操作系统概述(同名816)课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,操作系统概述,操作系统概述操作系统概述1.1 操作系统的概念操作系统的特征和服务2,1,计算机硬件系统,2,系统初启一般过程,3,什么是操作系统,4,操作系统的目标和地位,1.1 操作系统的概念,5,操作系统的特征和服务,2,1.1.1 计算机硬件结构,计算机系统,是由硬件和软件组成的,硬件,是指计算机物理装置本身。,是软件建立与活动的基础,简言之，,软件,是计算机执行的程序。,是对硬件,进行管理和功能扩充,3,1.1.1 计算机硬件结构-体系,4,指令是控制计算机执行某种操作（如加、减、传送、转移等）的命令。,特权指令,是一类具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，普通用户不能直接使用。,非特权指令,也称为用户指令或普通指令，是普通用户能够直接使用的指令。这是指令集中除特权指令外的所有指令。,1.1.1 计算机硬件结构-指令,5,CPU的两种运行模式：,内核态,（又称核心态、系统态、管态）和,用户态,（又称目态）,用户态,是运行用户程序，权限较低，只能执行非特权指令。,核心态,运行操作系统的程序，权限较高，可执行全部指令包括特权指令。,1.1.1 计算机硬件结构-CPU工作模式,6,1.1.2 系统初启一般过程,硬件检测：执行ROM-BIOS,执行加电自检程序：启动硬件并进行诊断检测,按设定的启动顺序搜索驱动器读入引导区程序,将系统控制权交给引导装入程序,加载引导程序,引导区程序找到活动分区，从该区中加载引导程序,运行系统引导程序，从硬盘中读入程序，加载内核,系统转到setup程序并执行，设置系统参数和显示信息,进入保护模式，执行内核初始化,7,1.1.2 系统初启一般过程,初始化内核,CPU本身的初始化（内核）,基础设施的初始化（内存）,上层部分的初始化（设备与文件）,用户登录,init程序创建login进程,login进程接受账号和密码。,8,操作系统隐蔽了硬件特性，进行了抽象处理，为用户提供了一台等价的扩充机器（,虚拟机）,。,抽象,是管理复杂事物的一个关键,虚拟机,：在裸机上覆盖了软件、功能变得更加强大的机器。,一、 操作系统作为扩展机器（虚拟机）,1.1.3 什么是,操作系统,9,监视各种资源，随时记录它们的状态, 实施某种策略以决定谁获得资源，何时获得，获得多少；, 分配资源供需求者使用；, 回收资源，以便再分配。,处理机管理（分配、控制）,存储器管理（内存的分配、回收）,I/O,设备管理（分配、操纵）,文件管理（存取、共享、保护）,二、,OS作为资源管理器,1.1.3 什么是,操作系统,10,OS是用户与计算机硬件系统之间的接口（注：软件接口）。即OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。,接口类型：,命令方式，如,DOS,系统调用方式,图形窗口方式，如,Windows,，,UNIX,，,Linux,三、 OS的用户观点系统观点,1.1.3 什么是,操作系统,11,OS系统观点是从系统内部实现的角度看，是硬件上的第一层软件,类型：,资源分配者,控制程序：设备、用户程序,三、 OS的用户观点系统观点,1.1.3 什么是,操作系统,12,定义：,操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。,理解：,操作系统是软件，而且是系统软件,它的基本职能是控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行。,它提供众多服务，方便用户使用，扩充硬件功能控制程序：设备、用户程序,四、 操作系统的定义与理解,1.1.3什么是,操作系统,13,一、OS的目标,方便性,(Convenience),：用户可用,OS,提供的命令而不只是机器代码（,0,、,1,）来使用计算机系统。,有效性,(Efficiency),：,OS,可使各类资源更高效地被利用。合理组织工作流程，提高资源利用率，增大吞吐量。,安全性,：,OS,应保护信息不被未授权用户访问。,开放性,(Openness),：不同硬件系统的协同工作；应用软件的可移植性和互操作性。,鲁棒性,(Robust),：,操作系统的强健性，不死机不崩溃。,1.1.4,操作系统的目标和地位,14,二、OS的地位,1.1.4,操作系统的目标和地位,计算机系统的层次关系,15,二、,OS的地位,软硬件关系,：硬件是软件建立与活动的基础，而软件是对硬件进行管理和功能扩充,重要性,OS,对硬件资源进行直接管理控制依赖硬件平台；,所有软件建立在,OS,之上，具有支配，构建软件台,。,1.1.4,操作系统的目标和地位,16,二、,OS的地位,三类软件,：,系统软件,对计算机系统的资源进行控制、管理，并为用户的使用和其他程序的运行提供服务。,应用软件,是为解决某一类应用需要或某个特定问题而设计的程序。,支撑软件,是辅助软件技术人员从事软件开发工作的软件。,1.1.4,操作系统的目标和地位,17,一、操作系统特征-并,发(Concurrence),并,行,性,是指,两,个或多个,事,件,在,同,一,时,刻,发,生,。,并,发性,是指,两,个或多个,事,件,在,同,一,时,间间隔,内,发,生,。,在,多道程序,环境,下,，,并,发性,指,在宏,观,上在一,段,时,间,多道程序同时,运行。,但,在,单处理机系统,中,，,每,一,时,刻,仅,能,执,行一,道程序，,故,微观,上这些,程序,是,交替,执,行,的,。,程序不能并发执行，操作系统中引入了进程（线程）的概念。,1.1.5,操作系统的特征和服务,18,一、操作系统特征-共享(Sharing),共享,指,系统,中,的资源可供,内存,中,多个,并,发,执,行,的,进,程,共,同使用,.,资源,共享,方式有,两种,：,1,）,互,斥,共享,方式,：,如打印,机，,磁,带机,一,类的资源，,一,段,时,间,内,只允许,一,个,进,程,访,问,，,当一,个,进,程,正,在,访,问,时，,另一,个,进,程,必,须,等待,，,我,们把这,类资源,称为,临界,资源,。,2,）,同时,访,问,方式,：,如,磁,盘,，,重,入,码编写,的,文,件,一,类的资源,则允许,在,同,一,时,间,有多个,进,程同时,访,问,。这,里,的,“,同时,”,往往,是,宏,观,上,的，,而,微观,上,，,这些进,程可能,是,交替,的,对,该,资源,进行,访,问,。,并,发,和,共享是,操作系统,两,个,最,基,本,的,特,征,，,互,为,条,件,。,1.1.5,操作系统的特征和服务,19,一、操作系统特征,-,虚拟(virtual),CPU每个用户（进程）的虚处理机,存储器每个进程都占有的地址空间（指令数据堆栈）,I/O设备多台逻辑I/O设备,一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体分时或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。,若,n,是某一物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的平均速度必然是物理设备速度的,1/n,。,1.1.5,操作系统的特征和服务,20,一、操作系统特征-异步性(asynchronism),也称不确定性，指进程的执行顺序和执行时间的不确定性；,进程的运行速度不可预知：多道程序环境中，多个进程并发执行，“时走时停”，不可预知每个进程的运行推进快慢，难以重现系统在某个时刻的状态。,判据：无论快慢，应该结果相同通过进程互斥和同步手段来保证。,1.1.5,操作系统的特征和服务,21,一、操作系统特征-抽象,抽象是把复杂事情简单化的有效方式,抽象的定义或实现，利用抽象解决问题进程的运行速度不可预知：多道程序环境中。,实例：CPU与进程，物理内存与虚拟内存，磁盘与文件,1.1.5,操作系统的特征和服务,22,二、操作系统服务-项目,程序执行：加载，终止,I/O操作：文件读写和设备驱动,文件系统管理 ：建立保存读写删除,出错检测：检测及对策,通信：信息交换-内存，消息,资源分配：管理申请释放,统计：使用情况（用户对资源）,保护：,1.1.5,操作系统的特征和服务,23,二、操作系统服务-方式,系统调用,系统调用是操作系统提供的、与用户程序之间的接口，也就是操作系统提供给程序员的接口。它一般位于操作系统核心的最高层。,从感觉上系统调用类似于过程调用，都由程序代码构成，使用方式相同调用时传送参数。,两者有,实质差别,：过程调用只能在用户态下运行，不能进入核心态；而系统调用可以实现从用户态到核心态的转变。,系统调用可分为5个类别：进程控制、文件管理、设备管理、信息维护和通信。,1.1.5,操作系统的特征和服务,24,二、操作系统服务-方式,系统程序,它们解决带共性的问题，并为程序的开发和执行提供更方便的环境。,系统程序,不是,操作系统的组成部分,最重要的系统程序就是,命令解释程序,。,1.1.5,操作系统的特征和服务,25,1,处理机管理,2,存储器管理,3,设备管理,4,文件管理,1.2 操作系统的主要功能,5,用户接口,26,1.2.1处理机管理,完成,处理机资源的分配、调度,等功能。处理机调度的单位可为,进程,或,线程,。,进程控制,：创建、撤消、状态转换。常利用若干条进程控制,原语,或系统调用来实现。,进程同步,：多进程运行的协调。有互斥方式和同步方式两种。进程同步机制。,进程通信,：相互合作的多进程之间的信息交换。有直接通信方式、间接通信方式。,进程调度,：作业调度、进程调度。,27,1.2.2存储器管理,管理目标：为实现多道程序运行、方便用户使用、提高内存利用率、逻辑扩充内存,。,内存分配、回收：,静态分配、动态分配,内存保护：,用户程序只能在自己的内存空间中运行。界限寄存器、越界检查。,地址映射,：将,地址空间,中的逻辑地址转换为,内存空间,中与之对应的物理地址。,内存扩充,：使用虚拟存储技术在逻辑上扩充内存。请求调入（不一次装入内存，用到时发请求再调入）、置换（内存不足时，将用不到的调出）,28,1.2.3设备管理,管理目标：完成I/O请求，为用户分配I/O ；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。,缓冲管理：在内存中设置缓冲区，以缓合,CPU,和,I/O,速度不匹配的矛盾。,设备分配：分配设备（控制器、通道）；安全性,设备处理：设备驱动，实现,CPU,和设备控制器之间的通信。,设备独立性和虚拟设备：设备独立性指用户程序独立于物理设备；虚拟设备指把一个物理设备变换为多个对应的逻辑设备。以实现共享，提高利用率。,29,1.2.4文件管理,管理目标：程序和数据是以文件的形式存储在磁盘上。OS要对用户文件和系统文件进行管理，方便用户使用，保证文件的安全。,文件存储空间的管理,：外存的分配、回收,目录管理,：为每个文件建立一个目录项。实现按名存取、文件共享、快速查询。,文件的读、写管理和存取控制,：从外存中读取数据或将数据写入外存。存取控制指对文件实行保护。防止未经核准用户存取文件、防止冒名顶替存取文件、防止以不正确的方式使用文件。可通过设置用户口令、规定用户权限、设定文件属性等方法实现。,30,1.2.5 用户接口,命令接口,：用户向作业发命令以控制作业的运行。可有联机用户接口（由命令和命令解释程序组成。用户键入命令，系统解释执行，再等待用户键入）和脱机用户接口（批处理用户接口，由作业控制语言,JCL,组成）,$ date,程序接口,：是用户程序取得,OS,服务的唯一途径。由一组系统调用组成。,fd,=open(file.c,2);,图形接口,：图形化的操作界面。,31,1.2.5 用户接口,三种接口区别,：,32,1,操作系统发展介绍,2,操作系统形成与发展,3,操作系统的基本类型,1.3 操作系统的形成与基本类型,33,1.3.1 操作系统的发展介绍,一、 操作系统发展的主要推动力,需求推动发展,提高计算机资源利用率,方便用户,器件的更新,计算机体系结构的发展,34,50年代第一个简单的批处理OS,60年代产生了多道程序批处理系统,分时系统,80年代出现微机OS和网络OS,出现嵌入式OS和分布式OS,二、操作系统的发展过程,1.3.1 操作系统的发展介绍,35,工作方式,用户：用户既是程序员，又是操作员；,编程语言：机器语言；,输入输出：纸带或卡片.,计算机的工作特点,用户独占全机：资源利用率低；,CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低；,1946 50年代中期（电子管），集中计算（计算中心），计算机资源昂贵；,一. 人工操作方式：,人机矛盾突出、CPU和I/O设备速度不匹配,1.3.2 操作系统的形成与发展,36,二 .,脱机输入输出方式（Off-line I/O）,出现于20世纪50年代末。,设置两台,外围机,分别控制输入和输出。,指由一台外围机控制，事先将数据由低速输入设备输入到磁带上，需要时则从磁带上高速调入内存；输出时同样先输出到磁带上，然后在另一台外围机的控制下通过低速输出设备输出。,这种数据的,输入和输出由外围机控制完成,，或者说是脱离主机进行的技术（方式），,称为脱机输入输出技术（方式）。,相反在主机的直接控制下进行输入输出的方式,称为联机输入输出方式。,有效,减少,CPU,的空闲时间，提高,I/O,速度。,1.3.2 操作系统的形成与发展,37,图1-2 脱机I/O示意图,输入设备,外围机,磁盘,磁盘,磁盘,磁盘,外围机,输出设备,1.3.2 操作系统的形成与发展,38,三、单道批处理系统,(Simple Batch Processing System),作业成批进入系统后备队列；,由,监督程序,按照一定的策略调度,一个作业,在系统中运行。,若在内存中始终只保持,一道,作业，则称为,单道批处理系统,。,若在内存中可保留,多道,作业，则称为,多道批处理系统。,批处理系统旨在提高系统资源的利用率和系统吞吐量。,1.3.2 操作系统的形成与发展,39,单道程序系统,用户程序,监督程序,I/O操作,I/O中断请求,I/O完成,t1,t2,中断处理,I/O启动,单道批处理系统特点：,内存中只保持一道作业运行,作业完成顺序与其进入内存的顺序直接相关,现代操作系统的前身，常驻内存,1.3.2 操作系统的形成与发展,40,图 1-3 单道批处理系统的处理流程,1.3.2 操作系统的形成与发展,41,2、,单道批处理系统的特征,：,自动性（磁带上的一批作业自动的依次执行）,顺序性（先调入内存的作业先完成）,单道性（内存中仅有一道作业）,单道批处理的主要问题,:,CPU,和,I/O,设备使用忙闲不均（取决于当前作业的特性）。,对计算为主的作业，外设空闲；,对,I/O,为主的作业，,CPU,空闲；,1.3.2 操作系统的形成与发展,42,四、,多道批处理系统,（Multiprogramming Batch Systems）,多道程序设计,的概念：,多道：计算机内存中同时存放几个用户作业；,宏观上并发运行：内存中的几个作业都处于运行状态，但都未运行完；􀂾,微观上串行运行：内存中的各作业交替使用CPU；,可共享计算机系统中的各种软、硬件资源。,1.3.2 操作系统的形成与发展,43,多道程序设计,好处,：,可提高CPU的利用率（某程序执行I/O时，则调度另一程序；,例：,提高内存和I/O设备的利用率（共享内存,I/O设备）,增加系统吞吐量。,多道批处理系统,多个作业存放在外存上形成“后备队列”，作业调度程序从中选择,若干作业,调入内存，使之共享CPU和系统中的各类资源。,1.3.2 操作系统的形成与发展,44,多道批处理,其它,作业,成批进入,输入井,输出井,单道批处理系统,高速,其它,作业,成批进入,输出井,多道批处理系统,多道并发执行,输入井,45,单道程序系统,用户程序,监督程序,I/O操作,I/O中断请求,I/O完成,多道程序系统,程序A,程序B,OS调度,I/O A,I/O B,t1,t1,t2,t2,程序A和B都得到了推进,并发,并行,并行,46,多道批处理系统的特征：,多道性（内存中可同时驻留多道程序）；,无序性（作业完成的顺序与进入内存的顺序无严格的对应关系）；,调度性（作业从提交给系统到完成需经过,作业调度,和,进程调度,）,多道批处理系统的优缺点：,优点：,资源利用率高：CPU和内存利用率较高；,作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；,缺点：,用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互，不利于调试和修改；,作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；,1.3.3 操作系统的基本类型,47,多道批处理系统需要解决的问题：,处理机管理问题（如何分配、何时回收）；,内存管理问题（如何分配、保护而能“各得其所”）；,I/O,设备管理问题（分配）；,文件管理问题（方便用户使用并有足够安全性、一致性）；,作业管理问题（不同类型作业的协调）。,1.3.3 操作系统的基本类型,一、多道批处理系统,（Multiprogramming Batch Systems）,48,有效：,系统效率，资源利用率,（如：CPU和内存利用的充足与否，外部设备是否忙碌）,合理：,公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿”,方便：,用户界面,操作系统的概念,：,是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。,49,二、分时系统,(Time-sharing System),分时系统指一台主机为多个终端服务。即一台主机上连接了多个终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，每个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算机。,按时间片轮转,用户数量、时间片大小,及响应速度是相互关联的,t,作业1,2,3,1,2,3,1.3.3 操作系统的基本类型,50,二、分时系统,产生的动力,：人机交互；共享主机；便于上机,实现时的关键问题,：,及时接收（可设置多路卡、缓冲区）；,及时处理（作业直接进入内存，短期内多个作业都能轮到执行）,实现原则,：,1）作业直接进入内存,2）不允许一个作业长期占用处理机（时间片）,用户数量、时间片大小及响应速度是相互关联的,1.3.3 操作系统的基本类型,51,实现方法,：,1) 单道分时系统,：内存中只驻留一道作业，它运行一个时间片后，被调至外存（调出），再从外存上选择一个作业装入内存（调入），执行一个时间片后再调出。这样使得所有作业都能在一规定的时间内轮流运行一个时间片。但调入、调出开销太大。,2）具有“前台”和“后台”的分时系统,：将内存分为前台区和后台区，前台区存放按时间片调进调出的作业流，后台区存放批处理作业，当前台区作业调进、调出或无作业时，则进行后台区作业，以提高CPU的利用率。,3）多道分时系统,：内存中存放多道作业，依次轮流获得一个时间片执行。是现代使用的分时系统。,1.3.3 操作系统的基本类型,52,分时系统的特点：,多路性,同时连接多台终端；分时原则:宏观上是多用户同时工作，微观上是轮流。,独立性,终端间互不影响,及时性,在人们能接受的时间内响应,交互性,方便的人机对话,1.3.3 操作系统的基本类型,53,三、实时系统,(Real-time System),实时系统的提出：,分时系统的响应往往要等待一个循环周期。,实时系统必须在规定的时间内对用户请求或外部事件及时响应,1.3.3 操作系统的基本类型,54,实时系统的分类：,实时控制系统：,实时采集现场数据并及时处理，进而自动地控制相应的执行机构。,如工业的自动控制、飞机的自动驾驶、导弹的制导等；,特点：,响应速度足够快、可靠性高,实时信息处理系统：,计算机接收从远程终端发来的服务请求，根据用户提出的问题，对信息进行检索处理，并在很短的时间内为用户作出正确的回答，,如飞机订票、情报检索等.,特点：,强大的文件系统或数据库,操作简便、安全、查询快速,1.3.3 操作系统的基本类型,55,实时任务的类型：,a.,按,任,务执,行,时,是,否呈现,周,期,性,来,划,分：,周,期,性实时,任,务,按指定周,期循环,运行,非,周,期,性实时,任,务,任,务无,明显,周,期,性，,但都,必,须联,系,着一,个,截,止,时,间,。,b.,根,据,截,止,时,间,的要,求来,划,分可分,为,：,硬实时,任,务,系统,必,须满足任,务对,截,止,时,间,的要,求,软,实时,任,务,对,截,止,时,间,要,求,不,严,1.3.3 操作系统的基本类型,56,实时、分时系统的比较,批处理系统、分时系统、实时系统是三种基本的OS。一个实际的OS，可能兼有二者或三者的功能。,1.3.3 操作系统的基本类型,57,1.5,操作系统的结构设计,无,结构操作系统,模,块化,操作系统结构,分,层,式操作系统结构,微,内,核,操作系统结构,随着操作系统的发展，功能越强，OS自身代码量越大采用良好的结构：有利于保证正确性以及自身修改和扩充。,58,1,无结构,2,模块化,3,分层式,4,微内核,1.4 操作系统的结构,59,无结构操作系统,整个OS是一组过程的集合，各过程之间可以任意相互调用，在操作系统内部不存在任何结构。,存在的问题：,对GOTO语句的使用不加任何限制：造成操作系统庞大杂乱，缺乏清晰的程序结构。,调试困难，同时程序难以阅读和理解，增加了维护人员的负担。,60,模,块化,操作系统,结构（自顶向下）,整个系统,按功能,进行设计和模块,划分,。,61,模,块化,操作系统,结构优缺点,提高,了,OS,设计的,正,确,性,、,可理,解,性,和,可,维,护,性,增,强,了,OS,的可,适,应,性,加,速了,OS,的开发过程,模,块,划,分和接口的规定,难保正确和合理,模,块,间,存在,复杂,的,依赖,关,系，,降低了模块之间的相对独立性,不利于修改。,62,分层式操作系统（自底向上）,从,资源管理观点,出发，,划分层次,。,各层之间只有单向依赖关系，即,在某一层次上代码,只能调用低层次上的代码,，使模块间的调用变为,有序性,。,高层依赖于低层，各层之间不能构成循环，,有利于系统的,维护性和可靠性,。,层次,的设,置考虑,的,因,素,被调用功能,在低层、,活跃功能,在低层、,用户接口,在高层。,优点：,功能明确，,调用关系清晰,（高层对低层单向依赖），有利于保证设计和实现的正确性。,低层和高层可分别实现（,便于扩充,）；高层错误不会影响到低层；避免递归调用。,缺点：降低了,运行效率。,63,层次式系统,THE操作系统的层次结构,具有单体系统的长处,新优点结构关系清晰，提高系统的可靠性、可移植性和可维护性,。,64,虚拟机结构,带CMS的VM/370结构,通过共享物理机器资源来实现,主要优点,同时运行多个操作系统,系统安全,有效地保护系统资源,提供良好的工作环境,组建虚拟网络,这些虚拟机仅仅是,裸机硬件的复制品,65,客户-服务器系统,基于微内核的客户-服务器系统模型,微内核,把实现扩展机器功能的这部分代码向上移入更高层次中，从而尽可能地使操作系统保持最小的核心,66,客户-服务器系统,适于在分布式系统中应用,分布式系统中的客户-服务器模型,67,微内核,操作系统,结构,微内核,指精心,设计的,、,能实,现现,代,OS,核,心,功能的,小,型,内,核,运行在,核,心,态,；,常,驻,内存,，通,常,采,用,客,户,/,服务,器,模,式,。,原来,内核中的大部分服务,都,作为独立的进程,在,用户态,下运行，它们通过消息传递进行通信；微内核部分经常只不过是一个,消息转发站,，当系统调用模块要给文件系统模块发送消息时，消息直接通过内核转发。,微内核设计的,最根本思想,是要保持微内核尽量小，便于移植到新的平台上。,68,微内核,操作系统,结构,采用,客户/服务器模式,，把操作系统分成两部分：,系统内核,：,运行在,核心态,只实现操作系统的基本功能(如：虚拟存储、消息传递)；,服务器进程,：,运行在,用户态，,等待客户提出请求。,实现方法:,OS内核的工作是处理客户机/服务器之间的通信,。,由用户进程来实现大多数操作系统的功能。,为了得到某项服务，客户进程client process把请求发给服务器进程server process，随后服务器进程完成这个操作并返送回答信息。,69,图 1-6 单机环境下的客户/服务器模式,一般微内核只提供四种最小的服务：,进程间通信,某些内存管理功能,少量的低层进程管理和调度,低层输入,/,输出服务,70,微内核,操作系统,结构优点：,提高,了,系统的,灵活,性,和,可扩充性,;,提高,了,OS,的可,靠,性,所有的服务都以用户进程的形式运行，它们不在核心态下运行，所以不直接访问硬件，因此一个服务器崩溃了不会导致整个系统的崩溃。,可,运行,于,分,布,式系统,中,客户机通过消息传递与服务器通信，客户机不需知道这条消息是在本地机处理的还是通过网络送给了远程机器上的服务器。内核只处理客户机与服务器之间的消息传递。,71,1.5 UNIX和Linux系统核心结构,UNIX系统,UNIX族系演变过程,72,UNIX系统可分为三层：靠近硬件的底层是内核，即UNIX操作系统常驻内存部分；核心外的中间层是shell层；最高层是应用层。,73,Linux系统,具有一系列显著特点:,与UNIX兼容,自由软件，源码公开,性能高，安全性强,便于定制和再开发,互操作性高,全面的多任务和真正的,32位操作系统,Linux系统内核结构框图,74,思考题：,分时系统有作业的概念吗？需要作业调度吗？,“作业”的概念：用户要求计算机系统为其完成的计算任务的集合。,对于分时系统来说，通常将分时用户的一次登录称为一个作业。,分时系统的作业是直接进入内存的。,75,作业调度：按一定的作业调度算法，从外存的后备队列中，选择若干个作业调入内存。,进程调度：按一定的进程调度算法，从已在内存的作业中选择一个作业，将处理机分配给它，使之执行。,76,系统吞吐量：系统在单位时间内所完成的总工作量（工作的个数）。,周转时间：从作业进行系统开始，直至其完成并退出系统为止所经历的时间。,77,开始截止时间：,任务在某时间以前，必须开始执行。,完成截止时间：,任务在某时间以前必须完成,78,地址空间：用户程序中的地址都是相对于起始地址（一般是0）计算的。这些地址称为“逻辑地址”或“相对地址”，由它们所形成的地址范围称为“地址空间”,内存空间：内存中的一系列单元所限定的地址范围称为“内存空间”，其中的地址称为“物理地址”,79,原语：用以完成特定功能的、具有“原子性”的一段程序。,原子性：指在程序中的一组动作，要么全做，要么全不做。即该程序所实现的操作是不可分割的。,80,Q & A,81,The End,82,谢谢,