第一讲高级操作系统.ppt

1、北京大学计算机科学技术系Peking University,Department of Computer Science return 0; , 程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串, 用户告诉操作系统执行hello程序, 操作系统找到该程序，检查其类型, 检查程序首部，找出正文和数据的地址, 文件系统找到第一个磁盘块, 父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序, 操作系统需要将执行文件映射到进程结构, 操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处, 程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生, 操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行, 更多的缺页中断，读入更多的页面

2、, 操作系统检查字符串的位置是否正确, 操作系统找到字符串被送往的设备, 设备是一个伪终端，由一个进程控制, 操作系统将字符串送给该进程, 该进程告诉窗口系统它要显示字符串, 窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素, 窗口系统将像素写入存储映像区, 视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器（重画屏幕）, 显示器发射电子束, 你在屏幕上看到hello world,（1）程序的执行 负责启动每个程序 以及结束程序的工作 （2）完成与硬件有关的工作 （3）完成与应用无关的工作 易于使用，基本服务，统一性 （4）计算机系统的效率与安全问题,操作系统的工作,硬件相关：,应用程序 -

3、 虚机器界面 操作系统 - 物理机器界面 硬件,假如没有操作系统？怎样将目标代码送给硬件？怎样输出打印结果？ 人们将对二进制程序操作 从二极发光管读答案,硬件相关（续1）：,指实现代码中包含存储器的物理地址，包含对设备接口寄存器和设备接口缓冲区的读写等等 实现该工作的过程代码和硬件因素密切相关，即需要设置与测试、使用物理地址、设备接口寄存器等等 硬件相关必然复杂繁琐、代码量大 硬件相关的工作，其实现代码不通用,硬件相关（续2）：,由于操作系统承担了上述工作，在其之上的各类程序就没有必要直接同硬件打交道了。硬件改变时，操作系统相应变化即可，其他的程序不用作出改变 硬件相关还表现在有关硬件的状态必

4、定带来对应代码的变化,与应用无关：,是指这些工作是任何一个程序都需要的、最基本的工作 它们具有共性，工作过程相同与具体应用无直接关系，即与用户所关心的应用目标无直接关系,操作系统的定义,操作系统是计算机系统中的一个系统软件， 是一些程序模块的集合,它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行。,有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足与否，内存、外部设备是否忙碌）,合理： 公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿”,方便： 用户界

5、面,操作系统的特征,并发： 在计算机系统中同时存在多个程序 宏观上：这些程序是同时在执行的 微观上：任何时刻只有一个程序在执行 即微观上这些程序在CPU上轮流执行 并行：(与并发相似，但多指硬件支持）,共享： 操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源,操作系统特征（续）,随机性： 操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行响应 如何考虑周密、设计适当,研究操作系统的几种观点,作为软件来看的观点,资源管理的观点,进程的观点,虚机器观点,服务提供者观点,1.作为软件来看的观点,软件的特性 外在特性： 软件是种语言,是界面 界面:使用方式 （命令,系统调用等) 内在特性： 软件的结构

6、 a.由有几部分组成 b.每个部分的功能 c.部分之间的关系,2.资源管理的观点,操作系统-资源管理者 硬件资源： CPU，内存，外部设备(I/O设备，外存，时钟，网络接口等) 软件资源： 硬盘上的文件，信息,管理资源,记录资源使用状况 如 哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用,使用多长时间等 合理的分配资源 静态分配策略 (在程序运行前分配，但效率不高) 动态分配策略 (在程序运行过程中何时用资源，何时分配。其缺点是会出现死锁) 具体完成分配 回收资源,3.进程的观点,是从操作系统运行的角度动态的观察操作系统 从这个观点来看： 操作系统是由一些可同时独立运行的进程和一个对这些进程进行协调的核心组

7、成.,进程：,完成某一特定功能的程序 是程序的一次执行过程 是动态有生命的，当它执行时存在，否则消亡,4.虚机器观点,从操作系统内部结构来看： 把操作系统分成若干层 每一层完成其特定功从而构成一个虚机器，并对上一层提供支持 通过逐层功能扩充,最终完成整个操作系统虚机器 而操作系统虚机器向用户提供各种功能, 完成用户请求,5. 服务提供者的观点,在操作系统之外从用户角度来看： 操作系统为用户提供一组功能强大的、方便易用的命令或系统调用,6.其他观点,操作系统作为 仲裁者（协调者） 使多个应用程序/用户高效 公平地一起工作 保护用户不互相干扰 例子：并发，存储保护 文件系统，网络,操作系统作为 管

8、理程序 硬件平台扩展为运行平台 运行平台是承载应用程序的载体,平台之争 企业竞争的范围已经超出了市场、 资本和技术 竞争的焦点： 表面上：平台（标准） 实质上：争夺产业的制高点,操作系统作为 幻觉制造者(illusionist) 提供硬件的高层界面，取消硬件限制 操作系统提供无限的内存、无限的CPU,操作系统作为 管理者(government) 有效合理地分配资源，保护用户不受侵犯 提供安全、保密措施,操作系统作为 历史教员 学习过去，预测未来,操作系统作为 A PARENT,程序创建和执行 存取I/O设备 控制对文件的存取 系统存取 错误检测和回应 统计,操作系统作为 标准服务提供者 提供每

9、个用户需要的标准工具 如标准库、窗口系统,操作系统的发展,操作系统发展是随着计算机硬件技术、应用软件的发展而发展的 目标：充分利用硬件 提供更好的服务,第一台数字计算机,英国数学家Charles Babbage（1792-1871）设计 Babbage投入了毕生精力 但却没能让它成功地运行起来 因为当时的技术不可能达到需要的精度 当然，这个分析机没有操作系统,1936年 图灵（A.M.Turing）发表划时代论文 论可计算数及其在判定问题中的应用 论述了一种“图灵机”只要为它编好程序 它就可以承担其他机器能作的任何工作 重要性: 世界上还没人提出通用计算机概念前 图灵已在理论上证明了它存在的可

10、能性,电子计算机之父,电子计算机之父,德国人兰德楚泽（Konrad Zuse）最早提出了“程序设计”的概念 1949年楚泽的Z4计算机 安装在瑞士苏黎士技术学院 一直稳定地运行到1958年 美国人冯诺依曼（John von Neumann）提出了“存储程序”的概念,所有的这些“电子计算机之父”们 计算机先驱者们 没有提及有关计算机“操作系统”的任何思想 也没有在“操作系统”的设计方面进行任何尝试,二战对武器设计的需要 美国、英国和德国等国家 开始了电子数字计算机的研究工作 哈佛大学的Howard Aiken 普林斯顿高等研究院的John Neumann（冯诺依曼） 宾夕法尼亚大学的J.Pres

11、per Eckert和William Mauchley 德国电话公司的Konraad Zuse以及其他一些人 都使用真空管成功地建造了运算机器,早期数字计算机的演变操作系统硬件基础的完善,第一台数字电子计算机 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 1943年开始建造 1946年投入使用 用于弹道计算 第一颗原子弹的计算,没有程序设计语言（甚至没有汇编），更谈不上操作系统 程序员提前预约一段时间,然后到机房将他的插件板插到计算机里 期盼着在接下来的时间中 几万个真空管不会烧断 从而可以计算自己的题目,运算速度：10000次/每秒

12、, 18000个真空管, 占地182平方米，重量130吨，功耗140kW,早期数字计算机 没有任何操作系统 程序：人工编制二进制代码 输入：通过卡片或者纸带输入计算机 完成之后按下控制台运行键 命令计算机开始运行 运行结果：通过卡片、纸带以及氖灯显示 完全依赖人工运行方式 运行效率非常低,新创造发明大事记,1947年，晶体管发明 1948年，英国Manchester 大学 依据“存储程序”概念 建造了第一台具有随机存取存储器 可存储程序和数据的计算机 1951年，第一台“旋风”实时控制计算机投入运行 用于美国防空系统 软磁盘在这一年发明 第一台通用计算机UNIVAC I投入运行,第一台实时控制

13、计算机 “旋风”（Whirlwind）计算机,1952年， IBM 推出IBM 701型真空管计算机 用于科学计算，配有卡片阅读机，打印机，磁鼓 第一台磁带机，已经构成了完整的输入、运算处理和输出能力 1953年，王安博士发明磁芯存储器。 1954年 ，IBM 推出IBM 704型计算机 第一台具有变址和浮点运算能力的商用数字计算机 1955年 ，IBM 推出第一台晶体管计算机IBM 608型。 1957年，Fortran由IBM公司设计完成 1958年，LISP程序设计语言出现 1959年，IBM 推出IBM 1401数据处理系统 共销售了一万余台 配有IBM 1403 高速打印机，现代“链

14、式”打印机的先驱,批处理操作系统技术出现的背景,50年代中后期，系统的运行方式依旧： 运算程序通过卡片机、纸带机和输入内存 运算完毕之后，再启动输出打印机打出结果 当时，计算机稀少，的机时费用昂贵 大段的时间在等待输入和输出过程中浪费了 官僚主义在计算中心也到处存在 严重影响了计算机效率的提高 用户上机时间的安排，甚至以日为单位安排,东部联合计算机会议（Eastern Joint Computer Conference） 用户提出能否使计算机作业更流畅一些，效率高一些 用户的反映，得到当时系统管理员们的重视 1955年，第一套批处理管理程序（Batch Processing Monitor P

15、rogram） 由General Motors Research Center开发在IBM 701上运行 1956年，由于IBM 701机不稳定 用户General Motors 和 North American Aviation 于在IBM 709机上改写了批处理管理程序，称为GM/NAA I/O System 由North American Aviation开发的管程 （FMS ，FORTRAN Monitor system）也在IBM 709投入运行 1960年，GM/NAA I/O System被的IBM用户组织SHARE进一步发展 成为SHARE Operating System (

16、SOS),批处理操作系统技术出现的背景 (2),软件开放性早期操作系统诞生的温床,早期的计算机用户们在实际应用上的需求 对计算机软件设计的开放性思想 是操作系统发展的强大动力 这时期的操作系统 不仅是完全开放的 而且是免费共享的,操作系统没有被任何一位“计算机之父”所预见 早期操作系统，批处理系统的出现 说操作系统的出现是必然的、不可避免的 为了有效的利用昂贵而又稀缺的计算资源 电子数字计算机 就必然会寻找有效管理计算资源的方法 让计算机系统本身拥有系统资源的管理能力 操作系统,启示,操作系统性能的提高围绕资源管理性能的竞赛,60年代初期，英国Manchester 大学 推出Atlas I S

17、upervisor 早期操作系统 首先引进了系统调用（system calls） 虚拟存储（virtual memory）的概念 有了系统调用 系统管理员可使用操作系统提供的内部功能 应用程序设计师也可通过系统调用 使用操作系统的一些内部功能 同时又不影响OS自身的运行和安全 有了虚拟存储 计算机程序不再受物理存储器大小的限制 IBM 701机：内存 2K，36位字的容量 IBM 704机：内存32K，36位字的容量,分时操作系统的出现,1962年，麻省理工学院得到一台IBM 7090计算机 配有FMS批处理系统， 32K 字节内存 0.35 MIPS运算速度， 当时价值350万美元 麻省教授

18、Herb Teager 和 Marvin Minsky 提出希望能够有类似在旋风计算机上的工作方式 能够快速得到运算的结果 John McCarthy 提出了 “在IBM 7090上的分时运行程序”， 并进行了实验 1959年Teager 和McCarthy共同发表 “分时程序测试”报告 CTSS 分时系统思想在实际应用中取得了巨大的成功,启示,分时系统的出现，是： 提高计算机运算效率与改善人机交互界面 两个方面的努力而产生的结果 把CPU的处理时间划分为时间片 每个时间片处理一个终端上的交互操作 充分利用了计算机高速运算处理的特点 妥善地解决了 大量终端交互要求和短暂处理时间间的矛盾 实现了

19、操作系统性能的一个大的飞跃,大型分时系统的实践Multics 项目,1962年，在ARPA支持下，MIT、贝尔实验室和通用电气公司 决定开发一种“公用计算服务系统” 希望能够同时支持整个波士顿地区所有的分时用户 称作Multics (MULTiplexed Information and Computing Service ) Multics设计目标： 使用便利的远程终端，大量终端通过电话线接入计算机主机 连续工作（无关机） 可变的配置能力，无需用户程序重新配置 高可靠的大型文件系统 大容量的用户信息共享 存储和构造层次化信息结构的能力 支持从数字运算到分时系统各种应用 多种程序设计环境和人机

20、界面 允许随技术的发展，而不断进化系统,段式存储思想是Multics 提出的重要思想之一 Multics的虚拟地址由18位段号和16位字偏移量组成 Multics文件系统：多级树形结构 并允许用户建立自己的子目录结构 Multics的每个文件都有文件保护机制 对于执行进程则采用一套保护环的安全机制 Multics系统几乎完全是由PL/1语言写成 约有30万行代码 实际运行的Multics硬件环境是一个多处理机系统 它允许当某个CPU被取出维护时 整个系统继续运行,Multics正式研制开始于1965年 研制难度超出了所有人的预料 第一阶段的目标原计划在几个月内实现 但直到1967年12月才得以

21、完成 长期的研制工作达不到预期目标 1969年4月贝尔实验室退出了研制工作 随后通用电气公司退出 经过努力， Multics于1969年10月开始在MIT投入使用 陆续销售和安装了几十个Multics系统 多数运行Multics的计算机系统在九十年代中陆续被关闭 最后一个运行Multics的计算机系统 在加拿大国防部于2000年10月30日17:08关闭,Multics引入了许多现代操作系统的重要概念的雏形 对现代操作系统的形成 特别是代UNIX的成功有着巨大的影响 Multics是第一个采用“层次化文件系统” （hierarchical file system）概念的系统 是今天人们在 Wi

22、ndows， MACOS， DOS，UNIX， Linux等等操作系统上时刻使用的文件系统 多语言支持能力 支持EPL、EPLBSA、PL/I、ALM、 COBOL 、FORTRAN 、BCPL等等,Multics的最大贡献,使UNIX的两个主要发明人Ken Thompson和Dennis Ritchie 有机会发挥他们的才智 充分吸收了有关Multics的设计思想和新概念 在UNIX中，许多命令，控制变量，shell文本等等和Multics一样 UNIX这个名称也是从Multics的发音中演化而来 Dennis Ritchie在Multics的工作是实现BCPL语言 Dennis Ritch

23、ie后来把BCPL语言改造为C语言 用C语言重新改写了UNIX操作系统 更重要的是，UNIX吸取了Multics中的教训 任何新生事物在经历了一次困难的诞生过程之后 它的第二次出现过程通常是比较顺利的 Multics为UNIX的成功储备了技术，培养了人才,操作系统设备无关性的尝试IBM System/360,60年代初期，第三代集成电路计算机开始出现 在当时，大多数计算机厂商都有几条完全不同的计算机生产线 然而开发和维护完全不同的产品，对厂商来说是昂贵的 一些计算机用户，在开始时只需要使用一台小计算机 后来可能需要一台较大的计算机 而且希望能在较大的计算机上更快地执行原有的程序。 厂家和用户都

24、需要系统软件在不同型号的计算机之间兼容 上述问题都是对当时的操作系统严重依赖特定的硬件 不具备设备无关性的反映 1964 年IBM 宣布推出System/360计算机系统 IBM公司试图通过引入System/360来一次性地解决上述两个问题 由于所有的计算机都有相同的体系结构和指令集 因此，在理论上，为一种型号机器编写的程序 可以在其他所有型号的机器上运行,“单一家族”思想也带来了缺点: 所有的软件，包括操作系统OS/360 都要能够在所有机器上运行 它要适用于所有型号的机器和不同的用途 IBM无法写出满足相互冲突需要的OS软件 其实当时别人也不能完成这项工作任务,整个OS/360操作系统 包

25、含数千名程序员写的数百万行汇编语言代码 系统占据了大量存储空间和一半的CPU时间 数百万行汇编代码中有成千上万处错误 IBM不断地发行新的版本试图更正这些错误 每个新版本在更正老错误的同时又引入新错误 所以随着时间的流逝 整个OS/360中错误数量大致保持不变 OS/360的设计者之一Fred Brooks 写过一本书描述开发OS/360的经验 其封面是一群史前恐龙陷入泥潭而不能自拔 这幅图画，恰当的表述了OS/360状况,IBM System/360计算机,现代操作系统的代表UNIX,1961年，以DEC的PDP-1作为起点 小型计算机开始崛起 PDP-1计算机4K个字长为18比特的内存 每

26、台售价120，000美元 今天看来，昂贵的不可思议 当时，它价格还不到IBM 7094的5% 所以该机型非常热销 PDP-1开辟了全新的小型计算机产业,小型计算机，电子游戏和UNIX的成功,1969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，Ken Thompson和Dennis M. Ritchie 想申请经费买计算机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准 项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7上，重新摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行”游戏 为了使游戏能够在PDP-7上顺利运行，他们陆续开发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实用程序、shell 和汇编程序 到了19

27、70年，在一切完成后，给新系统起了个同MULTICS发音相近的名字UNIX 随后，UNIX用C语言全部重写，自此，UNIX诞生了,世界上第一个真正体现了操作系统领域各种先进概念和技术的操作系统，是UNIX UNIX操作系统的出现，有它的偶然性和必然性 偶然性表现在 研究工作多次的报告，都没有得到上级主管的认可 因为这些领导害怕会再有一次类似于Multics项目的失败 玩游戏的结果，导致世界上最有名的操作系统之一出现 这也够偶然的了 必然性表现在 UNIX大部分技术上的特性 已经在Multics和其他一些操作系统上实验和实现 而这两位科学家对Multics的设计理念早已娴熟在心 这就是为什么只花

28、费了不到一年的时间 就基本设计完成UNIX的原型设计的原因,UNIX没有仅仅停留在 对以往操作系统的继承和发展这一高度上 UNIX对操作系统进行了前所未有的革新和创造 UNIX实现了操作系统的可移植性 与计算机硬件无关性 实现了对计算机外部设备的统一管理 引进了“特殊文件”（Special File）的概念 第一次把各种外部设备也看作文件 真正实现了对所有外部设备的统一管理,UNIX是现代操作系统的代表。Unix运行时的安全性、可靠性以及强大的计算能力赢得广大用户的信赖 促使UNIX系统成功的因素： 首先，由于UNIX是用C语言编写，因此它是可移植的，UNIX 是世界上唯一能在笔记本计算机、P

29、C机、工作站直至巨型机上运行的操作系统 第二，系统源代码非常有效，系统容易适应特殊的需求 最后，也是最重要的一点，它是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统,第四代大规模集成电路计算机（1980年-至今）,CP/M 操作系统 随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各种类型的个人计算机和软件层出不穷 1973年Gary Kildall看到对个人计算机操作系统的需求,设计了CP/M操作系统(Control Program/Microprocessor or Microcomputer) CP/M操作系统有较好的层次结构。它的BIOS把操作系统的其他模块与硬件配置分隔开，所以它的可移

30、植性好, 具有较好的可适应性和易学易用性 到了1981年，CP/M操作系统成为世界上流行最广的8位操作系统之一,微软MS DOS,个人计算机的成功，逼得IBM采取紧急战略行动,决定要在1980年尽快生产出微型计算机，以应付挑战 但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配套，IBM公司洽谈 CP/M操作系统不顺利，机遇落到了微软公司 在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经不可能，微软找到西雅图计算机产品公司，达成由微软经销西雅图计算机产品公司的QDOS操作系统的协议 当时西雅图公司并不知道QDOS将被转卖给IBM，否则历史将会怎样演变，谁也无法知晓,IBM在1981年推出个人计算机，宣布了D

31、OS操作系统 随着IBM PC和MS DOS普及，CP/M逐渐走向下坡路 MS DOS有优良的文件系统 但受到Intel x86体系结构的限制 缺乏以硬件为基础的存储保护机制 它属于单用户单任务操作系统 从1981的 1.0版到1998年在Windows 95/98之下的7.0版，MS DOS历经了16个年头 迄今仍有MS DOS爱好者继续开发各种DOS软件产品,拯救苹果公司的Macintosh(MAC OS),在推出IBM PC机后，市场卷起一股龙卷风 IBM自己也没有料到产品会有如此巨大的成功 IBM的成功说明必有其他公司失败。甚至连苹果公司也遇到了问题，销售数量落到了兰色巨人的后面 苹果

32、公司推出Lisa机遭到失败，Apple III型也遭到失败 分析家们认为，在微机市场上的战斗似乎兰色巨人要嬴了,施乐Palo Alto研究中心-70年代的计算机研究思想库,世界上第一台个人计算机Alto 1972年在这里出现 图形界面，手持鼠标，面向对象程序设计 微机网络，桌面出版和激光打印等等 具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里,1979年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果公司股票 作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员，包括乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司Palo Alto研究中心内部，并同该思想库的研究人员交谈 苹果公司对Palo Alto研究中心内的技术大感吃惊 他们更吃

33、惊的是，施乐公司在拥有这些宝贵技术的同时竟然什么也没有做！,对Palo Alto研究中心这些科学家们而言，苹果公司的人是他们第一次遇到真正理解他们技术的人 这些科学家们后来有的去了苹果公司，微软公司，有的最终创办了自己的公司 在访问的基础上，苹果决定立即开发采用这些新技术的个人计算机 苹果公司已看到 IBM PC机的技术有多么糟糕，但他们卖得又是特别的好,MAC OS、鼠标的新型个人计算机,1984年，人们看到一则广告：“What was that?”和对Macintosh的介绍, 这是配有图形界面操作系统 MAC OS和鼠标的新型个人计算机 MAC机一上市立即在市场上获得极大的成功 当年比尔

34、.盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使用的计算机 Macintosh把苹果公司从连续的失败中拯救出来 苹果公司又开始向前发展 正是Mac先进图形界面操作系统技术，超前PC机若干年，造就了一批苹果的忠实追随者,一波三折的微软Windows操作系统,1983年10月，PC机竞争厂家的图形界面相关产品上市 面对市场压力，比尔.盖茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系统 然而宣布容易，交货就不简单了，Windows交货期的灾难，成了当年计算机界的笑柄 直到1985年11月20日，Windows 1.0才正式上市,Windows的历史记录,Windows在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货

35、次数最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多 不过几年之后，Windows终于创造了销售成绩最佳的历史记录 1992年4月，推出Windows 3.1, 1993年5月，发表Windows NT Windows 95，Windows CE，Windows 98，Windows 2000，Windows XP,.net 个人计算机采用Windows占90以上，微软公司成了垄断PC行业的同义词,基于微内核的Mach操作系统,1975年Rochester大学开发了RIG 操作系统 系统设计者之一Richard Rashid 移居到CMU后，在DARPA支持下，1984年开始了Mach的

36、开发 希望Mach能与UNIX兼容，运行线程，更好的进程通信机制，支持多处理机及好的虚拟存储系统 Mach第一个版本是1986年为VAX 11/784四CPU多处理机发布 1988年的Mach 2.5版包含了大量的BSD UNIX的代码 1989年，Mach 内核中去掉了所有的BSD UNIX的代码，剩下了一个纯的Mach微内核，这就是Mach 3.0版本，它是OSF发布的基础,Mach中采用了许多当代操作系统使用的技术, 微内核、线程、进程间消息传递和面向对象的设计方法等等 在Mach的基础上，有不少用于微处理器、多处理器以及超级计算机的操作系统和实时嵌入式操作系统陆续设计和开发出来，如OS

37、F/1，DCE Unix, NeXT等等,IBM大型计算机操作系统OS/390,90年代末期，电子商务发展刺激对计算能力的要求，导致大型机市场的再度升温 三十年的改进,IBM S/390已成为有高可靠性、可扩展性、及安全可用性的现代大型计算机系统 支持即UNIX 95标准，UNIX应用程序可在IBM OS/390上运行 同时还可继续运行S/390应用程序，包括S/370上开发的应用程序 包括TCP/IP的多种通信协议，具有高网络安全性 采用面向对象程序设计、并行处理、分布式处理以及客户机/服务器技术，具有较强的互操作性、可移植性与可扩展性,由于历史渊源，OS/390有不同的系统运行方式: S/

38、370本机模式，支持原先在S/370运行的程序 ESA/390模式，支持到10个240M处理器内存和256个通道 ESA/390 LPAR模式，系统可分成最多十个部分，每个部分有自己的CPU，存储器和通道，且分别运行不同的操作系统，如S/370, ESA/370 和ESA/390等 在PC机时代，人们曾经估计大型计算机会衰亡 IBM S/390是大型计算机复活的一个典型 那么，在21世纪的Internet和后PC的时代，大型机还会有什么演化，只有让时间来说明,嵌入式操作系统的代表VxWorks,VxWorks支持各种工业标准，包括POSIX, ANSI C和TCP/IP网络协议 VxWorks

39、运行系统的核心是一高效率的微内核 微内核支持各种实时功能，包括快速多任务处理，中断支持，抢占式和轮转式调度 微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件 从只需几千字节存储器的深嵌式产品设计到复杂高端实时系统设计，开发人员有八十多个选件并可构成上百个不同的配置,VxWorks开发主机：Windows 9x,Windows NT, Sun Solaris, SunOS, HP-UX等 支持目标微处理器：86, 68k, PPC, CPU 32, i960, SPARC, SPARCLite, SH, ColdFire, R3000, R4000, C16X, ARM, MIPS等 在“极地登陆者

40、”号，“深空二号”和火星气候轨道器等登陆火星探测器上，就采用了VxWorks VxWorks负责火星探测器全部飞行控制，包括飞行纠正、载体自旋和降落时的高度控制等，而且还负责数据收集和与地球的通信工作 目前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额,装有VxWorks操作系统的返回式航天飞机X38,嵌入式操作系统的应用,电视机顶盒领域:PowerTV 移动通信领域:EPOC 掌上计算机领域:Palm OS,Windows CE 数字影像领域:Digita,Internet时代与Linux,1990年秋天，Linus在芬兰首都赫尔辛基大学学习操作系统课程，因为上机需要排队等待，Linus买了台PC机

41、，开发了第一个程序，程序包括两个进程，向屏幕上写字母，然后用定时器来切换进程 Linus需要终端仿真程序来存取Usenet新闻组的内容，于是他写了从调制解调器上接发信息的程序以及显示器、键盘和调制解调器的驱动程序 然后写了磁盘驱动程序，文件系统，一旦有了进程切换、文件系统和设备驱动程序，当然就拥有了一个操作系统原型，或者至少是它的一个内核 Linux就以这样极其古怪但也极其自然式问世,研究型操作系统,哈佛大学的VINO，使应用得以重用内核构件 犹他大学的OSKit，提供构造操作系统所需的基础构件 也提供高层次构件 OSKit可用来构造新的OS MIT Exokernel,该系统只有一个极小的核

42、 系统抽象通过Library Operating System完成,伯克利校园内的机群计算机系统,加州大学伯克利分校NOW机群操作系统，100台Ultra SPARC-I处理机集群，排名于世界最快的200台超级计算机之内 NASA空间飞行中心(GSFC)研制Beowulf项目开始于1994年，用商业化的微型计算机，Linux和以太网等构造机群。已有世界各地的约六十个大学和研究机构在使用,机群操作系统,操作系统的微型化,未来计算机系统的一个发展方向： 处处都有计算机、但又处处不见计算机 嵌入到周围各种设备、各种物品之中 每个设备、物品之中 都有计算机系统 自动进行相关的智能处理,加州伯克利大学研制的微型智能传感器 安装有微型操作系统，比硬币稍大,国内操作系统的研制状况,60年代末至70年代初 杨芙清院士主持 我国第一台百万次集成电路计算机（150）操作系统 支持多道程序运行，在石油勘探领域成功应用 70年代中后期 杨芙清院士主持 我国第一个全部用高级语言书写的DJS240机操作系统DJS200/XT2 层次管程结构模型，PCM设计方法，活跃管程结构