第第1 1讲讲 操作系统引论操作系统引论 由硬件系统和软件系统两大部分组成 硬件：指计算机的物理装置本身。包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 软件：是相对硬件而言，是与数据处理系统的操作有关的计算机程序、过程、规则及相关的文档资料的总称。 包括: 系统软件和应用软件两大部分 由一系列的功能模块将整个硬件系统抽象为公共、统一、开放的接口虚拟机;一、计算机系统组成一、计算机系统组成 控制和管理计算机系统硬件和软件资源; 有效组织多道程序运行的系统软件(程序集合); 是用户和计算机的接口 ;命令界面、图形界面、系统调用； OS提供多种服务，方便用户使用，扩充硬件功能；二、操作系统定义二、操作系统定义 DOS系统：MS-DOS；PCDOS Microsoft Windows系列 Windows 9X Windows NT / 2000 / XP Windows .NET IBM OS/22. 2. 典型的操作系统典型的操作系统 SCO Unix: SCO OpenServer 5.0x; UnixWare 7.x; Open Unix 8 BSD Unix: Free BSD; Open BSD Sun Unix: Sun Solaris for X86; Sun Solaris for Sparc; HP-UX； compaq Tru64UnixUnix系列：系列： LinuxLinux 系列系列 RedHat Linux; RedHat Linux; Red-flag Linux; Red-flag Linux; Bluepoint LinuxBluepoint Linux等等 ； SuSe Linux;SuSe Linux; Mandarke Linux ;Mandarke Linux ; Xteam Linux ;Xteam Linux ; 存储器管理：包括内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充; 处理机管理：作业和进程调度、进程控制、进程通信; 设备管理：缓冲区管理、设备分配、设备驱动、设备无关性; 文件管理：文件存储空间的管理、文件操作管理、目录管理、文件读写管理和存取控制; 用户界面：命令界面、程序界面、图形界面；3. 3. 操作系统的功能操作系统的功能 操作系统是裸机之上的第一层软件 是整个系统的管理控制中心，管理系统中 的所有资源，包括软件、硬件和数据资源; 为其它软件提供运行环境（虚拟机：经过 软件扩充后的计算机）或称为软件平台; 各软件间有层次关系;4. 4. 操作系统的地位操作系统的地位 手工操作阶段：完全在人工干预下进行，浪费资源，使用不便； 早期批处理阶段：单道批处理 联机：在CPU直接控制下进行。采用联机处理，不能有效利用系统资源 脱机：卫星机，即外围计算机，不与主机直接连接，只与外部设备打交道。专门负责I/O工作，I/O不受主机控制； 多道批处理系统三、操作系统的发展阶段三、操作系统的发展阶段 多道批处理系统 作业: 用户定义、由计算机完成的工作单位。包括:一组计算机程序、文件(数据)、对操作系统的控制语句; 基本思想：在内存中同时存放多道程序，在管理系统的控制下交替执行，作业共享CPU和系统中的其它资源。 吞吐量：在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。 缺点: 无交互能力, 等待时间长.四、操作系统的特征1) 并发性：多道程序装入内存。单CPU环境下在同一给定时间间隔中程序交替执行；在一定的时间内，各程序(进程实体)并发向前推进。2) 共享性：计算机中的资源被多个任务所共享。包括系统中的设备及数据共享等。 3) 异步性：程序执行不可预知，由程序执行时的现场所决定。程序在相同的初始数据下，都应得到相同的运行结果；五、操作系统的体系结构 单块式结构、层次化结构、微内核结构； 1) 单块式结构：各功能模块间可直接调用，实现 效率高。结构关系不清晰，难于修改，可靠性 低，可能出现循环调用； 2) 层次结构：按模块功能和相互依存关系，分为 若干层；任一层模块(底层模块除外)都建立在 下一层的基础上；不能越级调用。 3) 微内核结构: 将所有操作系统具有的基本功能 操作放在内核中；其它功能由内核之外的服务 器实现；六、操作系统的类型 多道批处理系统分时系统实时系统个人机系统网络操作系统分布式操作系统 多道批处理系统 主要特点：多道、成批 优点：资源利用率高，系统吞吐量大； 缺点：等待时间长，无交互能力。 操作过程：利用SPOOLing技术实现。2) 分时系统：指若干并发程序对CPU时间的共享。以若干毫秒为单位分配CPU时间。 以时间片轮转策略实现； 需中断系统和时钟系统支持； 特征：同时性、交互性、独立性、及时性3) 实时系统: 响应时间, 可靠性要求高；交互能力弱，一般为专用系统；类型：过程控制系统、信息查询系统、事物处理系统； 实时系统和分时系统的区别： 分时系统实时系统交互能力高弱(专用系统)响应时间一般(ms)要求更快(ms/ns)可靠性低高4) 个人机系统：单用户系统、多用户系统 5) 网络操作系统 特征：分布性、自治性、互连性、可见性 。 功能：网络通信、资源共享和保护、网络 服务、网络接口。6) 分布式操作系统 特征：分布式处理、模块化结构、利用信息通信、实施整体控制； 特点：透明性、灵活性、可靠性(容错系统)、高性能、可扩充性 Unix系统的命令格式选项 参数 系统调用：为对操作系统程序(特别是内核部分)进行保护，防止受到用户程序损坏，系统提供了不同的处理机执行状态: 系统态：执行OS程序时，处理机处于管态，具有较高特权，可执行一切指令(包括特权指令)，可对所有寄存器和内存进行访问。 用户态：用户程序在目态下执行，权限低，只能执行指令集中的非特权指令。第第2 2讲讲 进程管理进程管理 单道作业环境下程序执行的特点： 顺序性：程序和机器动作唯一对应； 封闭性：程序在运行时独占全部资源、除程序本身动作外； 可再现性：重复执行同一程序，每次结果相同；2、多道程序设计：在一台计算机上同时运行两个或两个更多个程序；每个程序都分配有各自的存储区和外设，CPU共享。 可提高系统资源利用率、增加作业吞吐量。 3、程序并发执行的特征 失去封闭性； 程序与计算不再一一对应； 并发程序在执行期间可相互制约； 进程：是程序在并发环境中的执行过程，其最 根本的属性为动态性和并发性； 进程特征：动态性、并发性、调度性、异步性 和结构性； 进程状态：运行态(Running)、就绪态(Ready) 、阻塞态(Blocked) 进程的状态及其转换 就绪运行； 运行阻塞； 阻塞就绪； 运行就绪； 程序是静态的，本身可作为一种软件资源长期保存，进程则是程序的一次执行活动，具有动态属性，有一定的生命期，动态产生和消亡； 进程是一个能独立运行的单位，能与其它进程并发执行；进程是作为资源申请和调度单位存在的；程序不能作为一个独立运行单位并发执行； 程序和进程无一一对应关系； 各进程在活动过程中会产生相互制约的关系，造成各自前进速度的不可预测性；程序本身是静态的，不存在异步特征；进程和程序的区别进程和程序的区别 由程序、数据集合和PCB进程控制块(Process Control Block)构成进程在系统中存在和活动的实体，有时也称为进程映象。 每个进程都有唯一的PCB；PCB是进程唯一存在的标志； OS根据PCB对进程实施控制和管理。 进程队列：线性方式、链接方式、索引方式3 3、进程的组成、进程的组成 原语：屏蔽中断 进程原语操作 创建原语； 唤醒原语； 终止原语； 阻塞原语； 三、进程的管理和有关命令三、进程的管理和有关命令 组成：进程控制块， 进程执行的程序， 程序执行时所需要的数据， 进程运行时使用的工作区。3 3、UnixUnix系统中进程映象系统中进程映象$ psPID TTY TIME CMD480 ttyp0 00：00：00 sh493 ttyp0 00：00：00 ps -l ：长格式显示 -e ：显示当前运行的每个进程的信息 -f ：显示进程的全部信息 -u ：只显示users指定的用户的进程数据四、进程的管理命令四、进程的管理命令 ps ps 显示进程状态显示进程状态 sleep ：使进程暂停一段时间， 参数单位为秒 如： $ sleep 60 if (S.value f3.ccat f1.c|moremore：分屏显示ls -l |more1 1、普通文件的操作、普通文件的操作mkdirrmdirrmdir -p mydir -p递归删除目录ls ,l，lc，lf，lr，lx P174copy 复制多组文件copy -r /usr/ment /usr/liucd /usr/kucd2 2、目录文件的操作、目录文件的操作pr file1.c 标准输出上显示文件 cp m1.c m2.c cp m1.c m2.c mydir cp -r /usr/meng /usr/liu mv m1.c ta.c mv file1 fil2 /usr/liu rm file1 rm *.cpp rm -r /usr/liu3 3、文件系统的操作、文件系统的操作