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文档简介

分布式操作系统,东北大学软件研究所 于 戈 2006年2月,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,2,主要参考书,Distributed Systems Principles and Paradigms, Andrew S.Tanenbaum,Maarten van Steen, 清华大学 出版社, 2002年,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,3,其它参考书,Modern Operating Systems,第2版, Andrew S.Tanenbaum, 机械工业出版社,2002,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,4,其它参考书, Solaries 操作系统内核 Solaries编程指南 Linux 操作系统内核 Linux编程指南 Windows NT 操作系统内核 Windows NT编程指南,第0章 操作系统回顾,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,6,0.1 计算机系统结构 0.2 操作系统概念 0.3 操作系统历史 0.4 操作系统结构 0.5 操作系统调用,主要内容,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,7,0.1 计算机系统结构,应用程序 系统程序 硬件,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,8,计算机系统结构,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,9,硬件结构,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,10,硬件结构,一台简单PC机的构件 单总线结构,Monitor,Bus,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,11,Pentium机系统结构,多总线结构,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,12,CPU(中央处理单元),(a) 三阶段流水线(管道)结构 (b) 超标量( superscalar) CPU,n+2 n+1 n,整形 浮点 逻辑,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,13,存储器,典型存储器层次结构 数字为近似值,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,14,硬盘结构,扇区、磁头、柱面,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,15,内存,(a) 单地址空间 (b)多地址空间,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,16,IO设备,I/O设备分类 块设备 block device; 字符设备 character device 特例(例如:时钟、存储映象显示器) I/O设备通常由机械部件和电子部件组成 电子部件称为设备控制器或适配器(Adaptor),OS仅跟控制器(或 通道)打交道,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,17,IO中断方式,(a) 启动 I/O设备和接受中断的步骤 (b) 中断处理步骤,(a),(b),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,18,DMA方式,DMA控制器负责所有的读写操作,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,19,一台扩展的计算机 隐藏了具体的硬件细节,高级的抽象 为用户提供了一台容易使用的虚拟的计算机 一个资源管理器 每个程序分享时间 每个程序分享空间,0.2 操作系统概念,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,20,进程管理,进程树( process tree) 进程A 创建两个子进程: B和 C B 又创建三个子进程: D, E,和 F,进程: 一个运行的程序,包含内核映像和上下文。,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,21,进程调度与同步,(a) 潜在死锁 (b) 实际的死锁.,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,22,进程间通信(IPC),连接两个进程的管道( pipe),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,23,文件管理,计算机系的文件系统结构,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,24,文件目录,(a) 在安装(mount)floppy之前, 不能访问Floppy上的文件 (b)将floppy 安装到 b之后, Floppy上的文件成为文件系统的一部分,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,25,0.3 操作系统发展历史,第一代 1945 - 1955 电子管,插件板 第二代 1955 - 1965 晶体管,批处理系统 第三代 1965 1980 集成电路(IC)和多道程序设计 第四代 1980 现在 VLSI, 个人计算机,网络操作系统,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,26,50年代计算机,CPU,控制台,打印机,纸带机,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,27,80年代计算机,日本富士通公司技术展示室,并行 服务器,64个CPU,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,28,90年代计算机,美国LANL实验室6000节点的MPP计算机,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,29,TOP500 List (2005.1),/lists/2005/11/basic,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,30,性能发展趋势,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,31,操作系统的分布,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,32,早期批处理系统 第2代,将卡片装入 1401机的读卡机 将卡片中的程序读入磁带 将磁带装入 7094机, 完成计算 将磁带装入 1401机,打印结果,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,33,FMS 的JOB结构,Fortran Monitor System,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,34,多道程序系统 第3代,内存中的三个作业( job),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,35,操作系统家族,大型机操作系统(e.g IBM OS/390) 服务器操作系统(e.g. UNIX, Windows XP) 多处理机(并行计算机)操作系统 分布式操作系统 PC机操作系统(e.g Widows) 实时操作系统(e.g VxWorks) 嵌入式操作系统(e.g Windows CE) Smart card操作系统(e.g JVM),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,36,0.4 操作系统结构,单体式(monlithic)系统的结构模型 主过程:处理服务过程请求 服务过程:执行系统调用 实用过程:支持服务过程,Main Procedures Service Procedures Utility Procedures,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,37,单体式结构,例:UNIX 系统,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,38,层次式结构,THE操作系统结构(荷兰,E.Dijkstra),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,39,虚拟机结构,VM/370系统(IBM) 多道程序(CMS, conversational monitor system) 扩展界面计算机(virtual machine monitor) JVM(JAVA 虚拟机,SUN),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,40,客户/服务器结构,微内核结构 IPC机制 内存管理,低级的进程管理和调度 低级的IO,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,41,微内核结构,例:Windows 2000,低级的进程管理和调度 低级的IO,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,42,分布式客户/服务器结构,分布式系统中的客户/服务器(client/server)模型 位置透明性,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,43,0.5 操作系统的系统调用,POSIX操作系统 进程管理,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,44,文件操作,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,45,目录管理,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,46,其它的系统调用,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,47,系统调用步骤(System Call),共11步,完成系统调用read (fd, buffer, nbytes),2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,48,进程管理,shell语言编写的命令执行器: while (TRUE) /* 永远重复执行 */ type_prompt( ); /* 显示提示符 */ read_command (command, parameters) /* 从终端接受命令 */ if (fork() != 0) /* fork 子进程 */ /* 父进程代码 */ waitpid( -1, /* 执行命令 */ ,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,49,内存管理,进程的三种内存段: text, data, stack,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,50,文件管理,在连接之前的两个目录 在执行连接调用 link( “/usr/jim/memo”,”/usr/ast/note”) 之后的两个目录,I-node,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,51,文件管理,mount之前的文件系统 mount(“/dev/fd0”,”/mnt”,0); (b) mount之后的文件系统,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,52,Win32 API调用,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章 操作系统回顾,53,操作系统研究,ACM IEEE Computer Society USENIX ,2006-2-28 东北大学软件所 于戈,第0章

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