操作系统zxj-1操作系统引论.ppt

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1、第一章第一章操作系统引论操作系统引论操作系统引论本课程地位本课程地位本课程地位本课程地位v专业核心课程专业核心课程专业核心课程专业核心课程v考研核心课程考研核心课程考研核心课程考研核心课程v 技术开发的理论基础技术开发的理论基础技术开发的理论基础技术开发的理论基础操作系统引论操作系统与其它专业课程的关系操作系统与其它专业课程的关系操作系统与其它专业课程的关系操作系统与其它专业课程的关系v前趋基础课程前趋基础课程前趋基础课程前趋基础课程计算机组成原理（组织与结构）计算机组成原理（组织与结构）计算机组成原理（组织与结构）计算机组成原理（组织与结构）程序设计基础程序设计基础程序设计基础程序设计基础数

2、据结构数据结构数据结构数据结构v后继发展课程后继发展课程后继发展课程后继发展课程软件工程软件工程软件工程软件工程数据库基础数据库基础数据库基础数据库基础计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络v高级程序设计高级程序设计高级程序设计高级程序设计操作系统引论实验实验v实验一进程调度实验一进程调度实验一进程调度实验一进程调度v实验二作业调度实验二作业调度实验二作业调度实验二作业调度v实验三实验三实验三实验三SPOOLINGSPOOLINGSPOOLINGSPOOLING模拟系统模拟系统模拟系统模拟系统v 实验四磁盘存储空间的分配和回收实验四磁盘存储空间的分配和回收实验四磁盘存储空间的分配和回收实验四

3、磁盘存储空间的分配和回收v实验五驱动调度实验五驱动调度实验五驱动调度实验五驱动调度v 实验六文件管理实验六文件管理实验六文件管理实验六文件管理v 实验七资源分配实验七资源分配实验七资源分配实验七资源分配操作系统引论主要内容主要内容主要内容主要内容v操作系统的目标、作用和模型操作系统的目标、作用和模型操作系统的目标、作用和模型操作系统的目标、作用和模型v操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程v操作系统的基本特征操作系统的基本特征操作系统的基本特征操作系统的基本特征 vOSOSOSOS（O O O Operating perating perating perat

4、ing S S S Systems)ystems)ystems)ystems)的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能vOSOSOSOS的结构设计的结构设计的结构设计的结构设计 操作系统引论你所用过的操作系统你所用过的操作系统你所用过的操作系统你所用过的操作系统v你知道下列哪些是操作系统吗你知道下列哪些是操作系统吗你知道下列哪些是操作系统吗你知道下列哪些是操作系统吗?v极品飞车极品飞车极品飞车极品飞车DOS LINUX DOS LINUX DOS LINUX DOS LINUX vWINDOWS TURBO-C WORD WINDOWS TURBO-C WORD WINDOWS TURBO-C

5、 WORD WINDOWS TURBO-C WORD vFOXPRO UNIXFOXPRO UNIXFOXPRO UNIXFOXPRO UNIXv一个一个一个一个C C C C语言源程序语言源程序语言源程序语言源程序操作系统引论你用过的操作系统能做什么你用过的操作系统能做什么?v 启动、结束用户程序。v各种命令：dir copy del format.v系统调用：例如INT指令。vWINDOWS、UNIX等提供多任务或多用户环境。操作系统引论你知道操作系统不能做什么你知道操作系统不能做什么你知道操作系统不能做什么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v总之，操作系统不直

6、接解决最终具体应用问题，也不负责编译源程序.操作系统引论引入操作系统的目的引入操作系统的目的v用户观点用户观点：计算机为用户提供最好的服务，构建用户与计算机间和谐交互环境。v系统管理观点：系统管理观点：合理组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统硬件及软件资源，使之能为多个用户高效率共享。v发展观点：发展观点：给计算机系统的功能扩展提供支撑平台，使之在追加新的服务和功能时更容易而不影响原有服务与功能。操作系统引论1.1 1.1 1.1 1.1 操作系统的目标、作用和模型操作系统的目标、作用和模型操作系统的目标、作用和模型操作系统的目标、作用和模型vv操作系统概念操作系统概念操作系统概念操作系统

7、概念 一组控制和管理计算机硬件和软件一组控制和管理计算机硬件和软件一组控制和管理计算机硬件和软件一组控制和管理计算机硬件和软件资源资源资源资源、合理地对各类合理地对各类合理地对各类合理地对各类作业作业作业作业进行进行进行进行调度调度调度调度以及方便用户以及方便用户以及方便用户以及方便用户的程序集合。的程序集合。的程序集合。的程序集合。操作系统引论1.1.方便性方便性方便性方便性 计算机只能识别计算机只能识别计算机只能识别计算机只能识别0 0 0 0、1 1 1 1；用户熟悉的是各种语言。；用户熟悉的是各种语言。；用户熟悉的是各种语言。；用户熟悉的是各种语言。2.2.有效性有效性有效性有效性 使

8、计算机的各类资源在系统的管理下得到更使计算机的各类资源在系统的管理下得到更使计算机的各类资源在系统的管理下得到更使计算机的各类资源在系统的管理下得到更有效有效有效有效的利用，的利用，的利用，的利用，提高系统吞吐量。提高系统吞吐量。提高系统吞吐量。提高系统吞吐量。3.3.可扩充性可扩充性可扩充性可扩充性 便于修改和增加功能（如何设计？）便于修改和增加功能（如何设计？）便于修改和增加功能（如何设计？）便于修改和增加功能（如何设计？）。4.4.开放性开放性开放性开放性 系统能支持世界标准规范系统能支持世界标准规范系统能支持世界标准规范系统能支持世界标准规范。1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1

9、.1 操作系统的目标操作系统的目标操作系统的目标操作系统的目标 操作系统引论1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 操作系统的作用操作系统的作用操作系统的作用操作系统的作用(1)(1)(1)(1)v作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口图图11 OS作为接口的从层状示意图作为接口的从层状示意图计算机硬件计算机硬件操作系统操作系统系统调用系统调用，命令，图标，窗口，命令，图标，窗口应用程序及实用程序应用程序及实用程序系统设计者程序员用户操作系统引论操作系统的作用操作系统的作用操作系统的作用操

10、作系统的作用(2)(2)(2)(2)v作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者 处理机管理：分配和控制处理机处理机管理：分配和控制处理机处理机管理：分配和控制处理机处理机管理：分配和控制处理机 存储器管理：分配及回收内存存储器管理：分配及回收内存存储器管理：分配及回收内存存储器管理：分配及回收内存 I/O(I/O(I/O(I/O(I I I Input/nput/nput/nput/O O O Output)utput)utput)utput)设备管理：设备管理：设备管理：设备管理：I/OI/OI/OI/O分配与操作分配与操作分配

11、与操作分配与操作 文件管理：文件存取、共享和保护文件管理：文件存取、共享和保护文件管理：文件存取、共享和保护文件管理：文件存取、共享和保护 v作为扩充机器作为扩充机器作为扩充机器作为扩充机器 把覆盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机。把覆盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机。把覆盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机。把覆盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机。分层扩充的特点。分层扩充的特点。分层扩充的特点。分层扩充的特点。操作系统引论v不断提高计算机资源利用率的需要不断提高计算机资源利用率的需要不断提高计算机资源利用率的需要不断提高计算机资源利用率的需要如批处理系统的出现如批处理系统的出现如批处理系统的出现如批

12、处理系统的出现v方便用户方便用户方便用户方便用户如分时交互式系统的出现如分时交互式系统的出现如分时交互式系统的出现如分时交互式系统的出现v器件的不断更新换代器件的不断更新换代器件的不断更新换代器件的不断更新换代8 8 8 8位位位位161616163232323264646464.v计算机体系结构的不断发展：计算机体系结构的不断发展：计算机体系结构的不断发展：计算机体系结构的不断发展：单机单机单机单机OSOSOSOS多机多机多机多机OSOSOSOS网络网络网络网络OSOSOSOS1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 操作系统发展的主要动力操作系统发展的主要动力操作系统发展的主要动力操

13、作系统发展的主要动力操作系统引论1.2 1.2 1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程无操作系统时的计算机系统无操作系统时的计算机系统无操作系统时的计算机系统无操作系统时的计算机系统v人工操作方式人工操作方式人工操作方式人工操作方式 如纸带输入机。如纸带输入机。如纸带输入机。如纸带输入机。特点是用户独占全机及特点是用户独占全机及特点是用户独占全机及特点是用户独占全机及CPUCPUCPUCPU等待人工操作。等待人工操作。等待人工操作。等待人工操作。v脱机脱机脱机脱机I/OI/OI/OI/O方式（图方式（图方式（图方式（图1.21.21.21.2）

14、引入引入引入引入I/OI/OI/OI/O机的概念，解决前者的缺点。机的概念，解决前者的缺点。机的概念，解决前者的缺点。机的概念，解决前者的缺点。特点是减少了特点是减少了特点是减少了特点是减少了CPUCPUCPUCPU的空闲时间且提高的空闲时间且提高的空闲时间且提高的空闲时间且提高I/OI/OI/OI/O速度。速度。速度。速度。操作系统引论操作系统引论图图图图1-21-21-21-2脱机脱机脱机脱机I/OI/OI/OI/O示意图示意图示意图示意图输入设备输入设备外围机外围机 磁盘磁盘 磁盘磁盘 磁盘磁盘主机主机 磁盘磁盘外围机外围机输出设备输出设备操作系统引论1.2.2 1.2.2 1.2.2

15、1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统单道批处理系统单道批处理系统v处理过程（图处理过程（图处理过程（图处理过程（图1.31.31.31.3）监督程序（监督程序（监督程序（监督程序（monitormonitormonitormonitor）概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理系统（系统（系统（系统（simple

16、batch systemsimple batch systemsimple batch systemsimple batch system）。）。）。）。批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量率和吞吐量率和吞吐量率和吞吐量 概念：运行控制权概念：运行控制权概念：运行控制权概念：运行控制权v特征特征特征特征 自动性、顺序性、单道性自动性、顺序性、单道性自动性、顺序性、单道性自动性、顺序性、单道性操作系统引论早期批处理系统早期批处理系统早期批处理系统早期批处理系统1.

17、将卡片装入 1401机的读卡机2.将卡片中的程序读入磁带3.将磁带装入 7094机，完成计算4.将磁带装入 1401机，打印结果操作系统引论图图图图1 1 1 13 3 3 3还有下一还有下一个作业？个作业？把下一个作业把下一个作业的源程序转换的源程序转换为目标程序为目标程序源程序源程序有错吗？有错吗？装配目标程序装配目标程序运行目标程序运行目标程序开始开始是是否否停止停止是是否否操作系统引论1.2.3 1.2.3 1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统 v基本概念基本概念基本概念基本概念 多道：系统中同时驻留多个作业多道：系统中同时驻留多个作业多道：

18、系统中同时驻留多个作业多道：系统中同时驻留多个作业 多道引入的优点：多道引入的优点：多道引入的优点：多道引入的优点：提高提高提高提高CPUCPUCPUCPU利用率（图利用率（图利用率（图利用率（图1.41.41.41.4）提高内存和提高内存和提高内存和提高内存和I/OI/OI/OI/O设备利用率设备利用率设备利用率设备利用率 提高了系统吞吐量提高了系统吞吐量提高了系统吞吐量提高了系统吞吐量v特征特征特征特征 多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度v缺点缺点缺点缺点

19、平均周转时间长、无交互能力平均周转时间长、无交互能力平均周转时间长、无交互能力平均周转时间长、无交互能力操作系统引论操作系统引论图图图图1 1 1 14 4 4 4用户程序用户程序监督程序监督程序I/O操作操作I/O中断请求中断请求启动启动I/OI/O完成完成结束中断结束中断I/O中断请求中断请求启动启动I/OI/O完成完成结束中断结束中断t1t2t3t4t5t6t7t8(a)单道程序运行情况单道程序运行情况操作系统引论图图图图1 1 1 14 4 4 4程序程序A调度程序调度程序I/O请求请求(b)四道程序运行情况四道程序运行情况程序程序B程序程序C程序程序DI/O请求请求I/O请求请求I/

20、O请求请求I/O完成完成I/O完成完成I/O完成完成A完成完成表示获得表示获得CPUC再运行再运行操作系统引论多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统(2)(2)(2)(2)v需解决的问题需解决的问题需解决的问题需解决的问题 处理机管理问题处理机管理问题处理机管理问题处理机管理问题 内存管理问题内存管理问题内存管理问题内存管理问题 I/OI/OI/OI/O管理问题管理问题管理问题管理问题 文件管理问题文件管理问题文件管理问题文件管理问题 作业管理问题作业管理问题作业管理问题作业管理问题操作系统引论分时系统分时系统分时系统分时系统v分时系统的产生分时系统的产生分时系统的产生分时系

21、统的产生 概念：指一台主机上连接了多个带有显示器概念：指一台主机上连接了多个带有显示器概念：指一台主机上连接了多个带有显示器概念：指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，各个用户都可通过自己的终端以中的资源，各个用户都可通过自己的终端以中的资源，各个用户都可通过自己的终端以中的资源，各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算机。交互方式使用计算机。交互方式使用计算机。交互方式使用计算机。是用户的需求：是用户的需求：是用户的需求：是用户的需求

22、：人机交互性人机交互性人机交互性人机交互性 共享主机共享主机共享主机共享主机 便于用户上机便于用户上机便于用户上机便于用户上机操作系统引论操作系统引论分时系统（分时系统（分时系统（分时系统（2 2 2 2）v分时系统在实现中的关键问题分时系统在实现中的关键问题分时系统在实现中的关键问题分时系统在实现中的关键问题 及时接收：多终端卡、输入缓冲区及时接收：多终端卡、输入缓冲区及时接收：多终端卡、输入缓冲区及时接收：多终端卡、输入缓冲区 及时处理：交互作业应在内存、响应时及时处理：交互作业应在内存、响应时及时处理：交互作业应在内存、响应时及时处理：交互作业应在内存、响应时间应短间应短间应短间应短操作

23、系统引论分时系统分时系统分时系统分时系统(3)(3)(3)(3)v分时系统的实现方法分时系统的实现方法分时系统的实现方法分时系统的实现方法 交互式作业直接进入内存交互式作业直接进入内存交互式作业直接进入内存交互式作业直接进入内存 以分配时间片方式实现以分配时间片方式实现以分配时间片方式实现以分配时间片方式实现 类型：类型：类型：类型：单道分时系统单道分时系统单道分时系统单道分时系统 具有前、后台的分时系统具有前、后台的分时系统具有前、后台的分时系统具有前、后台的分时系统仅当前台无作业或在调进、出时，才运行后仅当前台无作业或在调进、出时，才运行后仅当前台无作业或在调进、出时，才运行后仅当前台无作

24、业或在调进、出时，才运行后台批处理作业。台批处理作业。台批处理作业。台批处理作业。多道分时系统多道分时系统多道分时系统多道分时系统不需要调入、出开销。不需要调入、出开销。不需要调入、出开销。不需要调入、出开销。操作系统引论分时系统分时系统分时系统分时系统(4)(4)(4)(4)v分时系统的特征分时系统的特征分时系统的特征分时系统的特征 多路性、独立性、及时性、交互性多路性、独立性、及时性、交互性多路性、独立性、及时性、交互性多路性、独立性、及时性、交互性操作系统引论实时系统实时系统实时系统实时系统 v引入：要求及时处理的场合引入：要求及时处理的场合引入：要求及时处理的场合引入：要求及时处理的场

25、合概念：概念：概念：概念：系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间内完成对该事件的处理。内完成对该事件的处理。内完成对该事件的处理。内完成对该事件的处理。类型类型类型类型 实时控制实时控制实时控制实时控制 实时信息处理实时信息处理实时信息处理实时信息处理操作系统引论实时系统实时系统实时系统实时系统(2)(2)(2)(2)v实时任务类型实时任务类型实时任务类型实时任务类型 按任务执行是否呈现周期性来划分按任务执行是否呈现周期性来划分按任务执行是否呈现周期性来划分按任务执行是否呈

26、现周期性来划分 周期性的（联系周期）；周期性的（联系周期）；周期性的（联系周期）；周期性的（联系周期）；非周期性的（联系开始或完成截止非周期性的（联系开始或完成截止非周期性的（联系开始或完成截止非周期性的（联系开始或完成截止时间）时间）时间）时间）根据对截止时间的要求来划分根据对截止时间的要求来划分根据对截止时间的要求来划分根据对截止时间的要求来划分 硬实时任务硬实时任务硬实时任务硬实时任务 软实时任务软实时任务软实时任务软实时任务操作系统引论实时系统实时系统实时系统实时系统(3)(3)(3)(3)v实时、分时的比较实时、分时的比较实时、分时的比较实时、分时的比较 多路性：相同多路性：相同多路

27、性：相同多路性：相同 独立性：相同独立性：相同独立性：相同独立性：相同 及时性：实时系统要求更高及时性：实时系统要求更高及时性：实时系统要求更高及时性：实时系统要求更高 交互性：分时系统交互性更强交互性：分时系统交互性更强交互性：分时系统交互性更强交互性：分时系统交互性更强 可靠性：实时系统要求更高可靠性：实时系统要求更高可靠性：实时系统要求更高可靠性：实时系统要求更高操作系统引论微机操作系统微机操作系统微机操作系统微机操作系统v单用户单任务单用户单任务OSOS：只允许一个用户上机、且只允许用户程：只允许一个用户上机、且只允许用户程序作为一个任务运行。最具代表性的是序作为一个任务运行。最具代表

28、性的是CP/MCP/M和和MS-DOSMS-DOS。v单用户多任务单用户多任务OS：只允许一个用户上机、但允许将一个只允许一个用户上机、但允许将一个用户程序分为若干个任务，使它们并发执行。最具代表性的用户程序分为若干个任务，使它们并发执行。最具代表性的是是OS/2OS/2和和MS-WINDOWSMS-WINDOWS。v多用户多任务多用户多任务OS：允许多个用户通过各自的终端使用同允许多个用户通过各自的终端使用同一台主机，共享主机的各类资源，同时用户程序又可进一步一台主机，共享主机的各类资源，同时用户程序又可进一步分成几个任务，使它们并发执行。最具代表性的是分成几个任务，使它们并发执行。最具代表

29、性的是UNIX OSUNIX OS。操作系统引论CP/MCP/MCP/MCP/M操作系统操作系统操作系统操作系统v随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了,各种类各种类 型的个人计算机和软件层出不穷。型的个人计算机和软件层出不穷。v19731973年年Gary KildallGary Kildall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,设计了设计了CP/MCP/M操作系统。操作系统。v(Control Program/Microprocessor or Microcomputer)(Control Program/Micr

30、oprocessor or Microcomputer)vCP/MCP/M操作系统有较好的层次结构。它的操作系统有较好的层次结构。它的BIOSBIOS把操作系统的其他模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,具有较好的可适应具有较好的可适应性和易学易用性。性和易学易用性。v到了到了19811981年，年，CP/MCP/M操作系统成为世界上流行最广的操作系统成为世界上流行最广的8 8位操作系统位操作系统之一。之一。操作系统引论微软微软微软微软MS DOSMS DOSMS DOSMS DOSv个人计算机的成功，逼得个人计算机的成功，逼得IBM

31、IBM采取紧急战略行动采取紧急战略行动,决决定要在定要在19801980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v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，IBMIBM公司洽谈公司洽谈CP/MCP/M操作系统不顺利，机遇落到了微操作系统不顺利，机遇落到了微软公司软公司v.在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经在关键时刻，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微软经销西雅图计算机产品公司的QDOSQDOS操

32、作系统的操作系统的协议协议v当时西雅图公司并不知道当时西雅图公司并不知道QDOSQDOS将被转卖给将被转卖给IBMIBM，否，否则历史将会怎样演变，谁也无法知晓则历史将会怎样演变，谁也无法知晓操作系统引论微软微软微软微软MS DOSMS DOSMS DOSMS DOSvIBMIBM在在19811981年推出个人计算机，宣布了年推出个人计算机，宣布了DOSDOS操作系统。操作系统。v随着随着IBM PCIBM PC和和MS DOSMS DOS普及，普及，CP/MCP/M逐渐走向下坡路逐渐走向下坡路MS DOSMS DOS有优有优良的文件系统，但受到良的文件系统，但受到Intel x86Intel

33、 x86体系结构的限制，缺乏以体系结构的限制，缺乏以硬件为基础的存储保护机制随着硬件为基础的存储保护机制随着IBM PCIBM PC机及其兼容机的畅销，机及其兼容机的畅销，MS DOSMS DOS成为成为1616位微机单用户单任务操作系统标准。位微机单用户单任务操作系统标准。v从从19811981的的1.01.0版到版到19981998年在年在Windows 95/98Windows 95/98之下的之下的7.07.0版，版，MS MS DOSDOS历经了历经了1616个年头。个年头。v迄今仍有迄今仍有MS DOSMS DOS爱好者继续开发各种爱好者继续开发各种DOSDOS软件产品。软件产品。

34、操作系统引论IBM OS/2IBM OS/2v19871987年年4 4月，月，IBMIBM公司在宣布下一代个人系统公司在宣布下一代个人系统PS/2PS/2的同时，发的同时，发表了表了OS/2OS/2。v它是一种在它是一种在8028680286保护方式下工作的单用户多任务操作系统。保护方式下工作的单用户多任务操作系统。v该系统的硬件必须以该系统的硬件必须以8028680286或或8038680386为芯片，存储容量在为芯片，存储容量在1MB1MBv以上并带有硬盘。以上并带有硬盘。vOS/2OS/2能够实现真正的多任务处理，它允许能够实现真正的多任务处理，它允许1616个任务并发执行，个任务并发

35、执行，能在最大能在最大16MB16MB实存及实存及1GB1GB虚存之间进行地址映射，并具有可虚存之间进行地址映射，并具有可运行原运行原MS DOSMS DOS软件的机制。软件的机制。操作系统引论微软微软Windows Windows 操作系统操作系统 1983 1983年年1010月，月，PCPC机竞争厂家的图形界面相关产品上机竞争厂家的图形界面相关产品上市，面对市场压力，比尔市，面对市场压力，比尔.盖茨在盖茨在19831983年年1111月月1010日日宣布推出宣布推出WindowsWindows操作系统，然而宣布容易，交货操作系统，然而宣布容易，交货就不简单了，就不简单了，WindowsW

36、indows交货期的灾难，成了当年计交货期的灾难，成了当年计算机界的笑柄，直到算机界的笑柄，直到19851985年年1111月月2020日日Windows 1.0Windows 1.0才正式上市。才正式上市。操作系统引论Windows Windows 的历史记录的历史记录vWindowsWindows在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货次数最多，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。投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多。v19901990年微软公司推出的年微软公司推出的Windows3.0Windows3.0以其易学易用

37、、友好的图形用以其易学易用、友好的图形用户界面、支持多任务的优点，很快占领了市场。户界面、支持多任务的优点，很快占领了市场。v19921992年推出的年推出的Windows3.1Windows3.1版，提供了版，提供了386386增强模式，提高了运行增强模式，提高了运行速度，功能也更强大。速度，功能也更强大。v19931993年推出了年推出了Windows NTWindows NT是一个全新的是一个全新的3232位多任务操作系统，成位多任务操作系统，成为为WindowsWindows家族中功能最强并支持网络功能的操作系统。家族中功能最强并支持网络功能的操作系统。v19951995年推出了年推出

38、了Windows 95,Windows 95,之后在此基础上又推出了之后在此基础上又推出了Windows 97Windows 97、98 98，提供了，提供了InternetInternet浏缆器和网络功能，使它们成了当今个人浏缆器和网络功能，使它们成了当今个人计算机上最广泛使用的操作系统。计算机上最广泛使用的操作系统。v个人计算机采用个人计算机采用WindowsWindows占占9090以上，微软公司成了垄断以上，微软公司成了垄断PCPC行业行业的同义词。的同义词。操作系统引论WindowsWindows系列系列操作系统引论1.3 1.3 1.3 1.3 操作系统的基本特征操作系统的基本特征

39、操作系统的基本特征操作系统的基本特征 v并发并发并发并发 并行并行并行并行是指两或多个事件在同一时刻发生。是指两或多个事件在同一时刻发生。是指两或多个事件在同一时刻发生。是指两或多个事件在同一时刻发生。并发并发并发并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。是两或多个事件在同一时间间隔内发生。是两或多个事件在同一时间间隔内发生。是两或多个事件在同一时间间隔内发生。进程进程进程进程：系统中能独立运行并作为资源分配的基本：系统中能独立运行并作为资源分配的基本：系统中能独立运行并作为资源分配的基本：系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。引入线程后，独立运行的单位变为线程。单位。引入线程后，独立运行的

40、单位变为线程。单位。引入线程后，独立运行的单位变为线程。单位。引入线程后，独立运行的单位变为线程。操作系统引论操作系统的基本特征操作系统的基本特征操作系统的基本特征操作系统的基本特征(2)(2)(2)(2)v共享共享共享共享系统中资源可供内存中多个并发执行的进程系统中资源可供内存中多个并发执行的进程系统中资源可供内存中多个并发执行的进程系统中资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用共同使用共同使用共同使用互斥共享互斥共享互斥共享互斥共享：一段时间只允许一个进程访问该：一段时间只允许一个进程访问该：一段时间只允许一个进程访问该：一段时间只允许一个进程访问该资源资源资源资源同时访问同时访问同时访问

41、同时访问：微观上仍是互斥的：微观上仍是互斥的：微观上仍是互斥的：微观上仍是互斥的操作系统引论操作系统的基本特征操作系统的基本特征操作系统的基本特征操作系统的基本特征(3)(3)(3)(3)v虚拟虚拟虚拟虚拟通过某种技术把一个物理实体变为若干个通过某种技术把一个物理实体变为若干个通过某种技术把一个物理实体变为若干个通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。若逻辑上的对应物。若逻辑上的对应物。若逻辑上的对应物。若n n n n是某一物理设备所对是某一物理设备所对是某一物理设备所对是某一物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的速应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的速应的虚拟的逻辑设备数

42、，则虚拟设备的速应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的速度必然是物理设备速度的度必然是物理设备速度的度必然是物理设备速度的度必然是物理设备速度的1/n1/n1/n1/n。v异步异步异步异步运行进度不可预知。运行进度不可预知。运行进度不可预知。运行进度不可预知。操作系统引论硬件结构硬件结构操作系统引论硬件结构硬件结构硬件结构硬件结构 v一台PC机的构件MonitorBus操作系统引论CPU(CPU(中央处理单元中央处理单元中央处理单元中央处理单元)(a)三阶段管道结构(b)超标量（superscalar）CPU操作系统引论存储器存储器存储器存储器v典型存储器层次结构数字为近似值操作系统引论硬盘结构硬

43、盘结构硬盘结构硬盘结构扇区、磁头、柱面操作系统引论内存内存内存内存(a)单地址空间 （b）多地址空间操作系统引论IOIO中断中断中断中断(a)启动 I/O设备的步骤(b)中断处理步骤(a)(b)操作系统引论PentiumPentium机系统结构机系统结构机系统结构机系统结构操作系统引论多道程序系统多道程序系统多道程序系统多道程序系统 第第第第3 3代代代代内存中的三个作业（job）操作系统引论1.4 OS1.4 OS1.4 OS1.4 OS的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能v处理机管理功能处理机管理功能处理机管理功能处理机管理功能多多多多道道道道环环环环境境境境下下下下，处处处处理理理理

44、机机机机的的的的运运运运行行行行及及及及分分分分配配配配都都都都是是是是以以以以进进进进程程程程为为为为单单单单位位位位，因因因因此此此此处处处处理理理理机机机机管管管管理理理理可可可可归归归归结结结结为进程管理。为进程管理。为进程管理。为进程管理。v一、进程控制一、进程控制一、进程控制一、进程控制 创建创建创建创建/撤消进程撤消进程撤消进程撤消进程 迁移进程状态迁移进程状态迁移进程状态迁移进程状态 一般由进程控制原语完成一般由进程控制原语完成一般由进程控制原语完成一般由进程控制原语完成操作系统引论OSOSOSOS的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能(2)(2)(2)(2)vv二、进程同步

45、二、进程同步二、进程同步二、进程同步 为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机制。为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机制。为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机制。为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机制。包括进程互斥包括进程互斥包括进程互斥包括进程互斥/同步，次序协调。同步，次序协调。同步，次序协调。同步，次序协调。vv三、进程通信三、进程通信三、进程通信三、进程通信 源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打印进程源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打印进程源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打印进程源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打印进程相互间有信息传递相互间有信息传递相

46、互间有信息传递相互间有信息传递 类型：类型：类型：类型：直接通信：进程直接通信：进程直接通信：进程直接通信：进程A A A A发发发发messagemessagemessagemessage，进程，进程，进程，进程B B B B收收收收messagemessagemessagemessage 间接通信：间接通信：间接通信：间接通信：进程进程进程进程A A A A发发发发messagemessagemessagemessage到中间实体（如到中间实体（如到中间实体（如到中间实体（如mailboxmailboxmailboxmailbox），进程），进程），进程），进程B B B B从中间实体收从

47、中间实体收从中间实体收从中间实体收messagemessagemessagemessage操作系统引论OSOSOSOS的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能(3)(3)(3)(3)vv四、调度（作业与进程）四、调度（作业与进程）四、调度（作业与进程）四、调度（作业与进程）作业调度：作业调度：作业调度：作业调度：为作业分配必要资源，调入内存建立进程，为作业分配必要资源，调入内存建立进程，为作业分配必要资源，调入内存建立进程，为作业分配必要资源，调入内存建立进程，并使之进入就绪队列。并使之进入就绪队列。并使之进入就绪队列。并使之进入就绪队列。进程调度：进程调度：进程调度：进程调度：从就绪队列中选

48、出进程，分配从就绪队列中选出进程，分配从就绪队列中选出进程，分配从就绪队列中选出进程，分配CPUCPUCPUCPU，使之运，使之运，使之运，使之运行。行。行。行。调度算法：调度算法：调度算法：调度算法：FCFSFCFSFCFSFCFS、优先权等、优先权等、优先权等、优先权等操作系统引论OSOSOSOS的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能(4)(4)(4)(4)v1.4.2 1.4.2 1.4.2 1.4.2 存储管理存储管理存储管理存储管理 目的：方便用户使用，且提高存贮器利用率目的：方便用户使用，且提高存贮器利用率目的：方便用户使用，且提高存贮器利用率目的：方便用户使用，且提高存贮器利用

49、率vv一、内存分配一、内存分配一、内存分配一、内存分配 静态分配：静态分配：静态分配：静态分配：动态分配：作业在内存中可移动动态分配：作业在内存中可移动动态分配：作业在内存中可移动动态分配：作业在内存中可移动 为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回收功能收功能收功能收功能 操作系统引论OSOSOSOS的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能(5)(5)(5)(5)vv二、内存保护二、内存保护二、内存保护二、内存保护 例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界检查例：设置上、下

50、界寄存器，每条指令进行越界检查例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界检查例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界检查（一般是硬件实现）（一般是硬件实现）（一般是硬件实现）（一般是硬件实现）vv三、地址映射三、地址映射三、地址映射三、地址映射 地址范围地址范围地址范围地址范围地址地址地址地址 逻辑空间逻辑空间逻辑空间逻辑空间逻辑地址相对地址（）逻辑地址相对地址（）逻辑地址相对地址（）逻辑地址相对地址（）物理空间物理空间物理空间物理空间物理地址（绝对地址）物理地址（绝对地址）物理地址（绝对地址）物理地址（绝对地址）操作系统引论OSOSOSOS的主要功能的主要功能的主要功能的主要功能(6)(6)(