操作系统 简介.ppt

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1、内容提要操作系统的定义、设计目标、作用和层次模型操作系统的发展动力和发展过程操作系统的特征、主要功能和服务操作系统的抽象模型和体系结构内容提要操作系统的定义、设计目标、作用和层次操作系统的定义、设计目标、作用和层次模型模型操作系统的发展动力和发展过程操作系统的特征、主要功能和服务操作系统的抽象模型和体系结构计算机系统的组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。操作系统是硬件之上的第一层软件，可以看成是对计算机硬件系统的第一次扩充。所有运行在操作系统上层的应用软件都会或多或少、或直接或间接地调用操作系统提供的功能，操作系统的定义操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理地对各类作业进行调度以及方

2、便用户的程序的集合程序的集合。An Operating System is a program thatmanagers the computer hardwareprovides a basis for application programsacts as an intermediary between the computer user and the computer hardware操作系统的设计目标在计算机硬件上配置的OS的（设计）目标有以下几点：方便性有效性可扩充性开放性操作系统的作用对操作系统作用的理解，有不同的观点：用户与计算机硬件系统之间的接口（图）命令接口、图形用户接口编

3、程接口（系统调用接口）计算机资源的管理者（图）四类资源：处理机、存储器、I/O设备、文件扩充机器（或虚拟机）虚拟机：覆盖了软件的机器层次性作为用户与计算机硬件系统之间的接口计算机硬件操作系统系统调用，命令，图标，窗口应用程序及实用程序系统设计者程序员用户作为计算机资源的管理者操作系统的层次模型什么是层次模型？一种经典的操作系统的结构模型最高层：接口中间层：对对象进行操纵和管理的软件集合最底层：OS操纵和管理的对象，包括各类软硬件资源Reading：汤子瀛，二版，1.1.3举例：类UNIX操作系统的经典体系结构图Kernel:a large number of functions for one

4、 levelSystem programsAPIUser interface举例：Windows操作系统的经典体系结构图内容提要操作系统的定义、设计目标、作用和层次模型操作系统的发展动力和发展过程操作系统的发展动力和发展过程操作系统的特征、主要功能和服务操作系统的抽象模型和体系结构操作系统的发展动力操作系统形成至今将近60年。出现了上百种操作系统大型机、小型机、微机、嵌入式、实时、分布等等推动操作系统发展的主要动力有4个方面不断提高计算机资源利用率的需要方便用户器件的不断更新换代计算机体系结构的不断发展历程：无OS时代批处理系统分时系统实时系统 PC 分布式和并行系统 嵌入移动系统 操作系统的

5、种类FMS（FORTRAN Monitor System，FORTRAN监控系统）OS/360（IBM为系列机360配备的操作系统）CTSS（Compatible Time Sharing System）MULTICS（MULTiplexed Information and Computer Service）UNIX类、LinuxCP/MWindows、MacintoshMachVxWorks、嵌入式Linux系列、uC/OS-II、RTEMS操作系统的发展过程无操作系统时期单道批处理系统多道批处理系统分时系统实时系统其他操作系统分布式、并行、安全Reading计算机操作系统，汤子瀛，1.2节

6、History of the OS(19451955，无操作系统)Tube-based（电子管）ENIAC17,468 vacuum tubes5,000 additions/sec,1800 square feet,30 tons Program are hardwired on plug boardsOne program at a time,Need professional operatorUser VS.operatorOnly useful to Numerical calculationsNo OS at all!Manual system（人工操作）History of the

7、 OS(19551965，批处理系统)Transistor based（晶体管）（晶体管）Jobs on cards or tapesJob（作业）Control cardsLanguage:ASMHigh level languageFORTRAN,ALGOL,COBOLApplicationsScientific APPs&Engineering APPsBatch system批处理系统的工作方式用户将作业交给系统操作员系统操作员将许多用户的作业组成一批作业，输入到计算机系统中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流作业是成批的启动操作系统系统自动、依次执行每个作业由操作员将作业结果交给

8、用户批处理系统中的作业的组成：用户程序数据作业说明书（作业控制语言）批的含义：供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中使用一组相同的系统软件 批作业处理：对批作业中的每个作业进行相同的处理从磁带读入用户作业和编译链接程序，编译链接用户作业，生成可执行程序；启动执行；执行结果输出 批处理系统经历了两个阶段Simple batch systems，单道批处理系统Multiprogramming systems，多道批处理系统单道批处理系统输入设备：Card readers,tape drives输出设备：Line printers,card punches and tape dri

9、vesOperator BATCH similar jobs to speed up processingUser VS.operatorCompare to:Manual systemMonitor（OS）,load program and executeAlways resident in memoryFIFO:Transfer control automatically from one job to the nextOnly One Job in Memory at a time单道批处理系统的工作过程处理过程（图）监督程序（monitor）系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中内存

10、中始终只保持一道作业始终只保持一道作业。批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量特征自动性、顺序性、单道性单道批处理系统的处理流程还有下一个作业？把下一个作业的源程序转换为目标程序源程序有错吗？装配目标程序运行目标程序开始是否停止是否单道程序运行情况用户程序监督程序I/O操作I/O中断请求启动I/OI/O完成结束中断I/O中断请求启动I/OI/O完成结束中断t1t2t3t4t5t6t7t8单道批处理系统分析Analysis Serial Card reader:Jobs execute one by one Mechanical I/O device:poor speedCPU:th

11、ousands of intructions/sec VS.Card reader:20 cards/secCPU is often idle CPU utilization is LOW引入的新技术Off-line I/O:脱机I/O a cheaper system reads from cards into tapes 磁盘磁盘Allowed OS to keep all jobs on a diskWith direct access to several jobsCould do Job scheduling to use resources and perform task eff

12、icientlyMultiprogramming（多道程序）CPU utilization(利用率)脱机I/O和SPOOLing技术脱机I/O目的：解决人机矛盾和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾时间：50年代末方法：利用低速的外围机进行纸带（卡片）磁带（磁盘）脱机的内涵：程序和数据都是在脱离主机控制下，由外围机控制完成的。脱机I/O示意图输入设备外围机 磁盘 磁盘 磁盘主机 磁盘外围机输出设备SPOOLing技术1961年，英国曼彻斯特大学，Atalas机 Simultaneous Peripheral Operation On-Line（同时的外围设备联机操作假假脱机技术）基本思想：利

13、用磁盘作缓冲，将输入、计算、输出分别组织成独立的任务流，使I/O和计算真正并行SPOOLing系统工作原理作业进入到磁盘上的输入井输入井按某种调度策略选择几种搭配得当的作业，并调入内存作业运行的结果输出到磁盘上的输出井输出井结果从磁盘上的输出井输出井送到打印机使用进程代替外围机SPOOLing系统的组成示意图预输入程序作业1信息作业n信息输入井作业1结果作业n结果输出井缓输出程序井管理程序运行作业输入设备输出设备作业调度程序磁盘多道批处理系统多道：系统中同时驻留多个作业共享内存复用CPU：当一个作业因某个原因暂停运行时，切换到另一个作业上运行多道引入的优点：提高CPU利用率提高内存和I/O设备

14、利用率提高了系统吞吐量特征多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度多道程序运行情况（四道时）程序A调度程序I/O请求程序B程序C程序DI/O请求I/O请求I/O请求I/O完成I/O完成I/O完成A完成表示获得CPUC再运行多道程序对操作系统的功能需求Job SchedulingHow many&which jobs entered memoryMemory managementwhere&how much memory:the system must allocate the memory to several jobs.Memory protection for each jobCPU s

15、chedulingWhich job in memory(job pool)would get the CPUJob and CPU scheduling makes up 2-phrase of schedulingI/O routine supplied by the system.Allocation of devices.多道批处理系统分析When the job have to wait for some task,such as an I/O op.to completeSingle Batch System:CPU idleMultiprogramming system:CPU

16、switch to another job and execute(CPU is never idle)AdvantagesHigher CPU,I/O,Memory UtilizationHigher system throughputDisadvantagesNo User interaction with computerJob time too long(why?)Simple batch system VS.Multiprogramming systemHistory of the OS(19651980，引入分时)IC circuits（集成电路）LSI,VLSIUNIXMore

17、ApplicationsOSMultiprogramming batch systemsTime-sharing systems（分时系统）Time-sharing system 分时系统需求：需求：User need interaction with computerResponse time 1 sec解决方法：Share CPU by time pieces（时间片）Time-sharing(multitasking)Users share Main frameOne main frame VS.Multi users&Multi terminalTime-sharing system

18、is a logical extension of multiprogramming.经典操作系统：MULTICS、UNIX经典案例：UNIX一群计算机迷 在贝尔实验室开发出UNIX初衷：可以在一台无人使用的DEC PDP-7 小型计算机上玩星际探险游戏Ken Thompson，Dennis Ritchie1983年图灵奖获得者1999年4月 美国国家技术金奖分时系统下的工作方式一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用交互式的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令分时系统的关键技术Recei

19、ve input in time（及时接收）Process in time（及时处理）解决思路：Mutual job（交互作业）always in memoryTime pieces分时系统的特征多路性、独立性、及时性、交互性分时系统的设计目标分时操作系统所追求的设计目标：及时响应，其依据是响应时间响应时间：从终端发出命令到系统给予回答所经历的时间影响响应时间的因素：机器处理能力请求服务的时间长短系统中连接的终端数目服务请求的分布调度算法（时间片的选取）分时系统的实现单道与分时的结合：单道分时分时与批处理相结合：原则：分时优先，批处理在后具有前后台的分时：“前台”：需频繁交互的作业“后台”：时

20、间性要求不强的作业分时与多道相结合多道分时History of the OS(1980now，百花齐放)Development of Computer architecture（图）32bits64bitsWorkstations and PCsParallel processorsComputer networksClusterSpecial purpose computer system TypesParallel systemsReal-time systems Embedded systemsDistributed systemsMigration of OS Concepts and

21、 Features实时系统通常在一些专门的应用中，用来控制设备这种系统往往具有及时响应的时间限制严格 vs.不严格定义：实时系统是指使计算机能及时响应外部事件的请求，在规定的严格时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统按领域分类：第一类：实时过程控制第二类：实时通信（信息）处理实时任务的分类按任务执行是否呈现周期性来划分周期性的，有规律；非周期性的，无规律，但有截止时间开始截止时间 vs.完成截止时间根据对截止时间的要求来划分硬实时任务 vs.软实时任务实时操作系统追求的设计目标：满足实时性要求：对外部请求在严格时间范围内作出反应高可靠性实时系统的实现和应

22、用硬实时系统：Hard real-time systemSecondary storage limited or absent,data stored in short-term memory,or read-only memory(ROM)Conflicts with time-sharing systems,not supported by general-purpose operating systems软实时系统：Soft real-time systemLimited utility in industrial control or robotics Useful in applic

23、ations(multimedia,virtual reality)requiring advanced operating-system features典型：VxWorks、QNX、RTEMS实时系统与批处理系统和分时系统的区别专用系统专用系统：许多实时系统是专用系统，而批处理与分时系统通常是通用系统实时控制：实时控制：实时系统用于控制实时过程，要求对外部事件的迅速响应，具有较强的中断处理机构高可靠性：高可靠性：实时系统用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高冗余（如双机系统）事件驱动和队列驱动：事件驱动和队列驱动：实时系统的工作方式：接受外部消息，分析消息，调用相应处理程序进行处理。到目

24、前为止，介绍了三种最基本的操作系统类型批处理系统分时系统实时系统一个实际的操作系统，往往兼有上述三种基本操作系统类型的功能下面简单介绍其他类型的操作系统Personal-Computer Systems，个人计算机系统Personal computers（PCs）计算机为单用户服务I/O devices 键盘、鼠标、显示器、打印机PC系统所追求的设计目标是：界面友好，使用方便（User convenience&responsiveness），有丰富的应用软件不必过于追求CPU利用率常见的PC system用的操作系统OSMS-DOSOS/2Microsoft windows NT,95,98,

25、2000,xp,windows me,windows vistaApple MacintoshLinux并行系统 Parallel Systems Multiprocessor systems with more than one CPU in close communicationTightly coupled system 紧耦合系统紧耦合系统 processors share memory and a clock;communication usually takes place through the shared memory优点:Increased throughputEconom

26、icalIncreased reliabilitygraceful degradationfail-soft systems并行系统(Cont.)Symmetric multiprocessing(SMP，对称多处理器)Each processor runs an identical copy of the operating system.Many processes can run at once without performance deterioration.现在的大多数通用操作系统都支持SMP，例如Linux、UNIX、WindowsAsymmetric multiprocessi

27、ng 非对称多处理Each processor is assigned a specific task;master processor schedules and allocates work to slave processors.More common in extremely large systemsDistributed Systems 分布式系统分布式系统：处理和控制的分散分布式系统：处理和控制的分散Loosely coupled system 松耦合系统松耦合系统each processor has its own local memory;processors communi

28、cate with one another through various communications lines,such as high-speed buses or telephone linesAdvantages of distributed systemsResources Sharing 资源共享Computation speed up load sharing 负载平衡Reliability 可靠Communications 通信分布式系统上的操作系统Network Operating System 网络操作系统provides file sharing provides c

29、ommunication schemeruns independently from other computers on the networkDistributed Operating System 分布式操作系统less autonomy between computersgives the impression there is a single operating system controlling the network 单一映像Embedded System嵌入式系统是在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系

30、统可以不是“计算机”通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统嵌入式系统具有最广泛的应用嵌入式操作系统与通用操作系统有很大不同Small size、Low powerSpecial environment,special function开发方式也不同交叉开发Host,simulator VS.target经典：VxWorks、嵌入式Linux系列、RTEMS、WindowsCE、PalmOS上机实践一安装虚拟机在虚拟机上安装Linux操作系统在虚拟机上安装Windows操作系统操作系统的特征一、并发：并行 vs.并发并行并行是指两

31、或多个事件在同一时刻发生。并发并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。程序 vs.进程程序：程序：静态实体；进程进程：系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。是动态实体。引入线程后，独立运行的单位变为线程。共享系统中资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用互斥共享 VS.同时访问 互斥共享互斥共享互斥共享互斥共享：一段时间只允许一个进程访问该资源：一段时间只允许一个进程访问该资源：一段时间只允许一个进程访问该资源：一段时间只允许一个进程访问该资源 同时访问同时访问同时访问同时访问：微观上仍是互斥的：微观上仍是互斥的：微观上仍是互斥的：微观上仍是互斥的临界资源：临界资源：在一段时间内只允许一个

32、进程访问的资源并发和共享是操作系统的两个最基本的特征。虚拟通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。若n是某一物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的速度必然是物理设备速度的1/n。异步运行进度不可预知。操作系统的主要功能处理机管理存储器管理设备管理信息（文件）管理人机接口处理机管理 多道环境下，处理机的运行及分配都是以多道环境下，处理机的运行及分配都是以多道环境下，处理机的运行及分配都是以多道环境下，处理机的运行及分配都是以进程进程进程进程为单位，因为单位，因为单位，因为单位，因此处理机管理可归结为进程管理。此处理机管理可归结为进程管理。此处理机管理可归结为进程管理。此处理机

33、管理可归结为进程管理。一一、进程控制、进程控制 创建创建创建创建/撤消进程撤消进程撤消进程撤消进程 迁移进程状态迁移进程状态迁移进程状态迁移进程状态 一般由进程控制原语完成一般由进程控制原语完成一般由进程控制原语完成一般由进程控制原语完成二、进程同步二、进程同步为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机为使多个进程有条不紊地运行，应建立同步机制。制。制。制。包括进程互斥包括进程互斥包括进程互斥包括进程互斥/同步，次序协调。同步，次序协调。同步，次序协调。同步，次序协调。三、进程通信三、进程通信源于进程合作，如：输入进

34、程、计算进程、打源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打源于进程合作，如：输入进程、计算进程、打印进程相互间有信息传递印进程相互间有信息传递印进程相互间有信息传递印进程相互间有信息传递类型：类型：类型：类型：直接通信：进程直接通信：进程直接通信：进程直接通信：进程A A A A发发发发messagemessagemessagemessage，进程，进程，进程，进程B B B B收收收收messagemessagemessagemessage间接通信：间接通信：间接通信：间接通信：进程进程进程进程A A A A发发发发messagemessagemessa

35、gemessage到中间实体（如到中间实体（如到中间实体（如到中间实体（如mailboxmailboxmailboxmailbox），进程），进程），进程），进程B B B B从中间实体收从中间实体收从中间实体收从中间实体收messagemessagemessagemessage四、作业与进程调度四、作业与进程调度作业调度：作业调度：作业调度：作业调度：为作业分配必要资源，调入内存建立进程，并使之为作业分配必要资源，调入内存建立进程，并使之为作业分配必要资源，调入内存建立进程，并使之为作业分配必要资源，调入内存建立进程，并使之进入就绪队列。进入就绪队列。进入就绪队列。进入就绪队列。进程调度：进

36、程调度：进程调度：进程调度：从就绪队列中选出进程，分配从就绪队列中选出进程，分配从就绪队列中选出进程，分配从就绪队列中选出进程，分配CPUCPUCPUCPU，使之运行。，使之运行。，使之运行。，使之运行。调度算法：调度算法：调度算法：调度算法：FCFSFCFSFCFSFCFS、优先权等、优先权等、优先权等、优先权等存储管理目目的的：方方便便用用户户使使用用，且且提提高高存存贮贮器器利利用用率率一一、内存分配、内存分配静态分配：静态分配：静态分配：静态分配：动态分配：作业在内存中可移动动态分配：作业在内存中可移动动态分配：作业在内存中可移动动态分配：作业在内存中可移动需内存分配的数据结构及内存分

37、配和回收功能需内存分配的数据结构及内存分配和回收功能需内存分配的数据结构及内存分配和回收功能需内存分配的数据结构及内存分配和回收功能二、内存保护二、内存保护例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界检查（一般是硬件实现）检查（一般是硬件实现）检查（一般是硬件实现）检查（一般是硬件实现）三、地址映射三、地址映射地址范围地址范围地址范围地址范围地址地址地址地址逻辑空间逻辑空间逻辑空间逻辑空间逻辑地址（相对地址）逻辑地址（相对地址）逻辑地址（相对地址）逻辑地址（相对地址）物理空间物理

38、空间物理空间物理空间物理地址（绝对地址）物理地址（绝对地址）物理地址（绝对地址）物理地址（绝对地址）四四、内存扩充、内存扩充利用虚存技术，从逻辑上扩充内存容量利用虚存技术，从逻辑上扩充内存容量利用虚存技术，从逻辑上扩充内存容量利用虚存技术，从逻辑上扩充内存容量系统应有：请求调入系统应有：请求调入系统应有：请求调入系统应有：请求调入/置换功能以支持虚存技术置换功能以支持虚存技术置换功能以支持虚存技术置换功能以支持虚存技术设备管理功能任务：提高任务：提高I/OI/O利用率和速度，方便用户利用率和速度，方便用户一、缓冲管理一、缓冲管理缓冲区：用来解决缓冲区：用来解决缓冲区：用来解决缓冲区：用来解决C

39、PUCPUCPUCPUI/OI/OI/OI/O矛盾，如：矛盾，如：矛盾，如：矛盾，如：CPUCPUCPUCPU快则快则快则快则应多创建缓冲区。应多创建缓冲区。应多创建缓冲区。应多创建缓冲区。二、设备分配二、设备分配包括：设备，设备控制器，包括：设备，设备控制器，包括：设备，设备控制器，包括：设备，设备控制器，I/OI/OI/OI/O通信的分配和回通信的分配和回通信的分配和回通信的分配和回收收收收三、设备处理三、设备处理指控制设备进行实际的操作，包括读、写等以指控制设备进行实际的操作，包括读、写等以指控制设备进行实际的操作，包括读、写等以指控制设备进行实际的操作，包括读、写等以及向及向及向及向C

40、PUCPUCPUCPU发中断。发中断。发中断。发中断。设备处理设备处理设备处理设备处理/驱动程序应能根据用户的驱动程序应能根据用户的驱动程序应能根据用户的驱动程序应能根据用户的I/OI/OI/OI/O请求，请求，请求，请求，自动地构成通道程序。自动地构成通道程序。自动地构成通道程序。自动地构成通道程序。四、设备独立性和虚拟设备四、设备独立性和虚拟设备独立性，即独立性，即独立性，即独立性，即programprogramprogramprogram与设备无关性，使与设备无关性，使与设备无关性，使与设备无关性，使programprogramprogramprogram易于重定向，增加了可移植性。易于

41、重定向，增加了可移植性。易于重定向，增加了可移植性。易于重定向，增加了可移植性。虚拟设备虚拟设备虚拟设备虚拟设备文件管理的功能 任务：方便用户，提供安全性任务：方便用户，提供安全性任务：方便用户，提供安全性任务：方便用户，提供安全性 一、文件存贮空间的管理一、文件存贮空间的管理一、文件存贮空间的管理一、文件存贮空间的管理例：文件系统根据文件长度自动分配连续或离例：文件系统根据文件长度自动分配连续或离例：文件系统根据文件长度自动分配连续或离例：文件系统根据文件长度自动分配连续或离散的扇区，并提供散的扇区，并提供散的扇区，并提供散的扇区，并提供“一一一一句柄句柄句柄句柄”表示该文件。表示该文件。表

42、示该文件。表示该文件。二、目录管理二、目录管理二、目录管理二、目录管理使用户按名存取，提高速度。使用户按名存取，提高速度。使用户按名存取，提高速度。使用户按名存取，提高速度。三、文件的读、写管理和存取控制（即保护）三、文件的读、写管理和存取控制（即保护）三、文件的读、写管理和存取控制（即保护）三、文件的读、写管理和存取控制（即保护）用户接口 一、命令接口一、命令接口一、命令接口一、命令接口 由一组由一组由一组由一组“命令命令命令命令”集组成，分为联机和脱机用户接口集组成，分为联机和脱机用户接口集组成，分为联机和脱机用户接口集组成，分为联机和脱机用户接口1.1.1.1.联机用户接口联机用户接口联

43、机用户接口联机用户接口 由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成2.2.2.2.脱机（批处理用户接口）脱机（批处理用户接口）脱机（批处理用户接口）脱机（批处理用户接口）用用用用JCLJCLJCLJCL写作业说明书写作业说明书写作业说明书写作业说明书二、程序接口二、程序接口 系统调用系统调用系统调用系统调用 高级语言的库函数高级语言的库函数高级语言的库函数高级语言的库函数三、图形接口三、图形接口 如如如如 winwinwinwin的的的的copycopycopycopy文件，采用文件，

44、采用文件，采用文件，采用“拖拖拖拖”来完成，生动，不需记忆来完成，生动，不需记忆来完成，生动，不需记忆来完成，生动，不需记忆 操作系统提供的服务操作系统的各种功能，最终要封装成操作系统的各种功能，最终要封装成“服服务务”的形式提供给用户的形式提供给用户一、操作系统的公共服务类型一、操作系统的公共服务类型装载并运行程序装载并运行程序装载并运行程序装载并运行程序提供各种提供各种提供各种提供各种I/OI/OI/OI/O操作操作操作操作提供文件系统及文件操作提供文件系统及文件操作提供文件系统及文件操作提供文件系统及文件操作提供通信服务提供通信服务提供通信服务提供通信服务提供差错检测服务提供差错检测服务

45、提供差错检测服务提供差错检测服务二、操作系统提供服务的最基本方式二、操作系统提供服务的最基本方式系统调用系统调用三、系统调用的类型三、系统调用的类型进程控制类进程控制类进程控制类进程控制类文件操作类文件操作类文件操作类文件操作类设备管理类设备管理类设备管理类设备管理类通信类，例如消息传送机制通信类，例如消息传送机制通信类，例如消息传送机制通信类，例如消息传送机制信息维护类，例如日期信息、系统信息等信息维护类，例如日期信息、系统信息等信息维护类，例如日期信息、系统信息等信息维护类，例如日期信息、系统信息等传统操作系统的抽象模型传统的进程模型线程模型服务体/执行流模型进程模型进程这一术语，最初是在

46、20世纪60年代初期，在麻省理工学院（MIT）的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统中引入的 现代操作系统都以进程（Process）为单位来分配包括处理机、内存、I/O等在内的各种资源，以实现对计算机系统的并发控制机制。围绕进程而展开的工作主要包括进程管理、进程控制、进程同步、进程间通信以及进程调度等 进程的地址空间地址空间中的代码、数据和堆栈等内容决定了一个进程所能执行的任务进程描述符及其上下文包括程序指针、堆栈指针以及其他硬件寄存器决定了一个进程的当前执行情况。进程调度调度是操作系统实现处理机并发控制的关键。调度中最能体现进程模型本质的核心功能是进进程切换程切换调度算法仅仅

47、被用来决定在什么时机、切换到哪个进程上。最常见的调度算法包括时间片轮转调度、基于优先级的可抢占或不可抢占调度一些实时调度算法等等 进程间通信机制用于进程之间交换信息也是进程之间进行通信的唯一途径。就模型而言，进程之间实现通信必须有进程调度机制的介入。常见的进程间通信机制包括信号、信号量、管道、消息队列、套接字。线程模型 线程模型从进程模型发展而来。将进程的执行上下文从进程描述符中分离出来，就得到了线程的概念。线程是指令在进程地址空间中的执行轨迹 在线程模型中，进程可以是单线程的，也可以是多线程的。传统进程模型中的进程可以看成是单线程的。任何一个线程都属于某个进程。根据是否跨越进程边界，进程/线程在管理、控制、同步、通信和调度上有了两个层次，即进程内部和进程之间。通常，现代操作系统在大多数情况下仍然是不区分这两种情况的例外：进程内部的线程之间可以通过进程地址空间直接共享某些数据，而不必采用传统的进程间通信机制。作业操作系统的基本类型是哪三种？他们的关键技术有哪些？优点和缺点分别是什么？操作系统最基本的两个特征是什么？