，机遇落到了微软操作系统不顺利，机遇落到了微软在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经不可在关键时刻，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操作系统的协议经销西雅图计算机产品公司的操作系统的协议当时西雅图公司并不知道将被转卖给，否则历史将会当时西雅图公司并不知道将被转卖给，否则历史将会怎样演变，谁也无法知晓怎样演变，谁也无法知晓个人计算机操作系统个人计算机操作系统n在在1981年推出，宣布了操作系统年推出，宣布了操作系统n随着随着 和和 普及，逐渐走向下坡路普及，逐渐走向下坡路n 有优良的文件系统，但受到有优良的文件系统，但受到 x86体系结构的体系结构的限制，缺乏以硬件为基础的存储保护机制。限制，缺乏以硬件为基础的存储保护机制。它属于单用户单任务操作系统，从它属于单用户单任务操作系统，从1981的的 1.0版到版到1998年在年在 95/98之下的之下的7.0版，版，历历经了经了16个年头。个年头。拯救苹果公司的拯救苹果公司的()n在推出在推出 机后，市场卷起一股龙卷风，自机后，市场卷起一股龙卷风，自己也没有料到产品会有如此巨大的成功，己也没有料到产品会有如此巨大的成功，的成功说明必有其他公司失败。甚至连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。苹果公司推出机遭了兰色巨人的后面。苹果公司推出机遭到失败，到失败，型也遭到失败，分析家们：微型也遭到失败，分析家们：微机市场上的战斗似乎兰色巨人要嬴了机市场上的战斗似乎兰色巨人要嬴了施乐施乐 研究中心研究中心-70年代的计算机研究思想库年代的计算机研究思想库n世界上第一台个人计算机，世界上第一台个人计算机，1972年在这年在这里出现。里出现。n图形界面，手持鼠标，面向对象程序设图形界面，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计，微机网络，桌面出版和激光打印等等很多先进概念和技术的原型都首次出等很多先进概念和技术的原型都首次出现在这里。现在这里。施乐施乐 研究中心研究中心()n1979年苹果公司允许施乐公司购买一百年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果公司股票，万股的苹果公司股票，作为回报，施作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员，包括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乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司 研究中心内部，并同该思想库的研究人研究中心内部，并同该思想库的研究人员交谈。苹果公司对员交谈。苹果公司对 研究中心内的技术研究中心内的技术大感吃惊，他们更吃惊的是，施乐公司大感吃惊，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在拥有这些宝贵技术的同时竟然什么也没有做！没有做！施乐施乐 研究中心研究中心()n对对 研究中心这些科学家们而言，苹果公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，有的最终创办了苹果公司，微软公司，有的最终创办了自己的公司。自己的公司。n在访问的基础上，苹果决定立即开发采在访问的基础上，苹果决定立即开发采用这些新技术的个人计算机，苹果公司用这些新技术的个人计算机，苹果公司已看到已看到 机的技术有多么糟糕，但他们机的技术有多么糟糕，但他们卖得又是特别的好。卖得又是特别的好。、鼠标的新型个人计算机、鼠标的新型个人计算机n1984年，人们看到一则广告：年，人们看到一则广告：“?”和对的介和对的介绍绍,这是配有图形界面操作系统这是配有图形界面操作系统 和鼠标的新和鼠标的新型个人计算机。型个人计算机。n机一上市立即在市场上获得极大的成功。当机一上市立即在市场上获得极大的成功。当年比尔年比尔.盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使用的计算机。用的计算机。n把苹果公司从连续的失败中拯救出来，苹果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。公司又开始向前发展。n正是先进图形界面操作系统技术，超前机若正是先进图形界面操作系统技术，超前机若干年，造就了一批苹果的忠实追随者干年，造就了一批苹果的忠实追随者一波三折的操作系统一波三折的操作系统n1983年年10月，机竞争厂家的图形界面月，机竞争厂家的图形界面相关产品上市相关产品上市n面对市场压力，比尔面对市场压力，比尔.盖茨在盖茨在1983年年11月月10日宣布推出操作系统日宣布推出操作系统n然而宣布容易，交货就不简单了，交货然而宣布容易，交货就不简单了，交货期的灾难，成了当年计算机界的笑柄期的灾难，成了当年计算机界的笑柄n直到直到1985年年11月月20日，日，1.0才正式上才正式上市市的历史记录的历史记录n在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货次数最多，投入开发人员最多，开发时间最次数最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多长，更换主管人员最多n不过几年之后，终于创造了销售成绩最佳的不过几年之后，终于创造了销售成绩最佳的历史记录历史记录n1992年年4月，推出月，推出 3.1,1993年年5月，发表月，发表。n 95，98，2000，n个人计算机采用占个人计算机采用占90以上，微软公司成了以上，微软公司成了垄断行业的同义词垄断行业的同义词系统的特点系统的特点n n 是一种支持多用户、多线程、多进程、是一种支持多用户、多线程、多进程、实时性好、功能强大而稳定的操作系统。实时性好、功能强大而稳定的操作系统。是由是由 等众多软件高手共同开发的，是一等众多软件高手共同开发的，是一种能运行于多种平台、源代码公开、免种能运行于多种平台、源代码公开、免费、功能强大、遵守标准、与兼容的操费、功能强大、遵守标准、与兼容的操作系统。作系统。和其他系统的区别和其他系统的区别n n1和的不同和的不同 n n 最主要的不同点如下：最主要的不同点如下：n n是免费的，但是却极其昂贵。对于应用是免费的，但是却极其昂贵。对于应用程序也一样，很多非常优秀的应用程序程序也一样，很多非常优秀的应用程序在上都可以免费得到或要便宜得多；在上都可以免费得到或要便宜得多；可以在很多不同的硬件平台上运行，其可以在很多不同的硬件平台上运行，其中大众化的处理器和兼容机占据了主导中大众化的处理器和兼容机占据了主导地位；而典型的都是和提供商的专有硬地位；而典型的都是和提供商的专有硬件捆绑在一起的，这些硬件的价格更是件捆绑在一起的，这些硬件的价格更是远远高于一般的的价格；远远高于一般的的价格；使用的用户是计算机的真正主宰；而对使用的用户是计算机的真正主宰；而对于，用户只是一个于，用户只是一个“许可用户许可用户”。Linux和和Windows的区别的区别特点特点Windows XP/2003Linux安全性能安全性能一般一般好好稳定性定性好好很好很好软件支持件支持很好很好好好硬件支持硬件支持好好一般一般源代源代码保密保密开放开放系系统可可调节性性基于界面的基于界面的规范性，更易于范性，更易于调节具有极大的可具有极大的可调节性性使用方便性使用方便性非常方便非常方便方便方便版版权限制和限制和费用用有有无无技技术支持支持好好基于社基于社团形式形式