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1、 课程目标 学习操作系统内涵学习操作系统内涵 掌握科学研究工具掌握科学研究工具 培养逻辑思维能力培养逻辑思维能力 提高现代文化素质提高现代文化素质 培养良好工作风格培养良好工作风格 提高创新创造精神提高创新创造精神 教 学 方 法 原理讲述为主原理讲述为主 实际应用为重实际应用为重 典型案例引路典型案例引路 基本概念梳理基本概念梳理 学 习 方 法 抓住重点，突出应用抓住重点，突出应用 实验自学，相辅相成实验自学，相辅相成 认真练习，注意观察认真练习，注意观察 举一反三，触类旁通举一反三，触类旁通 掌握规律，融会贯通掌握规律，融会贯通 归纳整理，善于总结归纳整理，善于总结 测 验 方 法 理论
2、、操作综合测验理论、操作综合测验 实验、实验报告、考勤均计成绩实验、实验报告、考勤均计成绩 网络学习、出勤网络学习、出勤 20%20%实验、作业实验、作业 30%30%期末理论考试期末理论考试 50%50%第第1 1章章 引引 论论 计算机技术发展到今天，从个人计算机到巨型计算机，无一例外计算机技术发展到今天，从个人计算机到巨型计算机，无一例外计算机技术发展到今天，从个人计算机到巨型计算机，无一例外计算机技术发展到今天，从个人计算机到巨型计算机，无一例外都配置了一种或多种操作系统。都配置了一种或多种操作系统。都配置了一种或多种操作系统。都配置了一种或多种操作系统。计算机系统由硬件和软件两部分组
3、成，操作系统是计算机系统中计算机系统由硬件和软件两部分组成，操作系统是计算机系统中计算机系统由硬件和软件两部分组成，操作系统是计算机系统中计算机系统由硬件和软件两部分组成，操作系统是计算机系统中最重要的系统软件最重要的系统软件最重要的系统软件最重要的系统软件，也是配置在计算机硬件上的第一层软件，它作为，也是配置在计算机硬件上的第一层软件，它作为，也是配置在计算机硬件上的第一层软件，它作为，也是配置在计算机硬件上的第一层软件，它作为计算机硬件和计算机用户之间的中介，为应用程序提供使用基础，并计算机硬件和计算机用户之间的中介，为应用程序提供使用基础，并计算机硬件和计算机用户之间的中介，为应用程序提
4、供使用基础，并计算机硬件和计算机用户之间的中介，为应用程序提供使用基础，并成为成为成为成为整个计算机系统的控制中心整个计算机系统的控制中心整个计算机系统的控制中心整个计算机系统的控制中心。在现代计算机系统中如果不安装操作系统，很难想象如何使用计在现代计算机系统中如果不安装操作系统，很难想象如何使用计在现代计算机系统中如果不安装操作系统，很难想象如何使用计在现代计算机系统中如果不安装操作系统，很难想象如何使用计算机。操作系统不仅将仅有硬件的裸机改造成为功能强、使用方便灵算机。操作系统不仅将仅有硬件的裸机改造成为功能强、使用方便灵算机。操作系统不仅将仅有硬件的裸机改造成为功能强、使用方便灵算机。操
5、作系统不仅将仅有硬件的裸机改造成为功能强、使用方便灵活、运行安全可靠的虚拟机，来为用户提供良好的使用环境，而且采活、运行安全可靠的虚拟机，来为用户提供良好的使用环境，而且采活、运行安全可靠的虚拟机，来为用户提供良好的使用环境，而且采活、运行安全可靠的虚拟机，来为用户提供良好的使用环境，而且采用有效的方法组织多个用户共享计算机系统中的各种资源，最大限度用有效的方法组织多个用户共享计算机系统中的各种资源，最大限度用有效的方法组织多个用户共享计算机系统中的各种资源，最大限度用有效的方法组织多个用户共享计算机系统中的各种资源，最大限度地提高了系统资源的利用率。地提高了系统资源的利用率。地提高了系统资源
6、的利用率。地提高了系统资源的利用率。第第1 1章章 引引 论论1.1 1.1 1.1 1.1 操作系统的概念操作系统的概念操作系统的概念操作系统的概念1.2 1.2 1.2 1.2 操作系统的逻辑结构和运行模型操作系统的逻辑结构和运行模型操作系统的逻辑结构和运行模型操作系统的逻辑结构和运行模型 1.3 1.3 1.3 1.3 操作系统的形成与发展操作系统的形成与发展操作系统的形成与发展操作系统的形成与发展1.4 1.4 1.4 1.4 主要操作系统的类型主要操作系统的类型主要操作系统的类型主要操作系统的类型 1.5 1.5 1.5 1.5 操作系统安全性概述操作系统安全性概述操作系统安全性概述
7、操作系统安全性概述 1.6 1.6 1.6 1.6 操作系统运行基础操作系统运行基础操作系统运行基础操作系统运行基础 u掌握：掌握：掌握：掌握：操作系统的定义，操作系统的特性和主要性操作系统的定义，操作系统的特性和主要性操作系统的定义，操作系统的特性和主要性操作系统的定义，操作系统的特性和主要性能能能能,多道程序设计技术的特征与意义。（重点）多道程序设计技术的特征与意义。（重点）多道程序设计技术的特征与意义。（重点）多道程序设计技术的特征与意义。（重点）u理解理解理解理解：操作系统的主要类型，分时概念。（难点）操作系统的主要类型，分时概念。（难点）操作系统的主要类型，分时概念。（难点）操作系统
8、的主要类型，分时概念。（难点）u了解了解了解了解：操作系统的发展历程，分时和实时操作系统操作系统的发展历程，分时和实时操作系统操作系统的发展历程，分时和实时操作系统操作系统的发展历程，分时和实时操作系统的特点，操作系统的用户界面，操作系统在计算机的特点，操作系统的用户界面，操作系统在计算机的特点，操作系统的用户界面，操作系统在计算机的特点，操作系统的用户界面，操作系统在计算机系统中的地位，主要操作系统产品系列。系统中的地位，主要操作系统产品系列。系统中的地位，主要操作系统产品系列。系统中的地位，主要操作系统产品系列。教学目的与要求：教学目的与要求：1.1.1 1.1.1 什么是操作系统什么是操
9、作系统什么是操作系统什么是操作系统 程序的运行涉及程序的运行涉及程序的运行涉及程序的运行涉及4 4 4 4个方面：个方面：个方面：个方面：程序设计语言；程序设计语言；程序设计语言；程序设计语言；编译程序；编译程序；编译程序；编译程序；操作系统；操作系统；操作系统；操作系统；硬件指令系统（计算机硬件指令系统（计算机硬件指令系统（计算机硬件指令系统（计算机 硬件系统）。硬件系统）。硬件系统）。硬件系统）。操作系统在程序的执行过操作系统在程序的执行过程中具有关键作用。程中具有关键作用。1.1 操作系统的概念图图1-1 1-1 由程序到结果的演变由程序到结果的演变 2.2.操作系统的定义操作系统的定义
10、 Operating System Operating System Operating System Operating System 问题一，操作系统到底问题一，操作系统到底问题一，操作系统到底问题一，操作系统到底 是什么？是什么？是什么？是什么？问题二，操作系统到底操控（管理）什么事情？问题二，操作系统到底操控（管理）什么事情？（操作系统的定义）（操作系统的定义）管理计算机上所有事情的系统软件，完成如下功能：管理计算机上所有事情的系统软件，完成如下功能：（1 1）控制和管理计算机系统的所有硬件和软件资源。）控制和管理计算机系统的所有硬件和软件资源。（2 2）合理地组织计算机的工作流程，保
11、证计算机资源的公平竞争和）合理地组织计算机的工作流程，保证计算机资源的公平竞争和使用。使用。（3 3）方便用户使用计算机。）方便用户使用计算机。（4 4）防止对计算机资源的非法侵占和使用。）防止对计算机资源的非法侵占和使用。（5 5）保证操作系统自身的正常运转。）保证操作系统自身的正常运转。操作系统在计算机系统中的地位操作系统在计算机系统中的地位 l l 操作系统是在硬件基础上的第一层软件，是其他软件和操作系统是在硬件基础上的第一层软件，是其他软件和操作系统是在硬件基础上的第一层软件，是其他软件和操作系统是在硬件基础上的第一层软件，是其他软件和硬件之间的接口。硬件之间的接口。硬件之间的接口。硬
12、件之间的接口。3.3.操作系统的设计目标操作系统的设计目标 （1 1）方便性。）方便性。）方便性。）方便性。提供统一且界面友好的用户接口，以方便用提供统一且界面友好的用户接口，以方便用提供统一且界面友好的用户接口，以方便用提供统一且界面友好的用户接口，以方便用户使用计算机。户使用计算机。户使用计算机。户使用计算机。（2 2）有效性。）有效性。）有效性。）有效性。操作系统应能合理地组织计算机的工作流程，操作系统应能合理地组织计算机的工作流程，操作系统应能合理地组织计算机的工作流程，操作系统应能合理地组织计算机的工作流程，改善系统性能并提高系统运行效率。改善系统性能并提高系统运行效率。改善系统性能
13、并提高系统运行效率。改善系统性能并提高系统运行效率。（3 3）可扩展性。）可扩展性。）可扩展性。）可扩展性。以适应计算机硬件和计算机网络等发展的以适应计算机硬件和计算机网络等发展的以适应计算机硬件和计算机网络等发展的以适应计算机硬件和计算机网络等发展的需要。需要。需要。需要。（4 4）开放性。）开放性。）开放性。）开放性。遵循国际标准遵循国际标准遵循国际标准遵循国际标准构造一个统一的开放环境构造一个统一的开放环境构造一个统一的开放环境构造一个统一的开放环境，实实实实现应用程序的可移植性和互操作性现应用程序的可移植性和互操作性现应用程序的可移植性和互操作性现应用程序的可移植性和互操作性。（5 5
14、）可靠性。）可靠性。）可靠性。）可靠性。可靠性包括正确性、健壮性和安全性。可靠性包括正确性、健壮性和安全性。可靠性包括正确性、健壮性和安全性。可靠性包括正确性、健壮性和安全性。（6 6）可移植性）可移植性）可移植性）可移植性。避免重复工作及缩短软件研发周期。避免重复工作及缩短软件研发周期。避免重复工作及缩短软件研发周期。避免重复工作及缩短软件研发周期。为为为为了了了了高高高高效效效效使使使使用用用用计计计计算算算算机机机机软软软软、硬硬硬硬件件件件资资资资源源源源，提提提提高高高高计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统资资资资源源源源利利利利用用用用率和方便用户使用，都采用率和方便用户使用，
15、都采用率和方便用户使用，都采用率和方便用户使用，都采用多道程序设计技术多道程序设计技术多道程序设计技术多道程序设计技术。多多道道程程序序设设计计技技术术是是指指内内存存中中同同时时放放入入多多道道程程序序交交替替运运行行并并共共享享系系统统资资源源，当当当当一一一一道道道道程程程程序序序序由由由由于于于于某某某某种种种种原原原原因因因因（如如如如输输输输入入入入/输输输输出出出出请请请请求求求求）而而而而暂暂暂暂停停停停执执执执行行行行时时时时，CPUCPU则则则则立立立立即即即即转转转转去去去去执执执执行行行行另另另另一一一一道道道道程程程程序序序序；这这这这样样样样，不不不不仅仅仅仅使使使
16、使CPUCPU得到充分利用，而且也提高了得到充分利用，而且也提高了得到充分利用，而且也提高了得到充分利用，而且也提高了I/OI/O设备和内存的利用率。设备和内存的利用率。设备和内存的利用率。设备和内存的利用率。引引引引入入入入了了了了多多多多道道道道程程程程序序序序设设设设计计计计技技技技术术术术后后后后，使使使使操操操操作作作作系系系系统统统统具具具具有有有有多多多多道道道道程程程程序序序序同同同同时时时时运运运运行行行行且且且且宏宏宏宏观观观观上上上上并并并并行行行行、微微微微观观观观上上上上串串串串行行行行的的的的特特特特点点点点，而而而而操操操操作作作作系系系系统统统统也也也也正正正正
17、是是是是随随随随着多道程序设计技术的出现而逐步发展起来的。着多道程序设计技术的出现而逐步发展起来的。着多道程序设计技术的出现而逐步发展起来的。着多道程序设计技术的出现而逐步发展起来的。1.1.2 操作系统的主要功能操作系统的主要功能 操作系统的主要功能操作系统的主要功能 vv处理器管理处理器管理处理器管理处理器管理vv存储管理存储管理存储管理存储管理vv设备管理设备管理设备管理设备管理vv文件管理文件管理文件管理文件管理vv用户接口用户接口用户接口用户接口 vv网络与通信管理网络与通信管理网络与通信管理网络与通信管理 1 1处理器管理处理器管理 处处理理器器管管理理主主要要是是指指对对计计算算
18、机机系系统统的的中中央央处处理理器器（CPUCPU）管管理理，其其主主要要任任务务是是对对CPUCPU进进行行分分配配，并并对对其其运运行行进进行行有有效效地地控制与管理。控制与管理。为为为为了了了了提提提提高高高高计计计计算算算算机机机机的的的的利利利利用用用用率率率率，操操操操作作作作系系系系统统统统采采采采用用用用了了了了多多多多道道道道程程程程序序序序技技技技术术术术。为为为为了了了了描描描描述述述述多多多多道道道道程程程程序序序序的的的的并并并并发发发发执执执执行行行行引引引引入入入入了了了了进进进进程程程程的的的的概概概概念念念念，进进进进程程程程可可可可看看看看做做做做是是是是正
19、正正正在在在在执执执执行行行行的的的的程程程程序序序序，通通通通过过过过进进进进程程程程管管管管理理理理来来来来协协协协调调调调多多多多道道道道程程程程序序序序之之之之间间间间的的的的关关关关系系系系，以以以以使使使使CPUCPU资资资资源得到最充分的利用。源得到最充分的利用。源得到最充分的利用。源得到最充分的利用。在在在在多多多多道道道道程程程程序序序序环环环环境境境境下下下下，CPUCPU的的的的分分分分配配配配与与与与运运运运行行行行是是是是以以以以进进进进程程程程为为为为基基基基本本本本单单单单位位位位的的的的。对对对对CPUCPU的的的的管管管管理理理理和和和和调调调调度度度度最最最
20、最终终终终归归归归结结结结为为为为对对对对进进进进程程程程的的的的管管管管理理理理和和和和调调调调度度度度，它它它它的的的的主主主主要要要要功功功功能包括进程控制和管理、进程同步与互斥、进程通信、进程死锁。能包括进程控制和管理、进程同步与互斥、进程通信、进程死锁。能包括进程控制和管理、进程同步与互斥、进程通信、进程死锁。能包括进程控制和管理、进程同步与互斥、进程通信、进程死锁。2存储管理存储管理 存存存存储储储储管管管管理理理理是是是是指指指指对对对对内内内内存存存存空空空空间间间间的的的的管管管管理理理理。程程程程序序序序要要要要运运运运行行行行就就就就必必必必须须须须由由由由外外外外存存存
21、存装装装装入入入入内内内内存存存存，当当当当多多多多道道道道程程程程序序序序被被被被装装装装入入入入内内内内存存存存共共共共享享享享有有有有限限限限的的的的内内内内存存存存资资资资源源源源时时时时，存存存存储储储储管管管管理理理理的的的的主主主主要要要要任任任任务务务务就就就就是是是是为为为为每每每每道道道道程程程程序序序序分分分分配配配配内内内内存存存存空空空空间间间间，使使使使它它它它们们们们彼彼彼彼此此此此隔隔隔隔离离离离互互互互不不不不干干干干扰扰扰扰，尤尤尤尤其其其其是是是是当当当当内内内内存存存存不不不不够够够够用用用用时时时时，要要要要通通通通过过过过虚虚虚虚拟拟拟拟技技技技术术
22、术术来来来来扩扩扩扩充充充充物物物物理理理理内内内内存存存存，把把把把当当当当前前前前不不不不运运运运行行行行的的的的程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据及及及及时时时时调调调调出出出出内内内内存存存存，需需需需要要要要运运运运行行行行时时时时再将其由外存调入内存。再将其由外存调入内存。再将其由外存调入内存。再将其由外存调入内存。存存存存储储储储管管管管理理理理的的的的主主主主要要要要功功功功能能能能包包包包括括括括内内内内存存存存分分分分配配配配、内内内内存存存存保保保保护护护护、地地地地址址址址变变变变换和内存扩充。换和内存扩充。换和内存扩充。换和内存扩充。设设设设备备备备管管管管理理
23、理理是是是是指指指指计计计计算算算算机机机机中中中中除除除除了了了了CPUCPU和和和和内内内内存存存存之之之之外外外外的的的的所所所所有有有有输输输输入入入入输输输输出设备（出设备（出设备（出设备（I/OI/O设备）的管理。设备）的管理。设备）的管理。设备）的管理。主要任务：主要任务：主要任务：主要任务：1.1.为这些设备提供驱动程序或控制程序为这些设备提供驱动程序或控制程序。2.2.通通过过中中断断技技术术、通通道道技技术术和和缓缓冲冲技技术术使使外外部部设设备备尽尽可可能能与与CPU并行工作，以提高设备的使用效率。并行工作，以提高设备的使用效率。3设备管理设备管理 文文文文件件件件是是是
24、是计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统中中中中除除除除CPUCPU、内内内内存存存存、外外外外部部部部设设设设备备备备等等等等硬硬硬硬件件件件设备之外的另一类资源，即软件资源。设备之外的另一类资源，即软件资源。设备之外的另一类资源，即软件资源。设备之外的另一类资源，即软件资源。程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据以以以以文文文文件件件件的的的的形形形形式式式式存存存存放放放放在在在在外外外外存存存存储储储储器器器器（如如如如磁磁磁磁盘盘盘盘、光光光光盘盘盘盘、磁磁磁磁带带带带、优优优优盘盘盘盘）上上上上，需需需需要要要要时时时时再再再再把把把把它它它它们们们们装装装装入入入入内内内内存
25、存存存。文文文文件件件件管管管管理理理理系系系系统统统统的的的的主主主主要要要要任任任任务务务务是是是是有有有有效效效效地地地地组组组组织织织织、存存存存储储储储和和和和保保保保护护护护文文文文件件件件，使使使使用用用用户户户户方方方方便便便便、安安安安全全全全地地地地访访访访问问问问它它它它们们们们。文文文文件件件件管管管管理理理理的的的的主主主主要要要要功功功功能能能能包包包包括括括括文文文文件件件件存存存存储储储储空空空空间间间间管管管管理理理理、文文文文件件件件目目目目录录录录管理、文件存取控制和文件操作等。管理、文件存取控制和文件操作等。管理、文件存取控制和文件操作等。管理、文件存取
26、控制和文件操作等。4文件管理文件管理 5 5用户接口用户接口用户接口用户接口 为了方便用户使用，为了方便用户使用，为了方便用户使用，为了方便用户使用，操作系统向用户提供了使用接口操作系统向用户提供了使用接口操作系统向用户提供了使用接口操作系统向用户提供了使用接口。接口。接口。接口。接口通常以命令、图形和系统调用等形式呈现给用户，前两种形式供用通常以命令、图形和系统调用等形式呈现给用户，前两种形式供用通常以命令、图形和系统调用等形式呈现给用户，前两种形式供用通常以命令、图形和系统调用等形式呈现给用户，前两种形式供用户通过键盘、鼠标或屏幕操作，后一种形式供用户在编程时使用。户通过键盘、鼠标或屏幕操
27、作，后一种形式供用户在编程时使用。户通过键盘、鼠标或屏幕操作，后一种形式供用户在编程时使用。户通过键盘、鼠标或屏幕操作，后一种形式供用户在编程时使用。用户接口的主要功能包括命令接口管理、图形接口管理用户接口的主要功能包括命令接口管理、图形接口管理用户接口的主要功能包括命令接口管理、图形接口管理用户接口的主要功能包括命令接口管理、图形接口管理（图形实际上是命令的图形化表现形式）和程序接口管理。（图形实际上是命令的图形化表现形式）和程序接口管理。（图形实际上是命令的图形化表现形式）和程序接口管理。（图形实际上是命令的图形化表现形式）和程序接口管理。6网络与通信管理网络与通信管理 网络操作系统至少应
28、具有以下网络操作系统至少应具有以下网络操作系统至少应具有以下网络操作系统至少应具有以下3 3种管理功能。种管理功能。种管理功能。种管理功能。（1 1）网络资源管理。）网络资源管理。）网络资源管理。）网络资源管理。计算机联网的主要目的之一是共享资源，网络计算机联网的主要目的之一是共享资源，网络计算机联网的主要目的之一是共享资源，网络计算机联网的主要目的之一是共享资源，网络操作系统应能够实现网上资源共享，管理用户程序对资源的访问，操作系统应能够实现网上资源共享，管理用户程序对资源的访问，操作系统应能够实现网上资源共享，管理用户程序对资源的访问，操作系统应能够实现网上资源共享，管理用户程序对资源的访
29、问，保证网络信息资源的安全性和完整性。保证网络信息资源的安全性和完整性。保证网络信息资源的安全性和完整性。保证网络信息资源的安全性和完整性。（2 2）数据通信管理。）数据通信管理。）数据通信管理。）数据通信管理。计算机联网后，站点之间可以互相传送数据。计算机联网后，站点之间可以互相传送数据。计算机联网后，站点之间可以互相传送数据。计算机联网后，站点之间可以互相传送数据。数据通信管理为网络应用提供必要的网络通信协议，处理网络信息数据通信管理为网络应用提供必要的网络通信协议，处理网络信息数据通信管理为网络应用提供必要的网络通信协议，处理网络信息数据通信管理为网络应用提供必要的网络通信协议，处理网络
30、信息传输过程中的物理细节，同时通过通信软件，按照网络通信协议完传输过程中的物理细节，同时通过通信软件，按照网络通信协议完传输过程中的物理细节，同时通过通信软件，按照网络通信协议完传输过程中的物理细节，同时通过通信软件，按照网络通信协议完成网络上计算机之间的信息传输。成网络上计算机之间的信息传输。成网络上计算机之间的信息传输。成网络上计算机之间的信息传输。（3 3）网络管理。）网络管理。）网络管理。）网络管理。包括网络性能管理、网络安全管理、网络故障管理、包括网络性能管理、网络安全管理、网络故障管理、包括网络性能管理、网络安全管理、网络故障管理、包括网络性能管理、网络安全管理、网络故障管理、网络
31、配置管理和日志管理等。网络配置管理和日志管理等。网络配置管理和日志管理等。网络配置管理和日志管理等。1.1.3 1.1.3 操作系统的基本特征操作系统的基本特征 不不不不同同同同类类类类型型型型的的的的操操操操作作作作系系系系统统统统有有有有各各各各自自自自的的的的特特特特征征征征，但但但但它它它它们们们们都都都都具具具具有有有有并并并并发发发发性性性性、共共共共享享享享性、虚拟性和不确定性等共同特征。性、虚拟性和不确定性等共同特征。性、虚拟性和不确定性等共同特征。性、虚拟性和不确定性等共同特征。1 1并发性并发性并发性并发性(Concurrence)(Concurrence)并发性是操作系统
32、最重要的特征。并发性是操作系统最重要的特征。并发性是操作系统最重要的特征。并发性是操作系统最重要的特征。并并并并发发发发性性性性是是是是指指指指两两两两个个个个或或或或两两两两个个个个以以以以上上上上的的的的事事事事件件件件或或或或活活活活动动动动在在在在同同同同一一一一时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔内内内内发发发发生生生生（注注注注意意意意，不不不不是是是是同同同同一一一一时时时时刻刻刻刻）。也也也也就就就就是是是是说说说说，在在在在计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统中中中中同同同同时时时时存存存存在在在在多多多多个个个个进进进进程程程程，从从从从宏宏宏宏观观观观上上上上看看看看，这
33、这这这些些些些进进进进程程程程是是是是同同同同时时时时运运运运行行行行并并并并向向向向前前前前推推推推进进进进着着着着；从从从从微微微微观观观观上上上上讲讲讲讲，任任任任何何何何时时时时刻刻刻刻只只只只能能能能有有有有一一一一个个个个进进进进程程程程执执执执行行行行，如如如如果果果果在在在在单单单单CPUCPU条条条条件件件件下下下下，那么这些进程就是在那么这些进程就是在那么这些进程就是在那么这些进程就是在CPUCPU上交替执行。上交替执行。上交替执行。上交替执行。操操操操作作作作系系系系统统统统的的的的并并并并发发发发性性性性能能能能够够够够有有有有效效效效地地地地改改改改善善善善系系系系统
34、统统统资资资资源源源源的的的的利利利利用用用用率率率率，提提提提高高高高系系系系统统统统的效率。的效率。的效率。的效率。共共共共享享享享性性性性是是是是操操操操作作作作系系系系统统统统的的的的另另另另一一一一个个个个重重重重要要要要特特特特征征征征。在在在在内内内内存存存存中中中中并并并并发发发发执执执执行行行行的的的的多多多多个个个个进进进进程程程程可可可可以以以以共共共共同同同同使使使使用用用用系系系系统统统统中中中中的的的的资资资资源源源源（包包包包括括括括硬硬硬硬件件件件资资资资源源源源和和和和信信信信息息息息资资资资源源源源）。资源共享的方式可以分为以下两种。资源共享的方式可以分为以
35、下两种。资源共享的方式可以分为以下两种。资源共享的方式可以分为以下两种。（1 1）互互互互斥斥斥斥使使使使用用用用方方方方式式式式：指指指指当当当当一一一一个个个个进进进进程程程程正正正正在在在在使使使使用用用用某某某某种种种种资资资资源源源源时时时时，其其其其他他他他欲欲欲欲使使使使用用用用该该该该资资资资源源源源的的的的进进进进程程程程必必必必须须须须等等等等待待待待，仅仅仅仅当当当当这这这这个个个个进进进进程程程程使使使使用用用用完完完完该该该该资资资资源源源源并并并并释释释释放放放放后后后后，才才才才允允允允许许许许另另另另一一一一个个个个进进进进程程程程使使使使用用用用这这这这个个个
36、个资资资资源源源源，即即即即它它它它们们们们只只只只能能能能互互互互斥斥斥斥地地地地共共共共享享享享该该该该资资资资源源源源，因因因因此此此此这这这这类类类类资资资资源源源源也也也也称称称称互互互互斥斥斥斥资资资资源源源源。系系系系统统统统中中中中的的的的有有有有些些些些资资资资源源源源，如如如如打打打打印印印印机机机机、磁磁磁磁带带带带机的使用就只允许互斥使用。机的使用就只允许互斥使用。机的使用就只允许互斥使用。机的使用就只允许互斥使用。（2 2）同同同同时时时时使使使使用用用用方方方方式式式式：系系系系统统统统中中中中有有有有些些些些资资资资源源源源允允允允许许许许在在在在同同同同一一一一
37、段段段段时时时时间间间间内内内内被被被被多多多多个个个个进进进进程程程程同同同同时时时时使使使使用用用用，这这这这里里里里的的的的“同同同同时时时时”是是是是宏宏宏宏观观观观意意意意义义义义上上上上的的的的。典典典典型型型型的的的的可可可可供供供供多多多多个个个个进进进进程同时使用的资源是磁盘。程同时使用的资源是磁盘。程同时使用的资源是磁盘。程同时使用的资源是磁盘。共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征，它们互为依存共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征，它们互为依存共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征，它们互为依存共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征，它们互为依存。2共享性 虚虚
38、虚虚拟拟拟拟性性性性（VirtualVirtual）的的的的本本本本质质质质含含含含义义义义是是是是指指指指将将将将一一一一个个个个物物物物理理理理实实实实体体体体映映映映射射射射为为为为多多多多个个个个逻逻逻逻辑辑辑辑实实实实体体体体。前前前前者者者者是是是是实实实实际际际际存存存存在在在在的的的的；后后后后者者者者是是是是虚虚虚虚拟拟拟拟的的的的，是是是是一一一一种种种种感感感感觉觉觉觉性性性性的的的的存存存存在在在在。例例例例如如如如，在在在在单单单单CPUCPU系系系系统统统统中中中中虽虽虽虽然然然然只只只只有有有有一一一一个个个个CPUCPU存存存存在在在在，且且且且每每每每一一一一
39、时时时时刻刻刻刻只只只只能能能能执执执执行行行行一一一一道道道道程程程程序序序序，但但但但操操操操作作作作系系系系统统统统采采采采用用用用了了了了多多多多道道道道程程程程序序序序技技技技术术术术后后后后，在在在在一一一一段段段段时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔内内内内，从从从从宏宏宏宏观观观观上上上上看看看看有有有有多多多多个个个个程程程程序序序序在在在在运运运运行行行行，给给给给人人人人的的的的感感感感觉觉觉觉好好好好像像像像是是是是有有有有多多多多个个个个CPUCPU在在在在支支支支持持持持每每每每一一一一道道道道程程程程序序序序运运运运行行行行。这这这这种种种种情情情情况况况况就就就就是
40、将一个是将一个是将一个是将一个物理的物理的物理的物理的CPUCPU虚拟为多个逻辑的虚拟为多个逻辑的虚拟为多个逻辑的虚拟为多个逻辑的CPUCPU。3虚拟性 在多道程序设计环境下，不确定性表现在以下三个方面：在多道程序设计环境下，不确定性表现在以下三个方面：在多道程序设计环境下，不确定性表现在以下三个方面：在多道程序设计环境下，不确定性表现在以下三个方面：（1 1）在在在在多多多多道道道道程程程程序序序序环环环环境境境境中中中中，允允允允许许许许多多个个进进程程（程程序序）并并发发执执行行，但但但但由由由由于于于于资资资资源源源源等等等等因因因因素素素素的的的的限限限限制制制制，每每每每个个个个进
41、进进进程程程程的的的的运运运运行行行行并并并并不不不不是是是是“一一一一气气气气呵呵呵呵成成成成”，而而而而是是是是以以“走走走走停停停停”的的方方式式执执行行。内内内内存存存存中中中中的的的的每每每每个个个个进进进进程程程程何何何何时时时时开开开开始始始始执执执执行行行行，何何何何时时时时暂暂暂暂停停停停，以以以以什什什什么么么么速速速速度度度度向向向向前前前前推推推推进进进进，每每每每个个个个进进进进程程程程需需需需要要要要多多多多少少少少时时时时间间间间才才才才能能能能完完完完成成成成都都都都是是是是不可预知的。不可预知的。不可预知的。不可预知的。（2 2）并并发发程程序序的的执执行行结
42、结果果也也可可能能不不确确定定，即即即即对对对对同同同同一一一一程程程程序序序序和和和和同同同同样样样样的的的的初初初初始始始始数数数数据据据据，其其其其多多多多次次次次执执执执行行行行的的的的结结结结果果果果可可可可能能能能不不不不同同同同。因因因因此此此此，操操操操作作作作系系系系统统统统必必必必须须须须解解解解决决决决这这这这个个个个问问问问题题题题，即即即即保保保保证证证证在在在在相相相相同同同同初初初初始始始始条条条条件件件件下下下下，重重重重复复复复执执执执行行行行同同同同一一一一个个个个程程程程序序序序时时时时都都都都不不不不受受受受运行环境的影响，而得到完全相同的结果。运行环境
43、的影响，而得到完全相同的结果。运行环境的影响，而得到完全相同的结果。运行环境的影响，而得到完全相同的结果。（3 3）外外部部设设备备中中断断、I/OI/O请请求求、程程序序运运行行时时发发生生中中断断的的时时间间等等都都是是不可预测的不可预测的。4不确定性 1.2 操作系统的逻辑结构和运行模型 不不不不言言言言而而而而喻喻喻喻，操操操操作作作作系系系系统统统统的的的的重重重重要要要要性性性性要要要要远远远远远远远远大大大大于于于于用用用用户户户户程程程程序序序序。那那那那么么么么如如如如何何何何保保保保证操作系统的重要性呢？通常的办法是证操作系统的重要性呢？通常的办法是证操作系统的重要性呢？通
44、常的办法是证操作系统的重要性呢？通常的办法是采用内核态和用户态两种模式采用内核态和用户态两种模式采用内核态和用户态两种模式采用内核态和用户态两种模式。内内内内核核核核态态态态是是是是指指指指操操操操作作作作系系系系统统统统程程程程序序序序运运运运行行行行的的的的状状状状态态态态，在在在在该该该该状状状状态态态态下下下下可可可可以以以以执执执执行行行行操操操操作作作作系统的所有指令（包括特权指令），并能够使用系统的全部资源。系统的所有指令（包括特权指令），并能够使用系统的全部资源。系统的所有指令（包括特权指令），并能够使用系统的全部资源。系统的所有指令（包括特权指令），并能够使用系统的全部资源。
45、用用用用户户户户态态态态是是是是指指指指用用用用户户户户程程程程序序序序运运运运行行行行的的的的状状状状态态态态，在在在在该该该该状状状状态态态态下下下下所所所所能能能能执执执执行行行行的的的的指指指指令令令令和和和和访问的资源都将受到限制。访问的资源都将受到限制。访问的资源都将受到限制。访问的资源都将受到限制。内内内内核核核核态态态态和和和和用用用用户户户户态态态态各各各各有有有有优优优优势势势势：运运运运行行行行在在在在内内内内核核核核态态态态的的的的程程程程序序序序可可可可以以以以访访访访问问问问的的的的资资资资源源源源多多多多，但但但但可可可可靠靠靠靠性性性性、安安安安全全全全性性性性
46、要要要要求求求求高高高高，维维维维护护护护管管管管理理理理比比比比较较较较复复复复杂杂杂杂；用用用用户户户户态态态态程程程程序序序序可可可可以以以以访访访访问问问问的的的的资资资资源源源源有有有有限限限限，但但但但可可可可靠靠靠靠性性性性、安安安安全全全全性性性性要要要要求求求求低低低低，编编编编写写写写程程程程序序序序和和和和维维维维护护护护管管管管理理理理都都都都比较简单。比较简单。比较简单。比较简单。内核态内核态内核态内核态访问的资源多访问的资源多访问的资源多访问的资源多可靠性、安全性要求高可靠性、安全性要求高可靠性、安全性要求高可靠性、安全性要求高维护管理比较复杂维护管理比较复杂维护管
47、理比较复杂维护管理比较复杂 用户态用户态用户态用户态 访问的资源有限访问的资源有限可靠性、安全性要求低可靠性、安全性要求低编程和维护比较简单编程和维护比较简单 1.2.1 用户态和内核态的划分用户态和内核态的划分 1.2.2 1.2.2 操作系统的逻辑结构操作系统的逻辑结构 1.1.单内核结构单内核结构单内核结构单内核结构优点：优点：优点：优点：结构紧密，模块间可以结构紧密，模块间可以结构紧密，模块间可以结构紧密，模块间可以方便地进行组合以满足不同的方便地进行组合以满足不同的方便地进行组合以满足不同的方便地进行组合以满足不同的需要，灵活性较好，效率高。需要，灵活性较好，效率高。需要，灵活性较好
48、，效率高。需要，灵活性较好，效率高。缺点：缺点：缺点：缺点：对模块功能的划分往往对模块功能的划分往往对模块功能的划分往往对模块功能的划分往往不能精确确定，模块的独立性不能精确确定，模块的独立性不能精确确定，模块的独立性不能精确确定，模块的独立性可能较差；模块之间调用关系可能较差；模块之间调用关系可能较差；模块之间调用关系可能较差；模块之间调用关系复杂，导致系统结构不清晰，复杂，导致系统结构不清晰，复杂，导致系统结构不清晰，复杂，导致系统结构不清晰，正确性和可靠性不容易保证，正确性和可靠性不容易保证，正确性和可靠性不容易保证，正确性和可靠性不容易保证，系统维护较困难。系统维护较困难。系统维护较困
49、难。系统维护较困难。1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 操作系统的逻辑结构操作系统的逻辑结构操作系统的逻辑结构操作系统的逻辑结构 2.2.分层式结构分层式结构分层式结构分层式结构 优点：优点：优点：优点：按单向调用关系以层按单向调用关系以层按单向调用关系以层按单向调用关系以层为单位组织各模块，模块之为单位组织各模块，模块之为单位组织各模块，模块之为单位组织各模块，模块之间的依赖、调用关系清晰、间的依赖、调用关系清晰、间的依赖、调用关系清晰、间的依赖、调用关系清晰、规范，对一个分层进行修改规范，对一个分层进行修改规范，对一个分层进行修改规范，对一个分层进行修改不会影响到其他层次，系统
50、不会影响到其他层次，系统不会影响到其他层次，系统不会影响到其他层次，系统的调试和验证比较容易，系的调试和验证比较容易，系的调试和验证比较容易，系的调试和验证比较容易，系统正确性更容易得到保证，统正确性更容易得到保证，统正确性更容易得到保证，统正确性更容易得到保证，系统中间的接口也会减少。系统中间的接口也会减少。系统中间的接口也会减少。系统中间的接口也会减少。缺点：缺点：缺点：缺点：在有单向依赖关系的在有单向依赖关系的在有单向依赖关系的在有单向依赖关系的各分层之间实现通信时系统各分层之间实现通信时系统各分层之间实现通信时系统各分层之间实现通信时系统开销较大，影响系统的效率。开销较大，影响系统的效