操作系统-第九章-现代操作系统技术与系统管理
现代操作系统
现代操作系统简介现代操作系统是指在计算机上运行的一种软件，它管理和控制计算机的硬件和软件资源，并提供用户与计算机之间的交互界面。
操作系统是计算机系统中最重要的组成部分之一，它决定了计算机的性能、可靠性和用户体验。
在现代计算机中，操作系统扮演着连接硬件和软件的桥梁作用，为应用程序的运行提供必要的环境。
操作系统的功能进程管理操作系统负责管理计算机系统中的所有进程。
它分配和调度进程的资源，确保它们能够按照合理的顺序运行。
通过进程管理，操作系统实现了并行执行多个任务的能力，提高了计算机系统的效率和吞吐量。
内存管理操作系统负责管理计算机系统的内存资源。
它将物理内存划分成若干个逻辑块，为不同的进程分配内存空间。
通过内存管理，操作系统实现了内存的动态分配和释放，避免了内存冲突和浪费。
文件系统操作系统提供了文件系统的支持，使得用户能够方便地存储和管理文件。
文件系统允许用户创建、删除、复制、移动和查找文件，同时还提供了文件访问权限的控制和文件备份的功能。
设备管理操作系统负责管理计算机系统中的各种设备，如硬盘、打印机、鼠标、键盘等。
它与设备驱动程序配合工作，为应用程序提供统一的接口，使得应用程序可以使用各种设备而无需关心具体的硬件细节。
用户界面操作系统提供了用户界面，使得用户可以与计算机进行交互。
现代操作系统常见的用户界面包括命令行界面和图形用户界面。
命令行界面通过命令行输入指令来操作计算机，而图形用户界面则提供了可视化的操作方式。
现代操作系统的特点并行处理现代操作系统能够支持多个任务的并行处理。
它通过进程管理和调度算法，实现了多个任务之间的切换和并行执行。
这使得计算机系统能够更高效地利用硬件资源，提高了系统的性能和响应速度。
虚拟化现代操作系统支持对计算机资源的虚拟化。
虚拟化技术将物理资源抽象为逻辑资源，使得多个进程可以共享一部分资源，从而提高了资源的利用率。
典型的虚拟化技术包括内存虚拟化、硬盘虚拟化和网络虚拟化等。
现代操作系统
现代操作系统众所周知，如果给我们一台裸机，我们是不能使用的，因为它没有安装操作系统。
计算机系统由硬件和软件两部分组成，而操作系统则是配置在计算机硬件上的第一层软件，它是现代计算机系统、多处理机系统、计算机网络等都必须配置的系统软件。
什么是操作系统，简单明了地说，操作系统是能管理计算机的所有资源（包括硬件资源和软件资源），提供用户接口，并且组织计算机工作流程的系统软件。
我们之所以使用操作系统，主要目的就是想让它帮我们实现有效性、方便性、可扩充性和开放性。
追溯到1946年，世界上第一台计算机问世，它没有操作系统，体积十分庞大，全靠程序员采用人工操作方式使用计算机硬件系统，这无疑严重降低了计算机资源利用率。
随着时间的推进和技术的发展，相继出现了批处理系统、分时系统和实时系统等，大大地方便了用户和提高了资源利用率。
当然，在微型计算机上也安装有微机操作系统等等。
显然，操作系统有着属于它自己的基本特性：并发、共享、虚拟、和异步，这些特性向我们透露了程序在计算机里运行的状态。
在操作系统环境下，内存中多个并发执行的进程可以共同使用系统中的资源，而且在需要时，操作系统的虚拟技术起到了不可替代的作用。
例如，虚拟CPU让用户感到始终是自己一个人在独占一台主机，再如，虚拟存储器会根据需要把物理内存扩大为逻辑上的内存大小，很大程度上满足了用户的需求。
进程的并发执行都是走走停停的，每道程序总共需要多长时间完成是不可预知的，但是最终运行的结果肯定是相同的。
有了操作系统，那么我们就要明白它的主要任务，是为了多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊地、高效地运行，并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。
为了实现这些任务，操作系统就应该具备这样几方面的功能：处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理和提供用户接口。
谈到操作系统结构的设计，早期的OS规模很小，而随着OS规模的愈来愈大，其所具有的代码也愈来愈多，这就需要很多的程序员来设计。
操作系统(1~8章的课后习题答案)
1.1：存储程序式计算机的主要特点是：集中顺序过程控制（1）过程性：模拟人们手工操作（2）集中控制：由CPU集中管理（3)顺序性：程序计数器1.2：a:批处理系统的特点：早期批处理有个监督程序，作业自动过渡直到全部处理完，而脱机批处理的特点：主机与卫星机并行操作。
b:分时系统的特点：（1）：并行性。
共享一台计算机的众多联机用户可以在各自的终端上同时处理自己的程序。
（2）：独占性。
分时操作系统采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为许多终端上同时为许多终端用户服务，每个用户的感觉是自己独占计算机。
操作系统通过分时技术将一台计算机改造为多台虚拟计算机。
（3）：交互性。
用户与计算机之间可以进行“交互会话”，用户从终端输入命令，系统通过屏幕（或打印机）将信息反馈给用户，用户与系统这样一问一答，直到全部工作完成。
c：分时系统的响应比较快的原因：因为批量操作系统的作业周转时间较长，而分时操作系统一般采用时间片轮转的方法，一台计算机与许多终端设备连接，使一台计算机同时为多个终端用户服务，该系统对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。
1.3：实时信息处理系统和分时系统的本质区别：实时操作系统要追求的目标是：对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。
其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。
此外，实时操作系统应有较强的容错能力，分时操作系统的工作方式是：一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。
用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。
用户根据上步结果发出下道命。
分时操作系统将CPU 的时间划分成若干个片段，称为时间片。
操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。
每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。
分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。
《现代操作系统》课件
04
现代操作系统的实现技术
微内核与宏内核
微内核
微内核是一种将操作系统核心功能分散到多个独立模块中的设计思想。它只保留了最基本的核心功能，如内存管 理、进程调度等，其他功能则通过消息传递的方式由内核外的服务完成。这种设计提高了系统的可扩展性和安全 性。
宏内核
宏内核将所有操作系统功能都集成在一个内核中。与微内核相反，宏内核的设计思想是尽可能地将所有功能集中 在一个紧密耦合的系统中，以提高系统的效率和性能。然而，这也可能导致系统复杂性和安全性的增加。
异步操作
支持设备的异步操作，使 得设备能够与主机并发执 行，提高系统整体性能。
03
现代操作系统的特性
分布式与并行处理
分布式处理
现代操作系统能够将任务分解成多个子任务，并在不同的处理器上同时执行， 以提高整体处理速度和效率。
并行处理
操作系统能够利用多核处理器或多线程技术，将任务分配给多个处理器或线程 同时执行，以充分利用计算资源。
内存管理算法
分段内存管理
分段内存管理是一种将内存划分为多个逻辑段的管理方式。每个进程被分配一个或多个逻 辑段，每个段都有独立的地址空间。这种管理方式提高了内存的利用率和灵活性。
分页内存管理
分页内存管理是一种将物理内存划分为固定大小的页，并将它们映射到虚拟地址空间中的 管理方式。通过将不常用的内存页交换到磁盘上，可以释放物理内存空间供其他进程使用 。这种管理方式提高了内存的利用率和可扩展性。
03
提供强大的命令行界面 和可定制性，支持多种 桌面环境。
04
内置多种应用程序，如 文本编辑器、编译器、 浏览器等。
Mac OS操作系统
由苹果公司开发的操作系统，专为苹果硬件设备设计。
计算机操作系统高级教程
计算机操作系统高级教程第一章：操作系统概述计算机操作系统是一种管理计算机硬件和软件资源的系统软件。
本章将介绍操作系统的定义、功能、发展历程以及操作系统的分类和特点。
同时，还将探讨操作系统在计算机系统中的位置和作用。
第二章：进程管理进程是计算机中正在运行的程序的一种状态，进程管理是操作系统中最基本的任务之一。
本章将讨论进程的定义、属性和状态转换，以及进程调度和进程同步的相关算法和机制。
第三章：内存管理内存管理是操作系统中重要的功能模块，它负责管理计算机内存的分配与释放。
本章将介绍内存管理的基本概念、地址映射技术、内存分配算法和虚拟内存技术等内容。
第四章：文件系统文件系统是操作系统中用于组织和管理文件的一种数据结构。
本章将探讨文件系统的基本概念、文件的组织和存储方式，以及文件系统的实现和性能优化等方面的知识。
第五章：设备管理设备管理是操作系统中负责管理计算机硬件设备的模块。
本章将介绍设备管理的基本概念、设备分配和调度算法，以及设备驱动程序的编写和设备中断处理等内容。
第六章：网络管理随着计算机网络的普及，网络管理已成为操作系统中又一个重要的模块。
本章将探讨网络管理的基本知识、网络协议的实现以及网络安全和性能优化等方面的内容。
第七章：多处理器系统多处理器系统是指由多个处理器组成的计算机系统，它可以提高计算机的运算能力和并行处理能力。
本章将讨论多处理器系统的基本概念、体系结构以及多处理器调度和同步机制等内容。
第八章：实时系统实时系统是指能够对输入的事件或任务在规定的时间范围内作出及时响应的系统。
本章将介绍实时系统的基本概念和特点，以及实时调度算法和实时性能分析等方面的知识。
第九章：操作系统性能优化操作系统性能优化是一项重要的任务，可以提高计算机系统的整体性能和响应速度。
本章将讨论操作系统性能优化的基本原理和方法，以及性能测试和调优工具的使用。
第十章：操作系统安全操作系统安全是计算机系统中的重要问题，它涉及到计算机的信息安全和系统的保护。
现代操作系统 原理与实现
现代操作系统原理与实现现代操作系统是计算机系统中的核心软件之一。
它负责管理和控制计算机硬件资源，并为用户提供一个友好和高效的计算环境。
本文将介绍现代操作系统的原理和实现，涵盖了操作系统的基本概念、功能、设计原理以及实现技术等方面的内容。
1. 操作系统的基本概念操作系统是一组控制和管理计算机硬件资源的程序集合。
它提供了一个抽象层，将底层硬件资源（如处理器、内存、磁盘等）暴露给上层应用程序，并负责管理这些资源的分配和调度。
2. 操作系统的功能（1）资源管理：操作系统负责管理计算机的各种资源，包括处理器、内存、磁盘、网络等。
它通过调度算法实现对处理器的分配，通过内存管理来管理内存的分配和回收，通过文件系统来管理磁盘上的文件和目录等。
（2）进程管理：操作系统可以同时运行多个进程，并通过调度算法控制进程的执行顺序。
它负责创建和销毁进程，进行进程间的通信和同步操作，并为进程提供必要的资源。
（3）文件系统：文件系统是操作系统中用于管理文件和目录的一种机制。
它提供了对文件的创建、读取、写入和删除等操作，并维护了文件的存储结构和访问权限。
（4）设备管理：操作系统负责管理计算机的各种设备，如打印机、键盘、鼠标等。
它通过设备驱动程序来控制设备的操作，并为应用程序提供统一的接口。
3. 操作系统的设计原理（1）多任务：操作系统可以同时运行多个任务，并通过时间片轮转等调度算法来实现任务的切换。
这种方式可以提高计算机的利用率和响应速度。
（2）虚拟内存：虚拟内存是操作系统中的一种重要机制，它将物理内存抽象成逻辑上的地址空间，并通过页面置换算法将进程的部分数据存储在磁盘上。
虚拟内存可以提高内存的利用率，同时保护进程的地址空间不受其他进程的干扰。
（3）文件系统：操作系统的文件系统是对磁盘上文件和目录进行管理的一种机制。
它使用文件描述符来标识文件，通过目录结构来组织文件和目录，并提供了文件的读写和保护等功能。
4. 操作系统的实现技术（1）内核：操作系统的内核是整个系统的核心部分，它负责管理和控制系统的硬件资源。
《操作系统概念》重点内容总结教学内容
《操作系统概念》重点内容总结第一章导论1、操作系统的功能作用：（1）作用：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件，使用户与计算机之间的接口。
（2）功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、用户接口。
2、操作系统的发展过程：（1）手工操作时期：人工干涉，用户独占。
（2）早期批处理时期：出现了完成作业自动转换工作的程序叫监督程序，包括早期联机批处理、早期脱机批处理。
（3）多道批处理系统：在内存中同时存放多道程序在管理程序的控制下交替执行，用户独占。
（4）分时系统：用户与主机交互。
（5）实时系统：具有专用性及时性。
（6）现代操作系统（网络操作系统和分布式操作系统）：有网络地址，提供网络服务，实现资源共享。
第二章计算机系统结构1、计算机系统在硬件方面的保护：（1）双重模式操作：用户模式、监督程序模式，双重模式操作为人们提供了保护操作系统和用户程序不受错误用户程序影响的手段。
（2）I/O保护：定义所有I/O指令为特权指令，所以用户不能直接发出I/O指令，必须通过操作系统来进行。
（3）内存保护：对中断向量和中断服务程序进行保护，使用基址寄存器和界限寄存器。
（4）CPU保护：使用定时器防止用户程序运行时间过长，操作系统在将控制权交给用户之前，应确保设置好定时器，以便产生中断。
第三章操作系统结构1、操作系统的基本组成：进程管理、内存管理、文件管理、输入/输出系统管理、二级存储管理、联网、保护系统、命令解释系统。
2、系统调用的含义：系统调用提供了进程与操作系统之间的接口。
分为五类：进程控制、文件管理、设备管理、信息维护、通信。
3、操作系统设计所采用的结构：（1）简单结构：以较小、简单且功能有限的系统形式启动，但后来渐渐超过了其原来的范围，由于运行所用的硬件有限，它被编写成利用最小的空间提供最多的功能。
（2）分层方法：优点：模块化，简化了调试和系统验证（灵活性强）；缺点：涉及对层的仔细认真的定义的困难，效率较差（3）微内核：优点：便于操作系统扩充，便于移植；缺点：关于哪些服务应保留在内核内，而哪些服务应在用户空间内实现，并没有定论。
操作系统 各章总结
操作系统各章总结1. 引言操作系统是计算机科学中的重要概念，是管理计算机硬件和软件资源的系统软件。
本文将对操作系统的各章内容进行总结，旨在帮助读者更好地理解操作系统的基本原理和常见功能。
2. 操作系统概述操作系统是计算机系统中的核心组成部分，它负责管理计算机的资源，为用户和应用程序提供接口和服务。
操作系统通过调度程序和管理程序来协调硬件和软件资源的使用。
3. 进程管理进程管理是操作系统的基本功能之一。
操作系统通过进程管理来创建、调度、暂停和终止进程。
进程是指一个正在运行的程序实例，操作系统通过分配和管理进程资源，实现了多任务的并发执行。
4. 内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能。
操作系统通过内存管理来为进程分配和管理内存空间。
内存管理涉及到内存的分配、回收、保护和共享等操作，有效地管理内存资源，提高系统的性能和稳定性。
5. 文件系统文件系统是操作系统中用于组织和管理文件的机制。
它定义了文件的结构和存储方式，并提供了对文件的访问和操作接口。
文件系统还负责文件的存储管理、权限控制和数据恢复等功能，确保文件的安全和完整性。
6. 输入输出系统输入输出系统是操作系统中用于控制和管理设备的机制。
操作系统通过输入输出系统提供了与硬件设备之间的通信和数据传输接口。
输入输出系统负责设备的初始化、数据缓存、错误处理和驱动程序管理等任务，实现了计算机与外部设备的有效交互。
7. 文件系统和输入输出系统的关系文件系统和输入输出系统是操作系统中两个密切相关的模块。
文件系统通过输入输出系统来进行文件的读写和处理，而输入输出系统则依赖于文件系统提供的文件管理功能。
两者相互配合，实现了计算机系统中文件的输入、输出和存储管理。
8. 安全性和保护操作系统的安全性和保护是保护计算机系统和用户数据免受未授权访问和恶意攻击的重要问题。
操作系统通过身份验证、权限控制、加密技术和防火墙等手段来确保系统的安全性和数据的保护。
9. 总结与展望操作系统是计算机系统中不可或缺的组成部分，负责管理和协调计算机的各种资源和功能。
操作系统的操作与管理
操作系统的操作与管理操作系统是一种软件，它作为计算机系统中的管理者，负责协调和控制计算机硬件、软件和用户的交互。
在计算机科学的领域中，操作系统是一个核心概念，它为计算机用户提供了友好的界面，同时也是确保计算机系统正常运行的重要组成部分。
在本文中，我们将讨论操作系统的操作与管理，探讨操作系统是如何进行操作和管理的。
一、操作系统的基本操作在日常使用计算机时，我们经常会进行一些常见的操作，比如打开程序、创建文件、复制和粘贴内容等。
这些操作都是在操作系统的支持下完成的。
操作系统提供了各种用户界面，如图形界面和命令行界面，以供用户执行各种操作。
用户可以通过鼠标和键盘与计算机进行交互，操作系统会根据用户的指令进行相应的操作。
在图形界面下，用户可以通过点击图标或菜单来打开程序。
操作系统会根据用户的选择加载相应的程序，并在屏幕上显示程序的界面。
用户可以通过鼠标来操作程序，如点击按钮、拖动窗口等。
操作系统负责接收用户的操作指令，并将其转换为相应的计算机指令，以实现用户的期望。
在命令行界面下，用户可以通过输入特定的命令来执行各种操作。
用户可以通过键盘输入命令，并按下回车键来执行。
操作系统会根据用户输入的命令进行相应的操作，如创建文件、删除文件、执行程序等。
命令行界面通常提供更高级的功能和更强大的控制能力，适用于一些专业的用户和开发人员。
二、操作系统的资源管理除了基本的操作功能，操作系统还负责对计算机系统的资源进行管理。
资源管理是操作系统的核心功能之一，它包括内存管理、文件管理、进程管理和设备管理等方面。
在内存管理方面，操作系统负责将有限的内存资源分配给各个程序和进程。
操作系统会根据程序的需求和优先级进行内存分配，以实现最高效的资源利用。
当内存不足时，操作系统会进行内存交换或页面置换等策略，以保证系统的稳定和性能。
在文件管理方面，操作系统负责管理计算机系统中的各种文件和目录。
操作系统提供了文件操作的接口，使用户能够创建、读取、写入和删除文件。
现代操作系统
– 先来先服务法、 轮转法、优先级法、最短作 业优先法、最高响应比优先法
返回
存储管理
无存储器抽象 一种存储器抽象：地址空间
– 交换技术 – 空闲内存管理：位图、链表 虚拟内存（ P106 ） 页面置换算法（P113） 分段（P131）
– 文件共享p158
文件系统
磁盘空间管理 – 块大小 – 记录空闲块
文件系统性能p172 – 高速缓存 – 块提前读 – 减少磁盘臂运动
I/O
I/O硬件原理 – I/O设备 – 设备控制器 – 内存映射I/O – DMA – 中断
I/O
I/O软件原理 – 程序控制I/O – 中断驱动I/O – 使用DMA的I/O
引论
什么是操作系统 – 扩展机器 – 资源管理者
操作系统的历史和功能 操作系统的基本类型 操作系统为用户提供两类接口
– 命令接口 – 程序接口
返回
进程与线程
进程的概念 进程的静态描述
– PCB、有关程序段、数据结构集 进程的状态及其转换
– 就绪、运行、阻塞
进程与线程
进程互斥和同步
返回
文件系统
用户视角下的文件 1. 文件命名 2. 文件结构 3. 文件类型 4. 文件存取 5. 文件属性 6. 文件操作
文件系统
目录 – 一级目录系统 – 层次目录系统 – 路径名 – 目录操作
文件系统
文件系统的实现 – 文件系统布局 – 文件的实现
连续分配 链表分配 文件分配表 i节点
– 间接制约、直接制约，互斥、同步
– 实现技术：加锁程间通信
– 临界区
– 忙等待的互斥
– 睡眠与唤醒
操作系统原理ppt课件
03
02
缓冲区的作用
缓解CPU与外设之间速度不匹配的 矛盾，提高数据传输效率。
缓冲区的管理策略
缓冲区分配、缓冲区回收、缓冲区 满和空的处理等。
04
06
现代操作系统技术
微内核操作系统
微内核架构
微内核仅包含最基本的 功能，如进程调度、内 存管理和进程间通信等 ，其他服务以用户态进 程形式存在。
操作系统的分类与发展
分类
根据使用环境和应用需求，操作系统 可分为批处理系统、分时系统、实时 系统、网络操作系统等。
发展
随着计算机技术的飞速发展，操作系 统也在不断演进，从早期的简单批处 理系统发展到现代的多用户、多任务 、多媒体操作系统。
操作系统的基本特征
并发性
共享性
操作系统可以同时处理多个任务或事件。
I/O控制方式
程序直接控制方式
CPU直接控制外设，进行数据 的输入输出操作。
中断控制方式
外设准备就绪后，向CPU发出 中断请求，CPU响应中断后进 行数据传输。
DMA控制方式
在外设和内存之间开辟直接的 数据交换通道，减少CPU的干 预。
通道控制方式
CPU通过通道来控制外设，实 现更高效的数据传输。
请求分段存储管理
在段式存储管理的基础上，增加请求调段和段置换功能。
请求分页存储管理
在页式存储管理的基础上，增加请求调页和页面置换功能 。
虚拟存储的优缺点
扩大内存容量、提高内存利用率、方便用户编程等；但需 要额外的软硬件支持、可能增加系统开销等。
04
文件管理
文件与文件系统
文件的概念
文件是存储在外部介质上的数据集合，是操作系统进行管理和操作 的基本单位。
计算机操作系统每章习题及答案
A．动态性 B．并发性 C．调度性 D．异步性
6、在单处理机系统中，处于运行状态的进程（ A ）。
A.只有一个 B. 可以有多个
C.不能被挂起 D. 必须在执行完后才能被撤下
3、进程被创建后，最初处于___就绪________状态，然后经__进程调度程序_ ____选中后进入 执行 状态。
4、进程的同步和互斥反映了进程间__直接制约 __________和__间接制约_ _________的关系。
5、 操作系统中信号量的值与__相应资源__ ________的使用情况有关，它的值仅能由 pv操作 来改变。
2、解释以下术语：硬件、软件、多道程序设计、并发、吞吐量。
硬件：是指计算机物理装置本身，如处理器，内存及各种设备等
软件：它是与数据处理系统的操作有关的计算机程序、过程、规则以及相关的文档 、资料的总称，如大家熟悉的Windows 98、Windows NT、UNIX以及Word等都 属于软件范畴。简单地说，软件是计算机执行的程序。
C. 系统调用 D. 进程调度程序
13、系统调用的目的是（A ）。
A.请求系统服务 B.终止系统服务
C.申请系统资源 D.释放系统资源
14、系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（B ）。
7、下列进程状态的转换中，不正确的是（ C ）。
A. 就绪?运行 B. 运行?就绪
C. 就绪?阻塞 D. 阻塞?就绪
8、已经获得除（C ）以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。
A.存储器 B. 打印机 C. CPU D. 磁盘空间
9、一个进程被唤醒意味着（ B ）。
操作系统原理与管理
操作系统原理与管理操作系统是计算机系统中的重要组成部分，它负责管理计算机硬件和软件资源，为用户和应用程序提供一个良好的运行环境。
本文将介绍操作系统的原理和管理方法。
一、操作系统的基本原理操作系统具有以下几个基本原理：1. 进程管理操作系统通过进程管理来协调和控制计算机系统中的程序运行。
它分配资源、调度进程、管理进程的状态转换等，确保各个进程有序地执行，并且不产生冲突。
2. 内存管理操作系统负责管理计算机内存的分配和释放。
它将内存划分为若干块，并分配给不同的进程使用。
同时，操作系统还负责虚拟内存管理，通过将部分进程内存存储在硬盘上，实现对内存的扩展。
3. 文件系统操作系统通过文件系统管理计算机中的文件和目录。
它提供了文件的创建、删除、读取和写入等功能，确保文件在存储介质上的有序组织，并提供对文件的共享和保护机制。
4. 设备管理操作系统管理计算机系统中的各种设备，包括输入输出设备、存储设备和通信设备等。
它负责设备的分配、调度和控制，使得设备可以高效地为应用程序提供服务。
二、操作系统的管理方法为了有效管理操作系统，需采取以下管理方法：1. 多道程序设计多道程序设计是指在计算机系统中同时运行多个进程。
操作系统通过进程调度算法，合理地分配CPU时间片和其他资源，提高系统的并发性和吞吐量。
2. 中断机制中断机制是操作系统处理外部事件的重要手段。
操作系统通过中断机制及时响应外部设备的请求，保证系统的稳定运行。
3. 虚拟化技术虚拟化技术是通过将一个物理资源划分为多个逻辑资源，为多个应用程序提供独立的运行环境。
操作系统通过虚拟化技术实现资源的高效利用和隔离。
4. 分时系统分时系统是指多个用户通过终端同时访问计算机系统。
操作系统通过时间片轮转的方式，为各个用户提供公平的CPU时间，并保证用户之间的独立运行。
5. 安全机制安全机制是保护计算机系统免受恶意攻击和非法访问的重要手段。
操作系统通过访问控制、身份验证等方式，确保系统和用户的安全。
第九章现代操作系统技术与系统管理
第九章 现代操作系统技术与 系统管理
操作系统“代”的划分 微内核、客户与服务器、现代进
程与线程的概念 系统管理员的一般职责
总结试题类型
选择题 判断题 填空题 解答题 应用题
选择题
——给出一些有关计算机操 作系统的特点，要求学员从题后 给出的供选择的答案中选择合适 的答案，补足这些叙述。
判断题
——给出一些有关操作系统 知识的叙述，要求学员判断相应 叙述的对错，认为错的要说明原 因。
填空题
——给出有关操作系统知识 的一段不完全的叙述，让学员在 空白处补充，使其成为完整的一 句话。
解答题
——给出一些有关操作系统 的基本概念、基本功能、基本技 术等方面的问题，要求学员予以 解答。
应用题
考察学员综合运用所学知识的 能力。如利用P、V操作解决较简 单的进程间同步、互斥问题，不同 调度算法的周转时间计算问题等。
复习指导
学习操作系统始终围绕： 三个问题 三个基本
三个问题
操作系统是什么？ 操作系统干什么？ 操作系统如何干？
三个基本
基本概念 基本功能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基本技术
逐步展开 前后连贯 联系实际
《计算机科学中的现代操作系统》
《计算机科学中的现代操作系统》计算机科学中的现代操作系统操作系统是计算机的核心组成部分，负责管理和控制计算机硬件资源及其软件环境，为用户和应用程序提供服务。
随着计算机技术的不断发展和进步，操作系统也经历了从基于单任务、单用户的系统向支持多任务、多用户的网络化系统，从裸机操作系统向微内核和虚拟化操作系统的演化过程。
本文将从操作系统的发展历程、主要特征和创新技术等方面，探讨计算机科学中的现代操作系统。
一、操作系统的发展历程早期的计算机系统只能一次运行一个程序，由于操作系统的功能单一，称之为单任务、单用户操作系统。
1961年MIT研制出的CTSS系统初步支持多用户共享，标志着多任务、多用户操作系统的诞生。
上世纪60年代末，Unix操作系统的问世，标志着现代操作系统的开始。
Unix以其稳定可靠、安全高效、易扩展等特点，成为现代操作系统的代表之一。
上世纪80年代，微软推出DOS和Windows系列操作系统，使得个人计算机操作系统开始流行。
而现今网络化的计算机环境中，多任务、分布式操作系统和虚拟化操作系统应运而生，成为操作系统的新发展方向。
二、操作系统的主要特征现代操作系统的主要特征包括：多任务、多用户、虚拟存储、数据安全和易扩展等。
多任务特征使得多个应用程序可以同时运行，提升计算机系统的资源利用率和运行效率。
多用户特征可以同时支持多个用户登录计算机系统，并为每个用户提供独立的运行环境。
虚拟存储特征则为应用程序提供了丰富的内存空间，克服了物理内存不足的问题。
数据安全特征对计算机系统中的数据进行安全保护，提高了计算机系统的可靠性和安全性。
易扩展特征使得操作系统可以在不修改核心代码的情况下，方便地添加新的功能和服务。
三、操作系统的创新技术目前，操作系统的创新技术主要包括：微内核、虚拟化、容器和云计算等。
微内核操作系统将操作系统中的核心服务进行模块化、分层管理，降低了操作系统的复杂度和耦合性，提供了些许灵活性，但在性能上弱于单内核操作系统。
操作系统-第九章-现代操作系统技术与系统管理
教学要求和重点 9.1 操作系统“代”的划分 9.2 微内核概述 9.3 网络操作系统概述 9.4 操作系统本地化 9.5 系统管理员的职责 9.6 未来操作系统的展望 作业
教学要求：
1.掌握操作系统代的划分。 2.掌握微内核的概念，了解微内核结构的特点。 3.掌握现代操作系统中客户与服务器的概念。 4.掌握线程的概念，它与进程的关系和区别。特别是传统操作系统 中的进程概念与现代操作系统中的进程概念不同。简单地说，传统操 作系统中进程具有分配资源、调度运行两大功能，而现代操作系统中 进程只作为分配资源单位，线程才作为调度运行单位。 5.了解网络操作系统的定义和功能。 5. 6.了解系统管理员的职责。
文件服务器 内存服务器 网络服务器 用户态 SPI 核心态 微内核
微内核是操作系统的小核心，提供各种 操作系统的公共基础，在核心态下工作 服务器是核外部分，实现操作系统的非 本质功能，在用户态下工作 微内核靠近硬件，通过消息传递把客 户、服务器与内核联系在一起
硬件 微内核操作系统模型
－－进程与线程 9.2 微内核概述－－进程与线程
本节完
9.2 微内核概述
传统的操作系统结构大多数采用层次的模块结构
微内核
微内核是操作系统的核心，它将各种操作系统共同需要的核心功能提炼出来， 形成微内核的基本功能。
微内核提供的基本功能：
IPC（Inter Process Communications,进程通信） VM Virtual Memory, VM（Virtual Memory,虚拟存储） Task(任务)和Threads（ 线程）管理 中断处理及与硬件相关部分。
① 在核心态下运行的内核，通常采用层次结构并构成了基本操作系统。 ② 在用户态下运行的并以客户/服务器方式活动的进程层（这里的进程概念 与以上介绍的传统操作系统的进程概念是不同的）。就是说，除内核以外的 操作系统的其它部分都被分成若干个相对独立的进程，每个进程完成一组服 务，称为服务器进程，简称服务器。而客户可以是一个用户，一个应用程序， 或者是一个服务器进程。（客户/服务器模型）
现代操作系统技术
第九章 现代操作系统技术
第九章
现代操作系统技术
操作系统“ 操作系统“代”的划分 网络操作系统 操作系统的本地化（自学） 操作系统的本地化（自学） 系统管理员的职责（自学） 系统管理员的职责（自学） 未来操作系统的展望（自学） 未来操作系统的展望（自学）
一、操作系统“代”的划分 操作系统“
1、第一代OS：采用无序模块结构 、第一代 ： 2、第二代 ：采用层次结构 、第二代OS： 3、第三代 ：采用微内核结构 、第三代OS：
二、网络操作系统
1、概念 、
是使网络上各计算机能方便有效地共享网络资 源，为网络用户提供所需的各种服务的软件和通 信协议的集合。 信协议的集合。
二、网络操作系统
4、特性 、
一致性 透明性 可靠性 自主性
二、网络操作系统
3、类型 、
客户/服务器模式（ 客户 服务器模式（Client/Server） 服务器模式 ）
客户与服务器交互的过程： 客户与服务器交互的过程：
①工作站（客户端）发送请求包 工作站（客户端） ②服务器接收请求包 服务器完成处理， ③服务器完成处理，回送响应包 ④客户接收响应包
二、网络操作系统
二、网络操பைடு நூலகம்系统
2、功能 、
网络通信 资源管理 网络服务 网络管理
二、网络操作系统
3、类型 、
客户/服务器模式（ 客户 服务器模式（Client/Server） 服务器模式 ）
服务器：用于提供数据和服务的计算机。 服务器：用于提供数据和服务的计算机。 客户：向服务器请求服务和数据的计算机。 客户：向服务器请求服务和数据的计算机。 通常由若干个工作站和一至几个服务器组成。 通常由若干个工作站和一至几个服务器组成。 特点：信息的处理是分布的， 特点：信息的处理是分布的，而系统的控制是集中 的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9.2 微内核概述
微内核结构的特点
•精简核心的功能 •可移植性好 •可伸缩性好 •实时性好 •提供多线程机制 •系统安全性好
微内核操作系统产品
书P241~242
本节完
9.3 网络操作系统概述
计算机网络
所谓计算机网络是指通过通信线路将地理上分散的自主计算机、 终端、外部设备等连接在一起，以达到数据通信和资源共享目的 的一种计算机系统。
第九章 现代操作系统 技术与系统管理
教学要求和重点 9.1 操作系统“代”的划分 9.2 微内核概述 9.3 网络操作系统概述 9.4 操作系统本地化 9.5 系统管理员的职责 9.6 未来操作系统的展望 作业
教学要求：
1.掌握操作系统代的划分。 2.掌握微内核的概念，了解微内核结构的特点。 3.掌握现代操作系统中客户与服务器的概念。 4.掌握线程的概念，它与进程的关系和区别。特别是传统操作系统 中的进程概念与现代操作系统中的进程概念不同。简单地说，传统操 作系统中进程具有分配资源、调度运行两大功能，而现代操作系统中 进程只作为分配资源单位，线程才作为调度运行单位。 5.了解网络操作系统的定义和功能。 5. 6.了解系统管理员的职责。
线程的组成
线程标识符 调度状态信息 核心堆栈指针 用户 堆栈 用户堆栈指针 私有存储区 核心 堆栈
－－进程与线程 9.2 微内核概述－－进程与线程
引入线程的好处
•易于调度 •提高并发性 •开销少 •利于充分发挥多处理器的功能
进程与线程的关系：
（1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有 一个线程。 （2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。 （3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。 （4）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通 信的办法实现同步。
本节完
9.5 系统管理员和职责
ห้องสมุดไป่ตู้
书P247~248
本节完
9.6 未来操作系统的展望
书P248~249
本节完
作业
教材P250第1~6题
本章完
进程
在本章之前，讲述的是传统操作系统的概念，功能及实现。在那里，进程 是表示资源分配的基本单位，又是调度运行的基本单位。 在Mach、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中，进程的功能发生 了变化：它是资源分配的单位而不再是调度运行的单位。
线程的概念
线程(thread)是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。
教学重点：
1.微内核、客户与服务器、进程和线程的概念； 2.网络操作系统的功能； 3.系统管理员的职责； 4.微内核一般结构。
返回
9.1操作系统“ 9.1操作系统“代”的划 操作系统 分
操作系统从诞生到现在大致可划分为以下三代：
1.第一代操作系统：采用无序模块结构。即操作系统是一个整块结构，内部 分为若干模块。每个模块可以是一个子程序。模块之间直接相互调用，不分 层次，形成网状调用模式。 2.第二代操作系统：采用层次结构。所谓层次结构，就是把系统程序按照功能 分成若干基本模块，再根据其作用和相互关联分别划归不同的层次。 3.第三代操作系统：采用微内核结构，具有微内核结构的操作系统由下面两 大部分组成：
本节完
9.2 微内核概述
传统的操作系统结构大多数采用层次的模块结构
微内核
微内核是操作系统的核心，它将各种操作系统共同需要的核心功能提炼出来， 形成微内核的基本功能。
微内核提供的基本功能：
IPC（Inter Process Communications,进程通信） VM Virtual Memory, VM（Virtual Memory,虚拟存储） Task(任务)和Threads（ 线程）管理 中断处理及与硬件相关部分。
计算机网络主要包括以下三部分：
（1） 通信子网 （2） 资源子网 （3） 通信协议
9.3 网络操作系统概述
网络操作系统
网络操作系统是使网络上各计算机能方便有效地共享网络资源，为网络 用户提供所需的各种服务的软件和通信协议的集合。
网络操作系统的任务（或功能）：
（1）网络通信 （3）网络服务 （2）资源管理 （4）网络管理
① 在核心态下运行的内核，通常采用层次结构并构成了基本操作系统。 ② 在用户态下运行的并以客户/服务器方式活动的进程层（这里的进程概念 与以上介绍的传统操作系统的进程概念是不同的）。就是说，除内核以外的 操作系统的其它部分都被分成若干个相对独立的进程，每个进程完成一组服 务，称为服务器进程，简称服务器。而客户可以是一个用户，一个应用程序， 或者是一个服务器进程。（客户/服务器模型）
网络操作系统具有以下两种工作模式：
（1）客户/服务器（Client/server）模式 （2）对等模式（Peer—to—Peer）
网络操作系统的一般特性
（1）一致性； （3）可靠性； （2）透明性； （4）自主性。 本节完
9.4 操作系统的本地化
操作系统本地化方法
国内在操作系统本地化方面的工作分为两种方式： • 外挂式中文支持平台 • 开放式系统软件平台COSA。
文件服务器 内存服务器 网络服务器 用户态 SPI 核心态 微内核
微内核是操作系统的小核心，提供各种 操作系统的公共基础，在核心态下工作 服务器是核外部分，实现操作系统的非 本质功能，在用户态下工作 微内核靠近硬件，通过消息传递把客 户、服务器与内核联系在一起
硬件 微内核操作系统模型
－－进程与线程 9.2 微内核概述－－进程与线程