操作系统第11章 总结
第11章 网络操作系统
Bourne shell（sh）是标准的UNIX. shellh具有很强的编程能力
C shell（csh）由Bill Joy编写,与c语言很相似
Korn shell（ksh）由Dave Korn编写.它具有C shell 的所有特性, 却使用Bourne shell的语法
网络操作系统的基本任务
★ 屏蔽本地资源与网络资源的差异,完成网络资源的管理并为
用户提供各种基本网络服务功能
网络操作系统的基本服务功能
文件服务
打印服务
数据库服务
通信服务 信息服务 分布式服务
网络操作系统与单机操作系统的差别
网络操作系统与单机操作系统(不论是单用户操作系统如 MS-DOS,还是多用户操作系统如OS-2)是有差别的, 因为 它们提供的服务类型不同
Linux具有UNIX操作系统所有的基本特征.包括：
遵循PSOIX标准 支持多用户访问和多任务编程 支持多种文件系统 支持TCP/IP、SLIP和PPP
Linux与其他Unix版本的不同之处:
Linux是一个完全免费的操作系统 ◆ UNIX系统大多是与硬件配套的,而Linux则可运行在多种硬件平台上
主机 B 文件服务器
主机 A
主机 A
主机 B
图8.2（a）对等式模式
图8.2（b）文件服务器模式
客户机/服务器模式
后期的非对等式网络操作系统采用了客户机/服务器（Client/Server 简称为C/S）模式的运行机制
操作系统第11章
第十一章其他操作系统简介§1 MVS§2VM§3VAX/VMS§4CP/M和MP/M§5OS/2§１ＭＶＳＭＶＳ提供有下述功能： 管理程序主调度程序作业调入子系统系统管理机构系统活动检测机构分时选择（ＴＳＯ）数据管理远程通讯系统支持程序服务程序服务支援§２ＶＭＶＭ的主要成份是控制系统（ＣＰ），会话监督系统（ＣＭＳ），远程假脱机通讯子系统（ＲＳＣＳ），交互式问题控制系统（ＩＰＣＳ）和ＣＭＳ批处理机构。
ＣＰ创建虚拟机运行的一个环境。
ＣＭＳ是单用户交互式系统，它运行在ＣＰ创建的机器上。
ＲＳＣＳ将通过通讯网络传送和接收文件的能力赋于ＶＭ。
ＩＰＣＳ用于联机分析和修正ＶＭ软件中的问题。
ＣＭＳ批处理机构允许终端用户在同ＣＭＳ虚拟机继续进行交互式作业的同时，提交较长的批处理作业。
§３ＶＡＸ／ＶＭＳVAX是数字设备公司DEC提供的32位多道程序的虚拟存储器计算机系统，它是由ＤＥＣ流行的16位PDP-11系列发展成的更大规模的虚拟存储器系统。
VAX的硬件和VAX/VMS操作系统都加进了虚拟存储器管理。
VAX支持多用户程序同时运行，每个程序都有它自己的虚拟地址空间。
VAX提供了四个层次的保护：核心程序层、执行程序层、管理程序层和用户程序层。
保护和共享是在页面一级中处理的。
VAX的页面是每页512个字节，比大多数其他页面系统的页面小得多。
页表可以协助把虚拟地址变换成物理地址，页表中也为四种保护状态规定了所允许的访问（不允许访问、只读、读／写）。
存储管理部分包括两个主要模块：页面管理程序和交换管理进程。
页面管理程序是在内存和外存间移动单个的页面（VAX不采用我们以前讨论过的更先进的页面淘汰策略；相反地，它以先进先出的方式选择被淘汰的页面）。
交换管理进程从驻在内存中的进程的集合中把进程的全部从内存中移到磁盘上，腾出空间以便换入其它进程。
在这方面，VMS操作系统与许多虚拟存储器系统不同。
07级操作系统第11章习题解答
c.对于a，物理块为21333，逻辑记录 =10*21333=213330 对于b，物理块为10105，逻辑记录 =30*10105=303150 d.对于a, r=（213330个记录*120个字节/记录）/346秒 = 73987字节/秒 对于b， r=（303150个记录*120个字节/记录）/291秒 = 125010字节/秒
b. 物理块大小=（30逻辑记录/物理记录）* （120字节/逻辑记录）=3600字节 物理块长度=3600字节/（1600字节/寸） =2.35寸 传输时间=2.35/120+0.6/60=0.02875 块数量=2400*12/（2.35+0.6）=10105 花费的时间=10105*0.02875=291（s）
10 10 9 18 39 176 17 14 23 35.1
11.8 a. 物理块大小=（10逻辑记录/物理记录）* （120字节/逻辑记录）=1200字节 物理块长度=1200字节/（1600字节/寸） =0.75寸 传输时间=0.75/120+0.6/60=0.01625 块数量=2400*12/（0.75+0.6）=21333 花费的时间=21333*0.01625=346（s）
e.对于a， 容量=213330个记录*120字节/记录 = 25599600字节 对于b， 容量=303150个记录*120字节/记录 =36378000字节
11.10 每个扇区有512个字节，每个字节产生一次 中断，那么就有512次中断，总共的中断处 理时间=2.5*512=1280us. 磁盘旋转速度为360r/m=6r/s，既转一圈要 1/6秒。 所以，读一个扇区的时间 =（1/6s）/（96扇区/磁道）=0.001736s =1736us 处理器花费在处理I/O上的时间百分比 =1280/1736=74%
计算机操作系统第11章操作系统的性能指标
软件故障，以减小用户误操作或环境破坏而造成的系统损 失的能力。 系统的可靠性通过系统平均无故障时间进行度量。平均 无故障时间越长，系统的可靠性越高。
系统的并发行、共享性和随机性对系统的可靠性影 响很大。用户一方面希望系统的可靠性高，另一方面又希 望系统的并发性、共享性和随机性好。显然，这两方面是 矛盾的，如何处理好这两方面的矛盾是操作系统需要解决 的问题。
11.1 操作系统的性能指标(续)
5．系统的可移植性 系统的可移植性是将一个操作系统从一个硬件环境转
移到另一个硬件环境仍能够正常工作的能力。常用转移工 作的工作量来度量。
从传统意义上讲，系统的可移植性并不是操作系统结 构中的主要问题。但是，由于计算机用户的广泛性和跨行 业性，要求操作系统能够在不同的硬件平台上实现运行， 可移植性成为操作系统结构中需要考虑的问题。
11.2.1 简单结构形式(续)
图11.1 MS-DOS系统结构
11.2.2 模块化结构形式
模块化结构形式将程序 模块作为系统结构的基本 单位，按照功能需要把整 个系统分解为若干模块， 每个模块可以再带有子模 块，每个模块具有一定的 独立功能，模块之间接口 明确，自由调用，可以根 据需要约定参数传递或返 回结果。各个模块分别设 计、编码和调试，如图 11.2所示。
图11.3 操作系统6层结构
11.2.3 基于层结构形式（续）
基于层结构形式具有如下优点： • 每层的功能明确，可以采用模块化设计 每一层的功能明确，可以独立设计、编码和测试。模 块化设计简化了系统设计和实现，容易形成结构清晰的软 件系统，最终能实现可靠、可适应、可移植的系统设计。 • 有利于系统的维护和扩充 层次内部的修改和变化，只在层次内部进行，只要 各层次的接口不变，各层次的主要功能不变，就不会对其 它层次造成影响。
OS_11_进程管理小结
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习题9
• 设有4个进程A、B、C、D共享一个缓冲区(大小为1)，
– – – – 进程A负责循环地从文件读一个整数并放入缓冲区 进程B从缓冲区循环读入MOD 3为0的整数并累计求和 进程C从缓冲区循环地读入MOD 3为1的整数并累计求和 进程D从缓冲区中循环地读入MOD 3为2的整数并累计求和。
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习题2
• 通常，进程实体是由_________， _________和_________这三部分组 成，其中_________是进程的唯一标 志。
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习题2
程序段 • 通常，进程实体是由_________， 数据段 PCB _________和_________这三部分组 PCB 成，其中_________是进程的唯一标 志。
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习题4 （程序并发执行的特性）
• 程序并发执行为何会失去封闭性和可再 现性？ 进程A: While(true) N=N+1 进程B While(true) Print(N) N=0
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问题5：进程控制原语
• 常用的进程控制原语有哪些？各完成什 么操作？
– – – – – – 进程创建原语 进程终止原语 进程阻塞原语 进程唤醒原语 进程挂起原语 进程激活原语
2控制 • 进程的同步与通信 • 调度与死锁
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进程的同步与通信
进程通信 低级通信 （进程同步机制） 高级通信
共享存储器系统 资源竞争 临界区 进程互斥 同步 主从式 信号量机制
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信息传递系统
相互合作 基于共享 存储区方式
11第十一章常见操作系统问题-PPT精品文档
打印机参数错误
因为打印机硬件设置因机型而异，所以这里只是概括地介绍通过软件 操作设置打印机参数的共性问题 。 （1）添加打印机。 因为各种打印机的驱动程序不一样，所以，在第一次使用打印 机之前，应首先对打印机进行设置。 设置步骤如下：
“控制面板"对 话框中打开"打 印机"对话框 双击"添加打印机" 图标，开始进行安 装新打印机的对话 过程
一般保护故障
3、windows系统损坏。对此唯有重装系统方可解决。 4、在CMOS设置内开启了防病毒功能。此类故障一般在系统安装时 出现，在系统安装好后开启此功能一般不会出现问题。
使用打印机出现一般保护错误处理
如果这种错误几个星期才一次，无需费心去ห้องสมุดไป่ตู้根本原因， 否则按下面步骤检查
1、在“服务器属性”中卸载打印机驱动程序，然后重新 安装此驱动程序。如果问题仍未解决，尝试执行以下操作： 2、删除所有 TSR 3、删除所有程序临时文件 4、运行 Scandisk/Defrag 5、扫描磁盘 6、磁盘碎片整理 7、最近安装的软件/硬件 8、操作系统问题 9、内存或其他硬件有故障
打印机的驱动程序错误/不兼容
1、从 Microsoft Windows NT 4.0 升级到 Windows 2000，不兼容 Windows NT 4.0 的打印机驱动程序 （如 Okidata Okipage 20 驱动程 序） 是阻止并替换为 Windows 2000 中包括驱动程序。 2、驱动程序和某些应用程序的冲突，造成打印错误。判断这样的错误的 方法是：首先可以利用另外一个应用程序测试打印机或者执行Notepad或 word程序，在上面输入一些文本，再打印；其次可以卸载此应用程序， 然后测试打印机； 再其次可以引导windows进入安全模式并尝试打印，如果能够打印正常， 就说明打印机驱动程序和其他驱动程序或应用程序存在冲突；最后可以 重新安装打印机驱动。
操作系统笔记11
管程：管城是管理进程间同步的机制，它保证进程互斥地访问共享变量，并方便地阻塞和唤醒进程。
管程以函数库形式表现出来。
1、信号量同步的缺点：同步操作分散易读性差不利于修改和维护正确性难以保证2、管程的定义关于共享资源的数据结构及一族针对该资源操作的过程构成的软件模块3、管程的主要特征：模块化：一个管程式一个基本程序单位，可以直接编译抽象数据类型：是一种特殊的数据类型，不仅有数据还有对数据进行操作的代码信息封装：管程氏半透明的，管程中的外部函数实现了某些功能。
但是具体实现外部是不可见的4、管程实现要素1、管程必须互斥进入2、管程中共享变量在管程外部不可见，可以用函数调用3、管程由相应的等待和唤醒操作管程的格式：TYPE monitor_name=MONITOR共享变量说明define 本管程内定义，管程外可调用的函数名Use 本管程外所定义、本管程内将调用的过程……6管程的组成1、名称：为每个共享资源设立一个管程2、数据结构说明：一组局部于管程的共享变量3、操作原语：对共享变量和临界资源进行操作的一组原语过程，是访问该管程的唯一途径。
这些原语本身互斥，任何一个时刻只允许一个进程调用，其余需要访问进程的等待4、初始化代码：对控制变量进行初始化代码2.5进程之间通信2.5.1进程之间通信的类型1、低级通信和高级通信低级通信：只能传递状态和整数值（控制信息），包括进程互斥和同步所采用的信号量和管程机制。
优点是速度快缺点：传送信息量小，效率低，编程复杂高级通信：能够传递任意数量的数据包括三类：共享存储区、管道和消息2、直接通信和间接通信直接通信：信息直接传递给接收方，如管道。
在发送时，指定接收方地址或者标识，也可以指定多个接收方或者广播式地址在接收时，允许接收来自任意发送方的消息，并在读出信息的同时获取发送方地址间接通信：借助于收发双方之外的共享数据结构作为中转，如消息队列3、高级通信特征：通信链路：点对点、多点、广播单向、双向有容量和无容量数据格式：字节流：没有格式报文：有格式（类型，定长……）收发操作的同步方式：发送阻塞（直到被链路或者被接收方接收）和不阻塞接收阻塞（直到有数据可读）和不阻塞由事件驱动收发：在允许发送或有数据可读，才做发送和接收操作2.5.2信号UNIX信号1、信号类型：一个进程向另一个进程或者进程组发送某些键盘按键如：中断字符和暂停字符硬件条件：如除数为0，访问非法地址等软件条件：Socket中有加急数据到达2.5.3共享存储区1、基于共享数据结构通讯（低级，只适于传递少量数据）2、基于共享存储区的通讯方式，传递大量数据实现过程：1、申请共享存储区中的分区2、指定分区关键字3、如果该分区已经分配给别的进程，返回分区描述返回给申请者4、申请者将申请到的共享区挂到本进程UNIX实现过程：1、创建或者打开共享存储区：依据用户给出的整数值key，创建或者打开2、连接共享存储区（返回共享存储区首地址）3、拆除共享存储区：将本进程和共享存储区连接2.5.4管道管道是一条在进程间以字节流方式传送的通信信道。
第11章 操作系统
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微机操作系统对生活的影响
微型电脑进入千家万户，在中国的普及也已 “安迪-比尔定律”是 IT行业最基本的发展规律。安迪， 有十余年时间， windowsXP 目前仍是使用用户数 是指原英特尔公司CEO安迪格鲁夫；比尔，是微软公司 量最多的系统，在二三四线城市占有大量的市场 的创始人比尔盖茨。这个定律的意思是：软件（譬如操 份额。 作系统）在增加功能、提升用户体验的同时，也会大幅
• 具有上述特征的计算机系统称为分时系统，它允许多个用户同时联机 使用计算机。多用户分时系统是当今计算机操作系统中最普遍使
用的一类操作系统。
实时系统
• 实时系统可分成两类： • （1）实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时， 要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行 控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化 等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的 数据，然后控制相应的执行机构。 • （2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、 票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能 对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的 要求稍弱于第一类。 • 实时操作系统的主要特点： • （1）及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严 格的时间限制内完成。 • （2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必 要的保密措施等。第11ຫໍສະໝຸດ 操作系统数计学院 付苏嘉
操作系统
• • • • 1、操作系统的发展历程 2、微型电脑上常见的操作系统 3、微机操作系统对生活的影响 4、手机操作系统
操作系统诞生的背景
计算机操作系统第11章操作系统的性能指标
通常情况下，吞吐量越高，响应时间越短。这是因为高吞吐量意味着系统能够 更快地处理请求，从而减少了等待时间。然而，在某些情况下，过高的吞吐量 可能导致系统资源过载，反而增加响应时间。
05
资源利用率指标详解
CPU利用率
01
02
03
04
用户CPU时间
用户进程执行用户代码所消耗 的CPU时间。
系统CPU时间
04
网络利用率
网络带宽利用率
当前网络传输数据所占用的带宽与总带宽的 比例。
网络延迟
数据在网络中传输所需的时间，影响网络通 信的实时性。
网络吞吐量
单位时间内网络成功传输的数据量，反映网 络的传输能力。
网络错误率
网络通信过程中发生错误的概率，体现网络 的稳定性和可靠性。
06
系统稳定性指标详解
故障率
响应时间的影响因素
01
系统资源利用率
当系统资源利用率过高时，可 能导致处理速度下降，从而增 加响应时间。因此，合理地分 配和管理系统资源是优化响应 时间的关键。
02
网络带宽和延迟
网络带宽和延迟是影响用户响 应时间和系统响应时间的重要 因素。网络带宽不足或网络延 迟过高都可能导致传输时间增 加，从而延长响应时间。
07
操作系统性能优化策略
提升硬件性能
升级处理器
采用更高性能的CPU，提高处理速度。
增大内存
扩充系统内存，以容纳更多并发进程， 减少磁盘I/O操作。
使用高速缓存
在处理器和内存之间增加高速缓存， 提高数据访问速度。
采用更快的存储设备
如SSD固态硬盘，减少I/O等待时间。
优化软件配置
选择合适的操作系统
第11章 操作系统与驱动程序的安装
DOS操作系统的优点：
◦ DOS是一种个人计算机（PC）操作系统，是命令模式下的 人机交互界面，人通过这个界面来运行和控制计算机。
◦ DOS使用一些接近于自然语言或其缩写的命令，就可以轻 松地完成绝大多数日常操作。
◦ Windows XP和Windows 7在“附件”中有一个“命令提 示符”（CMD），模拟了一个DOS环境。
◦ 自1998之后windows完全脱离了DOS，虽然DOS过时了 ，因为它高效、简单、实用依然在被使用。
64M
硬盘（64位）至少1.5GB可用硬盘空间
硬盘显示卡20和GB以上64可0X用48空0或间分辨不率要更低高于的1视6G频B，适参见Microsoft
显其卡 他监其视 他器 设有 支 级 DV备DW持 别DRD的/DirR独M配 CM备eWDc1i立驱t-器cX.Rr0o显动O和1驱sM0o卡器或监以动ft或D视上的鼠V器标D驱显W安或动i卡装兼nd器支使容o，w持用的s键DA指ei盘r针reoc和特设tX效9就可以开启
◦ 其次，速度更快，稳定性更佳。
◦ Windows98支持更多的硬件设备，与硬软件兼容性更好；具有即
插即用的功能，方便设备的安装管理；改进了用户界面，界面更加 爱友好，鼠标作用更为突出；不再需要MS-DOS支持，同时提供对 DOS的支持兼容；进入32位操作系统时代，使微机处理数据能力 和精度进一步提高；采用FAT 32文件系统，它允许把超过2G的硬
DOS是英文Disk Operating System的缩写，意思是“磁盘 操作系统”。DOS是个人计算机上的一类操作系统。从 1981年直到1995年的15年间，DOS在IBM PC 兼容机市场
北理工-戴林-11操作系统的安全
存取权限保护。操作系统借助于某种数据结构，在特定 用户和特定实体上实施存取控制，检查每次存取的有效 性，保证只有授权的存取行为发生。
权能共享保护。它是存取权限共享的扩展，操作系统为 实体动态地建立共享权限，共享的程度依赖于用户或主 体、计算环境和实体本身。
实体使用限制保护。它不仅限制对实体的存取，也限制 存取后对实体的使用。
❖ 计算机操作系统的安全主要是利用安全手段防止 操作系统本身被破坏，防止非法用户对计算机资 源 (如软件、硬件、时间、空间、数据、服务等资 源) 的窃取。
操作系统不安全主要是由操作系统的系统设计带来的“ 破绽”引发的。
操作系统的安全方法
❖ 操作系统的安全性可以建立如下的安全策略，这些 策略按照其实现复杂度递增和提供安全性递减的次
6
安全操作系统的发展
❖ 奠基时期 ❖ 食谱时期 ❖ 多政策时期 ❖ 动态政策时期
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操作系统安全机制
❖ 一、内存保护机制
1 界址、重定位与限界
这是最简单的内存保护机制，它是将操作系统所用存储
空间与用户空间分开，并将每个用户限制在他自己的地
址范围中。
内存
Fence 0
FR n+1
内存 0
BR1 n+1
序排列为：
物理分离：在物理设备或部件一级进行隔离，使不同的 进程使用不同的物理对象。
时间分离：对不同安全要求的进程分配不同的运行时间 段，允许高级别的进程独占计算机进行运算。
逻辑分离：多个用户进程可同时运行，但限定程序存取 范围，使进程彼此间不相互干扰。
加密分离：进程以一种其他进程不了解的方式加密其数
3 分段与分页
❖ 分段存储管理方式 ❖ 分页存储管理方式 ❖ 段页式存储管理方式
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（2）一个具有40个磁道的磁盘，刚完成了8号 磁道的请求，现在正在处理11号磁道的请求 。这时，又有1，36，16，34，9，12号磁道 请求依次到达。采用FCFS，SSTF，SCAN 和C-SCAN调度策略，写出依次调度的磁道 顺序，并计算平均寻道长度。
所用数据结构：DCT/SDT/COCT/CHCT
6
4、I/O控制模式
可编程的：CPU忙等待，参与数据传输。 中断驱动的：CPU与外设并行工作，但仍旧参与
数据传输
DMA：CPU与外设并行工作，不参与数据传输，
只限于在块传输的开始和结束干预
I/O通道：可传输不连续的若干块，CPU在传输开
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２、设备分类
系统设备／用户设备 独享设备／共享设备／虚拟设备 字符设备／块设备 输入输出设备／存储设备
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３、设备管理的目标和功能
目标：提高系统资源利用率；方便用户使用 计算机 功能：
– 设备使用的用户接口: 提供一组Ｉ/O命令 – 进行设备分配和回收 – 管理缓冲区 – 实现真正I/O操作
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8、RAID
把多个小型廉价的磁盘驱动器合并成一组阵 列,加进冗余技术来提高磁盘的可靠性和访问 速度。
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9、磁盘缓存
在内存中开辟一块空间，存放磁盘的部分数 据，进一步提高磁盘的访问速度。 替换算法
– LRU – LFU – Frequency-based
（1）某磁盘有100个柱面，每个柱面有10个磁 道，每个磁道被划分为15个扇区。现在进程 要访问磁盘的12345扇区。计算其三维磁盘 空间地址。
第11章 设备管理 总结
1、I/O系统组织结构
进程A 用户程序 进程B 进程C 进程N 用户 空间
与设备 无关软件
I/O接口程序
内核 空间
与设备 相关软件
打印机 驱动程序
摄像机 驱动程序
磁盘 驱动程序
硬件接口
打印机控制器
摄像机控制器
磁盘控制器
设备 打印机 摄像机 硬盘
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设备无关性：用户编程时不使用实际的设备 名称，而是使用逻辑设备名，操作系统通过 ＬＵＴ表完成逻辑设备到物理设备的转换。
– 硬件：输入/输出井； 输入/输出缓冲区 – 软件：预输入程序/缓输出程序/井管理程序
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7、磁盘
了解磁盘的组织结构。 访问磁盘时的参数
– CHS
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
逻辑盘块和CHS之间 的计算
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存取时间：寻道时间+旋转延迟 传送时间 为提高磁盘访问速度，只能降低存取时间
– 移臂调度算法：FIFO/SSTF/SCAN/C-SCAN – 旋转调度：按扇区进行排序后访问或更好的组织 记录的存放位置
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5、I/O缓冲
目的：缓解慢速I/O设备与CPU之间速度不匹 配的矛盾，提高CPU和设备利用率。 单缓冲 双缓冲 循环缓冲 缓冲池 会分析单缓冲与双缓冲的性能
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6、虚拟设备
通过大容量辅助存储器的支持，利用 SPOOLing技术，将独享设备“改造”成“ 共享”设备，提高了独享设备的利用率。 SPOOLing系统组成
始和结束时干预。
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通道类型
– 字节多路通道：以时间片轮转方式，在各个子通 道间轮流使用主通道，适合中低速外设，数据以 字节为单位传送。 – 数组选择通道：一段时间只分配给某高速外设， 数据以数组为单位传送。 – 数组多路通道：以时间片轮转方式，在各个子通 道间轮流使用主通道，数据以数组为单位传送。