第1章-计算机操作系统概论.ppt

* * * * 具体需求推动产生了分时操作系统：（1）人机交互，（2）共享主机） * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1．5操作系统的结构设计 操作系统是一个大型系统软件，其结构已经历了四代的变革： 第一代的OS是无结构的； 第二代OS采用了模块式结构； 第三代是层次式结构。 第四代是微内核结构的OS 1．无结构操作系统 在早期开发操作系统时，设计者只是把他的注意力放在功能的实现和获得高的效率上，缺乏首尾一致的设计思想。 OS是为数众多的一组过程的集合，各过程之间可以相互调用，在操作系统内部不存在任何结构，因此，有人把它称为整体系统结构。 设计出的操作系统既庞大又杂乱，缺乏清晰的程序结构。 编制出的程序错误很多，给调试工作带来很多困难；增加了维护人员的负担。 1.5.1 传统的操作系统结构 2．模块化OS结构 (1)模块化结构 使用分块结构的系统包含若干module（模块）；其中，每一块实现一组基本概念以及与其相关的基本属性。 块与块之间的相互关系： - 所有各块的实现均可以任意引用其它各块所提供的概念及属性。 1.5.1 传统的操作系统结构 (2)模块化OS的优缺点 优点： ①提高了OS设计的正确性、可理解性和可维护性。 ②增强了0S的可适应性。 ③加速了OS的开发过程。 缺点: ① 对模块的划分及对接口的规定要精确描述很困难。 ②从功能观点来划分模块时，未能将共享资源和独占资源加以区别。 3．分层式OS结构 使用分层系统结构包含若干layer（层）；其中，每一层实现一组基本概念以及与其相关的基本属性。 层与层之间的相互关系： - 所有各层的实现不依赖其以上各层所提供的概念及其属性，只依赖其直接下层所提供的概念及属性； - 每一层均对其上各层隐藏其下各层的存在。 1.5.1 传统的操作系统结构 3．分层式OS结构 1.5.1 传统的操作系统结构 层次的设置时应考虑的几个因素。 （1）程序嵌套。 （2）运行频率。 （3）公用模块。 （4）用户接口。 3．分层式OS结构 1.5.1 传统的操作系统结构 1.5.2 微内核OS结构 微核结构设计思想： 尽最大努力剔除核心子系统中的多余成份，并把它们移到核外子系统中实现，核心子系统只实现一些必要的简单的概念及其属性，从而保持核心子系统简洁高效。 ●当前比较流行的、能支持多处理机运行的OS，几乎全部都采用了微内核结构， 1．客户服务器模式 客户／服务器模式的基本概念： 当有一客户进程发出一个请求，当服务器完成了该客户的请求后，便给该客户回送一个响应，这种模式为客户／服务器模式。 客户／服务器模式的优点： （1）提高了系统的灵活性和可扩充性。 （2）提高了OS的可靠性。 （3）适应性强：可用于单处理机系统中，又适用于计算机网络和分布式系统。 1.5.2 微内核OS结构 面向对象技术的基本概念 所谓对象，是指在现实世界中具有相同属性。服从相同规则的一系列事物的抽象，而把其中的具体事物称为对象的实例。例如进程对象、线程对象、存储器对象等。（如图1-7） 2．面向对象的程序设计技术 1.5.2 微内核OS结构 面向对象技术的优点： （1）可修改性和可扩充性。 （2）继承性。 （3）正确性和可靠性。 作业 P31 1、5、6、8、10、11、15、16、17、18 * * * * * * * * * * * * * * * * * ENIAC [‘i:niak] EDVAC“埃德瓦克”：电子离散变量计算机（Electronic Discrete Variable Automatic Computer) EDSAC Electronic Delay Storage Automatic Calculator * * * * 多道运行的甘特图 A B C 计算 30ms 60ms 20ms I/O 40ms 30ms 40ms 计算 10ms 10ms 20ms 时间( ms) I/O 计算 活动列表 A A A B B B C C 0 30 70 80 100 130 170 190 B C 1.2.3 多道批处理系统 二、多道批处理系统主要特征： 多道性 无序性 调度性（进程调度和作业调度） 三、多道批处理的主要优点： 提高了资源利用率和吞吐能力。 多道批处理的主要缺点： 平均周转时间长，没有交互能力。 1.2.3 多道批处理系统 1、处理机管理：分配和控制CPU。 2、存储器管理：内存分配与回 3、I/O设备管理：I/O设备的分配与操纵。 4、文件管理：文件的存