Operating-SystemPPT课件.ppt

可编辑 OperatingSystem CollegeofComputerScienceZhejiangUniversityEmail qfzhang 可编辑 教学目的与任务 操作系统 是计算机应用专业和计算机软件专业的专业基础课 通过本课程的学习 要求学生理解操作系统在计算机系统中的作用 地位和特点 熟练掌握和运用操作系统在进行计算机软硬件资源管理和调度时常用的概念 方法 策略 算法 手段等 通过外文教材的讲授和学习 使学生在专业英语资料的阅读和理解上达到应有的水平 可编辑 教材 参考书 网址 教材 OperatingSystemConcepts6th AbrrahamSilberschatz PeterGalvin GregGagne 2001 6实验 边干边学 Linux内核指导 李善平等 浙江大学出版社中文参考书 1 操作系统学习指导与考试指导 李善平等 浙江大学出版社 2 计算机操作系统 汤子瀛等 西安电子科技大学出版社 3 现代操作系统 AadrewS T著 陈向群等译 机械工业出版社 参考网址 www bell www bell 可编辑 操作系统资源网站 论坛答疑习题布置 解答 提交 批阅考试参考资料 可编辑 目录 Part1OverviewChapter1 Introduction引论Chapter2 Computer SystemStructures计算机系统结构Chapter3 Operating SystemStructures操作系统结构Part2ProcessManagementChapter4 Processes进程Chapter5 Threads线程Chapter6 CPUSchedulingCPU调度Chapter7 ProcessSynchronization进程同步Chapter8 Deadlocks死锁Part3StorageManagementChapter9 MemoryManagement存储器管理Chapter10 VirtualMemory虚拟存储器Chapter11 File SystemInterface文件系统接口 可编辑 目录 1 Part4I OManagementChapter12 FileSystemImplementation文件系统实现Chapter13 I OSystemsI O系统Chapter14 Mass StorageSystems海量存储系统Part5DistributedSystemsChapter15 NetworkStructures网络结构Chapter16 Distributed FileSystems分布式文件系统Chapter17 DistributedCoordination分布式协同Part6ProtectionandSecurityChapter18 Protection保护Chapter19 Security安全Part7CaseStudyChapter20 TheLinuxSystemLinux系统Chapter21 Windows2000 可编辑 Chapter1 Introduction引论 1 1WhatisanOperatingSystem 什么是操作系统 1 2MainframeSystems主机系统1 3DesktopSystems台式系统1 4MultiprocessorSystems多处理机系统1 5DistributedSystems分布式系统1 6ClusteredSystem集群系统1 7Real TimeSystems实时系统1 8HandheldSystems手持系统1 9FeatureMigration特征变迁1 10ComputingEnvironments计算环境 可编辑 1 1WhatisanOperatingSystem 什么是操作系统 Aprogramthatactsasanintermediarybetweenauserofacomputerandthecomputerhardware 在计算机用户和计算机硬件之间起媒介作用的一种程序 Operatingsystemgoals 操作系统目标Executeuserprogramsandmakesolvinguserproblemseasier 执行用户程序并使用户问题更易解决 Makethecomputersystemconvenienttouse 使计算机系统更易使用 Usethecomputerhardwareinanefficientmanner 以一种效率的方式使用硬件 可编辑 ComputerSystemComponents计算机系统部件 1 Hardware硬件 providesbasiccomputingresources CPU memory I Odevices 提供基本的计算资源2 Operatingsystem操作系统 controlsandcoordinatestheuseofthehardwareamongthevariousapplicationprogramsforthevarioususers 在各种应用程序和用户之间控制与协调对硬件的使用3 Applicationsprograms应用程序 definethewaysinwhichthesystemresourcesareusedtosolvethecomputingproblemsoftheusers compilers databasesystems videogames businessprograms 定义解决用户问题的资源使用方式 编译 数据库 视频游戏 事务程序等 4 Users用户 people machines othercomputers 可编辑 Fig1 1AbstractViewofSystemComponents系统部件的简要视图 可编辑 OperatingSystemDefinitions操作系统定义 Resourceallocator资源分配者 managesandallocatesresources 管理和分配资源Controlprogram控制程序 controlstheexecutionofuserprogramsandoperationsofI Odevices 控制用户程序的运行和I O设备的操作Kernel内核 theoneprogramrunningatalltimes allelsebeingapplicationprograms 在全时运行的一个程序 其他的是应用 Commondefinitions operatingsystemistheoneprogramrunningatalltimesonthecomputer usuallycalledthekernel withallelsebeingapplicationprograms 操作系统是管理和控制计算机各种硬件和软件资源 合理的组织计算机的工作流程 以及方便用户的程序的集合 可编辑 1 2MainframeSystems主机系统 Reducesetuptimebybatchingsimilarjobs批量处理同类作业减少了设置时间Automaticjobsequencing自动作业调度 automaticallytransferscontrolfromonejobtoanother Firstrudimentaryoperatingsystem 自动把控制从一个作业转到另一个作业 第一个基本操作系统 Residentmonitor常驻管理程序initialcontrolinmonitor初始化管理程序controltransferstojob把控制权移交给作业whenjobcompletescontroltransferspacktomonitor作业完成后把控制权移交还给管理程序 可编辑 Fig1 2MemoryLayoutforaSimpleBatchSystem简单批处理系统的内存布局 LowCPUutilization 可编辑 1 2 2MultiprogrammedSystems多道程序系统 Severaljobsarekeptinmainmemoryatthesametime andtheCPUismultiplexedamongthem 在主存中同时有若干个作业 CPU在其中多重切换 共享CPU IncreaseCPUutilization 可编辑 OSFeaturesNeededforMultiprogramming多道程序对OS特点的要求 I Oroutinesuppliedbythesystem 系统提供I O例程Memorymanagement存储管理 thesystemmustallocatethememorytoseveraljobs 系统必须为若干作业分派空间CPUschedulingCPU调度 thesystemmustchooseamongseveraljobsreadytorun 系统必须在就绪作业中选择准备运行Allocationofdevices 设备分配 可编辑 1 2 3Time SharingSystems InteractiveComputing分时系统 交互式计算 TheCPUismultiplexedamongseveraljobsthatarekeptinmemoryandondisk theCPUisallocatedtoajobonlyifthejobisinmemory 对保存在内存和磁盘上的若干作业之间共享CPU CPU被分配给某个作业仅当该作业在内存 Ajobswappedinandoutofmemorytothedisk 作业在内存和磁盘之间被对换所谓 分时 是指多个用户分时共享使用同一台计算机 也就是说把计算机的系统资源 尤其是CPU时间 进行时间上分割 即将整个工作时间分成一个个的时间片 每个时间片分给一个用户使用 这样将CPU工作时间分别提供给多个用户使用 每个用户依次地轮流且使用一个时间片 可编辑 Time SharingSystems InteractiveComputing Cont On linecommunicationbetweentheuserandthesystemisprovided whentheoperatingsystemfinishestheexecutionofonecommand itseeksthenext controlstatement fromtheuser skeyboard 提供用户和系统之间的在线通信 操作系统完成了一条命令的执行后 它从用户键盘上寻找下一条控制语句On linesystemmustbeavailableforuserstoaccessdataandcode 在线系统必须使用户能够访问数据和代码 可编辑 1 3DesktopSystems台式系统 Personalcomputers个人计算机 computersystemdedicatedtoasingleuser 供个人使用的计算机系统I Odevices keyboards mice displayscreens smallprinters I O设备 键盘 鼠标 显示器 小型打印机Userconvenienceandresponsiveness 方便用户和响应Canadopttechnologydevelopedforlargeroperatingsystem oftenindividualshavesoleuseofcomputeranddonotneedadvancedCPUutilizationofprotectionfeatures 可采用大型操作系统研发的技术 个人独占计算机不需要高级CPU使用的保护技术Mayrunseveraldifferenttypesofoperatingsystems Windows MacOS UNIX Linux 可以运行不同的操作系统 可编辑 1 4MultiprocessorSystems多处理机系统 Multiprocessorsystems knowsasparallelsystemsortightlycoupledsystems MultiprocessorsystemswithmorethanonCPUinclosecommunication 有紧密通信的 多于一个CPU的多处理器系统Tightlycoupledsystem紧密偶合系统 processorssharememoryandaclock communicationusuallytakesplacethroughthesharedmemory 处理器共享内存和时钟 一般通过共享内存进行通信AdvantagesofMultiprocessorsystem 优点Increasedthroughput增大吞吐量Economical经济 可编辑 MultiprocessorSystems Cont Increasedreliability提高可靠性gracefuldegradation fail soft 故障弱化 abilitytocontinueprovidingserviceproportionaltothelevelofsurvivinghardwarefaulttolerant容错Symmetricmultiprocessing SMP 对称多处理器Eachprocessorrunsandidenticalcopyoftheoperatingsystem 每个处理器运行操作系统的相同副本Manyprocessescanrunatoncewithoutperformancedeterioration 许多进程可以立即运行不会降低性能 可编辑 MultiprocessorSystems Cont MostmodernoperatingsystemssupportSMP多数现代操作系统支持SMPAsymmetricmultiprocessing非对称多处理器Eachprocessorisassignedaspecifictask masterprocessorschedulesandallocatedworktoslaveprocessors 每个处理器赋予一个特定任务 主处理器为从处理器调度和分配作业Morecommoninextremelylargesystems常用在非常大的系统中 可编辑 Fig1 4SymmetricMultiprocessingArchitecture对称多处理器体系结构 可编辑 1 5DistributedSystems分布式系统 Distributethecomputationamongseveralphysicalprocessors 计算分布在若干物理处理器上Looselycoupledsystem eachprocessorhasitsownlocalmemory processorscommunicatewithoneanotherthroughvariouscommunicationslines suchashigh speedbusesortelephonelines 松散偶合系统 每个处理器有自身的本地存储器 通过各种通信设施 如高速总线 电话线等进行处理器之间的通信Advantagesofdistributedsystems 分布式系统优点ResourcesSharing资源共享Computationspeedup loadsharing加快计算 共享装载 可编辑 DistributedSystems cont Reliability可靠Communications通信Requiresnetworkinginfrastructure 需要网络构架Localareanetworks LAN orWideareanetworks WAN Maybeeitherclient server客户 服务器orpeer to peersystems 对等系统 可编辑 Fig1 5GeneralStructureofClient Server客户 服务器一般结构 可编辑 1 6ClusteredSystems集群系统 Clusteringallowstwoormoresystemstosharestorage 集群允许两个或多个系统共享存储器Provideshighreliability 提供高可靠性Asymmetricclustering 非对称集群 oneserverrunstheapplicationwhileotherserversstandby 一个服务器运行应用程序时其他服务器备用onehostishotstandbymodewhiletheotherisrunningtheapplication Thehotstandbyhostdoesnothingbutmonitortheactiveserver 当另一个服务器正在运行应用程序时 一个主机处在激活等待状态 该机不做任何工作 但监控运行的服务器Symmetricclustering allNhostsarerunningtheapplication andtheyaremonitoringeachother 当所有的主机都运行应用程序时 他们相互监控 可编辑 1 7Real TimeSystems实时系统 Oftenusedasacontroldeviceinadedicatedapplicationsuchascontrollingscientificexperiments medicalimagingsystems industrialcontrolsystems andsomedisplaysystems 通常作为控制设备在诸如控制科学实验 医学影象系统 工业控制系统以及一些显示系统中应用Well definedfixed timeconstraints 严格确定的时间限制Real Timesystemsmaybeeitherhardorsoftreal time 实时系统可以是硬实时或软实时Hardreal time硬实时 Secondarystoragelimitedorabsent datastoredinshorttermmemory orread onlymemory ROM 有限的或没有次级存储器 数据存在短期存储器或只读存储器中 可编辑 Real TimeSystems Cont Conflictswithtime sharingsystems notsupportedbygeneral purposeoperatingsystems 与分时系统不同 通用操作系统一般不支持实时系统Softreal time软实时Limitedutilityinindustrialcontrolofrobotics在工业控制或机器人中有部分应用Usefulinapplications multimedia virtualreality requiringadvancedoperating systemfeatures 在需要高级操作系统功能的应用软件 多媒体 虚拟现实 中使用 可编辑 1 8HandheldSystems手持系统 PersonalDigitalAssistants PDAs 个人数字助理 suchasPalmPilotsorCellulartelephoneswithconnectivitytonetworksuchastheInternet Issues 问题Limitedmemory内存限制Slowprocessors处理器速度慢Smalldisplayscreens显示屏小 可编