操作系統(tǒng)原理第1章操作系統(tǒng)引論第一章操作系統(tǒng)引論問(wèn)題導(dǎo)入

操作系統(tǒng)(OperatingSystem，OS)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)軟件，它管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件資源和硬件資源，是用戶與計(jì)算機(jī)硬件的橋梁，是其它軟件和程序的運(yùn)行基礎(chǔ)。根據(jù)操作系統(tǒng)的不同應(yīng)用領(lǐng)域，各種操作系統(tǒng)有著不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)要求，但同時(shí)，它們?nèi)匀淮嬖谥餐奶卣鳌?025/2/1821.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)1.2什么是操作系統(tǒng)1.3操作系統(tǒng)的歷史1.4操作系統(tǒng)的類型1.5操作系統(tǒng)的功能和特征1.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)目錄1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由硬件資源和軟件資源兩部分組成。現(xiàn)代大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是以著名數(shù)學(xué)家約馮·諾依曼(VonNueumann)等在20世紀(jì)40年代末提出的“存儲(chǔ)程序控制”的原理為基礎(chǔ)的。根據(jù)馮·諾依曼的分析，計(jì)算機(jī)必須有一個(gè)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)；有一個(gè)運(yùn)算器用于執(zhí)行指定的操作；有一個(gè)控制部件用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作的順序；還要有輸入/輸出設(shè)備，以便輸入數(shù)據(jù)和輸出計(jì)算結(jié)果。因此，硬件資源主要包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。只由硬件設(shè)備組成的機(jī)器稱為裸機(jī)。2025/2/1841.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)軟件是由程序、數(shù)據(jù)和在研制過(guò)程中形成的各種文檔資料組成，是方便用戶和充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)效能的各種程序的總稱。軟件可分為以下三類：（1）系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、編譯程序、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，以及與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)的程序。（2）應(yīng)用軟件：各種應(yīng)用程序、軟件包。

圖1-1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成（3）工具軟件：各種診斷程序、檢查程序、引導(dǎo)程序。2025/2/185圖1-1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成2025/2/1861.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)2025/2/187操作系統(tǒng)與各層的關(guān)系主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1．操作系統(tǒng)對(duì)各層的管理和控制操作系統(tǒng)可以控制CPU的工作、訪問(wèn)存儲(chǔ)器、進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)和設(shè)備中斷處理。計(jì)算機(jī)用戶可以通過(guò)操作系統(tǒng)使用不同的界面，方便、快捷、安全、可靠地操作計(jì)算機(jī)硬件來(lái)完成自己的計(jì)算任務(wù)。1.1.2OS在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各層對(duì)操作系統(tǒng)的制約（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的制約

硬件提供了操作系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有著重大的影響。

單CPU計(jì)算機(jī)如何運(yùn)行多任務(wù)呢？為此，操作系統(tǒng)提出并實(shí)現(xiàn)了以下各章節(jié)要討論的內(nèi)容，使得在單CPU的計(jì)算機(jī)上能實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作系統(tǒng)。這就是計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)的影響和制約。2025/2/1881.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)（2）用戶和應(yīng)用程序的需求對(duì)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的制約用戶和上層軟件運(yùn)行在操作系統(tǒng)提供的環(huán)境上，對(duì)操作系統(tǒng)會(huì)提出各種要求，操作系統(tǒng)必須滿足不同的應(yīng)用需求，提供良好的用戶界面，為此需要設(shè)計(jì)不同類型的操作系統(tǒng)。2025/2/1891.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)1.2什么是操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是管理和控制計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的計(jì)算機(jī)程序，是直接運(yùn)行在“裸機(jī)”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任何其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行。2025/2/18101.2什么是操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是用戶和計(jì)算機(jī)的接口，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)硬件和其他軟件的接口。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件之上的第一層軟件，屏蔽了硬件的物理特性和操作細(xì)節(jié)，用戶通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。用戶在操作系統(tǒng)的幫助下能夠方便、快捷、可靠地操縱計(jì)算機(jī)硬件和運(yùn)行自己的程序。2025/2/18111.2.1作為用戶與計(jì)算機(jī)的接口

1.2什么是操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)資源的管理者，操作系統(tǒng)主要做以下工作：（1）監(jiān)視各種資源，隨時(shí)記錄它們的狀態(tài)。（2）實(shí)施某種策略以決定誰(shuí)獲得資源，何時(shí)獲得，獲得多少。（3）分配資源供需求者使用。（4）回收資源，以便再次分配。2025/2/18121.2.2作為系統(tǒng)資源的管理者

1.3操作系統(tǒng)的歷史從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生至20世紀(jì)50年代中期，一直未出現(xiàn)操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)工作采用手工操作方式。程序員將對(duì)應(yīng)于程序和數(shù)據(jù)的已穿孔的卡片（或紙帶）裝入輸入機(jī)，然后啟動(dòng)輸入機(jī)，把程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)存；通過(guò)控制臺(tái)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)程序，針對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)行；計(jì)算完畢后，打印機(jī)輸出計(jì)算結(jié)果；用戶取走結(jié)果并卸下卡片（或紙帶），才讓下一個(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)。2025/2/18131.3.1穿孔卡片

1.3操作系統(tǒng)的歷史穿孔卡片時(shí)代的手工操作方式有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）用戶獨(dú)占全機(jī)。不會(huì)出現(xiàn)因資源已被其他用戶占用而等待的現(xiàn)象，但資源的利用率低。（2）CPU等待手工操作，CPU的利用不充分。2025/2/18141.3操作系統(tǒng)的歷史20世紀(jì)50年代后期，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的加快，人機(jī)矛盾越來(lái)越大，直至無(wú)法容忍。在這種情況下，必須尋求新的辦法，于是，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)以自動(dòng)完成程序的裝入和運(yùn)行成為迫切需要。這樣，就出現(xiàn)了批處理系統(tǒng)。2025/2/18151.3操作系統(tǒng)的歷史計(jì)算機(jī)發(fā)展的早期，沒(méi)有任何用于管理的軟件，所有的運(yùn)行管理和具體操作都由用戶自己承擔(dān)，任何操作出錯(cuò)都要重做作業(yè)，CPU的利用率很低。2025/2/18161.3.2簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)

1.3操作系統(tǒng)的歷史解決這個(gè)問(wèn)題的方法主要有兩個(gè)：一個(gè)是配備專門的計(jì)算機(jī)操作員，程序員不再直接操作機(jī)器，從而減少操作機(jī)器的錯(cuò)誤；另一個(gè)是進(jìn)行批處理，操作員把用戶提交的作業(yè)分類，把一批中的作業(yè)編成一個(gè)作業(yè)執(zhí)行序列，每一批作業(yè)將有專門編制的監(jiān)督程序（Monitor）自動(dòng)依次處理。當(dāng)一批作業(yè)執(zhí)行完成后，作業(yè)又把控制權(quán)交回給監(jiān)督程序，監(jiān)督程序再將磁帶上的第二批作業(yè)調(diào)入內(nèi)存中執(zhí)行，以此類推，直至所有的作業(yè)都完成。這種處理方式被稱為“批處理方式”。2025/2/18171.3操作系統(tǒng)的歷史早期批處理的操作是串行操作，所以被稱為簡(jiǎn)單批處理，或稱為單道批處理。2025/2/18181.3操作系統(tǒng)的歷史第一個(gè)批處理操作系統(tǒng)（也是第一個(gè)操作系統(tǒng)）是20世紀(jì)50年代中期由GeneralMotors開(kāi)發(fā)的，使用在IBM701上。在20世紀(jì)60年代早期，許多廠商為自己的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了批處理操作系統(tǒng)，其中，最為著名的是用于IBM7090/7094計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)IBSYS，它對(duì)其他操作系統(tǒng)有著廣泛的影響。如圖1-4所示。2025/2/18191.3操作系統(tǒng)的歷史2025/2/18201.3操作系統(tǒng)的歷史2025/2/18211.3操作系統(tǒng)的歷史在早期的簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)中，作業(yè)的輸入和輸出都是聯(lián)機(jī)的。聯(lián)機(jī)I/O的缺點(diǎn)是速度慢，I/O設(shè)備和CPU仍然是串行工作，CPU利用率低，為此，在批處理系統(tǒng)中引入了脫機(jī)I/O技術(shù)。除主機(jī)外，另設(shè)一臺(tái)外圍計(jì)算機(jī)，該機(jī)僅與I/O設(shè)備交互，不與主機(jī)相連。輸入設(shè)備上的作業(yè)通過(guò)外圍機(jī)輸入到高速磁盤上（脫機(jī)輸入），主機(jī)從高速磁盤將結(jié)果讀出并交打印機(jī)進(jìn)行打印輸出。2025/2/18221.3操作系統(tǒng)的歷史這樣，I/O工作脫離了主機(jī)，外圍計(jì)算機(jī)和主機(jī)可以并行工作，加快了程序的處理和數(shù)據(jù)的輸入/輸出，這種技術(shù)稱為脫機(jī)I/O技術(shù)。如圖1-5所示。2025/2/18231.3操作系統(tǒng)的歷史在簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)中，內(nèi)存中僅有一個(gè)任務(wù)，無(wú)法充分利用系統(tǒng)中的所有資源，致使系統(tǒng)中仍有許多資源空閑，設(shè)備利用率低，系統(tǒng)性能差。在20世紀(jì)60年代中期，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，由以CPU為中心的機(jī)構(gòu)改變?yōu)橐灾鞔鏋橹行模乖趦?nèi)存中同時(shí)裝入多個(gè)作業(yè)成為可能，多道程序的概念成為現(xiàn)實(shí)。2025/2/18241.3.3多道批處理系統(tǒng)

1.3操作系統(tǒng)的歷史（1）多道程序設(shè)計(jì)

多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。即同時(shí)把多個(gè)程序裝入內(nèi)存，并允許它們交替在CPU中運(yùn)行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬件資源和軟件資源。當(dāng)一道程序因I/O請(qǐng)求而暫停運(yùn)行時(shí)，CPU便立即轉(zhuǎn)去運(yùn)行另一道程序。

多道程序合理搭配以輸入/輸出為主和以計(jì)算為主的程序，使得它們交替運(yùn)行，從而充分利用資源，提高系統(tǒng)效率。2025/2/18251.3操作系統(tǒng)的歷史多道程序的運(yùn)行特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序。它們宏觀上并行運(yùn)行，即同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序都處于運(yùn)行狀態(tài)，但都未運(yùn)行完成；而在微觀上是串行運(yùn)行，即各個(gè)作業(yè)輪流使用CPU，交替執(zhí)行。2025/2/18261.3操作系統(tǒng)的歷史（2）多道批處理系統(tǒng) 20世紀(jì)60年代中期，在簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)中，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后形成了多道批處理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱批處理系統(tǒng)）。多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：2025/2/18271.3操作系統(tǒng)的歷史①多道系統(tǒng)內(nèi)可同時(shí)容納多個(gè)作業(yè)。這些作業(yè)存放在外存中，組成一個(gè)后備隊(duì)列，系統(tǒng)按一定的調(diào)度原則每次從后備作業(yè)隊(duì)列中選取一個(gè)或多個(gè)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行，作業(yè)的調(diào)度由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的、連續(xù)的作業(yè)流。②成批在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不允許用戶與其作業(yè)發(fā)生交互作用，即作業(yè)一旦進(jìn)入系統(tǒng)，用戶就不能直接干預(yù)其作業(yè)的運(yùn)行。2025/2/18281.3操作系統(tǒng)的歷史多道批處理系統(tǒng)的主要特征有以下三個(gè)方面：①用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)：作業(yè)提交后直到獲得結(jié)果之前，用戶無(wú)法與作業(yè)交互。②作業(yè)成批處理：采用成批處理作業(yè)。③多道程序并行：充分利用系統(tǒng)資源。多道批處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)是無(wú)交互性，用戶一旦提交作業(yè)就失去了對(duì)其運(yùn)行的控制能力；同時(shí)，由于是批處理，所以作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，用戶使用不方便。2025/2/18291.3操作系統(tǒng)的歷史在批處理系統(tǒng)中，用戶不能干預(yù)自己程序的運(yùn)行，無(wú)法得知程序的運(yùn)行情況，這對(duì)程序的調(diào)用和排錯(cuò)極為不利。為了克服這一缺陷，增強(qiáng)系統(tǒng)的交互能力，產(chǎn)生了分時(shí)操作系統(tǒng)（TimeSharingOperatingSystem）。2025/2/18301.3.4分時(shí)系統(tǒng)1.3操作系統(tǒng)的歷史分時(shí)操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思想是：在一臺(tái)主機(jī)上連接多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)，允許多個(gè)用戶通過(guò)自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)資源。如圖1-6所示。2025/2/18311.3操作系統(tǒng)的歷史分時(shí)技術(shù)把處理器的時(shí)間分成很短的時(shí)間片，這些時(shí)間片輪流地分配給各個(gè)聯(lián)機(jī)的作業(yè)使用。如果某作業(yè)在分配給它的時(shí)間片用完時(shí)仍未完成，則該作業(yè)暫時(shí)中斷，等待下一輪運(yùn)行，并把處理器的控制權(quán)讓給另一個(gè)作業(yè)使用。這樣在一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間間隔內(nèi)，每個(gè)用戶作業(yè)都能得到快速響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。2025/2/18321.3操作系統(tǒng)的歷史第一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)是由麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的兼容分時(shí)系統(tǒng)（CompatibleTime-SharingSystem，CTSS），源于多路存取計(jì)算項(xiàng)目，該系統(tǒng)最初是在1961年為IBM709開(kāi)發(fā)的，后來(lái)又移植到IBM7094中。

批處理和分時(shí)都使用了多道程序設(shè)計(jì)，但分時(shí)系統(tǒng)與多道批處理系統(tǒng)相比，具有完全不同的特征。2025/2/18331.3操作系統(tǒng)的歷史分時(shí)系統(tǒng)具有以下四個(gè)特點(diǎn)：（1）多路性：允許在一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)聯(lián)機(jī)終端，系統(tǒng)按分時(shí)原則為每個(gè)用戶服務(wù)。（2）獨(dú)立性：每個(gè)用戶各占一個(gè)終端，彼此獨(dú)立操作，互不干擾。（3）及時(shí)性：用戶的請(qǐng)求能在很短的時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)。（4）交互性：用戶可通過(guò)終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)對(duì)話。2025/2/18341.3操作系統(tǒng)的歷史雖然多道批處理操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)獲得了較好的資源利用率和快速的響應(yīng)時(shí)間，從而使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，但它們難以滿足實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域的需求。這樣就產(chǎn)生了實(shí)時(shí)系統(tǒng)。目前，實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要包括三種：（1）過(guò)程控制系統(tǒng)：例如，導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、火炮自動(dòng)控制系統(tǒng)都是實(shí)時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)。（2）信息查詢系統(tǒng)：情報(bào)檢索系統(tǒng)是典型的實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。（3）事務(wù)處理系統(tǒng)：例如，銀行業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，每次銀行客戶發(fā)生業(yè)務(wù)往來(lái)，均需要修改相應(yīng)的文件或數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣的系統(tǒng)要求響應(yīng)快、安全保密、可靠性高。2025/2/18351.3.5實(shí)時(shí)系統(tǒng)1.3操作系統(tǒng)的歷史實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem）是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接收并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)控制監(jiān)控的生產(chǎn)過(guò)程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。2025/2/18361.3操作系統(tǒng)的歷史實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之分，硬實(shí)時(shí)要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成操作，這是在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保證的；軟實(shí)時(shí)則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)一定改變之后就可以變成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。2025/2/18371.3操作系統(tǒng)的歷史分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著操作系統(tǒng)步入了實(shí)用化階段，操作系統(tǒng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)軟件，它為用戶的應(yīng)用提供了一個(gè)良好的支撐環(huán)境，方便了用戶的使用。批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本類型，現(xiàn)代操作系統(tǒng)可能綜合它們多方面的特征以滿足不同的應(yīng)用需求。2025/2/18381.4操作系統(tǒng)的類型大型機(jī)（MainframeComputer），也稱為大型主機(jī)。大型機(jī)使用專用的處理器指令集、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。最早的操作系統(tǒng)是針對(duì)20世紀(jì)60年代的大型主結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的，由于對(duì)這些系統(tǒng)在軟件方面做了巨大投資，因此原來(lái)的計(jì)算機(jī)廠商繼續(xù)開(kāi)發(fā)與原來(lái)操作系統(tǒng)相兼容的硬件與操作系統(tǒng)。這些早期的操作系統(tǒng)是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的先驅(qū)。現(xiàn)代的大型主機(jī)一般也可運(yùn)行Linux或Unix變種。2025/2/18391.4.1大型機(jī)操作系統(tǒng)

1.4操作系統(tǒng)的類型服務(wù)器操作系統(tǒng)

(Server

operating

system，SOS

)，又稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，一般指的是安裝在大型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)，比如Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等，是企業(yè)IT系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)。同時(shí)，服務(wù)器操作系統(tǒng)也可以安裝在個(gè)人電腦上。相比個(gè)人版操作系統(tǒng)，在一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器操作系統(tǒng)要承擔(dān)額外的管理、配置、穩(wěn)定、安全等功能，處于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的心臟部位。2025/2/18401.4.2服務(wù)器操作系統(tǒng)1.4操作系統(tǒng)的類型服務(wù)器操作系統(tǒng)主要分為四大流派：WINDOWS、NETWARE、UNIX、LINUX。WINDOWS服務(wù)器操作系統(tǒng)是全球最大的操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商——Microsoft公司開(kāi)發(fā)的。其服務(wù)器操作系統(tǒng)重要版本W(wǎng)INNT

4.0

Server、WindowsNTServer，WindowsServer2003、WindowsServer2008、WindowsServer2008R2、Windowsserver2012、Windowsservertechnical等。2025/2/18411.4操作系統(tǒng)的類型NetWare服務(wù)器操作系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)在一些IT圈里的朋友可能就比較陌生，由于種種原因，它的市場(chǎng)占有率已經(jīng)非常局限，主要應(yīng)用在某些特定的行業(yè)中。目前，在一些特定行業(yè)和事業(yè)單位中，NetWare優(yōu)秀的批處理功能和安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)性能也有很大的生存空間。NetWare目前常用的版本主要有Novell的3.11、3.12、4.10、5.0等中英文版。2025/2/18421.4操作系統(tǒng)的類型Unix服務(wù)器操作系統(tǒng)由AT&T公司和SCO公司共同推出，主要支持大型的文件系統(tǒng)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)等應(yīng)用。由于一些出眾的服務(wù)器廠商生產(chǎn)的高端服務(wù)器產(chǎn)品中甚至只支持Unix操作系統(tǒng)，因而在很多人的眼中，Unix甚至成為高端操作系統(tǒng)的代名詞。目前市面上流傳的主要有SUN

Solaris、IBM-AIX

、HP-UX、FreeBSD、OSXServer

等。2025/2/18431.4操作系統(tǒng)的類型Linux服務(wù)器操作系統(tǒng)是國(guó)外幾位IT前輩，在Posix和Unix基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，支持多用戶、多任務(wù)、多線程、多CPU。Linux開(kāi)放源代碼政策，使得基于其平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與使用無(wú)須支付任何單位和個(gè)人的版權(quán)費(fèi)用，成為后來(lái)很多操作系統(tǒng)廠家創(chuàng)業(yè)的基石，同時(shí)也成為目前國(guó)內(nèi)外很多保密機(jī)構(gòu)服務(wù)器操作系統(tǒng)采購(gòu)的首選。目前國(guó)內(nèi)主流市場(chǎng)中使用的主要有Novell的中文版Suse

Linux

9.0、小紅帽系列、紅旗Linux系列等。2025/2/18441.4操作系統(tǒng)的類型隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，許多人都能擁有自己的個(gè)人計(jì)算機(jī)，而在大學(xué)、政府部門或商業(yè)系統(tǒng)則使用功能更強(qiáng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)，通常稱為工作站。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上配置的操作系統(tǒng)稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。

目前，在個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站領(lǐng)域有兩種主流操作系統(tǒng)：一種是微軟公司提供的具有圖形用戶界面的視窗操作系統(tǒng)Windows；另一種是UNIX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)。2025/2/18451.4.3個(gè)人機(jī)操作系統(tǒng)

1.4操作系統(tǒng)的類型Windows系統(tǒng)的前身是MS-DOS。MS-DOS是微軟公司早期開(kāi)發(fā)的磁盤操作系統(tǒng)，其應(yīng)用十分廣泛，具有設(shè)備管理、文件系統(tǒng)功能，提供鍵盤命令和系統(tǒng)調(diào)用命令。后來(lái)，MS-DOS逐漸發(fā)展成為界面色彩豐富、使用直觀方便、具有圖形用戶界面(GUI)的Windows操作系統(tǒng)。2025/2/18461.4操作系統(tǒng)的類型UNIX系統(tǒng)是一個(gè)多用戶分時(shí)操作系統(tǒng)，自1970年問(wèn)世以來(lái)十分流行，它運(yùn)行在從高檔個(gè)人計(jì)算機(jī)到大型機(jī)等各種不同處理能力的機(jī)器上，提供了良好的工作環(huán)境；它具有可移植性、安全性，提供了很好的網(wǎng)絡(luò)支持功能，大量用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。而目前十分受歡迎的、開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)Linux，則是用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的、類似UNIX的操作系統(tǒng)。2025/2/18471.4操作系統(tǒng)的類型廣義上說(shuō)，使用多臺(tái)計(jì)算機(jī)協(xié)同工作來(lái)完成所要求的任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是多處理機(jī)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的狹義多處理機(jī)系統(tǒng)是指利用系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)CPU并行執(zhí)行用戶多個(gè)程序，以提高系統(tǒng)的吞吐量或用來(lái)進(jìn)行冗余操作以提高系統(tǒng)的可靠性。2025/2/18481.4.4多處理機(jī)操作系統(tǒng)

1.4操作系統(tǒng)的類型多處理機(jī)系統(tǒng)是多個(gè)處理機(jī)(器)在物理位置上處于同一機(jī)殼中，有一個(gè)單一的系統(tǒng)物理地址空間和每一個(gè)處理機(jī)均可訪問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)的所有存儲(chǔ)器。多處理機(jī)操作系統(tǒng)（Multiprocessors

Operating

System）一般應(yīng)用于并行處理機(jī)。并行處理機(jī)又叫SIMD計(jì)算機(jī)。它是單一控制部件控制下的多個(gè)處理單元構(gòu)成的陣列，所以又稱為陣列處理機(jī)。多處理機(jī)是由多臺(tái)獨(dú)立的處理機(jī)組成的系統(tǒng)。2025/2/18491.4操作系統(tǒng)的類型多處理機(jī)操作系統(tǒng)，目前有三種類型：（1）主從式（master-slave)（2）獨(dú)立監(jiān)督式（separatesupervisor）（3）浮動(dòng)監(jiān)督式（floatingsupervisor）2025/2/18501.4操作系統(tǒng)的類型多處理機(jī)操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行在多個(gè)處理機(jī)上，對(duì)于大型計(jì)算任務(wù)，相對(duì)單處理機(jī)，性能有較大的提升；缺點(diǎn)是：處理器的數(shù)量不可以隨意增加，即計(jì)算能力有上限。2025/2/18511.4操作系統(tǒng)的類型移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)（MobileOperatingSystem，MOS）主要應(yīng)用在智能手機(jī)上。主流的智能手機(jī)有Google

Android和蘋果的iOS等。智能手機(jī)與非智能手機(jī)都支持JAVA，智能機(jī)與非智能機(jī)的區(qū)別主要看能否基于系統(tǒng)平臺(tái)的功能擴(kuò)展，非JAVA應(yīng)用平臺(tái)，還有就是支持多任務(wù)。2025/2/18521.4.5移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)1.4操作系統(tǒng)的類型移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)一般應(yīng)用在智能手機(jī)上。目前，在智能手機(jī)市場(chǎng)上仍以個(gè)人信息管理型手機(jī)為主，隨著更多廠商的加入，整體市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)出分散化的態(tài)勢(shì)。從市場(chǎng)容量、競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)和應(yīng)用狀況上來(lái)看，整個(gè)市場(chǎng)仍處于啟動(dòng)階段。目前應(yīng)用在手機(jī)上的操作系統(tǒng)主要有Android（谷歌）、iOS（蘋果）、windowsphone（微軟）、Symbian（諾基亞）、BlackBerry

OS（黑莓）、windowsmobile（微軟）等。2025/2/18531.4操作系統(tǒng)的類型嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過(guò)去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國(guó)防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟件和硬件資源的分配及任務(wù)調(diào)度、控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過(guò)裝卸某些模塊來(lái)達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。2025/2/18541.4.6嵌入式操作系統(tǒng)

1.4操作系統(tǒng)的類型某些情況下，嵌入式操作系統(tǒng)指的是一個(gè)自帶了固定應(yīng)用軟件的巨大泛用程序。在許多最簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)中，所謂的操作系統(tǒng)就是指其上唯一的應(yīng)用程序。流行的嵌入式操作系統(tǒng)包括VxWorks、Nucleus、WindowsCE、嵌入式Linux等，它們廣泛應(yīng)用于國(guó)防系統(tǒng)、工業(yè)控制、交通管理、信息家電、家庭智能管理、POS網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境工程與自然監(jiān)測(cè)、機(jī)器人等多種領(lǐng)域。2025/2/18551.4操作系統(tǒng)的類型智能卡操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem，COS)，它一般是緊緊圍繞著它所服務(wù)的智能卡的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的。由于不可避免地受到了智能卡內(nèi)微處理器芯片的性能及內(nèi)存容量的影響，因此，COS在很大程度上不同于我們通常所能見(jiàn)到的微機(jī)上的操作系統(tǒng)（例如DOS、UNIX等）。2025/2/18561.4.7智能卡操作系統(tǒng)1.4操作系統(tǒng)的類型首先，COS是一個(gè)專用系統(tǒng)而不是通用系統(tǒng)。即：一種COS一般都只能應(yīng)用于特定的某種（或者是某些）智能卡，不同卡內(nèi)的COS一般是不相同的。因?yàn)镃OS一般都是根據(jù)某種智能卡的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍而特定設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，盡管它們?cè)谒鶎?shí)際完成的功能上可能大部分都遵循著同一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2025/2/18571.4操作系統(tǒng)的類型其次，與那些常見(jiàn)的微機(jī)上的操作系統(tǒng)相比較而言，COS在本質(zhì)上更加接近于臨控程序、而不是一個(gè)通常所謂的真正意義上的操作系統(tǒng)，這一點(diǎn)至少在目前看來(lái)仍是如此。因?yàn)樵诋?dāng)前階段，COS所需要解決的主要還是對(duì)外部的命令如何進(jìn)行處理、響應(yīng)的問(wèn)題，這其中一般并不涉及到共享、并發(fā)的管理及處理，而且就智能卡在目前的應(yīng)用情況而看，并發(fā)和共享的工作也確實(shí)是不需要曲。2025/2/18581.4操作系統(tǒng)的類型傳統(tǒng)的COS和卡片應(yīng)用是在安全的環(huán)境下開(kāi)發(fā)并裝載到芯片內(nèi)的，最近幾年，開(kāi)放式操作系統(tǒng)平臺(tái)如JavaCardTM，MultOS，WindowsForSmartCard取得了重大發(fā)展，這大大方便了智能IC卡的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和一卡多用的實(shí)現(xiàn)，并且允許動(dòng)態(tài)地裝載、更新或刪除卡片應(yīng)用。微軟智能IC卡視窗(WindowsForSmartCard)與微軟Windows操作系統(tǒng)相結(jié)合，將在電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全有廣闊前景。MULTOS是一個(gè)多應(yīng)用OS，它的卡片在有效生命周期內(nèi)允許動(dòng)態(tài)地裝載、更新或刪除卡片應(yīng)用。2025/2/18591.4操作系統(tǒng)的類型另外，智能IC卡也是電子商務(wù)的未來(lái)，它本身固有的安全性和方便性，使其成為目前公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)安全用戶端解決方案。利用智能IC卡可以較方便通過(guò)數(shù)據(jù)加密以及通過(guò)PKI進(jìn)行身份驗(yàn)證，保證在線安全支付。2025/2/18601.5操作系統(tǒng)的功能和特征操作系統(tǒng)是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有硬件、軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要硬件資源有處理器、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備，軟件資源以文件形式存在外存儲(chǔ)器上。因此從資源管理和用戶接口的觀點(diǎn)上看，操作系統(tǒng)具有處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口管理的五種功能。2025/2/18611.5.1操作系統(tǒng)的功能

1.5操作系統(tǒng)的功能和特征（1）處理機(jī)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的資源是中央處理機(jī)（簡(jiǎn)稱CPU），任何計(jì)算都必須在CPU上進(jìn)行。在處理機(jī)管理中，最核心的問(wèn)題是CPU時(shí)間的分配問(wèn)題，這涉及分配的策略和方法。在單CPU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)有多進(jìn)程請(qǐng)求CPU時(shí)，將處理機(jī)分配給那個(gè)進(jìn)程使用的問(wèn)題就是處理機(jī)分配的策略問(wèn)題。調(diào)度策略也是分配原則，這是在多對(duì)一的情況下（即多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)1個(gè)CPU）必須確定的。這些原則因系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)不同而不同。可以按進(jìn)程的緊迫程度，或按進(jìn)程發(fā)出請(qǐng)求的先后次序，或是其他的原則來(lái)確定處理機(jī)的分配原則。2025/2/18621.5操作系統(tǒng)的功能和特征處理機(jī)管理的功能是：①確定進(jìn)程調(diào)度策略；②給出進(jìn)程調(diào)度算法；③進(jìn)行處理機(jī)的分配。2025/2/18631.5操作系統(tǒng)的功能和特征（2）存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理的主要工作是對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器進(jìn)行合理分配、有效保護(hù)和擴(kuò)充。內(nèi)存是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中心，是可以被CPU和I/O設(shè)備共同訪問(wèn)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。內(nèi)存通常是CPU直接尋址和訪問(wèn)的、唯一的大容量存儲(chǔ)器。2025/2/18641.5操作系統(tǒng)的功能和特征內(nèi)存管理主要管理以下內(nèi)存活動(dòng)：①記錄內(nèi)存在哪些部分正在被使用及被誰(shuí)使用。②當(dāng)內(nèi)存空間可用時(shí)，決定哪些進(jìn)程可以裝入內(nèi)存。③根據(jù)需要分配和釋放內(nèi)存空間。④確保在多道程序環(huán)境下，各個(gè)程序的運(yùn)行只在自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，互不干擾。⑤當(dāng)內(nèi)存空間不足時(shí)，采取何種策略擴(kuò)展邏輯內(nèi)存。2025/2/18651.5操作系統(tǒng)的功能和特征（3）設(shè)備管理設(shè)備管理是操作系統(tǒng)中最龐雜、瑣碎的部分，其原因是：①設(shè)備管理涉及很多實(shí)際的物理設(shè)備，這些設(shè)備品種繁多、用法各異。②各種外部設(shè)備都能和主機(jī)并行工作，而且，有些設(shè)備可被多個(gè)進(jìn)程所共享。③主機(jī)和外部設(shè)備，以及各類外部設(shè)備之間的速度極不匹配，極差很大。2025/2/18661.5操作系統(tǒng)的功能和特征基于以上原因，現(xiàn)代操作系統(tǒng)的設(shè)備管理主要解決以下問(wèn)題：①設(shè)備無(wú)關(guān)性②設(shè)備分配③設(shè)備的傳輸控制2025/2/18671.5操作系統(tǒng)的功能和特征設(shè)備的傳輸控制設(shè)備的傳輸控制是設(shè)備管理要完成的重要和本質(zhì)工作。主要工作包括：①控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)物理I/O操作，即組織完成本次I/O操作的有關(guān)信息，啟動(dòng)設(shè)備工作；②當(dāng)設(shè)備完成本次I/O操作或操作出錯(cuò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生設(shè)備中斷信號(hào)，由設(shè)備中斷處理程序進(jìn)行中斷處理。另外，設(shè)備管理還提供緩沖技術(shù)，Spooling技術(shù)和改造設(shè)備特性和提高設(shè)備的利用率。2025/2/18681.5操作系統(tǒng)的功能和特征（4）文件系統(tǒng)管理以上三種管理都是針對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件資源的管理。文件系統(tǒng)管理則是對(duì)軟件資源的管理。為了管理龐大的系統(tǒng)軟件資源及用戶提供的程序和數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)將它們組織成文件的形式，操作系統(tǒng)對(duì)軟件的管理實(shí)際上是對(duì)文件系統(tǒng)的管理。文件系統(tǒng)要解決的問(wèn)題是，為用戶提供一種簡(jiǎn)便的、統(tǒng)一的存取和管理信息的方法，并要解決信息的共享、數(shù)據(jù)的存取控制和保密等問(wèn)題。具體而言，文件系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)用戶的信息組織、提供存取方法、實(shí)現(xiàn)文件共享和文件安全，還要保證文件完整性，完成磁盤空間分配的任務(wù)。2025/2/18691.5操作系統(tǒng)的功能和特征（5）用戶接口管理計(jì)算機(jī)用戶與計(jì)算機(jī)的交流是通過(guò)操作系統(tǒng)的用戶接口（或稱用戶界面）完成的。操作系統(tǒng)為用戶提供的接口有兩種，一是操作界面；二是操作系統(tǒng)的功能服務(wù)界面。2025/2/18701.5操作系統(tǒng)的功能和特征操作系統(tǒng)的基本特征有四個(gè)，分別是并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性。（1）并發(fā)（concurrence）性并行性與并發(fā)性這兩個(gè)概念是既相似又區(qū)別的兩個(gè)概念。并行性是指兩個(gè)或者多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生，這是一個(gè)具有微觀意義的概念，即在物理上這些事件是同時(shí)發(fā)生的；而并發(fā)性是指兩個(gè)或者多個(gè)事件在同一時(shí)間的間隔內(nèi)發(fā)生，它是一個(gè)較為宏觀的概念。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)有多道程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)的系統(tǒng)中，每一時(shí)刻僅能執(zhí)行一道程序，故微觀上這些程序是在交替執(zhí)行的。2025/2/18711.5.2操作系統(tǒng)的特征

1.5操作系統(tǒng)的功能和特征通常的程序是靜態(tài)實(shí)體，它們是不能并發(fā)執(zhí)行的。為了使程序能并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須分別為每個(gè)程序建立進(jìn)程。進(jìn)程，又稱任務(wù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是一個(gè)活動(dòng)的實(shí)體。多個(gè)進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息。一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)需要一定的資源，如CPU，存儲(chǔ)空間，及I/O設(shè)備等。在操作系統(tǒng)中引入進(jìn)程的目的是使程序能并發(fā)執(zhí)行。2025/2/18721.5操作系統(tǒng)的功能和特征（2）共享（sharing）性所謂共享是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。由于資源的屬性不同，故多個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的共享方式也不同，可以分為：互斥共享方式和同時(shí)訪問(wèn)方式。2025/2/18731.5操作系統(tǒng)的功能和特征（3）虛擬（virtual）性是指通過(guò)技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變成若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。在操作系統(tǒng)中虛擬的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)分時(shí)的使用方法。顯然，如果n是某一個(gè)物理設(shè)備所對(duì)應(yīng)的虛擬邏輯設(shè)備數(shù)，則虛擬設(shè)備的速度必然是物理設(shè)備速度的1/n。2025/2/18741.5操作系統(tǒng)的功能和特征（4）異步（asynchronism）性

在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，由于資源等因素的限制，通常，進(jìn)程的執(zhí)行并非“一氣呵成”，而是以“走走停停”的方式運(yùn)行。內(nèi)存中每個(gè)進(jìn)程在何時(shí)執(zhí)行，何時(shí)暫停，以怎樣的方式向前推進(jìn)，每道程序總共需要多少時(shí)間才能完成，都是不可預(yù)知的。或者說(shuō)，進(jìn)程是以異步的方式運(yùn)行的。盡管如此，但只要運(yùn)行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行，都會(huì)獲得與單道運(yùn)行時(shí)完全相同的結(jié)果。因此，異步性是并發(fā)性的表現(xiàn)特征，并發(fā)性是異步性的內(nèi)在原因。2025/2/18751.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)在操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，產(chǎn)生了多種體系結(jié)構(gòu)。到目前為止，主要分為四種類型：?jiǎn)误w結(jié)構(gòu)、層次式結(jié)構(gòu)、虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)。2025/2/18761.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)單體結(jié)構(gòu)又稱為模塊組合結(jié)構(gòu)，是一種基于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)方法。早期的操作系統(tǒng)（如IBMS/360）及一些小型操作系統(tǒng)（如DOS）都屬于這種類型。單體結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想是：把模塊作為操作系統(tǒng)的基本單位，按照功能需求把整個(gè)操作系統(tǒng)分解成若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊具有一定的功能，若干個(gè)關(guān)聯(lián)模塊協(xié)作完成某個(gè)功能。各個(gè)模塊可一個(gè)不加控制、自由調(diào)用，每個(gè)模塊經(jīng)獨(dú)立設(shè)計(jì)、編碼和調(diào)試后連接完成一個(gè)完整的系統(tǒng)。2025/2/18771.6.1單體結(jié)構(gòu)1.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)單體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：程序結(jié)構(gòu)緊密，接口簡(jiǎn)單直接，系統(tǒng)效率高。但它也有一些缺點(diǎn)，如模塊獨(dú)立性差，模塊之間聯(lián)系太多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不清晰，系統(tǒng)的正確性難以保證，可靠性降低，擴(kuò)充性差等，會(huì)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。如圖1-7所示。2025/2/18781.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為了保證操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的清晰，具有較高的可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)性，易于擴(kuò)充和移植，在單體結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了層次式結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)。2025/2/18791.6.2層次式結(jié)構(gòu)

1.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次式結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是：把操作系統(tǒng)的所有功能模塊按照功能的調(diào)用次序分別排成若干層，各層之間的模塊只能單向依賴或單向調(diào)用關(guān)系，即只允許上層或外層模塊調(diào)用下層或內(nèi)層模塊，這樣不但會(huì)使操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰，而且不構(gòu)成循環(huán)。如圖1-8所示。2025/2/18801.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次式結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的經(jīng)典案例是1968年由E.W.Dijkstra和他的學(xué)生們建造的THE系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)可證明正確性的操作系統(tǒng)，它是第一個(gè)按層次式結(jié)構(gòu)構(gòu)造的操作系統(tǒng)。它是一個(gè)簡(jiǎn)單的批處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)有6層，其層次如圖1-9所示。2025/2/18811.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)在，人們實(shí)際使用的操作系統(tǒng)多數(shù)都采用層次式結(jié)構(gòu)，如UNIX系統(tǒng)的核心層就采用層次式結(jié)構(gòu)。層次式結(jié)構(gòu)既具有上述單體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，又有新的長(zhǎng)處：結(jié)構(gòu)關(guān)系清晰，能夠提高系統(tǒng)的可靠性、可移植性和可維護(hù)性。2025/2/18821.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)但是，嚴(yán)格的分層方法在實(shí)際設(shè)計(jì)上有很多困難，因此，目前大致的分層原則是：（1）把與機(jī)器硬件相關(guān)的程序模塊放在最底層，以起到把其他層與硬件隔離開(kāi)的作用。（2）為了便于操作系統(tǒng)從一種操作方式平滑地過(guò)渡到另一種操作方式，在分層時(shí)應(yīng)該把反映系統(tǒng)外部特征的軟件放在最外層。（3）為進(jìn)程或線程的正常運(yùn)行創(chuàng)造環(huán)境和提供條件的內(nèi)核程序，如CPU調(diào)度、進(jìn)程或線程的控制和通信機(jī)構(gòu)等，應(yīng)該盡可能放在最底層，以支撐系統(tǒng)其他功能部件的執(zhí)行。（4）盡量按照實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)命令時(shí)模塊間的調(diào)用次序或按進(jìn)程間單向發(fā)送信息的順序來(lái)分層。2025/2/18831.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)系統(tǒng)的最早應(yīng)用是IBM公司的CP/CMS，后來(lái)更名為VM/370。VM/370的核心被稱為虛擬監(jiān)控程序，它在裸機(jī)上運(yùn)行并且具備多道程序的功能。該系統(tǒng)向上提供了若干臺(tái)虛擬機(jī)，如圖1-10所示。2025/2/18841.6.3虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)

1.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)不同于其他操作系統(tǒng)的是，這些虛擬機(jī)不是具有文件管理等優(yōu)良特征擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)，它們僅僅是精確復(fù)制的裸機(jī)硬件，包括核心態(tài)/用戶態(tài)、I/O功能、終端等其他真實(shí)硬件所具有的功能。因?yàn)槊颗_(tái)虛擬機(jī)都與裸機(jī)相同，所以每臺(tái)虛擬機(jī)都可以運(yùn)行一臺(tái)裸機(jī)所能夠運(yùn)行的任何類型的操作系統(tǒng)。不同的虛擬機(jī)可以運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，而且實(shí)際如此。2025/2/18851.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)例如，某些虛擬機(jī)運(yùn)行OS/360的后續(xù)版本作為批處理或事務(wù)處理，同時(shí)，另一些運(yùn)行一個(gè)單用戶交互系統(tǒng)供分時(shí)用戶使用，該系統(tǒng)被稱為會(huì)話監(jiān)控系統(tǒng)(ConversationalMonitorSystem，CMS)。CMS的程序在執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，其系統(tǒng)調(diào)用陷入其虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)，而不是調(diào)用VM/370，這就像在真實(shí)的計(jì)算機(jī)上一樣，然后CMS發(fā)出正常的硬件I/O指令來(lái)執(zhí)行該系統(tǒng)調(diào)用。這些I/O指令被VM/370捕獲，隨后VM/370執(zhí)行這些指令。作為對(duì)真實(shí)硬件模擬的一部分，通過(guò)將多道程序功能和提供虛擬機(jī)分開(kāi)實(shí)現(xiàn)，它們更簡(jiǎn)單、更靈活和更易于維護(hù)。2025/2/18861.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)C/S結(jié)構(gòu)，即大家熟知的客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開(kāi)銷。2025/2/18871.6.4C/S結(jié)構(gòu)

1.6操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)目前大多數(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)都是Client/Server形式的兩層結(jié)構(gòu)，由于現(xiàn)在的軟件應(yīng)用系統(tǒng)正在向分布式的Web應(yīng)用發(fā)展，Web和Client/Server應(yīng)用都可