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1、竺瑟擎磐情报科学搿1 1 j 1 麓孟论现代操作系统朱丽莉焦素云周丽娟(吉林工学院长春1 3 0 0 1 2)摘要本文介绍了操柞系统的基本知识，包括视图、特征、功能和结构。关键词操作系统进程内棱编程接口o nM o d e r nC o m p u t e ro p e r a t i n gS y s t e m sZ h uI i l iJ i a oS u y u nZ h o uL i j u a n(川i nC o l l e g eo fE“g i n e e r i“g C h a n g c h u n l 3 0 0 1 2)A b s t r a c tT h eb a s
2、 i 七k n o w l e d g eo fc o m p u t e ro p e r a t i n gs y j t e m s，i n c l u d i n gv i e w s i g h r stf e a t u r e s，“n c t i o n s，a n d3 t r u c t u r e 3 ki n t r u d u c e di nt h i sp a p e r K e y w o r d s0 p e r a t l“gs y s t e m sP r o c e s sK e r n e lA P I操作系统是计算机系统运行所不可缺少的软件。在计算机
3、系统的层次结构中，操作系统位于计算机硬件和计算机用户之间，控制和管理着系统中所有的硬件和软件，为计算机用户提供了良好的操作环境，也为其他各种应用系统提供了基本的支撑环境。1 操作系统的特征操作系统本身是一种复杂的系统软件，与其他的系统软件和应用软件相比，它有自已的特殊性这些特殊性构成了操作系统的特征。(1)多道程序技术。所谓多道程序技术是指系统允许多道程序准备运行；当正在运行的酃道程序因为某种原因(比如等待输入或输出数据)暂时不能继续运行时，系统将自动启动另一道程序运行；一旦原因消除(比如数据已经到达或数据已经输出完毕)暂时停止运行的那道程序在将来的某个时刻还可以被系统重新启动。(2)程序共行
4、。程序共行有两层含义。从宏观上看(即从操作系统外部看)。程序共行是指系统中有多道程序同时运行；从徽观上看(即从操作系统内部看)。程序共行是指单处理机系统中的程序并发(即多道程序在单处理机上交替运行)或多处理机系统中的程序并行(即多道程序在多个处理机上同时运行)。(3)资源共享。资源共享有两层含义。从微观上看，资源共享是指多道程序可以同时使用系统中的软硬件资源；从微观上看，资源共享是指多道程序可收辅日期：z o O O 一2 2 4以交替地或互斥地访问系统中的某个资源。(4)虚拟性。虚拟是指将一个物理上的实体映射为若干个逻辑上的对应物。例如，多道程序系统中，虽然只有一个C P U，每次只能执行一
5、道程序，但是采用分时技术，在一段时间间隔内，宏观上有多道程序在运行，每个用户都感觉到c P U 是在为自己服务。这样，一个C P U 就被虚拟为多个逻辑上的c P u。这种虚拟性还可以在系统的其他地方出现如虚拟存储、虚拟设备、虚拟通道、虚拟文件、虚拟用户组以及虚拟网络等。虚拟性是通过对物理实体的抽象而得到的。进程是操作系统中最常见、也是最重要的抽象概念之一。进程是具有一定独立功能的程序关于个数据集合的一次运行活动。在传统操作系统中，进程既是系统中独立运行的基本单位，也是系统中资源分配的基本对象。作为个重要传统设施，进程被用来支持应用软件之间的并行性。为了减步操作系统对进程处理的开销将进程的执行
6、环境减至最小，同时为了支持应用软件内部的并行性，现代操作系统在进程内部引入了线程这一概念。线程是种轻量进程。在现代操作系统中线程是独立运行的最小单位，进程是资源分配的基本对象，同一进程中的多个线程共享进程中的资源。虚拟存储器是现代操作系统中一个重要的抽象概念。所谓虚拟存储器，简单地说，就是进程的逻辑地址空间，它是现代操作系统对多级物理存储体系进行高度抽象的结果。(5)作业。所谓作业是指用户要求计算机系统所 万方数据a 期兰銎堡堡竺至竺竺!做的工作的集合(如一次计算过程、一次数据处理、一次信息查询等)。用户如何向计算机系统提交自己的作业，操作统又如何组织和调度这些作业，这个过程是比进程调度更先期
7、、更高层的工作。(6)接口。由操作系统实现的、供计算机用户以及应用软件与操作系统进行通信和相互作用的通道称为操作系统的系统界面或系统接口；其中，供计算机用户与操作系统进行相互作用的系统接口叫做用户接口，供应用软件与操作系统进行通信和相互作用的系统接口叫做程序接口。用户接口由一组命令组成，因此也叫做命令接口。命令是计算机用户要求计算机系统为其工作的指示，一般地，不同的操作系统其命令接口有所不同，这些不同可能体现在命令的种类、数量、功能、用法及形式方面。从形式上看，命令分为字符武、图形式以及菜单式。字符式命令繁琐，难以记忆，但对经验丰富的用户而言，它们使用起来十分灵活。图形式命令直观易用，是目前最
8、流行的命令形式。从用法上看，命令接口分为联机用户接口和脱机用户接口。脱机用户接口也称批处理用户接口使用这种接口用户自己不能干预作业的运行。联机用户接口也称为交互式用户接口，使用这种接口，用户可以随时处理和介入自己作业的运行过程。现代操作系统的许多命令既可以作为批处理命令也可以作为交互式命令来使用。程序接口也叫做应用编程接口(A P I)，它由一组系统调用组成，所谓系统调用是指由操作系统实现的、供应用软件引用的系统服务。不同的操作系统的应用编程接口之阃存在着差异，这些差异可能体现在系统调用的种类、数量以及功能方面，也可能体现在系统调用的引用机制上。2 操作系统的内部功能一般地，可以将操作系统的功
9、能分为两类：一是启动、终止以及控制应用软件的运行，二是分配、回收以及控制系统中的各类资源。前者称为进程管理，包括进程控制和进程通信。后者称为资源管理，包括软件资源管理和硬件资源管理。进程控制功能基于进程状态转换模型，该模型一般包括三个基本状态：运行态、就绪态和等待态。在实际的操作系统中，根据需要，进程状态可能不止三个(如为了谓试程序、调节负载可以增加挂起态)，对三种基本状态也可以再细分(如分为静止就绪、活动就绪、静止等待、活动等待等)。进程通信机制通常有两类。低级的同步机制只允许进程之间交换少量的、固定的状态信息(如信号量机制)高级的通信机制允许进程之问交抉大量的、种类多样的散据信息(如消息传
10、递机制、管道机制及信箱机制)。软件资源管理功静建立在虚拟存储器模型和文件模型上。硬件资源管理功能通常分为处理机管理、存储器管理及设备管理，它们的实现遵循“申请分配使用释放回收”这一模式。异常与中断管理功能是与硬件资源管理功能密切相关的一个内部功能，主要用来处理来自于处理机运算、存储器地址变换、设备运转过程中所发生的各种异常与中断事件。进程是操作系统中的动态实体，资源是操作系统中的静态实体。进程管理体现了操作系统内部功能模型的动态面，而资源管理则体现了操作系统内部功能模型的静态面。只有将两者结合起来，才能比较完整地刻划出操作系统内部功能模型。3 操作系统结构操作系统的内部结构就是若干程序功能模块
11、通过若干数据结构在运行过程中彼此相连，模块不同的配置、结合与联系形成不同的结构。随着操作系统的发展，其结构经历了从整体性结构到分层式结构再到微内核结构的演变。早期的较小的操作系统采用整体性结构，使操作系统难以修改、扩展和移植。现代操作系统大多采用层次式结构，将操作系统按功能分层，每一层又按功能分为多个模块，层问具有单向调用或者依赖关系。每一层都在其下层上建立，下层为上层提供所需的服务。同一层的模块间按照一定的接口关系自由调用和转移。层次结构模型使操作系统的设计简化，便于维护易于移植。程序接口模块是应用软件取得现代操作系统提供的系统服务的唯一通道。它主要用来实现系统调用的引用机制，包括参数类型及
12、访问权限的检查、保护域转换、动态链接等功能；有时也用来实现信号检测和处理等功能。在现代操作系统中，其内部功能分为扩展功能和基本功能二部分，并分别在子系统和内核中实现。至于哪些内部功能是扩展功能，哪些内部功能是基本功能，由各个操作系统自行规定。对应用软件来说，予系统所提供的系统服务只是可供选择的方案，万方数据 万方数据论现代操作系统论现代操作系统作者：朱丽莉，焦素云，周丽娟作者单位：吉林工学院，长春 130012刊名：情报科学英文刊名：INFORMATION SCIENCE年，卷(期)：2000,18(4)参考文献(3条)参考文献(3条)1.Andrew S Tanenbaum Distributed Operating Systems 19972.Helen Custer Windows NT技术内幕 19933.刘乃琦 计算机操作系统 1997 本文链接：http:/