操作系统第七章.ppt

第七章 操作系统实例分析,第七章 操作系统实例分析,1、Windows操作系统概述2、LINUX操作系统概述3、UNIX操作系统概述,一、Windows操作系统概述,1、Windows操作系统的产生与发展2、Windows操作系统的特点3、Windows98的文件系统和资源树状结构4、Windows2000操作系统,1985年底，Windows 1.0的首发式上，人们对它反映冷淡。1988年，Windows2.0问世，并安装在第一台基于386的PC机（Compaq Deskpro）上。1990年5月22日，Windows 3.0问世 1992年中期发布了3.1版本。1995年8月24日诞生的Windows 95是一个真正的全32位的个人计算机图形环境操作系统，它开创了Windows的新纪元。1998年8月，Microsoft公司继续推出了Windows 98中文版操作系统 2000年3月，Microsoft公司推出了Windows 2000中文版。,返回,二、LINUX操作系统概述,1、Linux的历史2、Linux用户3、Linux的功能4、Linux的缺陷5、Linux与其他操作系统的性能对比6、网络服务7、中文系窗口环境支持8、红旗服务器2.0版本主要特性介绍,1、具有多任务处理能力,2、虚拟内存管理,3、操作更便捷、灵活,4、灵活的窗口操作,5、灵活的快捷菜单操作,6、支持新的硬件标准,7、增强网络功能,8、易于安装,9、附件功能强大,10、丰富多彩的桌面,返回,Windows 98操作系统采用VFAT文件系统，同时支持短文件名和长文件名。,在Windows 98中，为便于管理，将系统资源组织成树状结构，以桌面（Desktop）为最高单元，桌面中包含系统的所有资源，,返回,Windows 2000中文版操作系统具有以下明显的特点,1、使用图形用户界面,2、多任务操作系统,3、支持多种语言系统,4、即插即用技术,5、网络支持,返回,Linux最早是由赫尔辛基大学的一位学生Linus Torvalds编写的。当时Linux是他的一项个人研究项目，其目的是为Minix用户设计一个比较有效的UNIX PC版本，Linus Torvalds称它为Linux。1991年发行了解情况Linux0.11版本，并将它发布在Internet上，免费供人们使用。随后他又在新闻组内请求其他编程人员帮助完善。经过各地爱好者的补充和修改。1994年Linux1.0发布之时，这一操作系统已经具备了抢先多任务和对称多处理的功能。如今Linux家族已经有近140个不同的版本。所有这些不同的版本都基于最初的、免费的源代码。不同的公司可以推出不同的Linux产品，但是他们都必须承诺对初始源代码的任何改动皆公布于众。,返回,1、个人用户,2、专业用户,3、商业用户,返回,1、提供WWW服务,2、文件及打印服务。,3、数据库服务。,4、网络服务,返回,目前在Linux下的应用软件还不太多，还没有像Word、wordprofect、wordpro、WPS一样的重量级字处理软件。目前Linux下的应用软件还不够丰富，人们的选择性还不大。,Linux缺少全面汉化或者说是内核汉化的中文系统。不过，这一切正在改善，目前国内也发行了许多自己的发行版，但是，大多数发行版的中文系统还不够成熟、不够稳定。可喜的是红旗服务器版本2.0对中文的支持大大加强，用户可以尽情享受中文带来的乐趣了。,对于软件开发商而言，到目前为止还没有Linux环境下的集成开发环境。Linux系统的软件开发环境都是字符环境，用户在Linux环境下编写程序，通常都是使用Emacs写好程序，再在Emacs中使用编译器对源程序进行编译。,返回,1、与DOS系统比较,在同一系统上运行Linux和MS-DOS已很普遍，就发挥处理器功能来说，MS-DOS没有完全实现x86处理器的功能，而Linux完全在处理器保护模式下运行，并且开发了处理器的所有特性。Linux可以直接访问计算机内的所有可用内存，提供完整的UNIX接口。而MS-DOS只支持部分UNIX的接口。,就操作系统的功能来说，MS-DOS是单任务的操作系统，一旦用户运行了一个MS-DOS的应用程序，它就独占了系统的资源，用户不可能再同时运行其他应用程序。而Linux是多任务的操作系统，用户可以同时运行多个应用程序。,2、与Windows系统比较,从发展背景看，Linux与其他操作系统的区别是Linux是从一个比较成熟的操作系统发展而来的。,其他操作系统，如Windows NT等，都是自成体系，没有对应的相依托的操作系统。,从使用费用上看，Linux与其他操作系统的区别在于Linux是一种开放、免费的操作系统，而其他操作系统都是封闭的系统，需要有偿使用。这一区别使得用户能够不用花钱就能得到很多Linux的版本以及为其开发的应用软件。,返回,（1）Internet/Intranet服务器,（2）网络管理服务器,（3）企业群组服务器,（4）应用服务器,返回,对于中国用户来说，中文显示、中文打印是非常重要的。桌面系统对中文的显示、打印等要求很高，Linux在汉字处理方面开发的时间较短，还不够成熟，在字型字体、显示打印等方面与其他桌面系统比起来存在着一定的差距。不过红旗Linux中文能力在这方面处于领先的位置。红旗Linux预装了炎黄中文平台和方正TrueType字库，是目前国内唯一一套在Linux上支持大字符集（GBK）的中文操作系统，实现了Linux上的TrueType显示和打印功能，并且从安装到使用提供了全中文的操作环境。,返回,支持三种语言，简体中文、繁体中文和英文。并可动态切换。提供了日志文件系统reiserfs，支持海量文件系统。增加了UPS电源管理。加强了系统备份的工具。提供了LVS的支持，用户可以架构自己的Web集群服务器。提供了网络防病毒软件。提供了红旗网络商务通e-Office系统。部分支持USB设备。,返回,三、UNIX操作系统概述,1、UNIX系统基本概念2、UNIX系统的初步使用3、UNIX的体系结构及特点4、UNIX存储管理5、UNIX进程管理,1、用户帐户 UNIX是一个多用户系统，它可以有若干个用户同时使用一台机器，在系统上的各个用户必须在系统的统一管理下，在一定范围内从事自己的工作，因此，每个用户和在银行里存款一样，都必须有自己的户头，这种用户帐户用来组织和记录用户在系统中的活动。它也被称为帐号或注册号。两种类型的用户帐户，一种是普通用户帐户，一种是超级用户帐户,普通用户帐户：用户登录名 用户口令字 组标识符 用户登录目录（Home directory），又称主目录/基目录用户登录Shell,超级用户帐号：超级用户是以“root”名登录的用户。为了实现各种系统管理工作，系统管理员必须以超级用户身份登录。超级用户在系统中具有最高的自主权，可以读写系统中的任意一个文件，也可以执行任何一个程序。,2、UNIX的文件文件是UNIX文件系统的基本单位，共有三种不同类型的UNIX文件。分别是：普通文件 就是我们通常所指的程序文件和文本文件 特殊文件 就是指磁带、磁盘等外部设备 目录文件。文件与目录的命名规则 通配符,3UNIX命令 UNIX命令是一些可执行的程序，在用户输入一条命令后，操作系统寻找名字为该命令名的可执行程序，并执行之。（1）命令行 命令行是一行字符，Shell程序由此读入命令。有两种Shell，一种是B-Shell，一种叫做C-Shell。在终端上输入命令时，其实是在编辑一个叫做“命令行缓冲器”的一行命令文本，按下回车键（Return），表示输入认可，若在此之间按了中断键（大多数为Del键），则命令行缓冲器被清空。在一个命令行是可以输入若干条命令，只要加上分号（；）分开即可。要把一行命令推到后台处理，在命令行的末尾打上一个“&”号即可。下面这条命令把/usr目录下盘空间的使用统计放到后台进行，并存入diskusage文件中：du/usrdiskusage&,（2）命令语法命令的一般语法规则如下：command 选择项变量文件名 按照规定，命令的名字要小写，选择项前面有一条短线（-）。选择项可以组合使用，请看下面命令：ls-rl 这条命令中的-rl表示这条命令将以长列表的格式以及倒字母顺序的排列列出目录中的全部文件。当然，在某些情况多个选择必须分开表示，如：copy a v source destination 在命令中还可以给出一些别的变量，例如：grep”all right”recorder.txt,4UNIX命令的输入和输出UNIX命令通常是把终端键盘作为约定的输入设备，而把终端显示器作为约定的输出设备，在UNIX系统中，命令的输入和输出可以重新定向。另外，UNIX的命令还可以建立管道。所谓管道，也就是一个命令的输入是另一个命令的输出。输出重定向符号是大于号（）,命令lsfilesave，把ls的输出重定向到文件filesave之中。输出附加符是两个连续的大于号（）,命令lsexitfile，把ls的输入附加到文件exitfile内容的后面，对应于输入重定向，还有输出重定向，请参阅Shell的内容。,返回,（1）普通文件普通文件是以字节为单位的数据信息的集合。这些文件包括文本文件、程序源码、程序数据和可执行二进制文件。普通文件的字节可被系统解释成文本文件的字符、二进制的指令或程序语句。每个普通文件具有下列属性：（a）一个文件名（不必是唯一的）；（b）一个唯一的文件索引号，叫做i结点号；（c）以字节为计数单位的文件长度；（d）最后修改的时间；（e）一组存取权；（f）所有者及从属组名。,返回,2特殊文件 特殊文件事实上是指和计算机系统相连的一些硬设备，如硬盘、软盘、打印机、终端和内存等。UNIX系统为了更好地管理和使用这些设备，把这些设备和普通文件一样处理。在系统中，这些设备以特殊文件的形式存放在/dev目录中。如果我们对目录/dev进行列表显示，会看到如下特殊文件：硬盘：hd（1号盘hd0a，1分区hd00,2分区hd01，2号盘hd1a）；软盘：fd(a盘fd0,b盘fd1)；终端：tty(tty00,tty01,tty02);主控台：console;打印机；lp(lp,lp0,lp,lp2)盘交换区：swap;盘根分区：root;盘用户分区：usr；存储器：mem;时钟：clock.,返回,特殊文件有两种类型。一种是硬盘、软盘和磁带，记录数据块，以512个字节的数据为单位的，我们常常把它叫做块设备。在列表时，块设备的特殊文件行首有一个字母“b”。另一种是打印、终端等，这些设备传送数据速度慢，常常以字符为单位，这种设备我们常常把它叫做字符型设备。字符型设备的特殊文件列表行首有一个字母“c”。,目录文件 如果说普通文件是真正的文件，那末目录文件就是存放这种文件的抽屉。和普通文件一样，目录也可以通过赋予存取权来保护。其存取权也是读权、写权和执行权。如果一个用户要对这个目录进行操作，它至少要有执行权。执行权和写权决定能否往目录写入或从目录中删除文件。执行权和读读权决定能否列出目录中的内容。目录的存取权也是决定于目录的主人，该主人常常就是创建人,返回,1、进入和退出UNIX系统,2、登入,3、改变口令,4、注销,返回,1、UNIX 的体系结构 UNIX及其变种XENIX是一个多用户、多任务的操作系统，其系统结构大致可分为3个层次,（1）最内层是UNIX内核（Kernel），运行UNIX后，内核长驻内存。（2）中间一层是命令解释程序，称为外壳（Shell）。外壳只是在输入命令时才调入内存，当执行完这条命令后就释放外壳所占的内存空间。因此外壳是用户与内核的接口。用户可以根据需要编制一些功能程序来扩充Shell命令。（3）最外层是应用程序，它包括众多的应用软件和除UNIX系统以外的其他系统软件。,2、UNIX系统的特点。（1）UNIX是一个多用户系统。（2）UNIX是一个多任务操作系统。（3）具有良好的用户界面。（4）UNIX系统将文件、目录、输入输出设备都作为文件统一处理。它们具有相同的语法、语义和保护措施，给使用带来方便。（5）具有与MS-DOS相同的系统环境，可以利用MS-DOS上已有的丰富的应用软件资源。（6）具有支持网络功能，可以很方便地直接组成局域网和远程通信网。（7）UNIX系统是由C语言开发的，因而移植性好。（8）支持多种语言并具有很多使用软件。,返回,早期的UNIX系统在内存和对换设备之间传送整个进程，而不是独立地传送进程的各个部分（不包括共享正文）这样的存储管理策略称为对换（swap）。近期推出的UNIX系统V支持请求调页（demand paging）存储管理策略。整个进程并不需要全部驻留在内存就可运行。当进程访问页面时，核心按需要为进程装入该页。请求调页可以使进程的虚地址空间到机器的物理存储空间映射具有更大的灵活性。它通常允许进程的大小比可用的物理存储空间大得多，还允许将更多的进程同时装入内存。而对换策略的优点是较为简单，系统开销少。,1、UNIX进程存储分布（1）进程在核心下的虚地址空间。核心态下虚地址空间分配如下，其中第0至5页存放UNIX代码。对不同的系统配置，生成不同的的代码。第6页存放现运行进程的ppda区其实际长度是1024字节，它随进程的不同而变化。第7页是输入、输出页。（2）进程在用户态下的虚地址空间。用户状态下进程映像分为：共享正文段、数据段用户栈，在虚地址空间中位置也是这样的顺序，而且栈段是由高地址向低地址延伸。每段均占用整页数。UNIX代码总是驻留从0地址开始的低内存区域，而输入/输出页则占物理地址空间的最后4KW。各进程非常驻内存部分映像不论在内存还是外存，除共享正文段外，其余各段占据连续存储区。,2、存储资源管理（1）可用存储区表UNIX进程映像或驻内存，或驻盘交换区，对这两部分资源的释放、分配、算法相同。系统设置了内存可用存储区表和盘交换区可用存储表，以分别对它们进行管理,（2）存储区分配算法按照对存储区长度的要求，在可用存储区表中，从第一个表目项开始，逐项进行比较，直到找出一个表目项，它的m-size值大于或等于所要求的值。并从该项分配所需存储区，修改存储区表中相应的表目。这种算法为首次适应法（first fit）。实施这一算法的程序是malloc(mp,size)。其中：mp是coremap或swapmap;size是要求分配的存储区长度。,（3）存储区的释放某存储区被释放时，与其前后相邻的空闲区可能处于四种不同关系。可用存储区表针对这四种情况要作相应的修改。在此，称可用存储取区表中对应于前空闲区的项为前项，对应于后空闲区的项为后项。,3、对换对换算法的描述有三部分：对换设备上的空间管理；把进程换出内存；把进程换入内存。,（1）对换空间分配,(2)进程的换出,(3)进程的换入,4、UNIX存储管理中的保护 在计算机系统中，只要软硬件结合组合组成的虚、实地址空间映射机构以及存储资源管理机构工作正常，就可以使系统中各进程彼此隔离，从而对它们起保护作用。具体体现在：（1）除操作系统占用的存储区，输入/输出页及不可修改的共享正文段外，各进程映像占用的存储区均不重叠。（2）进程在处于核心态和用户态时使用不同的管理寄存器，所以占用不同的内存空间。进程在用户态下运行时，无权修改存储管理寄存器的内容，因此它不会对核心态内存空间产生干扰，不会破坏操作系统。（3）进程对组成其映像各段的访问，受到长度和存取权的严格限制，不允许超界进行非法访问。这样任一进程就不可能对其他段、其他进程的存储区造成破坏。,返回,1、UNIX进程的运行状态在某些操作系统中，进程分为两类：系统进程和用户进程。系统进程执行操作系统程序，提供系统功能，例如：作业调度、资源管理和控制等。用户进程提供用户功能，执行用户程序。UNIX对进程的处理不同，一个UNIX进程既可执行操作系统程序，又可执行用户程序，可在一定条件下按需要进行转换。由于操作系统要管理系统中的各种资源和进行的各种活动，而用户程序只在操作系统管理及控制下进行活动，所以进程在执行操作系统程序时的环境和权利是不同的。,（1）两种不同的活动范围操作系统程序和用户程序均从0开始编址，且有各自的地址空间。在内存中，操作系统程序和用户程序各占不同的存储区。所以它们构成的地址空间不同，占用的物理存储空间也不相同。进程通过使用不同的内存管理寄存器组，使用某些不同的寄存器（如栈指针），建立两种不同的地址空间和物理存储空间的对应管理,（2）操作系统的特权进程在执行操作系统程序时，较一般用户拥有更多的特权：执行输入/输出操作。存取内存管理寄存器。开、关机中断。停机。UNIX操作系统为区别一个进程在不同环境下的运行情况，为其设置了两种运行态：核心态（Kernel mode）和用户态（user mode）。核心态也称为系统态。进程在核心态下活动的地址空间称为核心态空间；进程在用户态下活动的地址空间也称为用户态空间。在UNIX系统启动后，立即建立一特殊的进程0号进程，它是系统的调度进程。该进程只在核心态下运行。系统运行期间，该进程始终存在，不被撤消。,2、UNIX进程的存储映像,（1）进程映像的组成UNIX进程映像的关键是存储器映像，主要由下列几部分组成：进程控制块，进程执行的程序，数据，进程运行时使用的工作区。,（2）进程映像在存储器中的分布存放进程映像的存储器有两部分：内存和外存。,3、UNIX进程状态 在UNIX中进程有六种调度状态：SRUN 运行状态 SSLEEP 高优先权睡眠状态 SWAIT 低优先权睡眠状态 SSTOP 暂停状态 SZOMB 等待善后处理状态 SIDL 创建子进程状态,返回,