操作系统第1章

1、1 计算机操作系统计算机操作系统 缪缪 春春 池池 miucc_ 精品课程教学平台精品课程教学平台 四个问题：四个问题： n1、什么是操作系统？、什么是操作系统？ n2、你熟悉和了解哪些操作系统？、你熟悉和了解哪些操作系统？ n3、操作系统有什么作用？、操作系统有什么作用？ n4、为什么学习操作系统？、为什么学习操作系统？ 2 什么是操作系统？什么是操作系统？ 操作系统为我们做了什么？ 什么时候感觉到操作系统的存在？ 4 什么是操作系统？什么是操作系统？ 1、计算机系统的组成？ 2、计算机硬件系统的组成？ 3、硬件系统与软件系统的关系？ 4、计算机的工作原理？ 你了解、熟悉这些问题吗？你了解、

2、熟悉这些问题吗？ 6 硬件结构硬件结构 7 总线 CPU 存储器I/O 设备I/O 设备 微微 型型 机机： 处理机处理机+存储器存储器+输入输出设备输入输出设备 总线结构：各部分通过总线交换信息总线结构：各部分通过总线交换信息 8 指令的执行过程指令的执行过程 9 主要寄存器主要寄存器 存放操作数、操作地址及中间结果存储单元，速度快、体积小、价格高。存放操作数、操作地址及中间结果存储单元，速度快、体积小、价格高。 用户可编程寄存器：用户可编程寄存器： 1）数据寄存器）数据寄存器 ：存放操作数存放操作数 2）地址寄存器）地址寄存器 ：存放操作数或指令的内存地址存放操作数或指令的内存地址 3）条

3、件码寄存器：）条件码寄存器：标志寄存器，由硬件按位设置，反映某个运算结果标志寄存器，由硬件按位设置，反映某个运算结果 控制和状态寄存器控制和状态寄存器： 1）程序计数器）程序计数器PC：存放下一条待执行指令的地址：存放下一条待执行指令的地址 2）指令寄存器）指令寄存器IR：存放正在或将要执行的指令：存放正在或将要执行的指令 3）程序状态字）程序状态字PSW：每位记录系统当前的各种状态信息：每位记录系统当前的各种状态信息 4）中断现场保护寄存器：保存被中断程序的现场）中断现场保护寄存器：保存被中断程序的现场 5）过程调用堆栈：存放过程调用时的调用名、参数、返回地址）过程调用堆栈：存放过程调用时的

4、调用名、参数、返回地址 10 基本硬件元素基本硬件元素 内存地址寄存器内存地址寄存器MAR：存放存放CPU将要访问的内存单元地址将要访问的内存单元地址 内存缓冲寄存器内存缓冲寄存器MBR：存放写入内存中或从内存中读取的数据存放写入内存中或从内存中读取的数据 I/OAR：识别某个特定的识别某个特定的I/O设备设备 I/OBR：用于用于I/O设备与设备与CPU交换数据交换数据 I/O控制器：控制器：CPU与与I/O设备之间的接口，接收设备之间的接口，接收CPU的命令，控制的命令，控制I/O工作。工作。 总线：总线：地址总线地址总线 + 数据总线数据总线 + 控制总线控制总线 11 程序状态字程序状

5、态字PSW n机器处于何种状态（核态、用户态）机器处于何种状态（核态、用户态） n程序执行时应屏蔽哪些中断（处理机运行级）程序执行时应屏蔽哪些中断（处理机运行级） n各类标志：进位、溢出、零、负各类标志：进位、溢出、零、负 n寻址方式、保护键寻址方式、保护键 12 下列哪些软件是操作系统？下列哪些软件是操作系统？ nCS DOSOFFICE nWINDOWS C+Realplay n金山毒霸 UNIX 资源管理器 nLINUX QQORACLE nAndroid Symbian Mac OS 13 Windows = 操作系统？ 14 你所知道的操作系统你所知道的操作系统 MS DOS WIN

6、DOWS UNIX（Solaris，BSD） LINUX NETWARE OS/2、OS/390 MAC OS、iOS BlackBerry 、 Android 、 Symbian 操操 作作 系系 统统 的的 作作 用？用？ 15 操作系统为我们做了什么？ 什么时候感觉到操作系统的存在？ 16 操作系统做什么？操作系统做什么？ #include #include int main(int argc, char int main(int argc, char * *argv) argv) puts( puts(“Hello world!); Hello world!); return 0; r

7、eturn 0; 17 1 1、用户告诉操作系统执行、用户告诉操作系统执行hellohello程序程序 2、操作系统找到该程序，检查其类型、操作系统找到该程序，检查其类型 3、检查程序首部，找出正文和数据的地址、检查程序首部，找出正文和数据的地址 4、文件系统找到第一个磁盘块、文件系统找到第一个磁盘块 5、父进程需要创建一个新的子进程，执行、父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序程序 6、操作系统需要将执行文件映射到进程结构、操作系统需要将执行文件映射到进程结构 7、操作系统设置、操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处上下文环境，并跳到程序开始处 8、操作系统分配一页内存，并

8、将代码从磁盘读入，开始执行、操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，开始执行 9、程序的第一条指令执行，若失败则缺页中断、程序的第一条指令执行，若失败则缺页中断 18 10、程序执行系统调用，操作系统找到字符串被送往的设备、程序执行系统调用，操作系统找到字符串被送往的设备 11、设备由一个进程控制、设备由一个进程控制 12、操作系统将字符串送给该进程、操作系统将字符串送给该进程 13、该进程告诉窗口系统它要显示字符串、该进程告诉窗口系统它要显示字符串 14、窗口系统确定这是合法的操作，将字符串转换成像素、窗口系统确定这是合法的操作，将字符串转换成像素 16、窗口系统将像素写入存储映像区、窗口

9、系统将像素写入存储映像区 17、视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器、视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器 18、显示器发射电子束、显示器发射电子束 19、在屏幕上看到、在屏幕上看到“hello world” 19 操作系统的任务操作系统的任务 1 1、程序的启动和中止程序的启动和中止： 负责启动每个程序，以及结束程序的工作负责启动每个程序，以及结束程序的工作 2 2、完成与硬件有关的工作完成与硬件有关的工作：涉及物理地址、设备接口寄存器、设备接：涉及物理地址、设备接口寄存器、设备接 口缓冲区；代码量大，需硬件知识；需随硬件的变化而变化口缓冲区；代码量大，需硬件知识；需随硬

10、件的变化而变化 3 3、完成与应用无关的工作完成与应用无关的工作：易于使用，基本服务，统一性，：易于使用，基本服务，统一性， 4 4、为常用基本操作提供实用程序为常用基本操作提供实用程序：程序开发等：程序开发等 5 5、计算机系统的效率与安全问题计算机系统的效率与安全问题：资源共享和分配、并发技术：资源共享和分配、并发技术 资源的共享：空间上的共享资源的共享：空间上的共享+ +时间上的共享时间上的共享 20 学习操作系统的理由学习操作系统的理由 1 1、知其然、知其所以然、知其然、知其所以然 总体上掌握系统设计原理，让电脑不再神秘 2 2、设计思路为我所用、设计思路为我所用 操作系统包括了所有

11、软件设计/实现问题 资源共享和管理、安全和身份验证、灵活性、友好界面设计 3 3、专业借鉴、专业借鉴 加深对操作系统的理解，有利于深入编程，编程时借 鉴操作系统的设计思想和算法 4 4、知识和运用的迁移、知识和运用的迁移 可能使用Windows之外的其他操作系统 21 课程性质课程性质 专业理论课，为以后应用奠定理论基础专业理论课，为以后应用奠定理论基础 借助上机编程加深对概念、原理的理解借助上机编程加深对概念、原理的理解 需要阅读、思考、动手相结合需要阅读、思考、动手相结合 22 课程安排课程安排 n课堂教学为主课堂教学为主 n安排安排4次上机实习次上机实习 n加强预习，阅读参考书，带着问题

12、上课加强预习，阅读参考书，带着问题上课 23 计科专业考查方式计科专业考查方式 考勤考勤10% 作业作业15% 实验实验15% 课程论文课程论文10% 期末期末考试考试50% 24 参考书 操作系统设计与实现操作系统设计与实现Andrew S. Tanenbaum 电子工业出版社 操作系统精髓和设计原理操作系统精髓和设计原理William Stallings 机械工业出版社 操作系统之哲学原理操作系统之哲学原理邹恒明机械工业出版社 课程教学平台课程教学平台 课程教学平台课程教学平台 27 一、操作系统的概念一、操作系统的概念 二、操作系统的功能二、操作系统的功能 三、操作系统的发展历史及类型三

13、、操作系统的发展历史及类型 四、操作系统的基本特征四、操作系统的基本特征 五、计算机硬件简介五、计算机硬件简介 第一章、绪论第一章、绪论 28 一、操作系统的概念一、操作系统的概念 计算机系统的层次计算机系统的层次 操作系统目标：操作系统目标： 1）裸机）裸机 易于用户使用的虚拟机。易于用户使用的虚拟机。 2）充分利用硬件资源，提高使用效率。）充分利用硬件资源，提高使用效率。 软件软件 应用软件（管理、字处理、杀毒、游戏）应用软件（管理、字处理、杀毒、游戏） 系统软件系统软件 语言处理程序、连接装配、语言处理程序、连接装配、 工具软件等工具软件等 操作系统操作系统 硬件功能硬件功能 首次扩充首

14、次扩充 硬件硬件裸机（裸机（CPU、存储器、存储器、I/O设备）设备）物质基础物质基础 29 操作系统的直观理解操作系统的直观理解 操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。 用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。 操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。 30 操作系统提供一系列服务操作系统提供一系列服务 用户界面用户界面内存保护与管理内存保护与管理文件存取文件存取 设备控制设备控制多任务执行多任务执行硬件控制硬件控制 安

15、全保护安全保护错误检测及系统恢复错误检测及系统恢复网络服务网络服务 31 操作系统定义操作系统定义 是控制和管理计算机软件和硬件资源，合理组是控制和管理计算机软件和硬件资源，合理组 织计算机工作流程，方便用户的程序的集合。织计算机工作流程，方便用户的程序的集合。 评价标准：评价标准： 1 1、有效有效：系统效率（系统效率（CPUCPU充足与否）充足与否） 资源利用率（内存、外部设备是否忙碌）资源利用率（内存、外部设备是否忙碌） 2 2、合理合理：公平与否？不公平则会产生公平与否？不公平则会产生“死锁死锁”或或“饥饥 饿饿” 3 3、方便方便：用户界面用户界面 32 二、操作系统的功能二、操作系

16、统的功能 最主要功能：资源管理（记录、分配、回收）最主要功能：资源管理（记录、分配、回收） 资源分为四类：处理机、存储器、外部设备、信息（程序资源分为四类：处理机、存储器、外部设备、信息（程序+数据）数据） 从资源管理的角度：从资源管理的角度： 1、处理机管理：第三、四章处理机管理：第三、四章 2、存储管理：存储管理： 第五章第五章 3、设备管理：设备管理： 第九章第九章 4、文件管理：文件管理： 第八章第八章 从合理组织工作流程，方便用户的的角度：从合理组织工作流程，方便用户的的角度： 5、作业管理：、作业管理： 第二章第二章 33 本本 课课 程程 线线 索索 操作系统概述操作系统概述 作

17、业管理作业管理 进程管理进程管理 存储管理存储管理 文件管理文件管理 设备管理设备管理 功功 能能 划划 分分 UNIX 系统系统 34 操作系统的结构操作系统的结构 35 操作系统分成四个层次操作系统分成四个层次 n驱动程序驱动程序： 最底层的直接控制和监视各类硬件的部分，向其他部最底层的直接控制和监视各类硬件的部分，向其他部 分提供一个抽象、通用的接口。分提供一个抽象、通用的接口。 n内核内核： 操作系统之最核心部分，通常运行在最高特权级，负责提操作系统之最核心部分，通常运行在最高特权级，负责提 供基础性、结构性的功能。包括与硬件紧密相关的模块、运行频率供基础性、结构性的功能。包括与硬件紧

18、密相关的模块、运行频率 高的公用模块；功能多为中断处理、进程管理、对外设的基本操作。高的公用模块；功能多为中断处理、进程管理、对外设的基本操作。 n接口库接口库：是一系列特殊的程序库，它们把系统所提供的基本服务：是一系列特殊的程序库，它们把系统所提供的基本服务 包装成应用程序所能够使用的编程接口，是最靠近应用程序的部分。包装成应用程序所能够使用的编程接口，是最靠近应用程序的部分。 n外围外围： 所谓外围，是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部所谓外围，是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部 分，通常是用于提供特定高级服务的部件。分，通常是用于提供特定高级服务的部件。 36 三、操作系统的发

19、展历史及类型三、操作系统的发展历史及类型 1、手工操作、手工操作 2、单道批处理、单道批处理 3、多道批处理、多道批处理 4、分时系统、分时系统 5、实时系统、实时系统 6、通用操作系统、通用操作系统 7、个人计算机操作系统、个人计算机操作系统 8、网络操作系统、网络操作系统 9、分布式操作系统、分布式操作系统 nCTSS nMULTICS nUNIX nMINIX nLINUX nCP/M nMS-DOS nWindows nMac OS X 38 1、手工操作、手工操作 方式：方式： 程序员将程序、数据通过纸带或卡片输入对应输入机，再送入计算机，程序员将程序、数据通过纸带或卡片输入对应输入

20、机，再送入计算机， 程序执行完后，程序员取走结果，在执行下一次操作。程序执行完后，程序员取走结果，在执行下一次操作。 背景：背景： 运算速度慢运算速度慢(千次千次/秒秒)，一道程序独占全机，手工操作所占比例并不大。，一道程序独占全机，手工操作所占比例并不大。 特点：特点： 1）一个用户独占全机，资源浪费。）一个用户独占全机，资源浪费。 2）CPU等待人工操作，输入等待人工操作，输入执行执行输出。输出。 缺点：缺点： 资源利用率低，人工输入输出的慢速度与提高的资源利用率低，人工输入输出的慢速度与提高的CPU运算速度的矛运算速度的矛 盾日益突出。盾日益突出。 39 2、单道批处理、单道批处理 方式

21、：方式：将一批作业编成一个作业执行序列，由监督程序自动依次处理。将一批作业编成一个作业执行序列，由监督程序自动依次处理。 1）联机批处理：）联机批处理：在主机控制下实现作业的自动转接，减少了人工干预时间，在主机控制下实现作业的自动转接，减少了人工干预时间， 但慢速外设仍与主机串行工作，但慢速外设仍与主机串行工作，CPU等待外设。等待外设。 2）脱机批处理：）脱机批处理：低速输入输出操作可以脱离主机进行，主机针对磁带进行高低速输入输出操作可以脱离主机进行，主机针对磁带进行高 速输入输出，两阶段的输入输出过程可并行，减少了速输入输出，两阶段的输入输出过程可并行，减少了CPU等待外设的时间。等待外设

22、的时间。 实现：实现：由监督程序控制作业的自动过渡运行，输入输出控制由通道、由监督程序控制作业的自动过渡运行，输入输出控制由通道、 中断技术、缓冲技术实现。中断技术、缓冲技术实现。 优点：优点：实现了作业的自动过渡，改善了实现了作业的自动过渡，改善了CPU与与I/O设备使用效率。设备使用效率。 40 卡片卡片 早期批处理系统早期批处理系统 IBM 1401 IBM 7094 IBM 1401 输入磁带输入磁带 磁带机磁带机 卡片阅读机卡片阅读机 输出磁带输出磁带 打印打印 机机 IBMSYS：为为7094机配备机配备,由监控程序由监控程序,特权指令特权指令,存储保护和简单的批处理构成存储保护和

23、简单的批处理构成 缺点：缺点：一个时刻一个时刻CPU及外设只能处理一个或一批作业：及外设只能处理一个或一批作业： 1） CPU与与I/O设备串行，相互等待，等待时空闲。设备串行，相互等待，等待时空闲。 2）难以充分利用越来越多的外设。）难以充分利用越来越多的外设。 3）程序运行中出现错误需人工干预，资源等待。）程序运行中出现错误需人工干预，资源等待。 42 3、多道批处理（、多道批处理（批处理批处理+多道程序技术多道程序技术） 方式：方式：按一定调度原则调几个作业入内存交替运行，分配资源的开销大。按一定调度原则调几个作业入内存交替运行，分配资源的开销大。 1）存放多道程序）存放多道程序 2）宏

24、观上并行）宏观上并行 3）微观上串行）微观上串行 4）CPU与与I/O并行操作并行操作 优点：优点：提高了提高了CPU、外设、内存的利用率，以及系统吞吐量。、外设、内存的利用率，以及系统吞吐量。 缺点：缺点： 1）无交互作用能力。）无交互作用能力。 2）平均周转时间长。）平均周转时间长。 3）无远地用户终端通讯能力。）无远地用户终端通讯能力。 43 计算机系统硬件的工作周期计算机系统硬件的工作周期 设备设备周期周期 周期扩大周期扩大1亿倍亿倍 处理器处理器10纳秒纳秒1秒秒 高速缓存高速缓存20纳秒纳秒2秒秒 内存内存100纳秒纳秒10秒秒 磁盘磁盘9毫秒毫秒10.4天天 44 45 4、分时

25、系统（、分时系统（联机多用户交互式操作系统联机多用户交互式操作系统） 将将CPU运行时间划分成很短的时间片，若干作业同时存放在内存中，组运行时间划分成很短的时间片，若干作业同时存放在内存中，组 织成队列轮流在织成队列轮流在CPU上运行一个时间片；若一个作业在一个时间片内未运行上运行一个时间片；若一个作业在一个时间片内未运行 完，暂时中断，把下一时间片让给下一个作业，等待下一轮的分配；等待期完，暂时中断，把下一时间片让给下一个作业，等待下一轮的分配；等待期 间可通过终端与用户会话，使用户请求及时得到响应。间可通过终端与用户会话，使用户请求及时得到响应。 特点：特点： 1）同时性同时性（多路性多路

26、性）：一机对多台终端，多个用户同时使用计算机。）：一机对多台终端，多个用户同时使用计算机。 2）独立性独立性：每个用户彼此独立操作，感觉不到其它用户的存在。：每个用户彼此独立操作，感觉不到其它用户的存在。 3）交互性交互性：人机对话，联机操作：人机对话，联机操作 4）及时性及时性：用户请求可在很短时间内得到响应。：用户请求可在很短时间内得到响应。 46 响应时间影响因素：响应时间影响因素： 响应时间响应时间 T = 用户个数用户个数 n * (时间片大小时间片大小 q + 对换时间对换时间 r)= n * q 1)对换速度对换速度 2)用户个数用户个数 3)时间片时间片 4)对换信息量对换信息

27、量 将诸多因素权衡考虑，使缩短响应时间、增加系统吞吐量、将诸多因素权衡考虑，使缩短响应时间、增加系统吞吐量、 减少系统开销达到平衡。减少系统开销达到平衡。 47 5、实时系统、实时系统 计算机及时响应外部事件的请求，在规定很短的时间内完成对该事件的计算机及时响应外部事件的请求，在规定很短的时间内完成对该事件的 处理，并控制所有实时设备和任务协调一致地运行。系统对特定输入作出的处理，并控制所有实时设备和任务协调一致地运行。系统对特定输入作出的 反应所具有的速度足以控制发出实时信号的那个设备。反应所具有的速度足以控制发出实时信号的那个设备。 1、实时过程控制：工业控制，军事控制，导航系统、实时过程

28、控制：工业控制，军事控制，导航系统 2、实时信息处理：电讯（自动交换），银行，飞机订票、实时信息处理：电讯（自动交换），银行，飞机订票 实时系统实时系统分时系统分时系统 及时性及时性 以控制过程所能接受的延迟确定，毫秒、以控制过程所能接受的延迟确定，毫秒、 微秒级。微秒级。 以人们能接受的等待时间确定，以人们能接受的等待时间确定， 秒级。秒级。 交互性交互性 具有特殊用途的专用系统，限于访问，具有特殊用途的专用系统，限于访问， 不能修改。不能修改。 向用户提供数据处理、资源共享，向用户提供数据处理、资源共享， 交互会话性、服务性强。交互会话性、服务性强。 可靠性可靠性 要求极高，采用多级容错措

29、施和双机系要求极高，采用多级容错措施和双机系 统，保证不间断。统，保证不间断。 相对要求较低。相对要求较低。 48 6、通用操作系统、通用操作系统 兼有批处理、分时、实时处理和多重处理中两者或以上功能的操作系兼有批处理、分时、实时处理和多重处理中两者或以上功能的操作系 统。统。 多重处理系统：多个多重处理系统：多个CPU，真正同时运行多道程序。，真正同时运行多道程序。 多道程序系统：一个多道程序系统：一个CPU，交替处理多道程序。，交替处理多道程序。 例如：分时系统与批处理系统结合例如：分时系统与批处理系统结合: “前台前台”：需频繁交互的作业：需频繁交互的作业 “后台后台”：时间性要求不强的

30、作业：时间性要求不强的作业 49 7、个人计算机操作系统（、个人计算机操作系统（ DOS、Windows） 联机的交互式的单用户操作系统联机的交互式的单用户操作系统 接口友好接口友好 与多媒体技术相结合与多媒体技术相结合 具有高速信息处理能力具有高速信息处理能力 50 8、网络操作系统、网络操作系统 （Windows NT/2000 Server 、Unix、Linux、NetWare ） 网络：网络：通过通信设备把地理上分散、具有自治功能的多个计算机系统通过通信设备把地理上分散、具有自治功能的多个计算机系统 互连起来，实现信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。互连起来，实现信息交换、

31、资源共享、可互操作和协作处理的系统。 网络操作系统：网络操作系统：使网络上各计算机方便有效地共享网络资源、为网使网络上各计算机方便有效地共享网络资源、为网 络用户提供各种服务的软件和有关规程的集合。除了一般操作系统的基络用户提供各种服务的软件和有关规程的集合。除了一般操作系统的基 本功能之外，还具有一下功能：本功能之外，还具有一下功能： 1）提供高效可靠的通信能力。）提供高效可靠的通信能力。 2）提供多种网络服务功能：）提供多种网络服务功能： 远程作业录入处理、文件传输、电子邮件、远程打印。远程作业录入处理、文件传输、电子邮件、远程打印。 51 9、分布式操作系统、分布式操作系统 分布式计算机

32、系统分布式计算机系统 由多台地位平等的计算机组成，系统的资源为所有用户共享，任意由多台地位平等的计算机组成，系统的资源为所有用户共享，任意 两台计算机之间可以进行信息通信，并互相协作完成共同的任务，可以两台计算机之间可以进行信息通信，并互相协作完成共同的任务，可以 无主次之分，向用户提供统一接口。无主次之分，向用户提供统一接口。 1、拥有统一的操作系统、拥有统一的操作系统 2、资源进一步共享、资源进一步共享 3、透明性：资源共享、透明性：资源共享,分布分布.用户并不知道用户并不知道,对用户来讲是透明的对用户来讲是透明的. 4、自治性：、自治性： 处于分布式系统的多个主机处于平等地位处于分布式系

33、统的多个主机处于平等地位 分布式操作系统分布式操作系统 在网络基础上开发，在统一操作系统的管理下，对全网实行统一网在网络基础上开发，在统一操作系统的管理下，对全网实行统一网 络管理，为用户提供统一界面，逻辑上更紧密，对多机合作的要求更高，络管理，为用户提供统一界面，逻辑上更紧密，对多机合作的要求更高， 要求系统响应更快、吞吐量更大、可靠性更高。要求系统响应更快、吞吐量更大、可靠性更高。 1）资源管理）资源管理2）任务分配）任务分配 3）分布式进程的同步和通信）分布式进程的同步和通信4）管理程序的浮动）管理程序的浮动 52 网络和分布式的区别网络和分布式的区别 （1 1）分布具有各个计算机间相互

34、通讯，无主从关系；网络有主从关系。）分布具有各个计算机间相互通讯，无主从关系；网络有主从关系。 （2 2）分布式系统资源为所有用户共享；而网络有限制地共享。）分布式系统资源为所有用户共享；而网络有限制地共享。 （3 3）分布式系统中若干个计算机可相互协作共同完成一项任务。）分布式系统中若干个计算机可相互协作共同完成一项任务。 53 10、嵌入式操作系统、嵌入式操作系统 在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系 统，它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大统，它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大 设备、装置或系统可以不是设备

35、、装置或系统可以不是“计算机计算机”，通常工作在反应，通常工作在反应 式或对处理时间有较严格要求环境中。式或对处理时间有较严格要求环境中。 嵌入式操作系统嵌入式操作系统： 是运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及是运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及 它所操作、控制的各种部件装置等等资源进行统一协调、它所操作、控制的各种部件装置等等资源进行统一协调、 调度、指挥和控制的系统软件。调度、指挥和控制的系统软件。 54 嵌入式操作系统的应用嵌入式操作系统的应用 智能卡智能卡 移动通信移动通信 计算机外设计算机外设 机顶盒机顶盒 零售设备零售设备 印刷机印刷机 复印机复印机 互联网服

36、务器互联网服务器 电话交换设备电话交换设备 55 典型嵌入式操作系统的特性典型嵌入式操作系统的特性 n 完成某一项或有限项功能，不是通用型的完成某一项或有限项功能，不是通用型的 n 在性能和实时性方面有严格的限制在性能和实时性方面有严格的限制 n 能源、成本和可靠性通常是影响设计的重要因素能源、成本和可靠性通常是影响设计的重要因素 n 占有资源少、易于连接占有资源少、易于连接 n 系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生成系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生成 56 嵌入计算的各种应用特点嵌入计算的各种应用特点 n掌上电脑：掌上电脑： 运算速度：运算速度： 100 KIPS 在大小上优化、支持手写

37、、低能耗在大小上优化、支持手写、低能耗 n工业设备：工业设备： 运算速度：运算速度： 1 MIPS 安全优先，控制流程为主安全优先，控制流程为主 n军事装备：军事装备： 运算速度运算速度 ：1 GIPS 可靠性最重要可靠性最重要 57 操作系统的新领域操作系统的新领域 n有线电视机顶盒领域，有线电视机顶盒领域，PowerTV n移动通信领域，移动通信领域，EPOC n掌上计算机领域，掌上计算机领域，PalmOS, Windows CE n数字影像领域，数字影像领域，Digita 58 四、现代操作系统的基本特征四、现代操作系统的基本特征 1、并发性并发性：两个或多个事件在同一段时间内发生，宏观并行，微观串行。两个或多个事件在同一段时间内发生，宏观并行，微观串行。 2、资源共享资源共享：资源供多个用户使用。资源供多个用户使用。 3、虚拟性虚拟性：通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。 4、异步性异步性：每个程序以怎样的速度推进不可预知，运行过程是动态的，每个程序以怎样的速度推进不可预知，运行过程是动态的， 但环境相同时运行结果一定相同。在操作系统中可运行多道用户程序，而但环境相同时运行结果一定相同。在操作系统中可运行多道用户程序，而 每个用户程序的运行时间、要使用哪些系统资源、使用多长时间、使用的每个用户程序的运