现代操作系统

现代操作系统的应用
大型机与嵌入式系统使用很多样化的操作系 统。在服务器方面Linux、UNIX和 WindowsServer占据了市场的大部分份额。 在超级计算机方面，Linux取代Unix成为了 第一大操作系统，截止2012年6月，世界超 级计算机500强排名中基于Linux的超级计 算机占据了462个席位，比率高达92%。随 着智能手机的发展，Android和iOS已经成 为目前最流行的两大手机操作系统。
组员：关敏 王鑫 张宇 程加昕 程千桓
现代操作系统 Operating System
王 鑫 张 宇 程 加 昕 程 千 桓
操作系统概念
• 操作系统（英语：Operating System，简称OS） 是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程 序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软 件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才 能运行。操作系统所处位置是用户和计算机的接 口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。是 管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算 机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与 配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制 输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基 本事务。操作系统的型态非常多样，不同机器安 装的OS可从简单到复杂。
• 驱动程序：最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，它们的
职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的 接口。 • 内核：操作系统内核部分，通常运行在最高特权级，负责提供基 础性、结构性的功能。 • 接口库：是一系列特殊的程序库，它们职责在于把系统所提供的 基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口（API），是最靠近 应用程序的部分。例如，GNU C运行期库就属于此类，它把各种操 作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX编程接口的形式。 • 外围：是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分，通常是 用于提供特定高级服务的部件。例如，在微内核结构中，大部分系统 服务，以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。
现代操作系统简介
• 现代操作系统通常都有一个使用的绘图设 备的图形用户界面（GUI），并附加如鼠标 或触控面版等有别于键盘的输入设备。旧 的OS或性能导向的服务器通常不会有如此 亲切的界面，而是以命令行界面（CLI）加 上键盘为输入设备。以上两种界面其实都 是所谓的壳，其功能为接受并处理用户的 指令（例如按下一按钮，或在命令提示列 上键入指令）。
(3)从服务用户的观点—OS用户与裸机间 接口：
操作系统为方便用户使用计算机提供了二级访问接 口： • 1）命令接口:命令行。 • 2）调用接口:形式上类似于过程调用，在应用编 程中使用。 • 3）图形接口：图形用户界面GUI，方便用户使用。
• 编程更为容易，软件可移植户/服务器模式下的操作系统模型
客户 应用程序 进程 服务器 内存 服务器 文件 服务器 网络 服务器 显示 服务器
微内核
硬件 发送 接收
用户态 核心态
卡 片 阅 读 机
IBM1 401 卡片
磁带机
打 印 机
IBM7 094
IBM1 401
输入磁带
输出磁带
现代操作系统的主要特征
现代操作系统的主要特征：
设置操作系统的目的就是提高计算机系统 的效率，增强系统的处理能力，充分发挥 系统的利用率，方便用户使用。因此现代 操作系统普遍采用以多道程序设计为基础 的并行操作技术。主要特征如下： (1)并发性(concurrency) (2)共享性(sharing) (3)虚拟性(virtual) (4)异步性(asynchronism)
操作系统的目标 有效性（系统管理人员的观点）： 管理和分配硬件、软件资源，合理地组 织计算机的工作流程 方便性（用户的观点） 提供良好的、一致的用户接口，弥补硬 件系统的类型和数量差别 可扩充性与开放性（开放的观点）： 硬件类型和规模、操作系统本身的功能 和管理策略、多个系统间的资源共享和互 操作。
操作系统主要功能
• 操作系统的主要功能是资源管理，程序控 制和人机交互等。计算机系统的资源可分 为设备资源和信息资源两大类。设备资源 指的是组成计算机的硬件设备，如中央处 理器，主存储器，磁盘存储器，打印机， 磁带存储器，显示器，键盘输入设备和鼠 标等。信息资源指的是存放于计算机内的 各种数据，如文件，程序库，知识库，系 统软件和应用软件等。
(2)从软件分层、扩允机器观点—虚拟机：
提供硬件的高层界面(虚拟机),取消硬件限制 1）操作系统提供无限的内存、无限的CPU 2）扩充机器，功能更强大，使用更方便

【虚拟机】：使用户和程序员在不必涉及和 了解硬件工作细节的情况下能方便的使用计算机， 而为用户所提供的一个等价的扩展计算机，称为 虚拟计算机。
• 嵌入式操作系统
• 嵌入式操作系统是应用在嵌入式系统的操作系统。嵌入式系统广泛应 用在生活的各个方面，涵盖范围从便携设备到大型固定设施，如数码 相机、手机、平板电脑、家用电器、医疗设备、交通灯、航空电子设 备和工厂控制设备等，越来越多嵌入式系统安装有实时操作系统。
操作系统的四大部分
• 操作系统理论研究者有时把操作系统分成四大部 分：
存储程序计算机的组成
操作系统分类
• 桌面操作系统 • 桌面操作系统主要用于个人计算机上。个人计算机市场从 硬件架构上来说主要分为两大阵营，PC机与Mac机，从 软件上可主要分为两大类，分别为类Unix操作系统和 Windows操作系统。 • 服务器操作系统
• 服务器操作系统一般指的是安装在大型计算机上的操作系统，比如 Web服务器、应用服务器和数据库服务器等。
操作系统的作用(三方面）
(1)从资源管理的观点—OS作为资源管理 器：
OS的首要任务是管理计算机系统中硬件与软件资源，使其 得到充分而有效的利用： 1）跟踪资源状态：时刻掌握计算机系统中资源的使用情 况。 2）分配资源：处理对资源的使用请求，协调冲突，确定 资源分配算法。 3）回收资源：回收用户释放的资源，以便下次重新分配。 4）保护资源：负责对系统资源的保护，避免受破坏。
现代操作系统历史
• 选择要安装的操作系统通常与其硬件架构 有很大关系，只有Linux与BSD几乎可在所 有硬件架构上运行，而Windows NT仅移植 到了DEC Alpha与MIPS Magnum。在1990 年代早期，个人计算机的选择就已被局限 在Windows家族、类Unix家族以及Linux上， 而以Linux及Mac OS X为最主要的另类选择， 直至今日。