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1、1,操作系统平台概述,北京工业大学张丽,2,主要内容,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,3,计算机系统的构成,硬件看得见、摸得着的实实在在的部分如显示器、主机、硬盘软件编制好的、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,4,计算机硬件,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,5,软件,帮助用户使用计算机硬件系统软件操作系统、编译程序应用软件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,6,操作系统,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终端用户（普通用
2、户）程序员（专业用户）,7,终端用户使用的操作平台,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,8,终端用户操作系统的界面,联机接口命令行图形界面脱机控制接口,9,命令行,10,图形界面,11,脱机控制接口,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Shell编程,12,Shell编程,13,操作系统基本功能,运行应用程序 管理存储的信息 显示系统状态,14,运行应用程序,15,管理存储的信息,16,显示系统状态,17,操作系统的配置,个体工作环境的设置平台整体环境的设置,18,个体工作环境的设置,用户自己设置例：设置桌面背景、屏幕保护 例：设
3、置环境变量export PATH=$PATH:/home/mypath Windows XP设置环境变量例：配置文件.bash_profile,19,Windows XP设置环境变量,20,平台整体环境设置,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,21,程序员使用的操作平台,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,22,程序员界面/接口,广义命令和一般机器指令相似系统调用和系统函数与函数形式一样
4、都可以被放在程序代码中功能与操作系统的功能相对应,23,系统调用的特殊性,与普通函数形式上与普通函数相似有本质区别使程序能够运行核心级指令,24,系统调用的执行,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 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,25,计算机的指令级别,核心级比较重要的、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只能由操作系统执
5、行用户级不太重要的一般指令,26,处理机的工作状态,核心态能执行核心级指令用户态只能执行用户态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,27,平台的使用基本功能,基本系统调用执行应用程序 文件访问 系统状态显示,28,执行应用程序,当前的程序执行另外一个应用程序Konqueror#includemain()execl(“/usr/bin/Konqueror”,”Konqueror”,(char*)0);,29,文件访问,Linux中与文件相关的常用系统调用create、open、close、read、write、link、mkdir、chdir例以只读方式打开hello.c文件fd=
6、open(“hello.c”,O_RDONLY);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);,30,系统状态显示,系统日志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Linux的/var/log目录有很多日志文件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,31,程序员与终端用户的不同,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
7、上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,32,操作平台与用户及计算机硬件的关系,33,操作系统的必要性（作用）,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,34,操作系统的来历,无操作系统时代：操作员直接操作硬件：开关读卡机、打印机监控程序时代常驻内存操作系统时代多道程序提高效率,35,36,37,38,操作系统的来历,无操作系统时代：操作员直接操作硬件：开关读卡机、打印机监控程序时代常驻内存操作系统时代多道程序提高效率,39,什么是操作系统,一个系统软件管理和控
8、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,40,操作系统的实质,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,41,操作系统的任务,方便用户使用计算机接口/界面提高系统效率管理资源,42,计算机系统的分化过程,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如设计三维动画模拟实验、播放电影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出现分工任务被分解，由不同的程序/程序员完成,43,计算机系统的层次结构,
9、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,44,计算机系统层次结构,硬件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操作系统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,45,计算机系统层次结构,工具软件如编译程序、编辑程序等等，也称系统软件程序员应用程序终端用户，即非专业用户,46,计算机系统的层次结构,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
10、,47,硬件细节屏蔽,复印室的例子优点？缺点？,48,常见操作系统及分类,Windows操作系统 Linux操作系统 操作系统分类,49,Windows操作系统,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,50,Linux操作系统,开放源码 使用者不用担心存在后门等安全问题优秀作品的集成价格便宜在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,51,Linux操作系统的版权,GPL（General Public License），也叫copy
11、left归公众所有，由自由软件基金会FSF维护 每个GNU软件以及在GNU软件基础上加以修改得到的软件，必须声明该软件出自或源于GNU开发者必须保证用户能够获得这些衍生软件的源代码用户能够用该源代码重新构建出一模一样的软件提供给用户的源代码是所发布或出售软件的源代码不是演示版或者其他版本的源代码,52,Linux的用户界面,默认用户接口/界面：Shell是命令行解释程序“外壳”，是Linux操作系统的外壳用户看到的操作系统的外部样子,53,Shell的常见版本,Bourne Shell（sh）：由贝尔实验室开发BASH（bash）：GNU的Bourne Again Shell，是GNU操作系统
12、上默认的ShellKorn Shell（ksh）：对Bourne Shell的发展，大部分与Bourne Shell兼容C Shell（csh）：Sun公司Shell的BSD版本,54,Shell的交互方式,联机命令如命令ls可以查看目录下的文件用户在命令提示符后输入命令后，Shell程序解释并执行命令某些命令是由外部其他程序完成的，如复制命令cp是存在于文件系统中某个目录下的单独程序用户键入这些命令时，Shell运行这些程序编程语言用于对命令的编辑Shell脚本,55,Linux的图形界面,也是一个用户级的应用程序最成功、最流行的是X-window，也称为X或X11 实际上使用的图形用户界面
13、是桌面环境系统常见的桌面环境GnomeKDE,56,操作系统的分类,按照不同的指标有不同的分类管理的硬件规模响应和处理用户任务的方式管理资源的内容,57,操作系统类型1,管理的硬件规模嵌入式操作系统微机操作系统中小型机操作系统大/巨型机操作系统,58,操作系统类型2,响应和处理用户任务的方式批处理操作系统分时操作系统实时操作系统,59,操作系统类型3,管理资源的内容单机操作系统网络操作系统分布式操作系统,60,批处理操作系统,采用批量的方式处理用户提交的任务作业、作业说明书优点系统的吞吐量大、资源利用率高、操作系统的开销较小缺点作业处理的平均周转时间较长、用户交互能力较弱,61,分时操作系统,CPU轮流为每个用户服务时间片几乎所有的操作系统都采用,62,实时与嵌入式操作系统,实时操作系统在规定时间内做出响应工业或者军事控制中嵌入式计算机系统嵌入或者隐藏到其他应用系统中的结合微处理器或者微控制器的系统电路上示例WindRiver公司的VxWorks微软公司的Windows CE开源Linux的嵌入式版本，RT-Linux,63,通用操作系统,兼有批处理、分时处理和实时处理三者或者其中两者的功能示例UnixLinux,64,操作系统示例,操作系统列表,作业,目前主流操作系统调研都有什么？有什么特点？有什么优点、缺点？你喜欢哪一种？提交邮箱:截至日期:3月15日前,65,
