《操作系统平台》PPT课件.ppt

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1、1操作系统平台概述操作系统平台概述操作系统平台概述操作系统平台概述北京工业大学北京工业大学北京工业大学北京工业大学张丽张丽张丽张丽北京工业大学 张丽计算机系统平台2主要内容主要内容引言引言终端用户使用的操作平台终端用户使用的操作平台程序员使用的操作平台程序员使用的操作平台操作系统的必要性操作系统的必要性常见操作系统及其分类常见操作系统及其分类北京工业大学 张丽计算机系统平台3计算机系统的构成计算机系统的构成硬件硬件看得见、摸得着的实实在在的部分看得见、摸得着的实实在在的部分如显示器、主机、硬盘如显示器、主机、硬盘软件软件编制好的、给计算机的命令清单以及编制好的、给计算机的命令清单以及计算机需要

2、完成这些任务必需的一些计算机需要完成这些任务必需的一些信息信息如如IE、QQ北京工业大学 张丽计算机系统平台4计算机硬件计算机硬件完成运算的最终实体完成运算的最终实体计算机系统的物质基础计算机系统的物质基础复杂、不易使用和控制复杂、不易使用和控制北京工业大学 张丽计算机系统平台5软件软件帮助用户使用计算机硬件帮助用户使用计算机硬件系统软件系统软件操作系统、编译程序操作系统、编译程序应用软件应用软件Office、浏览器、媒体播放器等、浏览器、媒体播放器等在计算机系统中占有的比重越来越大在计算机系统中占有的比重越来越大北京工业大学 张丽计算机系统平台6操作系统操作系统计算机系统中最重要的软件计算机

3、系统中最重要的软件操作平台操作平台帮助用户操作计算机帮助用户操作计算机计算机用户计算机用户终端用户（普通用户）终端用户（普通用户）程序员（专业用户）程序员（专业用户）北京工业大学 张丽计算机系统平台7终端用户使用的操作平台终端用户使用的操作平台终端用户眼中的操作系统终端用户眼中的操作系统平台的外观平台的外观界面界面/接口接口平台的使用平台的使用基本功能基本功能平台的布置平台的布置配置配置北京工业大学 张丽计算机系统平台8终端用户操作系统的界面终端用户操作系统的界面联机接口联机接口命令行命令行图形界面图形界面脱机控制接口脱机控制接口北京工业大学 张丽计算机系统平台9命令行命令行北京工业大学 张丽

4、计算机系统平台10图形界面图形界面北京工业大学 张丽计算机系统平台11脱机控制接口脱机控制接口把需要操作系统做的事情列个清单，把需要操作系统做的事情列个清单，让操作系统去做让操作系统去做 脱机控制语言脱机控制语言Shell编程编程 北京工业大学 张丽计算机系统平台12Shell编程编程#!/bin/sh#对变量赋值：对变量赋值：a=hello world#现在打印变量现在打印变量a的内容：的内容：echo A is:echo$azlzhanglivmware book$vi hellozlzhanglivmware book$chmod+x hellozlzhanglivmware book$

5、./helloA is:hello worldzlzhanglivmware book$hello脚本的内容脚本的内容hello脚本的执行脚本的执行北京工业大学 张丽计算机系统平台13操作系统基本功能操作系统基本功能运行应用程序运行应用程序 管理存储的信息管理存储的信息 显示系统状态显示系统状态 北京工业大学 张丽计算机系统平台14运行应用程序运行应用程序北京工业大学 张丽计算机系统平台15管理存储的信息管理存储的信息北京工业大学 张丽计算机系统平台16显示系统状态显示系统状态北京工业大学 张丽计算机系统平台17操作系统的配置操作系统的配置 个体工作环境的设置个体工作环境的设置平台整体环境的设

6、置平台整体环境的设置北京工业大学 张丽计算机系统平台18个体工作环境的设置个体工作环境的设置用户自己设置用户自己设置例：设置桌面背景、屏幕保护例：设置桌面背景、屏幕保护 例：设置环境变量例：设置环境变量export PATH=$PATH:/home/mypath Windows XP设置环境变量设置环境变量例：配置文件例：配置文件.bash_profile北京工业大学 张丽计算机系统平台19Windows XP设置环境变量设置环境变量北京工业大学 张丽计算机系统平台20平台整体环境设置平台整体环境设置管理员来完成管理员来完成增、删、改可进入系统的用户帐号增、删、改可进入系统的用户帐号随系统启动

7、的服务随系统启动的服务安装和删除系统中可用的应用程序安装和删除系统中可用的应用程序增、删系统支持的硬件设备增、删系统支持的硬件设备主机的名字、主机所用的网络地址主机的名字、主机所用的网络地址通过命令设置环境变量通过命令设置环境变量通过配置文件通过配置文件/etc/profile北京工业大学 张丽计算机系统平台21程序员使用的操作平台程序员使用的操作平台程序员眼中的操作系统程序员眼中的操作系统平台的外观平台的外观界面界面/接口接口平台的使用平台的使用基本功能基本功能程序员与终端用户的不同程序员与终端用户的不同北京工业大学 张丽计算机系统平台22程序员界面程序员界面/接口接口广义命令广义命令和一般

8、机器指令相似和一般机器指令相似系统调用和系统函数系统调用和系统函数与函数形式一样与函数形式一样都可以被放在程序代码中都可以被放在程序代码中功能与操作系统的功能相对应功能与操作系统的功能相对应 北京工业大学 张丽计算机系统平台23系统调用的特殊性系统调用的特殊性与普通函数与普通函数形式上与普通函数相似形式上与普通函数相似有本质区别有本质区别使程序能够运行使程序能够运行核心级指令核心级指令 北京工业大学 张丽计算机系统平台24系统调用的执行系统调用的执行用户程序调用系统调用时，操作系统使用户程序调用系统调用时，操作系统使CPU的的状态转为核心态状态转为核心态可以执行核心指令可以执行核心指令系统调用

9、中可以向系统调用中可以向CPU发布核心级指令发布核心级指令系统调用的代码由操作系统提供系统调用的代码由操作系统提供系统调用结束，程序控制转回到用户程序，处理机系统调用结束，程序控制转回到用户程序，处理机也转换为用户态也转换为用户态可以保护系统中的敏感资源可以保护系统中的敏感资源 用户程序调用用户自己写的函数时，操作系统用户程序调用用户自己写的函数时，操作系统让让CPU处于用户态处于用户态用户函数只能使用用户级的指令用户函数只能使用用户级的指令北京工业大学 张丽计算机系统平台25计算机的指令级别计算机的指令级别 核心级核心级比较重要的、会对系统产生致命影响的指令比较重要的、会对系统产生致命影响的

10、指令设置特殊寄存器的值设置特殊寄存器的值访问存储器中任意位置访问存储器中任意位置控制外设控制外设只能由操作系统执行只能由操作系统执行用户级用户级不太重要的一般指令不太重要的一般指令北京工业大学 张丽计算机系统平台26处理机的工作状态处理机的工作状态核心态核心态能执行核心级指令能执行核心级指令用户态用户态只能执行用户态指令只能执行用户态指令工作状态通过设置硬件标记改变工作状态通过设置硬件标记改变只能由操作系统控制只能由操作系统控制北京工业大学 张丽计算机系统平台27平台的使用平台的使用基本功能基本功能基本系统调用基本系统调用执行应用程序执行应用程序 文件访问文件访问 系统状态显示系统状态显示 北

11、京工业大学 张丽计算机系统平台28执行应用程序执行应用程序当前的程序执行另外一个应用程序当前的程序执行另外一个应用程序Konqueror#include main()execl(“/usr/bin/Konqueror”,”Konqueror”,(char*)0);北京工业大学 张丽计算机系统平台29文件访问文件访问Linux中与文件相关的常用系统调用中与文件相关的常用系统调用create、open、close、read、write、link、mkdir、chdir例例以只读方式打开以只读方式打开hello.c文件文件fd=open(“hello.c”,O_RDONLY);从刚打开的从刚打开的h

12、ello.c文件中读出文件中读出10个字节的个字节的内容放到变量内容放到变量buf中中nbytes=read(fd,buf,10);北京工业大学 张丽计算机系统平台30系统状态显示系统状态显示系统日志系统日志以文件形式存储在磁盘特定的目录下以文件形式存储在磁盘特定的目录下如，如，Linux中中/var/log目录下的文件目录下的文件messages包含有与硬件和服务有关的信息，如某个服务启动成功或包含有与硬件和服务有关的信息，如某个服务启动成功或者失败者失败Linux的的/var/log目录有很多日志文件目录有很多日志文件日志都以明文形式存储日志都以明文形式存储在程序中使用访问文件的系统调用直

13、接读取这在程序中使用访问文件的系统调用直接读取这些日志的内容些日志的内容系统调用系统调用syslog可以向日志文件中填写新日志可以向日志文件中填写新日志内容内容 北京工业大学 张丽计算机系统平台31程序员与终端用户的不同程序员与终端用户的不同操作平台与用户及计算机硬件的关系操作平台与用户及计算机硬件的关系 操作系统工作在计算机硬件之上操作系统工作在计算机硬件之上终端用户通过操作系统的文本界面或者终端用户通过操作系统的文本界面或者图形界面操纵计算机图形界面操纵计算机应用程序运行在操作系统平台之上应用程序运行在操作系统平台之上应用程序的设计和开发者使用操作系统应用程序的设计和开发者使用操作系统的程

14、序员级接口实现应用程序对计算机的程序员级接口实现应用程序对计算机硬件的控制硬件的控制北京工业大学 张丽计算机系统平台32操作平台与用户及计算机操作平台与用户及计算机硬件的关系硬件的关系 北京工业大学 张丽计算机系统平台33操作系统的必要性（作用）操作系统的必要性（作用）操作系统的来历操作系统的来历计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构屏蔽硬件的利与弊屏蔽硬件的利与弊北京工业大学 张丽计算机系统平台34操作系统的来历操作系统的来历无操作系统时代：操作员无操作系统时代：操作员直接操作硬件：开关直接操作硬件：开关读卡机、打印机读卡机、打印机监控程序时代监控程序时代常驻内存常驻内存操作系统时代操作系

15、统时代多道程序多道程序提高效率提高效率北京工业大学 张丽计算机系统平台35北京工业大学 张丽计算机系统平台36北京工业大学 张丽计算机系统平台37北京工业大学 张丽计算机系统平台38操作系统的来历操作系统的来历无操作系统时代：操作员无操作系统时代：操作员直接操作硬件：开关直接操作硬件：开关读卡机、打印机读卡机、打印机监控程序时代监控程序时代常驻内存常驻内存操作系统时代操作系统时代多道程序多道程序提高效率提高效率北京工业大学 张丽计算机系统平台39什么是操作系统什么是操作系统 一个系统软件一个系统软件管理和控制系统中的各种资源管理和控制系统中的各种资源协调系统中的各个组成部分协调系统中的各个组成

16、部分使系统能够高效运转使系统能够高效运转为用户提供方便操作计算机的手段为用户提供方便操作计算机的手段 北京工业大学 张丽计算机系统平台40操作系统的实质操作系统的实质是计算机程序是计算机程序作用和地位比较特殊作用和地位比较特殊任务是为用户使用计算机提供基础任务是为用户使用计算机提供基础支持支持所有计算机用户都通过操作系统的所有计算机用户都通过操作系统的帮助和计算机打交道帮助和计算机打交道北京工业大学 张丽计算机系统平台41操作系统的任务操作系统的任务 方便用户使用计算机方便用户使用计算机接口接口/界面界面提高系统效率提高系统效率管理资源管理资源北京工业大学 张丽计算机系统平台42计算机系统的分

17、化过程计算机系统的分化过程计算机系统越来越复杂，功能越来越强计算机系统越来越复杂，功能越来越强大大以前不能完成的事情现在可以做到了以前不能完成的事情现在可以做到了如设计三维动画模拟实验、播放电影如设计三维动画模拟实验、播放电影一个程序员不能驾驭计算机完成任务一个程序员不能驾驭计算机完成任务任务复杂任务复杂很难有人能够精通计算机的全部知识很难有人能够精通计算机的全部知识如写一个能够显示照片的软件如写一个能够显示照片的软件出现分工出现分工任务被分解，由不同的程序任务被分解，由不同的程序/程序员完成程序员完成北京工业大学 张丽计算机系统平台43计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构 下层的软件为上

18、一层提供服务下层的软件为上一层提供服务 上层的软件依靠下层的软件完成任务上层的软件依靠下层的软件完成任务 北京工业大学 张丽计算机系统平台44计算机系统层次结构计算机系统层次结构硬件硬件提供实际的计算功能提供实际的计算功能裸机裸机操作系统、系统软件的设计和开发者操作系统、系统软件的设计和开发者操作系统操作系统负责管理计算机的硬件资源，如分配负责管理计算机的硬件资源，如分配CPU、内存、控制外设内存、控制外设终端用户，即非专业用户，程序员终端用户，即非专业用户，程序员北京工业大学 张丽计算机系统平台45计算机系统层次结构计算机系统层次结构工具软件工具软件如编译程序、编辑程序等等，也称系如编译程序

19、、编辑程序等等，也称系统软件统软件程序员程序员应用程序应用程序终端用户，即非专业用户终端用户，即非专业用户北京工业大学 张丽计算机系统平台46计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构 不同的计算机用户接触不同层次的计算不同的计算机用户接触不同层次的计算机系统机系统终端用户使用应用软件和操作系统终端终端用户使用应用软件和操作系统终端用户接口用户接口应用程序员接触应用软件开发平台以及应用程序员接触应用软件开发平台以及操作系统平台操作系统平台系统软件设计和开发者接触操作系统以系统软件设计和开发者接触操作系统以及部分硬件及部分硬件操作系统的设计和开发者需要了解计算操作系统的设计和开发者需要了解计算机硬

20、件的全部细节机硬件的全部细节 北京工业大学 张丽计算机系统平台47硬件细节屏蔽硬件细节屏蔽 复印室的例子复印室的例子优点？优点？缺点？缺点？北京工业大学 张丽计算机系统平台48常见操作系统及分类常见操作系统及分类 Windows操作系统操作系统 Linux操作系统操作系统 操作系统分类操作系统分类 北京工业大学 张丽计算机系统平台49Windows操作系统操作系统微软公司的产品微软公司的产品个人计算机用户最熟悉的操作系统个人计算机用户最熟悉的操作系统 非常出色的操作系统非常出色的操作系统 图形界面非常友好图形界面非常友好从个人计算机操作系统做起从个人计算机操作系统做起得益于与得益于与IBM P

21、C机系统的合作及个人机系统的合作及个人计算机的发展计算机的发展北京工业大学 张丽计算机系统平台50Linux操作系统操作系统开放源码开放源码 使用者不用担心存在后门等安全问题使用者不用担心存在后门等安全问题优秀作品的集成优秀作品的集成价格便宜价格便宜在在Linus领导下、由全世界的计算机领导下、由全世界的计算机爱好者志愿设计和开发爱好者志愿设计和开发采用不同于商用版权的采用不同于商用版权的GPL许可证许可证北京工业大学 张丽计算机系统平台51Linux操作系统的版权操作系统的版权 GPL（General Public License），也叫），也叫copyleft归公众所有，由自由软件基金会归

22、公众所有，由自由软件基金会FSF维护维护 每个每个GNU软件以及在软件以及在GNU软件基础上加以修改软件基础上加以修改得到的软件，必须声明该软件出自或源于得到的软件，必须声明该软件出自或源于GNU开发者必须保证用户能够获得这些衍生软件的源开发者必须保证用户能够获得这些衍生软件的源代码代码用户能够用该源代码重新构建出一模一样的软件用户能够用该源代码重新构建出一模一样的软件提供给用户的源代码是所发布或出售软件的源代码提供给用户的源代码是所发布或出售软件的源代码不是演示版或者其他版本的源代码不是演示版或者其他版本的源代码北京工业大学 张丽计算机系统平台52Linux的用户界面的用户界面 默认用户接口

23、默认用户接口/界面：界面：Shell是命令行解释程序是命令行解释程序“外壳外壳”，是，是Linux操作系统的外壳操作系统的外壳用户看到的操作系统的外部样子用户看到的操作系统的外部样子北京工业大学 张丽计算机系统平台53Shell的常见版本的常见版本Bourne Shell（sh）：由贝尔实验室开发）：由贝尔实验室开发BASH（bash）：）：GNU的的Bourne Again Shell，是，是GNU操作系统上默认的操作系统上默认的ShellKorn Shell（ksh）：对）：对Bourne Shell的发展，的发展，大部分与大部分与Bourne Shell兼容兼容C Shell（csh）：

24、）：Sun公司公司Shell的的BSD版本版本北京工业大学 张丽计算机系统平台54Shell的交互方式的交互方式联机命令联机命令如命令如命令ls可以查看目录下的文件可以查看目录下的文件用户在命令提示符后输入命令后，用户在命令提示符后输入命令后，Shell程程序解释并执行命令序解释并执行命令某些命令是由外部其他程序完成的，如复制某些命令是由外部其他程序完成的，如复制命令命令cp是存在于文件系统中某个目录下的单独程序是存在于文件系统中某个目录下的单独程序用户键入这些命令时，用户键入这些命令时，Shell运行这些程序运行这些程序编程语言编程语言用于对命令的编辑用于对命令的编辑Shell脚本脚本 北京

25、工业大学 张丽计算机系统平台55Linux的图形界面的图形界面也是一个用户级的应用程序也是一个用户级的应用程序最成功、最流行的是最成功、最流行的是X-window，也称为，也称为X或或X11 实际上使用的图形用户界面是桌面环境实际上使用的图形用户界面是桌面环境系统系统常见的桌面环境常见的桌面环境GnomeKDE 北京工业大学 张丽计算机系统平台56操作系统的分类操作系统的分类按照不同的指标有不同的分类按照不同的指标有不同的分类管理的硬件规模管理的硬件规模响应和处理用户任务的方式响应和处理用户任务的方式管理资源的内容管理资源的内容北京工业大学 张丽计算机系统平台57操作系统类型操作系统类型1管理

26、的硬件规模管理的硬件规模嵌入式操作系统嵌入式操作系统微机操作系统微机操作系统中小型机操作系统中小型机操作系统大大/巨型机操作系统巨型机操作系统北京工业大学 张丽计算机系统平台58操作系统类型操作系统类型2响应和处理用户任务的方式响应和处理用户任务的方式批处理操作系统批处理操作系统分时操作系统分时操作系统实时操作系统实时操作系统北京工业大学 张丽计算机系统平台59操作系统类型操作系统类型3管理资源的内容管理资源的内容单机操作系统单机操作系统网络操作系统网络操作系统分布式操作系统分布式操作系统北京工业大学 张丽计算机系统平台60批处理操作系统批处理操作系统 采用批量的方式处理用户提交的任务采用批量

27、的方式处理用户提交的任务作业、作业说明书作业、作业说明书优点优点系统的吞吐量大、资源利用率高、操作系统系统的吞吐量大、资源利用率高、操作系统的开销较小的开销较小缺点缺点作业处理的平均周转时间较长、用户交互能作业处理的平均周转时间较长、用户交互能力较弱力较弱 北京工业大学 张丽计算机系统平台61分时操作系统分时操作系统 CPU轮流为每个用户服务轮流为每个用户服务时间片时间片几乎所有的操作系统都采用几乎所有的操作系统都采用北京工业大学 张丽计算机系统平台62实时与嵌入式操作系统实时与嵌入式操作系统 实时操作系统实时操作系统在规定时间内做出响应在规定时间内做出响应工业或者军事控制中工业或者军事控制中

28、嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统嵌入或者隐藏到其他应用系统中的结合微处嵌入或者隐藏到其他应用系统中的结合微处理器或者微控制器的系统电路上理器或者微控制器的系统电路上示例示例WindRiver公司的公司的VxWorks微软公司的微软公司的Windows CE开源开源Linux的嵌入式版本，的嵌入式版本，RT-Linux 北京工业大学 张丽计算机系统平台63通用操作系统通用操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理兼有批处理、分时处理和实时处理三者或者其中两者的功能三者或者其中两者的功能示例示例UnixLinux北京工业大学 张丽计算机系统平台64操作系统示例操作系统示例操作系统列表操作系统列表北京工业大学 张丽计算机系统平台作业作业目前主流操作系统调研目前主流操作系统调研都有什么？都有什么？有什么特点？有什么特点？有什么优点、缺点？有什么优点、缺点？你喜欢哪一种？你喜欢哪一种？提交提交邮箱邮箱:截至日期截至日期:3月月15日前日前65