操作系统平台

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文件访问
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• Linux中与文件相关的常用系统调用 • 例
– create、open、close、read、write、link、 mkdir、chdir – 以只读方式打开hello.c文件
• fd = open (“hello.c”, O_RDONLY);
– 执行应用程序 – 文件访问 – 系统状态显示
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执行应用程序
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• 当前的程序执行另外一个应用程序Konqueror
#include<unistd.h> main() { execl(“/usr/bin/Konqueror”,”Konqueror”,(char * )0); }
– 直接操作硬件：开关 – 读卡机、打印机
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• 监控程序时代
– 常驻内存
• 操作系统时代
– 多道程序 – 提高效率
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什么是操作系统
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• • • • •
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一个系统软件 管理和控制系统中的各种资源 协调系统中的各个组成部分 使系统能够高效运转 为用户提供方便操作计算机的手段
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程序员使用的操作平台
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• • • •
程序员眼中的操作系统 平台的外观——界面/接口 平台的使用——基本功能 程序员与终端用户的不同
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程序员界面/接口
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• 广义命令
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• 终端用户通过操作系统的文本界面或者 图形界面操纵计算机 • 应用程序运行在操作系统平台之上
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• 应用程序的设计和开发者使用操作系统 的程序员级接口实现应用程序对计算机 硬件的控制
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操作平台与用户及计算机 硬件的关系
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计算机系统层次结构
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• 硬件
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• 操作系统
– 提供实际的计算功能 – 裸机 – 操作系统、系统软件的设计和开发者 – 负责管理计算机的硬件资源，如分配CPU、 内存、控制外设 – 终端用户，即非专业用户，程序员
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计算机系统层次结构
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软件
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• 帮助用户使用计算机硬件
– 系统软件
• 操作系统、编译程序
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– 应用软件
• Office、浏览器、媒体播放器等
• 在计算机系统中占有的比重越来越大
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操作系统
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• 计算机系统中最重要的软件 • 操作平台——帮助用户操作计算机 • 计算机用户
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– 从刚打开的hello.c文件中读出10个字节的 内容放到变量buf中
• nbytes = read (fd, buf, 10);
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系统状态显示
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• 系统日志
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– 以文件形式存储在磁盘特定的目录下
• 如，Linux中/var/log目录下的文件messages • Linux的/var/log目录有很多日志文件
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– 例：设置桌面背景、屏幕保护 – 例：设置环境变量 – 例：配置文件
• export PATH=$PATH:/home/mypath • Windows XP设置环境变量 • .bash_profile
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Windows XP设置环境变量
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hello脚本的内容
hello脚本的执行
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操作系统基本功能
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• 运行应用程序 • 管理存储的信息 • 显示系统状态
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运行应用程序
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操作系统的实质
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• 是计算机程序 • 作用和地位比较特殊 • 任务是为用户使用计算机提供基础 支持 • 所有计算机用户都通过操作系统的 帮助和计算机打交道
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操作系统的任务
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• 方便用户使用计算机
– 接口/界面
– Shell编程
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Shell编程
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#!/bin/sh #对变量赋值： a="hello world" # 现在打印变量 a 的内容： echo "A is:" echo $a
[zl@zhanglivmware book]$ vi hello [zl@zhanglivmware book]$ chmod +x hello [zl@zhanglivmware book]$ ./hello A is : hello world [zl@zhanglivmware book]$
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• 用户程序调用系统调用时，操作系统使CPU的 状态转为核心态
– – – – 可以执行核心指令 系统调用中可以向CPU发布核心级指令 系统调用的代码由操作系统提供 系统调用结束，程序控制转回到用户程序，处理机 也转换为用户态
• 可以保护系统中的敏感资源
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• 用户程序调用用户自己写的函数时，操作系统 让CPU处于用户态
– 用户函数只能使用用户级的指令
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计算机的指令级别
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• 核心级
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– 比较重要的、会对系统产生致命影响的指 令
• 设置特殊寄存器的值 • 访问存储器中任意位置 • 控制外设
• 用户级
管理存储的信息
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显示系统状态
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操作系统的配置
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• 个体工作环境的设置 • 平台整体环境的设置
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个体工作环境的设置
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Leabharlann Baidu
• 用户自己设置
操作系统平台概述
北京工业大学 张丽
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主要内容
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• • • • •
引言 终端用户使用的操作平台 程序员使用的操作平台 操作系统的必要性 常见操作系统及其分类
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计算机系统的构成
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• 硬件
• 软件
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• 提高系统效率
– 管理资源
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计算机系统的分化过程
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• 计算机系统越来越复杂，功能越来越强 大
– 以前不能完成的事情现在可以做到了 – 一个程序员不能驾驭计算机完成任务
• 任务复杂 • 很难有人能够精通计算机的全部知识
– 如写一个能够显示照片的软件
• 系统调用和系统函数 • 都可以被放在程序代码中 • 功能与操作系统的功能相对应
– 与函数形式一样
– 和一般机器指令相似
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系统调用的特殊性
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• 与普通函数
– 形式上与普通函数相似 – 有本质区别
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• 使程序能够运行核心级指令
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系统调用的执行
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硬件细节屏蔽
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• 复印室的例子
– 优点？ – 缺点？
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常见操作系统及分类
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• Windows操作系统 • Linux操作系统 • 操作系统分类
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Windows操作系统
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• 在Linus领导下、由全世界的计算机 爱好者志愿设计和开发 • 采用不同于商用版权的GPL许可证
– 包含有与硬件和服务有关的信息，如某个服务启动成功或 者失败
– 日志都以明文形式存储
• 在程序中使用访问文件的系统调用直接读取这 些日志的内容 • 系统调用syslog可以向日志文件中填写新日志 内容
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程序员与终端用户的不同
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• 操作平台与用户及计算机硬件的关系 • 操作系统工作在计算机硬件之上
• 工具软件
– 如编译程序、编辑程序等等，也称系 统软件 – 程序员
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• 应用程序
– 终端用户，即非专业用户
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计算机系统的层次结构
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• 不同的计算机用户接触不同层次的计算 机系统 • 终端用户使用应用软件和操作系统终端 用户接口 • 应用程序员接触应用软件开发平台以及 操作系统平台 • 系统软件设计和开发者接触操作系统以 及部分硬件 • 操作系统的设计和开发者需要了解计算 机硬件的全部细节
– 终端用户（普通用户） – 程序员（专业用户）
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终端用户使用的操作平台
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• • • •
终端用户眼中的操作系统 平台的外观——界面/接口 平台的使用——基本功能 平台的布置——配置
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终端用户操作系统的界面
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• 联机接口
– 命令行 – 图形界面
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• 脱机控制接口
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命令行
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图形界面
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脱机控制接口
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• 把需要操作系统做的事情列个清单， 让操作系统去做 • 脱机控制语言
– 看得见、摸得着的实实在在的部分 – 如显示器、主机、硬盘 – 编制好的、给计算机的命令清单以及 计算机需要完成这些任务必需的一些 信息 – 如IE、QQ
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计算机硬件
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• 完成运算的最终实体 • 计算机系统的物质基础 • 复杂、不易使用和控制
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• 如设计三维动画模拟实验、播放电影
• 出现分工
– 任务被分解，由不同的程序/程序员完成
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计算机系统的层次结构
应用软件 应用软件开发平台 （集成开发环境、编译器、 编辑器、 操作系统平台 库） 硬件平台
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• 下层的软件为上一层提供服务 • 上层的软件依靠下层的软件完成任务
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• • • • •
微软公司的产品 个人计算机用户最熟悉的操作系统 非常出色的操作系统 图形界面非常友好 从个人计算机操作系统做起
– 得益于与IBM PC机系统的合作及个 人计算机的发展
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Linux操作系统
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• 开放源码
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平台整体环境设置
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• • • • • • • •
管理员来完成 增、删、改可进入系统的用户帐号 随系统启动的服务 安装和删除系统中可用的应用程序 增、删系统支持的硬件设备 主机的名字、主机所用的网络地址 通过命令设置环境变量 通过配置文件
– /etc/profile
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操作系统的必要性（作用）
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• 操作系统的来历 • 计算机系统的层次结构 • 屏蔽硬件的利与弊
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操作系统的来历
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• 无操作系统时代：操作员
– 直接操作硬件：开关 – 读卡机、打印机
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• 监控程序时代
– 只能由操作系统执行
– 不太重要的一般指令
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处理机的工作状态
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• 核心态
• 用户态
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– 能执行核心级指令
• 工作状态通过设置硬件标记改变
– 只能由操作系统控制
– 只能执行用户态指令
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平台的使用——基本功能
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• 基本系统调用
– 常驻内存
• 操作系统时代
– 多道程序 – 提高效率
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操作系统的来历
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• 无操作系统时代：操作员