第一章操作系统概述.ppt

《第一章操作系统概述.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章操作系统概述.ppt（91页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第一章 操作系统概述 操作系统的基本概念 操作系统的特征 研究操作系统的几种观点 操作系统的技术发展过程 著名的操作系统 操作系统的分类 操作系统的功能,一、操作系统的地位 计算机系统由硬件和软件组成 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.,二、操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源, 合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行.,有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足

2、与否，内存、外部设 备是否忙碌） 合理： 公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥 饿” 方便：两种角度： 用户界面 编程接口,三、操作系统的特征 并发（concurrency）： 处理多个同时性活动的能力 在计算机系统中同时存在多个程序 宏观上：这些程序是同时在执行的 微观上：任何时刻只有一个程序在执行（单 CPU），即微观上这些程序在CPU上轮流执行 并行（parallel）：(与并发相似，但多指硬件支 持） 由并发引起的问题：活动切换、保护、相互依赖的活 动间的同步,共享（sharing）： 操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源（共享有限的系统资源） 操作系统要对系统资源

3、进行合理分配 和使用 资源在一个时间段内交替被多个进程所 用 互斥共享（如音频设备） 同时访问（如可重入代码，磁盘文件） 问题：资源分配难以达到最优化，保护,虚拟（Virtual）： 一个物理实体映射为若干个对应的逻辑 实体分时或分空间。 虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率 CPU每个用户（进程）的“虚处理机“ 存储器每个进程都占有的地址空间（指令数据堆栈） 显示设备多窗口或虚拟终端,随机性： 操作系统必须随时对以不可预测次序发 生的事件进行响应 进程的运行速度不可预知：多个进程并发执行，“走走停停”，无法预知每个进程的运行推进快慢 难以重现系统在某个时刻的状态（包括重现运

4、行中的错误）,不确定性：由共享和并发引起 在操作系统中可运行多道用户程序，而每个用户程序的运行时间、要使用哪些系统资源、使用多长时间、使用的资源是共享还是独占的，操作系统在程序运行前是不知道的 要求操作系统的设计要很好地解决并发和共享的问题，否则，将会产生不可重现的错误，这种不可重现的错误称为不确定性 例子：两个用户共享一台打印机,四、研究操作系统的几种观点 作为软件来看的观点 资源管理的观点 进程的观点 虚机器观点 服务提供者观点,1.作为软件来看的观点 软件的特性 外在特性：软件是种语言，是界面 界面：使用方式 （命令、系统调用等) 内在特性： 软件的结构 a.由几部分组成 b.每个部分的

5、功能 c.部分之间的关系,2.资源管理的观点 操作系统-资源管理者（自底向上） 操作系统管理一个复杂系统的各个部分 硬件资源： CPU，内存，设备(I/O设备，外 存，时钟，网络接口等) 软件资源： 硬盘上的文件，信息 两种方式实现复用（共享）：时间及空间,管理资源 记录资源使用状况 如 哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用，使用多长时间等 合理的分配资源（资源分配策略） 静态分配策略 (在程序运行前分配，但效率不高) 动态分配策略 (在程序运行过程中何时用资源，何时 分配。其缺点是会出现死锁) 具体完成分配 回收资源,资源管理的目的 实现资源共享 提高资源利用率 操作系统功能 进程和线程管理(C

6、PU管理) 存储管理 文件管理 设备管理 用户接口与作业管理,处理机管理 目标：完成处理机资源的分配调度等功能 （处理机调度的单位可为进程或线程） 进程控制：创建、撤销、挂起、改变运行优先级等主动改变进程的状态 进程同步：协调并发进程之间的推进步骤，以协调资源 共享；交换信息能力（弱） 进程通信：进程之间传送数据，以协调进程间的协 作；交换信息能力（强），也可以用来协调进程之间的推进, 进程调度：作业和进程的运行切换，以充分利用处理机 资源和提高系统性能；未必是进程控制操作所引起 （可能是时间片轮转、I/O操作） 公平性、高效率（吞吐量大）、执行周转时间等,存储管理 目标：提高利用率，方便用户

7、使用，提供足够的存储空间，方便进程并发运行 存储分配与回收 存储保护：保证进程间互不干扰、相互保密； 如：访问合法性检查、甚至要防止从“垃圾”中 窃取其他进程的信息,设备管理 目标：方便设备的使用，提高CPU与I/O 设备利用率 设备操作：设备驱动程序（通常在内核中）完 成 对设备的操作 设备独立性：提供统一的I/O设备接口，使应用 程序独立于物理设备，提高可适应 性；在同样的 接口和操作下完成不 同的内容 设备分配与回收：在多用户间共享I/O设备资源,虚拟设备：设备由多个进程共享，每个 进程如同独占 缓冲区管理：匹配CPU和外设的速度， 提高两者 的利用率（单缓冲 区、双缓冲区和公用缓冲区）

8、,文件管理（文件系统） 目标：解决软件资源的存储、共享、保密 和保护 文件存储空间管理：解决如何存放信息，以提高空间利用率和读写性能 目录管理：解决信息检索问题。文件的属性（如文件名）、单一副本赋予多文件名 文件的读写管理和存取控制：解决信息安全问题。系统设口令、用户分类、文件权限,用户接口与作业管理 目标：提供一个友好的用户访问操作系统的接 口 操作系统向上提供两种接口 系统命令：供用户用于组织和控制自己的作业 运行。命令行、菜单式或GUI（联机）； 命令脚本（脱机） 编程接口：供用户程序和系统程序调用操作系 统功能。系统调用和高级语言库函数,3.进程的观点 从操作系统运行的角度动态的观察操

9、 作系统 从这个观点来看： 操作系统是由一些可同时独立运行的进程和一个对这些进程进行协调的核心组成,进程 完成某一特定功能的程序 是程序的一次执行过程 是动态有生命的，当它执行时 存在，否则消亡,4.虚机器观点 从操作系统内部结构来看： 把操作系统分成若干层 每一层完成其特定功从而构成一个 虚机器，并对上一层提供支持 通过逐层功能扩充,最终完成整个操 作系统虚机器 而操作系统虚机器向用户提供各种 功能，完成用户请求,5. 服务提供者的观点 在操作系统之外 从用户角度来看： 操作系统为用户提供一组功能强大的、方便易用的命令或系统调用 操作系统作为 标准服务提供者 提供每个用户需要的标准工具 如标

10、准库、窗口系统,五、操作系统的发展 操作系统发展是随着计算机硬件技术、应用软件的发展而发展的 目标：充分利用硬件提供更好的服务 大型机 PC机 后PC时代 1.历史 操作系统历史划分为5个阶段,第1阶段 （1948-1970） 硬件昂贵，人工便宜 更有效地利用硬件资源 缺乏用户和计算机之间的交互 控制台：一次一个用户（独占资源） 批处理：装入程序运行打印输出（保护：无） 数据通道、中断：I/O和计算重叠 多道程序设计：多个程序同时运行，多个用户共享 系统（需要存储保护） SPOOLing技术 操作系统必须管理所有程序的交接、运行复杂,第2阶段 （1970-1985） 硬件便宜，人工昂贵 交互分

11、时： 利用便宜的终端 多个用户同时与系统交互 牺牲CPU时间 用户得到更好的响应时间 用户可以在线工作：开发、调试、编辑等 问题：增加用户时 系统性能降低,首次面对重大失败 IBM 的 OS/360 发布时 带着已知的 1000 个错误 MULTICS 于 1963 年开始 直至 1969 年才发布,成功案例 一群计算机迷 在贝尔实验室开发出 UNIX 初衷：可以在一台无人使用的DEC PDP-7 小型计算机上玩星际探险游戏 Ken Thompson，Dennis Ritchie 1983年图灵奖获得者,第3阶段 （1981-） 硬件非常便宜，人工非常昂贵 面临挑战： 如何利用计算机 充分发挥

12、人的时间 个人计算时代 开始 PC硬件资源有限 一次运行一个程序 OS是一个例程库 回归简单 逐渐 PC资源丰富 OS又成为一个庞然大物（大型OS） 存储保护、多道程序设计出现,第4阶段 （1981-） 分布式系统 网络：允许不同机器很容易共享资源 （打印机、文件服务器、Web服务器 客户/服务器模型 解决问题：共享，安全,第5阶段 （1995-） 移动计算时代 各种移动设备出现（笔记本、PDA等等） 特点：小型、移动、便宜 无线支持,2.历史上的操作系统 随历史线索，介绍一些重要的操作系统 FMS（FORTRAN Monitor System）和 IBSYS（IBM为7094配备的操作系统）

13、 OS/360（IBM为系列机360配备的操作系统） CTSS（Compatible Time Sharing System） MULTICS（MULTiplexed Information and Computer Service） UNIX类、Linux CP/M, MS-DOS、Windows 3.1/95/98/Me、 Windows NT、Windows 2000/XP、 Windows CE、 Windows Server 2003 Macintosh OS/390 Mach VxWorks 嵌入式领域 国产操作系统 研究型操作系统,批处理操作系统 - 现代操作系统雏型 运行一个作

14、业的步骤： 将程序写在纸上（用高级语言或汇编语言） 穿孔成卡片，再将卡片盒交给操作员 计算结果从打印机上输出 操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室 程序员稍后可从输出室取到结果 操作员从输入室的卡片盒中读入另一个任务 如果需要FORTRAN编译器，还要把它取来读入计算机 缺点：机时在走来走去时浪费掉, 为改进主存和I/O设备之间的吞吐量 IBM 7094机引入了I/O 处理机概念 思想：在输入室收集全部的作业，用一 台相对便宜的计算机（IBM 1401计算 机），将作业读到磁带上 再用较昂贵的计算机（IBM7094）完成 真正的计算,多道程序设计技术（multiprogramming） 在I

15、BM 7094机上，若当前作业因等待I/O而暂停，CUP只能“踏步”直至该I/O完成 对于CPU操作密集科学计算问题，浪费时间少 对于商业数据处理，I/O等待时间常占8090 解决办法多道程序设计技术 将内存分几个部分，每部分放不同的作业 当一个作业等待I/O时，另一个作业可以使用CPU 在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行保护,以避免信息被窃取或攻击,Spooling 技术 程序卡片被拿到机房后 能够很快将一作业从卡片读入磁盘,任何时刻当一作业运行结束 操作系统就将一新作业从磁盘读出 装入空出的内存区运行 Spooling技术 (Simultaneous Peripheral Operati

16、on OnLine) 该技术也用于输出,第一个分时操作系统CTSS 分时系统的思想1959年在MIT提出 每个用户有一个联机终端 在分时系统中，假设20个用户登录,其中17个在思考或谈论或喝咖啡.则CPU可分配给那三个需要的作业（轮流服务） 调试程序的用户常常只发出简短的命令,很少有长的费时命令 计算机能够为许多用户提供交互式、快速服务 同时在CPU空闲时还能在后台运行大作业,小型计算机，电子游戏和UNIX的成功 1969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，Ken Thompson和Dennis M. Ritchie 想申请经费买计算机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准. 项目无着落，

17、他们在一台无人用的PDP-7上，重新摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行”游戏 为了使游戏能够在PDP-7上顺利运行，他们陆续开发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实用程序、shell 和汇编程序 到了1970年，在一切完成后，给新系统起了个同MULTICS发音相近的名字UNIX 随后，UNIX用C语言全部重写，自此，UNIX诞生了,UNIX UNIX是现代操作系统的代表。Unix运行时的 安全性、可靠性以及强大的计算能力赢得广大 用户的信赖 促使UNIX系统成功的因素： 首先，由于UNIX是用C语言编写，因此它是 可移植的，UNIX 是世界上唯一能在笔记本计 算机、P

18、C机、工作站直至巨型机上运行的操 作系统 第二，系统源代码非常有效，系统容易适应特 殊的需求 最后，也是最重要的一点，它是一个良好的、 通用的、多用户、多任务、分时操作系统,微软MS DOS 个人计算机的成功，逼得IBM采取紧急战略行 动,决定要在1980年尽快生产出微型计算机，以应付挑战但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统 配套，IBM公司洽谈 CP/M操作系统不顺利， 机遇落到了微软公司 在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已 经不可能，微软找到西雅图计算机产品公司， 达成由微软经销西雅图计算机产品公司的 QDOS操作系统的协议 当时西雅图公司并不知道QDOS将被转卖给 IBM，否则

19、历史将会怎样演变，谁也无法知晓,IBM在1981年推出个人计算机，宣布了DOS操作系统. 随着IBM PC和MS DOS普及，CP/M逐渐走向下坡路 MS DOS有优良的文件系统,但受到Intel x86体系结构的限制,缺乏以硬件为基础的存储保护机制,它属于单用户单任务操作系统 从1981的 1.0版到1998年在Windows 95/98之下的7.0版，MS DOS历经了16个年头 迄今仍有MS DOS爱好者继续开发各种DOS软件产品,施乐Palo Alto研究中心 70年代的计算机研究思想库 世界上第一台个人计算机Alto，1972年在这里出现图形界面，手持鼠标，面向对象程序设计，微机网络

20、，桌面出版和激光打印等等 具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里,1979年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果公司股票 作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员，包括乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司Palo Alto研究中心内部，并同该思想库的研究人员交谈 苹果公司对Palo Alto研究中心内的技术大感吃惊 他们更吃惊的是，施乐公司在拥有这些宝贵技术的同时竟然什么也没有做！,拯救苹果公司的Macintosh(MAC OS) 在推出IBM PC机后，市场卷起一股龙卷风， IBM自己也没有料到产品会有如此巨大的成功 IBM的成功说明必有其他公司失败。甚至连苹 果公司也遇到了问题，销售数量

21、落到了兰色巨 人的后面 苹果公司推出Lisa机遭到失败，Apple III型 也遭到失败 分析家们认为，在微机市场上的战斗似乎兰色 巨人要嬴了,1984年，人们看到一则广告：“What was that?”和对Macintosh的介绍，这是配有图形界面操作系统 MAC OS和鼠标的新型个人计算机 MAC机一上市立即在市场上获得极大的成功 当年比尔.盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使用的计算机 Macintosh把苹果公司从连续的失败中拯救出来苹果公司又开始向前发展 正是Mac先进图形界面操作系统技术，超前PC机若干年，造就了一批苹果的忠实追随者,一波三折的微软Windows操作系统 1983年1

22、0月，PC机竞争厂家的图形界面相关产品上市 面对市场压力，比尔.盖茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系统 直到1985年11月20日，Windows 1.0才正式上市 1992年4月，推出Windows 3.1，1993年5月，发表Windows NT Windows 95/98，Windows CE，Windows 2000/XP，,基于微内核的Mach操作系统 1975年Rochester大学开发了RIG 操作系统 系统设计者之一Richard Rashid 移居到CMU后，在DARPA（美国国防部高级研究计划局）支持下，1984年开始了Mach的开发希望Mach能与UN

23、IX兼容，运行线程，更好的进程通信机 制，支持多处理机及好的虚拟存储系统 Mach第一个版本是1986年为VAX 11/784四CPU多处理机发布 1988年的Mach 2.5版包含了大量的BSD UNIX的代码 1989年，Mach 内核中去掉了所有的BSD UNIX的代码，剩下了一个纯的Mach微内核，这就是Mach 3.0版本，它是OSF（开放软件基金会）发布的基础,Mach中采用了许多当代操作系统使用的 技术，微内核、线程、进程间消息传递 和面向对象的设计方法等等 在Mach的基础上，有不少用于微处理 器、多处理器以及超级计算机的操作系 统和实时嵌入式操作系统陆续设计和开 发出来，如O

24、SF/1，DCE Unix，NeXT 等等,IBM大型计算机操作系统OS/390 90年代末期，电子商务发展刺激对计算能力的要求，导致大型机市场的再度升温。三十年的改进，IBM S/390已成为有高可靠性、可扩展性、及安全可用性的现代大型计算机系统。支持即UNIX 95标准，UNIX应用程序可在IBM OS/390上运行。同时还可继续运行S/390应用程序，包括S/370上开发的应用程序，包括TCP/IP的多种通信协议，具有高网络安全性采用面向对象程序设计、并行处理、分布式处理以及客户机/服务器技术，具有较强的互操作性、可移植性与可扩展性,在PC机时代，人们曾经估计大型计算机会衰亡，但 IBM

25、 S/390是大型计算机复活的一个典型。 在21世纪的Internet和后PC的时代，大型机还会 有什么演化，只有让时间来说明。,嵌入式操作系统的代表VxWorks WindRiver公司 VxWorks支持各种工业标准，包括POSIX，ANSIC和TCP/IP网络协议 VxWorks运行系统的核心是一高效率的微内核 微内核支持各种实时功能，包括快速多任务处理，中断支持，抢占式和轮转式调度 微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件，从只需几千字节存储器的深嵌式产品设计到复杂高端实时系统设计，开发人员有八十多个选件并可构成上百个不同的配置。,VxWorks开发主机：Windows 9x，Wi

26、ndows NT，Sun Solaris，SunOS，HP-UX等 支持目标微处理器：86，68k，PPC，CPU 32，i960，SPARC，SPARCLite，SH，ColdFire，R3000，R4000，C16X，ARM，MIPS等 在“勇气号”（2004年1月）、“极地登陆者”号，“深空二号”和火星气候轨道器等登陆火星探测器上，就采用了VxWorks VxWorks负责火星探测器全部飞行控制，包括飞行纠正、载体自旋和降落时的高度控制等，而且还负责数据收集和与地球的通信工作 目前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额,Internet时代与Linux 1990年秋天，Linus在芬兰首

27、都赫尔辛基大学学习操作系统课程，因为上机需要排队等待，Linus买了台PC机，开发了第一个程序，程序包括两个进程，向屏幕上写字母，然后用定时器来切换进程 Linus需要终端仿真程序来存取Usenet新闻组的内容，于是他编写了从调制解调器上接发信息的程序以及显示器、键盘和调制解调器的驱动程序然后编写了磁盘驱动程序、文件系统，一旦有了进程切换、文件系统和设备驱动程序，当然就拥有了一个操作系统原型，或者至少是它的一个内核Linux就以这样极其古怪但也极其自然式问世。,操作系统领域中新的操作系统 有线电视机顶盒领域 PowerTV 掌上计算机领域 Palm OS 数字影像领域 Digita 手机 Sy

28、mbian，SmartPhone，Palm OS 其他 Nucleus，VxWorks 嵌入式Linux：uClinux，Monta Vista Linux，LynxOS,国内操作系统的研制状况 60年代末至70年代初 杨芙清院士主持 我国第一台百万次集成电路计算机（150）操作系统 。支持多道程序运行，在石油勘探领域成功应用 70年代中后期 杨芙清院士主持 我国第一个全部用高级语言书写的DJS240机操作系统 DJS200/XT2,GX73多机实时操作系统（1978年） 国防科技大学，1980年装在“远望”-I 号航天测量船上，完成了向太平洋发射运载火箭、潜水艇水下发射的测控任务；完成了我国

29、第一颗同步地球卫星的测控、定轨、控制任务 “银河”-1 YHOS巨型操作系统（1983年）国防科技大学，用于YH-1、YH-2超级计算机，用于我国的石油勘探、天气预报和核物理研究 COSIX v 1.X/2.0 国产UNIX类操作系统（国家八五、九五重点科技攻关成果，以中软为首，联合国内18个单位共同完成）微内核结构嵌入式操作系统：Hopen，DeltaOS，SmartEOS Linux类操作系统：中软Linux、红旗Linux、东方Linux,六、操作系统的分类 批处理操作系统（多道批处理） 分时系统 实时操作系统 个人计算机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统,1. 批处

30、理操作系统 工作方式： 1、用户将作业交给系统操作员 2、系统操作员将许多用户的作业组成一 批作业，输入到计算机系统中，在系 统中形成一个自动转接的连续的作业流 3、启动操作系统 4、系统自动、依次执行每个作业 5、由操作员将作业结果交给用户,批处理系统中的作业的组成： 用户程序 数据 作业说明书（作业控制语言） 批：供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中使用一组相同的系统软件 批作业处理： 对批作业中的每个作业进行相同的处理：从磁带读入用户作业和编译链接程序，编译链接用户作业，生成可执行程序；启动执行；执行结果输出,问题： 慢速的输入输出处理直接由主机来完 成，输 入输出时

31、，CPU处于等待状态。 解决： 卫星机：完成面向用户的输入输出（纸带或 卡片），中间结果暂存在磁带或磁盘上 单道批处理系统 多道批处理系统,批处理操作系统特点 内存中同时存放几个作业 某个作业占用CPU，若由于某种原因暂时不用CPU，则系统让第二个作业占用CPU成批处理用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正，并延长开发软件时间。 成批处理 用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正，并延长开发软件时间，所以适用于成熟的程序 所以适用于成熟的程序。,批处理操作系统优缺点 优点：作业流程自动化资源利用率高 吞吐量大单位时间内完成的工作 总量大 缺点：用户交互

32、性差，调试程序困难 （无交互手段：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互，不利于调试和修改) 作业平均周转时间长。短作业的周转时间显著增长,2. 分时操作系统 （time-sharing system） 工作方式： 一台主机连接了若干个终端 每个终端有一个用户在使用 交互式的向系统提出命令请求 系统接受每个用户的命令 采用时间片轮转方式处理服务请求 通过交互方式在终端上向用户显示结果 用户根据上步结果发出下道命令,时间片（time slice） 操作系统将CPU的时间划分成若干个片 段，称为时间片。 操作系统以时间片为单位，轮流为每个 终端用户服务 每次服务一个时间片 (其特点是利用人的错觉

33、，使人感觉不到),分时操作系统特点 多路性 交互性 “独占”性 及时性,实现（条件）： 终端设备 轮转算法 会话语言 一般资源独占，“滚进滚出”方法 追求目标： 及时响应(依据是响应时间) 响应时间：从终端发出命令到系统给予 回答所经历的时间,影响响应时间的因素： - 机器处理能力 - 请求服务的时间长短 - 系统中连接的终端数目 - 服务请求的分布 - 调度算法（时间片的选取）,通用操作系统 分时系统与批处理系统结合 原则：分时优先，批处理在后 “前台”：需频繁交互的作业 “后台”：时间性要求不强的作业,3. 实时(操作)系统(real-time system) 是指使计算机能及时响应外部事

34、件的请求，在 规定的严格时间内完成对该事件的处理，并控 制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的 操作系统 分类： 实时过程控制- 工业控制，军事控制，. 实时通信（信息）处理- 电讯(自动交换)，银行，飞机订票,股市行 情,特征： 关键参数 是 时间 例子：工业过程控制系统汽车装配线 硬实时系统 某个动作绝对必须在规定的时刻或时 间范围完成。 软实时系统 接受偶尔违反最终时限。,实时系统的主要功能 实时时钟管理：提供系统日期和时间、 定时和延时等时钟管理功能 过载保护：缓冲区排队，丢弃某些任 务，动态调整任务周期 高度可靠性和安全性：容错能力（如故 障自动复位）和冗余备份（双机，关 键部件）

35、,实时系统与批处理系统和分时系统的区别 专用系统：许多实时系统是专用系统，而批处 理与分时系统通常是通用系统 实时控制：实时系统用于控制实时过程，要求 对外部事件的迅速响应，具有较强的中断处理 机构 高可靠性：实时系统用于控制重要过程，要求 高度可靠，具有较高冗余（如双机系统） 事件驱动和队列驱动：实时系统的工作方式： 接受外部消息，分析消息，调用相应处理程序 进行处理。,4. 个人计算机操作系统 (单用户多任务) 计算机在某一时间内为单用户服务 追求目标： 界面友好，使用方便 丰富的应用软件,5. 网络操作系统 基于计算机网络 在各种计算机操作系统上 按网络体系结构协议标准开发的软件 包括网

36、络管理，通信，安全，资源共享 和各种网络应用 目标：相互通信，资源共享,通常操作系统的功能：处理机管理、存储 器管理、设备管理、文件管理等 网络通信功能：通过网络协议进行高效、 可靠的数据传输 网络资源管理：协调各用户使用 网络服务：文件和设备共享，信息发布 网络管理：安全管理、故障管理、性能管 理等 互操作：直接控制对方比交换数据更为困 难,6. 分布式操作系统 分布式系统：处理和控制的分散（相对于 集中式系统） 分布式系统是以计算机网络为基础的，它的基本特征是处理上的分布，即功能和任务的分布 分布式操作系统的所有系统任务可在系统中任何处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分配并自动调度各

37、处理机的工作负载,特征: 1.是一个统一的操作系统 若干个计算机可相互协作共同完成一项任务 2.资源进一步共享 3.透明性: 资源共享，分布对用户来讲是不知道的 4.自治性: 处于分布式系统的多个主机处于平等地位，无主从关系 5.处理能力增强、速度更快、可靠性增强,网络和分布式的比较 耦合程度 分布式系统是紧密耦合系统，分布式OS是在各机上 统一建立的，直接管理CPU、存储器和外设；统一进 行全系统的管理；网络通常容许异种OS互连，各机上 各种服务程序需按不同网络协议互操作 并行性 分布式OS可以将一个进程分散在各机上并行执行“进程迁移”；网络则各机上的进程独立,透明性 用户是否知道或指定资源

38、在哪个机器上 分布式系统的网络资源调度对用户透明，用户不了 解所占有资源的位置；网络操作系统中对网络资源的 使用要由用户明确指定 健壮性 分布式系统要求更强的容错能力（工作时系统重构）,7. 嵌入式操作系统 什么是嵌入式系统？ 在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统 它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是“计算机” 通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中 由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统,嵌入式操作系统（Embedded Operating ystem） 是运行在嵌入式系统环境中，对整个嵌 入式系统以及它所操作、控制

39、的各种部件装置等等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件,嵌入式操作系统 具有某些实时系统的特征 但有限制条件 大小、内存、能源 例子： PalmOS，WindowsCE,8.智能卡操作系统 智能卡：一种包含有一块CPU芯片的信 用卡 特点： 非常严格的运行能耗和存储空间的限制 有些智能卡只有单项功能，诸如电子支付 专用的操作系统,有些智能卡是面向Java的。其含义是在智能卡的ROM中有一个Java虚拟机解释器。Java 小程序被下载到 卡中并由JVM解释器解释。有些卡可以同时处理多个 Java 小程序，这就是多道程序，并且需要对它们进行调度。在两个或多个小程序同时运行时，资源管理和 保护就成为突出的问题。这些问题必须由卡上的操作 系统处理。, 在读写器与智能卡之 间通过“命令-响应对” 方式进行通信和控制 读写器发出操作命 令，智能卡接收命令 操作系统对命令加以 解释，完成命令的解密 与校验 操作系统调用相应程 序来进行数据处理，产 生应答信息，加密后送 给读写器,