二 操作系统的发展过程
1 三种基本的操作系统
(多道)批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统
2 通用操作系统
如果一个操作系统兼有批处理,分时和实时系统三者或者二者的功能,则称该操作系统为通用操作系统
通用OS包括微机OS和网络OS
三 操作系统的基本特征
1 并发性(Concurrence)
1.1 最重要的特性,其他三种特性以此为前提
1.2 在一段时间内同时存在多道运行的程序(进程)
宏观:多道程序同时在执行
微观:在单道批处理系统中,任何时刻只有一道程序在执行,即微观上多道程序在CPU上交替执行
1.3 并发执行能有效改善系统资源利用率,但使系统复杂化,因此操作系统必须对冰法活动进行控制和管理(引入进程和线程)
进程(Process):在系统中作为资源分配的基本单位并能独立运行的活动实体
线程(Threads):作为独立运行和独立调度的基本单位
2 共享性(Sharing)
1.1 系统中的资源不再为某道程序独占,而是供多道程序共同使用
1.2 并发性和共享性是OS的两个最基本的特征,二者互为存在条件
3 虚拟性(Virtual)
1.1 把一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体
时分复用:eg:虚拟处理机,虚拟设备
空分复用:eg:虚拟磁盘,虚拟存储器
1.2 是OS管理系统资源的重要手段,可提高资源利用率
4 异步性(Asynchronism)
1.1 在进程执行过程中,其执行时间,顺序,向前推进的速度和完成的时间等都是不可预知的
1.2 “不确定性”是指同一道程序的多次运行所需的时间不确定,同一批程序的多次运行的运行序列和总运行时间不确定
四 操作系统的基本功能
1 处理机管理
1.1 主要任务:
对处理机进行分配
对处理机运行进行有效的控制和管理
处理机的分配和运行以进程为单位,因此对处理机的管理可归为对进程的管理
1.2 功能
进程控制(创建,撤销,状态转换)
进程同步(互斥,同步)
进程通信
进程调度(作业调度,进程调度)
2 存储器管理
1.1 主要任务
为多道程序的运行提供良好的环境
方便用户使用存储器
提高存储器的利用率
从逻辑上扩充内存
1.2 功能
内存分配(静态与动态,分配与回收)
内存保护
地址映射
内存扩充(请求调度,置换)
3 设备管理
1.1 主要任务
完成用户提出的I/O请求,为用户分配I/O设备
提高I/O设备的利用率及速度,方便用户使用I/O设备
1.2 功能
缓冲管理
设备分配
设备处理(驱动程序)
虚拟设备
4 文件管理
1.1 主要任务
对用户文件和系统文件进行管理
方便用户使用文件
保证文件的安全性
1.2 功能
文件存储空间的管理
目录管理
文件的读写管理
文件的共享和保护
5 用户接口
1.1 主要任务
方便用户使用OS
1.2 用户接口
提供给用户使用的借口呀,由一组键盘操作命令及解释程序所组成
1.3 程序接口
提供给程序员在编程时使用的接口,是用户取得OS服务的唯一途径,由一组系统调用组成
五 操作系统的结构设计
OS的结构设计的发展经历了以下几代:
1.1 传统的OS:
无结构OS:
由众多的过程直接构成,各过程之间可相互调用,但OS内容不存在任何结构
模块化OS
采用“模块化程序设计”技术,按其功能划分为若干个独立的模块,同时规定模块之间的接口
分层式OS
分层式OS结构是把OS划分为若干个层次,每一层都要只能用其底层所提供的功能和服务,从硬件开始,一层一层的自底层向桑增添相应的功能的软件
1.2 现代OS:
微内核OS
在单处理机环境下,采用基于客户/服务器模式的微内核结构,将OS划分为两大部分:微内核和多个服务器
微内核的结构设计:
客户/服务器模式,面向对象技术,机制与策略分离