操作系统原理.docx

操作系统原理操作系统原理随着计算机技术的日益发展，用户直接使用大型机器并独占机器，无论是对机器的效率来说还是对方便用户来说都不适宜。人们创造出一类依靠计算机来管理自己和管理用户的程序，叫做操作系统。操作系统是随着硬件和软件的不断发展而逐渐形成的一套软件系统，用来管理计算机资源(如处理器、内存、外部设备和各种编译、应用程序)和自动调度用户的作业程序，而使多个用户能有效地共用一套计算机系统。操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机系统软、硬件资源的分配和管理;控制和协调并发活动;提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。以多道程序设计为基础的操作系统具备的主要特征是并发与共享。另外。由于操作系统要随时处理各种事件，所以它也具备不确定性。操作系统具有的资源管理功能包括：处理机分配、存储管理、设备管理、软件资源管理。操作系统资源管理的目标是提高系统资源的利用率和方便用户使用。操作系统的核心任务是系统资源分配、控制和协调并发活动。批量操作系统的主要特征是“批量”，优点是系统的吞吐率高，缺点是对用户的响应时间较长，用户不能及时了解自己程序的运行情况并加以控制。分时操作系统一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个终端用户服务，该系统对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。分时系统与批量系统的主要差别在于，所有用户界面都是通过像电传打字机或CRT联机终端那样的设备产生的。每个用户通过各自的终端使用计算机。分时系统具有的特点：并行性：共享一台计算机的众多联机用户可以在各自的终端上同时处理自己的程序;独占性：分时操作系统采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为许多终端用户服务;交互性：用户与计算机之间可以进行“对话”，用户可以根据运算结果提出下一步要求，直到全部工作完成。(批量操作系统、分时操作系统的出现标志着操作系统的初步形成。)实时操作系统能够对外部输入的信息在规定的时间内(截止期限deadline)处理完毕并作出反应。其另一个重要的特征是可预测性分析。操作系统功能应该具有有限的、已知的执行时间。对实时应用进程的CPU调度应该是基于时间约束的，以满足截止期限的要求。主存管理，即使有虚拟主存，也不能采用异步和无法预测的页面或段的换进换出。而文件在磁盘上的物理结构一般应采用连续分配方式，以避免耗时的、不可确定的文件操作，如动态确定磁盘柱面的搜寻操作。实时系统按其使用方式分为实时控制和实时信息处理。实时系统要求有高可靠性和安全性，系统的效率(灵活性)则放在第二位，系统通常是采用双工方式工作的。实时操作系统没有分时操作系统那样强的交互会话功能，通常不允许用户通过实时终端设备去编写新的程序或修改已有的程序。在个人计算机和工作站领域有两种主流操作系统：一个是微软公司的磁盘操作系统(MS-DOS)和具有图形用户界面的视窗操作系统(Windows);另一个是UNIX系统和Linux系统。微软公司用各种类型的Windows系统替代了MS-DOS操作系统，IBM公司也将MS-DOS升级为多任务系统OS/2。UNIX系统是一个多用户的、人机交互的分时操作系统，自问世以来十分流行，它运行在从高档个人计算机到大型机等各种不同处理能力的机器上，提供了良好的工作环境;它所有的实用程序层和核心层的90%代码是用C语言写成的，具有可移植性、安全性，提供了很好的网络支持功能，大量用于网络服务器。而目前十分受欢迎的、开放源码的操作系统Linux，则是用于个人计算机的、类似于UNIX的操作系统。网络操作系统除了具备一般操作系统应具有的功能模块之外(如系统核心、设备管理、存储管理、文件系统等)，还要增加一个网络通信模块，该模块由通信接口中断处理程序、通信控制程序以及各级网络协议等软件组成。网络操作系统提供的功能包括：允许用户访问网络主机中的各种资源;对用户访问进行控制，仅允许授权用户访问特定的资源;对远程资源的利用如同本地资源一样;提供全网统一的记账办法;联机地提供最近的网络说明资料;提供比单机更可靠的操作。分布式系统又称为分布式计算机系统或分布式数据处理系统，是由多个相互连接的处理单元组成的计算机系统，分布式系统是一个一体化的系统。在整个系统中有一个全局的操作系统称为分布式操作系统，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等工作，并为用户提供一个统一的界面、标准的接口。UNIX是多用户交互式分时操作系统，在结构上分成核心层和实用层。其中，核心层小巧，设计得非常精干简洁，包括进程管理、存储管理、设备管理、文件系统几个部分，主要算法经过反复推敲，对其中包含的数据结构和程序进行了精心设计，只需占用很小的存储空间，并能常驻内存，保证了系统较高的工作效率;实用层丰富，是那些能从核心层分离出来的部分，包含丰