OS01-1绪论(补充内容).ppt

第一章绪论 1 第一章绪论 补充内容 1 1操作系统是什么1 2操作系统如何工作1 3从各种角度看操作系统1 4操作系统概览 本章结束时讲解 第一章绪论 2 1 1操作系统是什么 1 1 1你所用过的操作系统1 1 2操作系统是什么 第一章绪论 3 1 1 1你所用过的操作系统 你知道下列哪些是操作系统吗 QQ DOS LINUXWINDOWS TURBO C WORDFOXPRO UNIX TURBO ASMvi 一个C语言源程序 第一章绪论 4 目前常见操作系统 微软 Windows系列 以前MS DOS UNIX Solaris AIX HPUX SVR4 BSD ULTRIX自由软件 Linux freeBSD MinixIBM AIX zOS OS 390 OS 2 OS 4000 PCDOS其他 MacOS NetWare 第一章绪论 5 你用过的操作系统能做什么 各种命令 dircopydelformat启动 结束用户程序系统功能调用 例如分配内存 读写文件WINDOWS UNIX等提供多任务或多用户环境 第一章绪论 6 你知道操作系统不能做什么 不做天气预报不做房屋设计不是编译程序总之 操作系统不直接解决最终具体应用问题 也不负责编译源程序 第一章绪论 7 1 1 2操作系统是什么 操作系统为你完成所有 硬件相关 应用无关 的工作以给你方便 效率 安全 第一章绪论 8 硬件相关应用无关 涉及物理地址 设备接口寄存器 设备接口缓冲区代码量大 需硬件知识需随硬件的变化而变化 提供所有应用及用户共需的东西与应用无直接关系 第一章绪论 9 操作系统的定义 操作系统 operatingsystem 简称OS 是一个大型的程序系统 它负责计算机的全部软 硬件资源的分配 调度工作 控制并协调多个任务的活动 实现信息的存取和保护 它提供用户接口 使用户获得良好的工作环境 第一章绪论 10 操作系统是以下系统程序的集成 用户程序的启动 中止系统功能调用 用户程序运行过程中对操作系统的调用为常用基本操作提供实用程序改善基本使用中的效率和安全问题 第一章绪论 11 操作系统的目标和作用 OS的目标方便性 使计算机易学易用 共享资源有效性 提高系统资源的利用率和吞吐量可扩充性 能适应硬件的发展 容易升级开放性 使应用程序具备可移植性和互操作性OS的作用用户与计算机硬件之间的接口计算机系统资源的管理者四类资源 处理器 存储器 I O设备 信息 第一章绪论 12 1 2操作系统如何工作 1 2 1OS的第1个工作 启动和结束程序1 2 2OS的第2个工作 用户程序对OS的调用1 2 3OS的第3个工作 为常用操作提供程序1 2 4OS的第4个工作 解决效率和安全问题 第一章绪论 13 1 2 1OS工作1 负责启动和结束程序 程序的六种启动方式 其中前4由OS负责提供 鼠标方式启动命令方式启动批方式启动程序中启动方式纯硬件启动方式自启方式 OS本身的启动方式 程序的两种结束方式正常结束非正常结束 第一章绪论 14 程序第1种启动方式 鼠标方式启动 简单形象免记交互性强操作有时比命令方式慢 第一章绪论 15 程序第2种启动方式 命令方式 命令方式是通过键入程序名 及参数 来启动程序 例如 C formata 或 mkfs dev fd1命令方式在不同OS下的不同体现 LINUX UNIX DOS下 命令提示符与命令行WINDOW下 开始 运行 命令行窗口 开始 程序 命令提示符 命令行窗口 第一章绪论 16 命令启动方式的工作过程 第一章绪论 17 命令方式的特点 过去最常用的启动程序的方式需记程序名和位置交互性较强有时操作比鼠标方式快 第一章绪论 18 程序第3种启动方式 批方式 批方式是指将若干条命令放在一个文件中 该文件可以在需要时象程序一样被启动执行 命令方式或鼠标方式 其执行过程是由计算机自动连续顺序地执行该文件中的这组命令 第一章绪论 19 批方式举例 批文件sh1的内容 cd usr man man1ls home dragon sclsmjn 1whiletest mjn 236domjflong head n mjn home dragon scls tail n1 mjf basename mjflong 2 man S2 mjf cat s head n2 tail n1 home dragon sclistmjn mjn 1 第一章绪论 20 批方式的实现 通常由命令解释器实现 第一章绪论 21 批方式的特点 程序间可以连续执行 不经人工干涉 命令可以设计成有顺序 分支和循环控制的形式 称为作业控制语言 使程序可以组合执行 把现有的程序组合起来实现更复杂的功能 第一章绪论 22 批方式的用途 自动批处理文件 放在根目录下或用户主目录下 用来自动执行每次开机或登录时的例行工作 见例1 启动诸如中文环境这样的集成软件或一些参数复杂的软件 简单方便 不必要求用户了解相应启动步骤 装字库 启动程序 装输入法等 和参数 见例2 第一章绪论 23 例1 自动批处理文件 MSDOS下自动批文件AUTOEXEC BAT在开机时命令提示符出现前自动执行 pathc dosprompt p g 第一章绪论 24 例2 通过批文件启动中文环境 MSDOS下通过ucdos bat文件启动一个中文环境 C UCDOS RD16 1C UCDOS KNL 2C UCDOS PYC UCDOS WB启动SPDOS中文环境CD SPDOSSPLIB 1SPDOSWBX 第一章绪论 25 程序第4种启动方式 程序中启动方式 在一个程序中启动另一程序如 编译器 并发程序设计 窗口程序等 第一章绪论 26 程序中启动方式的工作过程 第一章绪论 27 程序中启动方式的特点与作用 实际应用中经常需要程序中启动方式便于程序的灵活方便启动与动态自动启动前三种启动方式在内部实现时最终都是由程序中启动方式实现的 第一章绪论 28 思考 程序中启动方式与子程序调用有何不同 第一章绪论 29 程序第5种启动方式 纯硬件启动方式 最早期的计算机工作方式 第一章绪论 30 纯硬件启动方式的工作过程 第一章绪论 31 为什么现在不用纯硬件启动方式 纯硬件装入要求用户程序顺序连续存放 且一个存储介质限存一个文件 否则硬件太复杂纯硬件启动方式下 每运行一个程序都要经过人工判断和操作 效率低且不灵活硬件功能有限不能对读入的程序和数据做充分的正确性检查 第一章绪论 32 程序第6种启动方式 自启 自启方式是指由程序自已装入与启动自己谬论乎 第一章绪论 33 自启方式的工作过程 第一章绪论 34 自启方式的特点与作用 早期用的较多 现除OS外已基本不用要求顺序连续存放 且位置固定编程麻烦 操作麻烦 存放受限所有操作系统都是自启程序 第一章绪论 35 思考 自启与自动批处理 独立程序启动方式的比较 第一章绪论 36 程序结束 正常结束非正常结束 第一章绪论 37 正常结束与非正常结束对比分析 第一章绪论 38 1 2 2OS工作2 用户程序中对OS的调用 系统调用 1 2 2 1系统调用的功能 作用和用法1 2 2 2系统调用指令的实现及其特殊性系统调用 systemcall 简称SC 系统调用的执行过程 第一章绪论 39 1 2 2 1系统调用的功能 作用和用法 系统调用就是用户程序对操作系统的调用 例如打印 读写盘等工作 第一章绪论 40 系统调用指令的功能列举 系统调用包括 外存文件与目录的读写各种I O设备的使用在一个程序中启动另一个程序查询和统计系统资源使用情况等等 第一章绪论 41 程序段1 利用系统调用打印 用INT指令调用DOS的功能来完成 MOVEAH 05HMOVEDL CharINT21H CharDB 1 当INT返回时 输出已经完成 系统调用例 汇编程序员观点 打印字符 程序段2 不用系统调用 而用IN OUT指令直接读写打印机的接口寄存器MOVEI 0L1 MOVEI I 1CMPI 5JNCL3完成5个字符MOVEA IL2 INADDR1 B状态寄存器ORB BS状态位选择码JNCL2未准备好OUTADDR2 A输出 数据寄存器JMPL1L3 RET 第一章绪论 42 系统调用的控制流程 第一章绪论 43 为什么我很少接触系统调用 高级语言程序员观点通常仅汇编程序员才会接触到系统调用 而高级语言程序员通常接触不到系统调用 只接触库函数 第一章绪论 44 函数与系统调用 OS 的层次关系 第一章绪论 45 高级语言中对操作系统的 间接 调用 第一章绪论 46 1 2 2 2系统调用指令的实现及其特点 1 机器 OS与系统调用指令间的关系2 系统调用指令的实现机制 借助中断机制 3 系统调用指令特点 第一章绪论 47 1 机器 OS和系统调用指令间的关系 每种OS提供几十至几百个系统调用每种机器都提供一个系统调用指令 例 SUN TRAP指令 SGI工作站 SYSCALL IBMPC INTSC指令由机器 CPU 提供 而其调用的功能由OS提供不同的系统调用用同一条SC指令 但指令参数 功能号或寄存器 不同 第一章绪论 48 2 系统调用指令的实现机制 CALL RET指令内部执行过程INT IRET指令内部执行过程 第一章绪论 49 CALL RET内部执行过程 函数调用 第一章绪论 50 INT IRET指令内部执行过程 第一章绪论 51 3 系统调用指令特点 与子程序调用区别 同一程序中不包含被调用的代码调用地址不用写在程序中由系统态 用户态的自动转换保证系统调用的安全 第一章绪论 52 1 2 3OS工作3 为常用操作提供实用程序 常用基本操作 查看磁盘内容 文件复制 文件删除与移动 目录建删等 操作系统所提供的实用程序Windows的资源管理器现代UNIX和LINUX提供上千条命令 第一章绪论 53 1 2 4OS工作4 解决效率和安全问题 操作系统采用了大量技术来提高机器效率和人的效率 并确保安全问题并发 多任务 多用户 分时多道 虚存 文件或设备的共享技术 链接 假脱机 等这些技术将在以后各章中逐步学习 第一章绪论 54 1 3从各种角度看OS 1 3 1操作系统的结构1 3 2操作系统的接口 使用方式 1 3 3操作系统工作过程1 3 4操作系统的特点1 3 5操作系统的类型1 3 6现代操作系统的特点 第一章绪论 55 1 3 1操作系统结构 整体式结构层次式结构虚拟机结构客户服务器及微内核结构 第一章绪论 56 整体式结构 IBMS 360 优点 结构紧密 组合方便 效率高缺点 模块独立性差 结构不清晰 正确性难保障 可靠性差 维护困难 模块n 模块1 模块3 模块4 模块2 第一章绪论 57 层次式结构 THE 优点 维护方便 每层功能相对独立 复杂问题可分层化简缺点 通信开销大 效率较低 全序结构 半序结构 第一章绪论 58 虚拟机结构 IBMVM 370 优点 灵活方便 满足不同用户对机器的需求缺点 运行效率相对较低 硬件 虚拟机 内核1 内核2 内核n 进程 进程 进程 第一章绪论 59 C S及微内核结构 Mach 优点 具有较好的一致性 可扩展性 可移植性 可靠性缺点 通信开销大 效率稍低 微内核 客户进程 设备驱动程序 文件服务器 虚拟存储管理 安全服务 第一章绪论 60 1 3 2操作系统的接口 使用方式 交互界面命令窗口界面编程界面SHELL编程系统调用 第一章绪论 61 1 3 3操作系统工作过程 第一章绪论 62 1 3 4操作系统的特点 硬件相关 应用无关核心常驻内存中断驱动权威性并发庞大 复杂重要性 无处不在 无时不有 第一章绪论 63 1 3 5操作系统的类型 传统 traditional 操作系统 现代 contemporary 操作系统按硬件规模分 微机 小型机 大型机操作系统按资源共享的级别分 单任务 多任务 单用户 多用户 单道 多道操作系统按所允许的交互类型分 批处理 分时处理 个人机 实时操作系统 1 3 6现代操作系统的特点 微内核结构多线程对称多处理分布式操作系统面向对象设计 微内核结构 只给内核分配最基本的功能 可简化实现 提供灵活性 多线程 把执行一个应用程序的进程划分成可以同时运行的多个线程 提高程序的执行效率 对称多处理 有多个处理器共享同一个主存储器和I O设备 可以执行相同的功能 提高并行性 可靠性 面向对象技术 提高模块独立性 便于扩展 第一章绪论 67 1 4操作系统纵览 下面让我们顺着历史轨迹纵览各个时期的操作系统 第一章绪论 68 单道批处理操作系统 1 FMS FORTRANMonitorSystem FORTRAN监控系统 2 IBMSYS IBM为7094机配备的操作系统 第一章绪论 69 IBMOS 360 1964年IBM宣布推出System 360计算机系统第一个采用小规模集成电路的主流机型 第一章绪论 70 IBMSystem 360 庞大的软件怪兽 数千名程序员写的数百万行汇编语言代码系统自身占据了大量存储空间和一半的CPU时间数百万行汇编代码中有成千上万处错误IBM不断发行新的版本试图更正这些错误每个新版本在更正老错误的同时又引入新错误所以随着时间的流逝 错误的数量大致保持不变 第一章绪论 71 MULTICS的灾难 1965年在ARPA的支持下MIT 贝尔实验室和通用电气公司决定开发一种 公用计算服务系统 希望能够同时支持整个波士顿所有的分时用户 该系统称作MULTICS MULTiplexedInformationandComputingService MULTICS设计目标是 便利的远程终端使用 大量终端通过电话线接入计算机主机高可靠的大型文件系统 大容量的用户信息共享 存储和构造层次化信息结构的能力 第一章绪论 72 MULTICS研制难度超出了所有人预料长期研制工作达不到预期目标 1969年4月贝尔实验室退出 通用电气公司也退出了MULTICS引入了许多现代操作系统的概念雏形 对随后操作系统特别是UNIX的成功有着巨大的影响 第一章绪论 73 UNIX 一个极为成功的操作系统 第一章绪论 74 UNIX概述 多用户多任务操作系统目前三大主流操作系统之一跨越从PC到巨型机范围的唯一操作系统有许多变种与克隆 第一章绪论 75 UNIX发展简史 产生 69年AT T公司贝尔实验室Thompson Ritchie PDP 7 后者在1973年 设计了C语言 并重写了UNIX第二阶段 73 79 免费扩散第三阶段 75 85 商用版本的出现 77年 和三大主线的形成第四阶段 80年代后期 两大阵营和标准化第五阶段 90年代至今 共同面对外来竞争 两大阵营淡化 第一章绪论 76 UNIX的诞生 1969年 在贝尔退出MULTICS研制项目后 KenThompson和DennisM Ritchie想申请经费买计算机从事操作系统研究 但多次申请得不到批准项目无着落 他们在一台无人用的PDP 7上 重新摆弄原先在MULTICS项目上设计的 空间旅行 游戏为了使游戏能够在PDP 7上顺利运行 他们陆续开发了浮点运算软件包 显示驱动软件 设计了文件系统 实用程序 shell和汇编程序到了1970年 在一切完成后 给新系统起了个同MULTICS发音相近的名字UNIX1973年 UNIX用C语言全部重写 第一章绪论 77 第二阶段 73 79 免费扩散 73年后 UNIX迅速以许可证形式免费传播到各大学 这些大学 研究机构对UNIX进行了深入研究 改进和移植 AT T又将这些改进加入到UNIX 众多大学免费使用UNIX 使学生们熟悉了UNIX 他们毕业后将UNIX传播到各地 第一章绪论 78 第三阶段 75 85 商用版本的出现 77年 和三大主线的形成 UNIX的发展导致许多公司开发自己机器上UNIX增值商业版本 UNIX变种大量增加 这些变种围绕3条主线 由Bell实验室发布的UNIX研究版 V1到V10 伯克利发布BSD Bell发布的UNIXSystemIII和SystemV BSD对UNIX的发展有重要影响 许多新技术是BSD率先引入的 TCP IP 分页存储管理 快速文件系统 套接字等 第一章绪论 79 第四阶段 80年代后期 两大阵营和标准化 80年代后期 UNIX变种的增多导致了程序的不兼容性和不可移植 因此迫切需要标准化 87年AT T同SUN合作将SystemV和SUNOS统一为一个系统 其它厂商 IBM DEC HP等 感到了威胁 于是联合起来在88年成立了开放软件基金会 OSF 作为回应AT T和SUN成立了UNIX国际 UI IEEE尝试将两大阵营统一起来 制定了POSIX标准 在标准化的过程中 各厂商总想加入一些特性来标榜自己的 产品特色和优势 这使得标准化没有完全成功 第一章绪论 80 第五阶段 90年代至今 共同面对外来竞争 两大阵营淡化 80年代是UNIX蓬勃发展的十年 进入90年代 Windows的发展 Linux的出现 两大阵营的争斗很快淡化下来 第一章绪论 81 UNIX发展简图 第一章绪论 82 UNIX主要变种概况 第一章绪论 83 UNIX评析 早期优点 内核结构小巧精湛接口简洁统一功能丰富实用用高级语言编写和好的结构导致可移植性好源码免费开放早期缺点 缺乏图形界面内核单体结构可扩充性差 现在这些优缺点有的还在 有的没有了结构越来越庞大源码免费开放和简单许可证形式促进了早期的普及 但也导致各变种间的不兼容图形界面大大增强内核仍是单体结构源码不开放后又开始开放 第一章绪论 84 CP M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 各种类型的个人计算机和软件层出不穷1973年GaryKildall看到对个人计算机操作系统的需求 设计了CP M操作系统 ControlProgram MicroprocessororMicrocomputer CP M操作系统有较好的层次结构 它的BIOS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 具有较好的可适应性和易学易用性到了1981年 CP M操作系统成为世界上流行最广的8位操作系统之一 第一章绪论 85 微软MSDOS 个人计算机的成功 逼得IBM采取紧急战略行动 决定要在1980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 IBM公司洽谈CP M操作系统不顺利 机遇落到了微软公司在关键时刻 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 达成由微软经销西雅图计算机产品公司的QDOS操作系统的协议当时西雅图公司并不知道QDOS将被转卖给IBM 否则历史将会怎样演变 谁也无法知晓 第一章绪论 86 IBM在1981年推出个人计算机 宣布了DOS操作系统随着IBMPC和MSDOS普及 CP M逐渐走向下坡路MSDOS有优良的文件系统但受到Intelx86体系结构的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1981的1 0版到1998年在Windows95 98之下的7 0版 MSDOS历经了16个年头迄今仍有MSDOS爱好者继续开发各种DOS软件产品 第一章绪论 87 拯救苹果公司的Macintosh MACOS 在推出IBMPC机后 市场卷起一股龙卷风IBM自己也没有料到产品会有如此巨大的成功IBM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 销售数量落到了兰色巨人的后面苹果公司推出Lisa机遭到失败 AppleIII型也遭到失败分析家们认为 在微机市场上的战斗似乎兰色巨人要嬴了 第一章绪论 88 第一章绪论 89 施乐 Xerox PaloAlto研究中心 70年代的计算机研究思想库 世界上第一台个人计算机Alto 1972年在这里出现图形界面 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等具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里 第一章绪论 90 1979年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果公司股票作为回报 施乐公司允许苹果公司的少数人员 包括乔布斯 Jobs 在有限的时间内考察施乐公司PaloAlto研究中心内部 并同该思想库的研究人员交谈苹果公司对PaloAlto研究中心内的技术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没有做 第一章绪论 91 对PaloAlto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 有的最终创办了自己的公司在访问的基础上 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已看到 IBMPC机的技术有多么糟糕 但他们卖得又是特别的好 第一章绪论 92 MACOS 鼠标的新型个人计算机 1984年 人们看到一则广告 Whatwasthat 和对Macintosh的介绍 这是配有图形界面操作系统MACOS和鼠标的新型个人计算机MAC机一上市立即在市场上获得极大的成功当年比尔 盖茨都说 这是一台他的妈妈也能使用的计算机Macintosh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正是Mac先进图形界面操作系统技术 超前PC机若干年 造就了一批苹果的忠实追随者 第一章绪论 93 一波三折的微软Windows操作系统 1983年10月 PC机竞争厂家的图形界面相关产品上市面对市场压力 比尔 盖茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系统然而宣布容易 交货就不简单了 Windows交货期的灾难 成了当年计算机界的笑柄直到1985年11月20日 Windows1 0才正式上市 第一章绪论 94 Windows的历史记录 Windows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 开发时间最长 更换主管人员最多不过几年之后 Windows终于创造了销售成绩最佳的历史记录1992年4月 推出Windows3 1 1993年5月 发表WindowsNTWindows95 WindowsCE Windows98 Windows2000 WindowsXP net个人计算机采用Windows占90 以上 微软公司成了垄断PC行业的同义词 第一章绪论 95 Windows系列 第一章绪论 96 基于微内核的Mach操作系统 1975年Rochester大学开发了RIG操作系统系统设计者之一RichardRashid移居到CMU后 在DARPA支持下 1984年开始了Mach的开发希望Mach能与UNIX兼容 运行线程 更好的进程通信机制 支持多处理机及好的虚拟存储系统Mach第一个版本是1986年为VAX11 784四CPU多处理机发布1988年的Mach2 5版包含了大量的BSDUNIX的代码1989年 Mach内核中去掉了所有的BSDUNIX的代码 剩下了一个纯的Mach微内核 这就是Mach3 0版本 它是OSF发布的基础 第一章绪论 97 Mach中采用了许多当代操作系统使用的技术 微内核 线程 进程间消息传递和面向对象的设计方法等等在Mach的基础上 有不少用于微处理器 多处理器以及超级计算机的操作系统和实时嵌入式操作系统陆续设计和开发出来 如OSF 1 DECUnix NeXT等等 第一章绪论 98 IBM大型计算机操作系统OS 390 90年代末期 电子商务发展刺激对计算能力的要求 导致大型机市场的再度升温三十年的改进 IBMS 390已成为有高可靠性 可扩展性 及安全可用性的现代大型计算机系统支持UNIX95标准 UNIX应用程序可在IBMOS 390上运行同时还可继续运行S 390应用程序 包括S 370上开发的应用程序包括TCP IP的多种通信协议 具有高网络安全性采用面向对象程序设计 并行处理 分布式处理以及客户机 服务器技术 具有较强的互操作性 可移植性与可扩展性 第一章绪论 99 由于历史渊源 OS 390有不同的系统运行方式 S 370本机模式 支持原先在S 370运行的程序ESA 390模式 支持到10个240M处理器内存和256个通道ESA 390LPAR模式 系统可分成最多十个部分 每个部分有自己的CPU 存储器和通道 且分别运行不同的操作系统 如S 370 ESA 370和ESA 390等在PC机时代 人们曾经估计大型计算机会衰亡IBMS 390是大型计算机复活的一个典型那么 在21世纪的Internet和后PC的时代 大型机还会有什么演化 只有让时间来说明 第一章绪论 100 IBM的OS产品简介 AIX5L IBMRS 6000和SP结点上的高端UNIXAIX AdvancedInteractiveExecutive深蓝 蓝色太平洋zOS IBMz 900大型主机系统64位专有OS前身 OS 390 S390服务器 更早前身 MVS S38 s370 S360大型主机系统 VM和VSE S38 s370 S360大型主机系统OS 400 IBMAS 400服务器专有OS 原小型机 OS 2Warp4 0 IBMPS 2微机PCDOS7和PCDOS2000 IBMPC个人机 第一章绪论 101 嵌入式操作系统的代表VxWorks VxWorks支持各种工业标准 包括POSIX ANSIC和TCP IP网络协议VxWorks运行系统的核心是一高效率的微内核微内核支持各种实时功能 包括快速多任务处理 中断支持 抢占式和轮转式调度微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件从只需几千字节存储器的深嵌式产品设计到复杂高端实时系统设计 开发人员有八十多个选件并可构成上百个不同的配置 第一章绪论 102 VxWorks开发主机 Windows9x WindowsNT SunSolaris SunOS HP UX等支持目标微处理器 86 68k PPC CPU32 i960 SPARC SPARCLite SH ColdFire R3000 R4000 C16X ARM MIPS等在 极地登陆者 号 深空二号 和火星气候轨道器等登陆火星探测器上 就采用了VxWorksVxWorks负责火星探测器全部飞行控制 包括飞行纠正 载体自旋和降落时的高度控制等 而且还负责数据收集和与地球的通信工作目前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额 第一章绪论 103 嵌入式操作系统例子 windowsmobile wm ppc 第一章绪论 104 例子 PALMOS 第一章绪论 105 例子 Symbian 第一章绪论 106 Internet时代与FreeOS 自由软件介绍Linux其他freeOS FreeBSD Minix等 第一章绪论 107 自由软件介绍 软件按提供方式和是否盈利可划分为三种模式 商业软件 Commercialsoftware 共享软件 Shareware 自由软件 Freeware或Freesoftware 自由软件的自由 free 有两个含义 可免费提供任何用户使用 其源码公开和可自由修改84年 自由软件之父RichardStallman组织发起了GNU计划 它的目标是创建一套完全自由的操作系统 GNU代表自由的思想 但不是免费的午餐 93年 Linus把Linux奉献给了自由软件 从而使自由软件增加了一个很好的发展根基 第一章绪论 108 Linux概述 多任务多用户自由OSUNIX的克隆 clone 全球用户上千万发行套件版本RedHat7 第一章绪论 109 Linux历史 1990 91 芬兰赫尔辛基大学计算机系大学生LinusTorvalds91年底 Linus在赫尔辛基大学FTP服务器发布93年 Linux1 0 完全自由版权93年底 加入公用版权协议 GPL 98年开始 Linux热 第一章绪论 110 1 完全免费用户可以通过网络或其他途径免费获得 并可以任意修改其源代码 来自全世界的无数程序员参与了Linux的修改 编写工作2 完全兼容POSIX1 0标准在Linux下可运行常见的DOS Windows的程序 Linux的优点 第一章绪论 111 3 多用户 多任务Linux支持多用户 各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利 保证了各用户之间互不影响 4 良好的界面Linux同时具有字符界面和图形界面 5 丰富的网络功能在Linux中 用户可实现网页浏览 文件传输 远程登陆等网络工作 并且可以作为服务器提供WWW FTP E Mail等服务 第一章绪论 112 6 可靠的安全 稳定性能Linux采取了许多安全技术措施 其中有对读 写进行权限控制 审计跟踪 核心授权等技术 为安全提供了保障 7 支持多种平台Linux可以运行在多种硬件平台上 如具有x86 680 x0 SPARC Alpha等处理器的平台 Linux还是一种嵌入式操作系统 可以运行在掌上电脑 机顶盒或游戏机上 同时Linux也支持多处理器技术 多个处理器同时工作 使系统性能大大提高 第一章绪论 113 Linux的不足由于Windows在个人电脑市场仍占很大份额 多数软件公司都支持Windows Windows上的应用软件应有尽有 而其他操作系统少一些 虽然Linux具有DOS Windows模拟器 可以运行一些Windows程序 但Windows系统极其复杂 模拟器所模拟的运行环境不可能与真实的Windows环境一样 这使得一些软件无法正常运行 许多硬件设备面对Linux的驱动程序也不足 不少硬件厂商是在推出Windows版本的驱动程序后才编写Linux版的 第一章绪论 114 Linux的未来 Linux受欢迎的原因 客观原因 Linux本身成本 性能和可能性等优势主观原因 反微软情绪另一种声音 审慎和怀疑业余爱好者开发自由软件的技术支持和服务支持Linux结构和功能上的不足优点和优势仍占主导地位 服务器OS市场第二 第一章绪论 115 其他freeOS FreeBSD Minix等 FreeBSD 免费UNIX变种 基于4 4BSD基于Intelx86平台Minix UNIX的克隆基于Intelx86平台荷兰阿姆斯特丹Vrije大学国际OS专家AndrewS TanenbaumOther BeOS QNX XINU等 第一章绪论 116 国内操作系统的研制状况 60年代末至70年代初 杨芙清院士主持我国第一台百万次集成电路计算机 150 操作系统 支持多道程序运行 在石油勘探领域成功应用70年代中后期 杨芙清院士主持我国第一个全部用高级语言书写的DJS240机操作系统DJS200 XT2层次管程结构模型 PCM设计方法 活跃管程结构模式GX73多机实时操作系统 1978年 国防科技大学 1980年装在 远望 I号航天测量船上 完成了向太平洋发射运载火箭 潜水艇水下发射的测控任务 完成了我国第一颗同步地球卫星的测控 定轨 控制任务 第一章绪论 117 银河 1YHOS巨型机操作系统 1983年 国防科技大学 用于YH 1 YH 2超级计算机 用于我国的石油勘探 天气预报和核物理研究COSIXv1 X 2 0国产UNIX类操作系统 国家八五 九五重点科技攻关成果 以中软为首 联合国内18个单位共同完成 微内核结构 安全级别超过B1 中文界面嵌入式操作系统Hopen 女娲计划 Linux类操作系统 第一章绪论 118 思考和回顾 个人计算机的兴起 结束了IBM的霸主地位Internet普及 Linux的成功 极大地推动了当代操作系统的研究发展活动据不完全统计 当前在Internet上 有超过100个操作系统的项目在14个国家中进行着一批批的程序设计员们自愿通过互联网组织成为研究小组 从事着各类操作系统的研究开发工作 第一章绪论 119 在一些影响全球的操作系统的诞生和发展过程中 大师们设计那些知名操作系统的初始动机真是各不相同的一个操作系统成功的缘由 似乎也在于某种机遇 往往是有心栽花花不开 无心插柳柳成阴未来操作系统的发展是否还会是这个模式 在Internet时代 新概念 新思想 新原理和新技术层出不穷谁又能预测 未来会有什么样的新型操作系统在国际互联网上问世呢