第09章几种常见的操作系统.ppt

第九章几种常见的操作系统 9 1DOS系统9 2Windows959 3UNIX系统9 4NetWare系统9 5WindowsNT系统 9 1DOS系统 DiskOperatingSystem DOS操作系统的特征 简单 实用 高效 在CP M操作系统基础开发的单用户 单任务微机操作系统 难于适应新的硬件技术 不能充分利用新的硬件设备提供的新特性大幅度提高计算机系统性能硬件技术的进步最终把落后的操作系统挤出历史舞台 9 1DOS系统 DiskOperatingSystem 9 1DOS系统 DiskOperatingSystem DOS的功能 内存管理进程管理设备管理文件管理 DOS的缺点 不支持并发无多用户功能无安全子系统 易感染病毒不能管理1MB以上内存不支持多媒体字符用户界面易感染病毒 9 1DOS系统 DiskOperatingSystem DOS的层次结构 IBMBIO COM功能管理系统基本I O设备 键盘 显示器 磁盘 打印机 IBMDOS COM功能DOS核心模块 磁盘与文件系统管理1 根据IBMBIO COM建立的磁盘参数建立新的磁盘参数表 2 为每个磁盘建立一个文件分配表 FAT 3 检查RAM的大小 获取必要的内存信息 4 设立21H号中断 这是系统提供给程序员的系统调用接口 9 1DOS系统 DiskOperatingSystem COMMAND COM功能用户与系统的接口分析解释用户输入的任务命令行接口 DO 命令分类 内部命令 系统提供的命令 文件的拷贝 更名 删除 目录的建立 删除等外部命令 可执行文件 三类可执行文件 批处理文件 Bat COM文件 EXE文件 返回 9 2Windows95 32位保护模式 抢先式多任务机制改进的32位文件系统对长文件名的支持32位的驱动 网络支持等直观形象 易学易用 以更多更好的硬件支持 更加强大的功能 更为良好的系统性能和兼容性成为PC机上的最主要的操作系统之一 9 2Windows95 32位保护模式 Windows95新技术1 引进了图形用户接口2 提供了多任务功能 允许多道程序并行执行 可利用任务表切换任务3 提供了对象连接 嵌入技术 实现程序间的信息共享4 提供了丰富的应用程序并提供了对原有DOS软件的兼容支持5 提供了一整套丰富 完整的应用编程接口 API 和程序编写规范 简化了Windows应用软件的开发和规范 Windows95特点1 直观形象的用户界面2 简单方便的安装 配置3 强大的功能 良好的兼容性4 良好的网络支持 返回 9 3UNIX系统 两个最主要UNIX系统版本AT TS5和BSD4 3S5版 1983年 AT T正式发布S5版 SystemV UNIXBSD版 加利福尼亚大学伯克利分校在VAX机器上推出了UNIX伯克利版 商业化的UNIX系统 IBM公司的AIX系统SUN的SunOS系统HP公司的HP UX系统Compaq公司的digitalunix系统SCO公司的UNIXWARE和OpenServer系统 9 3UNIX系统 UNIX系统结构与特性1 多用户多任务操作系统2 大部分是用高级语言C语言编写的 系统易读 易修改 易移植 3 提供了丰富的经过了精心挑选的系统调用4 UNIX提供了功能强大的可编程SHELL语言 即外壳语言 作为用户界面5 UNIX系统采用的树形文件系统 具有良好的安全性 保密性和可维护性6 UNIX系统提供了多种通信机制 如 管道通信 软中断通信 消息通信 共享存储器通信和信号量通信7 UNIX系统的进程对换内存管理机制和请求调页的存储管理方式 实现了虚存管理 大大提高了内存的使用效率 9 3UNIX系统 UNIX系统结构示意图 UNIX系统可分为两大部分核外程序 用户程序和系统提供的服务构成操作系统内核 文件子系统 系统中的文件进行管理并提供高速缓冲机制进程控制系统 负责进程的创建 撤消 同步 通信 进程调度以及存储管理和进程控制系统 9 3UNIX系统 9 3 2不同厂家的UNIXSUN公司SolarisUNIX 运行于使用SUN公司自己的RISC芯片的工作站和服务器上 Solaris系统不寻常的装载能力和高性能是Solaris成为当今Internet网络上使用最为普遍的操作系统 HP公司HP UX 依照POSIX标准 以良好的开放性 互操作性和出色的软件功能而在金融等领域中得到了广泛应用SCO公司的OpenServer 基于Intel硬件平台的处于领先地位的商业化UNIX系统 该系统以优良的多任务多用户环境 对具有大量输入 输出操作的应用的良好支持 在政府部门 中小企业等领域得到了广泛应用 DEC公司DigitalUNIX 全部按照POSIX标准而实现的64位UNIX操作系统 运行于使用DigitalAlpha芯片的计算机系统上 真正的64位操作系统并拥有其他UNIX系统所具有的强大的网络特性 此外 它还支持FDDI ATM等网络协议 9 3UNIX系统 9 3 3Linux系统有望成为21世纪使用最广泛的操作系统之一Linux特点 技术优秀 内核较小 性能优越 稳定可靠 对硬件要求不高 免费获取 9 3UNIX系统 Linux1 2与WindowsNTServer4 0的功能比较 返回 9 4NetWare系统 网络服务器操作系统 NetWare优势 多任务操作系统 可以同时为多个连接提供服务NetWare还拥有可以与大型机相媲美的安全机制 用户和组的安全认证 文件和文件卷级的安全约束机制NETWARE系统的产品线 NetWare系统结构示意图NetWare 协作式 多任务操作系统 优点 一个进程独占资源直到完成为止 使关键任务得以迅速完成 且进程可以是实时缺点 如果一个进程 死 了 可它有占用了资源 就有可能导致系统被挂起 9 4NetWare系统 网络服务器操作系统 NetWare的结构特点NetWare的结构示意图内核 提供操作系统的基本服务 如 启动和终止进程 分配和释放内存 硬件操作和输入输出功能等 9 4NetWare系统 网络服务器操作系统 NETWARE不限制对资源的访问 在NetWare中 运行于NetWare服务器上的每一个进程 无论是系统进程还是NLM NetWare应用程序 进程都能得到同等对待 也同样可以访问服务器的整个内存空间 缺少内存保护的好处是可以提高系统性能一个应用程序不小心访问到其他应用程序的内存空间 就会导致错误甚至可能导致系统的崩溃解决方案 NetWare4 0利用Intel处理器的安全特性 处理器根据资源的访问权限把程序分为4层 环0 环1 环2和环3 位于不同环的程序的资源访问权限不同 采用分层保护机制 NLM可以运行在系统外层 这样可以防止对系统的破坏 在NLM被证明可靠之后 可以再把NLM移进到内层 这样既增加了可靠性 安全性又保持了系统的高性能 9 4NetWare系统 网络服务器操作系统 Intel处理器的安全环结构 分为四个环 其中环0级别最高 权限最大 NetWare3中 系统核心与可执行程序均位于环0中 NetWare4中 可执行程序运行于环1 但可以把已经证明完全可靠的程序移到环0中运行 以提高效率 9 4NetWare系统 网络服务器操作系统 NetWare的目录管理 NetWareDirectoryService 简称为NDS NDS是一个功能强大的基于对象的分布式信息数据库 记录了用户信息和网络资源 对象记录着与特定用户或网络资源相关的信息对象是在目录树状结构中分层存储的 便于建立一个和企业 单位等组织结构相一致的网络结构 目录服务降低了企业网络在管理文件 信息存储 打印 传真以及信息传输时的复杂性 NDS的主要特点1 支持开放标准2 高可靠性3 安全性特性 4 可管理性 9 4NetWare系统 网络服务器操作系统 几种网络操作系统在目录服务方面的特性 返回 9 5WindowsNT系统 WindowsNT 支持多种硬件平台和多种网络协议 向最终用户 系统管理人员 网络管理员 软硬件开发人员提供了许多优秀特性 使其成为深受受欢迎的可用性和可管理性较好的企业级操作系统 WindowsNT的两种形式 9 5WindowsNT系统 WindowsNT的体系结构WindowsNT是一种对象式操作系统 所有的系统资源都被表示为对象 进程对象 线程对象 文件对象等 WindowsNT采用层次式与客户 服务器模式相结合的系统结构WindowsNT共分为3层 用户模式核心硬件抽象层 用户模式由若干子系统组成 每个子系统产生一个能满足其客户应用程序特定需求的环境核心的最上层是系统调用接口 就是WIN32API 程序员通过它访问系统核心 核心的最下层是内核 它实现一些最基本的功能 如进程调度等 WindowsNT的结构 9 5WindowsNT系统用户模式子系统 登录及安全性子系统 POSIX应用程序及子系统 PortableOperatingSystemInterface WIN32应用程序及CSR子系统 OS 2应用程序及子系统 验证用户身份 可移植操作系统接口 POSIX子系统为符合POSIX规范的应用程序提供了一个兼容的操作环境 将用户模式应用程序与可执行服务内核连接起来 WindowsNT支持为Windows95 Windows3 x MS DOS以及WindowsNT编写的Win32应用程序 WIN32就是运行该类程序的环境子系统 CSR子系统包括Console WindowsManager GraphicsDeviceInterface GraphicsDevicesDriver以及Win32API函数 WindowsNT对OS 2应用程序的支持限于基于字符的OS 21 x应用程序 该子系统与每个OS 2应用程序共享地址空间 并处理OS 2应用程序与NT执行体之间的通信及其与外设的交互 9 5WindowsNT系统用户模式子系统 I O系统子部件 对象管理器 安全引用监视器 进程管理器 本地过程调用 LPC 虚拟内存管理器 VMM 输入输出 I O 系统 主要功能是完成对象的创建 管理和删除 即对系统资源进行管理 执行体子系统 监视内部与外部网络以及对操作系统的资源的访问 实现了NT的安全保护机制 进程 线程的创建和终止 存储和检索与线程 进程有关的信息 主要功能就是在客户进程与服务器进程之间传递消息 VMM为NT操作系统及在工作站或服务器上运行的进程提供了4GB的虚拟内存空间并对每个进程的虚存空间进行保护 防止其它进程使用 页面调度 管理设备驱动程序实现数据的输入 输出 I O管理器文件系统网络转发程序和网络服务器驱动程序高速缓存管理 9 5WindowsNT系统内核 Kernel 内核 Kernel 位于NT核心层的最下面 具有最高的系统优先权 它实现系统最基本的功能 如线程调度 多处理器同步 硬件异常处理等 并为NT执行体提供了一个功能调用接口 NT执行的其他部分使用这些最基本的对象来实现其他更高级的对象 9 5WindowsNT系统硬件抽象层 HAL 硬件抽象层 HAL 位于硬件的最上面 是WindowsNT的最低层 它隐藏了与硬件相关的各种细节 如 I O接口 中断控制 多处理器间的通信装置等 系统并不直接使用硬件而是通过HAL 这保证了系统的最大可移植性 使系统能适应大量不同硬件组件变化的要求 9 5WindowsNT系统WindowsNT的主要特性 1 良好的可扩充性2 高度的可移植性3 良好的可靠性4 高度的兼容性 模块化的系统结构 系统资源的对象化 远程过程调用等 都保证了WindowsNT的良好的扩充性 由硬件抽象层 HAL 屏蔽了硬件设施 如高速缓存 中断等 使得在系统移植时不需改动高层代码 只需更改硬件抽象层 操作出错或硬件故障应当有可预见的反应异常处理机制实现了对错误 也就是异常 的捕捉并作出统一的处理安全机制的文件系统 用户登录认证机制 资源和对象保护等措施实现了C2级的系统安全 一个操作系统能执行为其他操作系统或为同一操作系统的早期版本所写的应用软件的能力两种兼容性 二进制级兼容 源代码级的兼容 WindowsNT为原来的MS DOS应用程序 16位Windows程序 OS 2程序和LANManager程序 符合POSIX标准的应用程序 9 5WindowsNT系统WindowsNT的安全性 1 网络资源的安全性2 域管理模型3 NT文件系统 NTFS 的安全性 通过对共享的资源加上限制 设置访问级别 来限制某些用户对共享资源的使用 域是维护安全和进行管理的基本单位 每一个域都包含了一个安全数据库 记录了用户和用户组的所有信息以及它们的资源使用权限 当用户登录时 一个域控制器对用户进行验证 它检查自己的域用户帐户数据库中的用户名 口令和任何登录限制 NTFS文件系统提供了多种存取权限 可以利用它来实现文件的安全 使用NTFS卷时 把文件设置为共享 可使网络上的其他用户访问 本地用户也可设置文件访问权限来限制用户的访问 9 5WindowsNT系统WindowsNT网络的服务 1 DNS域名服务器 仅限于服务器 DNS DomainNameServer 是将主机IP地址解析为其给定网络名称称数据库2 Microsoft的Internet信息服务器 仅限于服务器 Microsoft将新的Internet信息服务器IIS的集成版本链接到了NT的服务器中 该IIS作为NT安装的可配置选项提供Internet访问3 多协议路由 仅限于服务器 利用两块网络接口卡 NT能用作内部连接两个局域网LAN的路由器 新的多协议路由服务能通过IP或IPX协议将一个LAN连接到广域网WAN上4 DHCP中继代理 仅限于服务器 DHCP DynamicHostConfigurationProtocol动态主机配置协议 中继代理 提供集中的 动态的IP地址和安全 可靠的TCP IP网络的配置5 分布式组件对象模型 DCOM NT已将组件对象模型COM的能力从本地应用程序扩展到包括组网与Internet的应用程序 6 点对点通道协议及远程访问服务点对点通道协议 PPTP 允许远程访问 RAS 通过Internet与WindowsNTRAS的连接而访问WAN上的资源 返回 第九章几种常见的操作系统小结 我们从理论的角度对目前一些较常见的操作系统进行了