2024/1/12第九章常見的操作系統1學習目標理解：常見操作系統的特點。掌握：常見操作系統的發展經歷、功能特點，版本變遷等。了解：操作系統的發展歷程。2024/1/12第九章常見的操作系統2主要內容9.1操作系統縱覽 9.2嵌入式操作系統9.3分布式操作系統9.4網絡操作系統9.5多處理機操作系統2024/1/12第九章常見的操作系統39.1操作系統縱覽9.1.1早期的操作系統9.1.2UNIX家族史9.1.3微軟帝國9.1.4MacOS 9.1.5自由軟件聯盟2024/1/12第九章常見的操作系統49.1.1早期的操作系統1、早期的計算機和人工操作方式 2、早期的操作系統2024/1/12第九章常見的操作系統51、早期的計算機和人工操作方式 1945年，世界上第一臺計算機ENIAC工作方式：人工操作人機矛盾：CPU和輸入/輸出設備之間速度不匹配的矛盾2024/1/12第九章常見的操作系統62、早期的操作系統GM-NAAI/O：IBM704機器上，基本的輸入輸出系統，1956年IBSYS：IBM7094上的監控系統，單道批處理操作系統，1960年CTSS：IBM709，分時操作系統，1961年2024/1/12第九章常見的操作系統7OS/3601964年,IBMSystem/360計算機系統,第一臺采用小規模集成電路的主流機型通用化、系列化和標準化失敗原因：超大的項目無法寫出同時滿足互沖突需要的操作系統2024/1/12第九章常見的操作系統8MULTICS1965年，MIT、貝爾實驗室、通用電氣公司計劃連接1000部終端機，支持300的使用者同時上線設計目標有：大量遠程終端通過電話線接入計算機主機;高可靠的大型文件系統；大容量的用戶信息共享；成果：MULTICS引入了許多現代操作系統的概念雛形對隨后操作系統特別是UNIX的成功有著巨大的影響2024/1/12第九章常見的操作系統9CP/M個人計算機時代——對個人計算機操作系統的需求1973年，GaryKildall設計了CP/M操作系統(ControlProgram/MicroprocessororMicrocomputer)到了1981年，CP/M成為世界上流行最廣的8位操作系統之一2024/1/12第九章常見的操作系統10MSDOSIBM在1981年推出個人計算機并捆綁銷售微軟的MSDOS操作系統逐漸取代CP/MMSDOS從1.0版到7.0版歷經了16個年頭2024/1/12第九章常見的操作系統11NETWARE1983年，Novell公司推出了NetWare多任務、多用戶的網絡操作系統特點：1高速文件系統。2硬件適應性強。3三級容錯。4四種安全機制。5完善的網絡監控與管理。6開放協議技術。

2024/1/12第九章常見的操作系統129.1.2UNIX家族史1、UNIX概述2、UNIX的發展歷史3、UNIX操作系統的基本特點2024/1/12第九章常見的操作系統131、UNIX概述一個極為成功的操作系統多用戶多任務操作系統主流操作系統之一跨越從PC機到巨型機范圍的唯一操作系統有各種變種與克隆2024/1/12第九章常見的操作系統14UNIX概述-續肯·湯普森（KenThompson）丹尼斯·里奇（DennisRitchie）2024/1/12第九章常見的操作系統152、UNIX的發展歷史四個階段：產生免費擴散商用版本的出現和三大主線的形成兩大陣營和標準化2024/1/12第九章常見的操作系統16第一階段：產生69年，肯·湯普遜與丹尼斯·里奇在PDP-7上為了使原先在MULTICS項目上設計的“空間旅行”游戲能夠在PDP-7上順利運行，陸續開發了浮點運算軟件包、顯示驅動軟件，設計了文件系統、實用程序、shell和匯編程序1970年一切完成，給新系統起了個同MULTICS發音相近的名字UNIX1973年，UNIX用C語言全部重寫。2024/1/12第九章常見的操作系統17第二階段：免費擴散73年-79年許可證研究、改進、移植和傳播2024/1/12第九章常見的操作系統18第三階段：商用版本的出現和三大主線75年-85年3條主線：Bell實驗室發布的UNIX研究版（V1到V10）；加州大學伯克利分校發布BSD；BSD對UNIX的發展有重要影響BSD率先引入的新技術：TCP/IP，分頁存儲管理，快速文件系統，套接字等。Bell實驗室發布的UNIXSystemIII和SystemV。2024/1/12第九章常見的操作系統19第四階段：兩大陣營和標準化80年代后IBM、DEC、HP等成立了開放軟件基金會(OSF)AT&T和SUN成立了UNIX國際（UI）。IEEE嘗試將兩大陣營統一，制定了POSIX標準。在標準化的過程中，各廠商總想加入一些特性來標榜自己的“產品特色和優勢”，這使得標準化沒有完全成功。2024/1/12第九章常見的操作系統20第五階段：共同面對外來競爭、兩大陣營淡化90年代至今外來競爭Windows的發展Linux的出現2024/1/12第九章常見的操作系統212024/1/12第九章常見的操作系統223、UNIX操作系統的基本特點（1）易移植性。（2）開放性。（3）多用戶、多任務。（4）網絡功能強。（5）功能強大、實現高效。（6）Shell控制語言。

2024/1/12第九章常見的操作系統239.1.3微軟帝國1、MS-DOS 2、Windows系列2024/1/12第九章常見的操作系統241、MS-DOS個人計算機的成功迫使IBM決定在1980年盡快生產出微型計算機,欲配套現成操作系統洽談CP/M不順利,機遇落到了微軟公司開發新OS來不及，找到西雅圖計算機產品公司，達成由微軟經銷西雅圖計算機產品公司的QDOS操作系統的協議IBM在1981年推出個人計算機并捆綁銷售DOS操作系統MSDOS從1.0版到7.0版歷經了16個年頭2024/1/12第九章常見的操作系統252、Windows系列各PC機競爭廠家的圖形界面相關產品上市面對市場壓力，比爾.蓋茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系統直到1985年11月20日，Windows1.0才正式上市1992年4月，推出Windows3.1,1993年5月，發表WindowsNTWindows95，WindowsCE，Windows98，Windows2000，WindowsXP個人計算機采用Windows占90％以上，微軟公司成了壟斷PC行業的同義詞2024/1/12第九章常見的操作系統262、Windows系列-（續）Windows特點：友好、直觀、高效的面向對象的圖形化用戶界面，易學易用。豐富的與設備無關的圖形操作。多任務的操作環境。提供數據庫接口、網絡通信接口。提供豐富的軟件開發工具。采用面向對象的程序設計思想。2024/1/12第九章常見的操作系統272、Windows系列-（續）Windows特點：友好、直觀、高效的面向對象的圖形化用戶界面，易學易用。豐富的與設備無關的圖形操作。多任務的操作環境。提供數據庫接口、網絡通信接口。提供豐富的軟件開發工具。采用面向對象的程序設計思想。2024/1/12第九章常見的操作系統289.1.4MacOS MacOS是一套運行于蘋果公司的Macintosh系列計算機上的操作系統，是首個在商用領域成功的圖形用戶界面。Macintosh不是一個開放的系統，蘋果公司為其生產了大部分的硬件，其上運行專用的操作系統MacOS。2024/1/12第九章常見的操作系統299.1.4MacOS MacOS是一套運行于蘋果公司的Macintosh系列計算機上的操作系統，是首個在商用領域成功的圖形用戶界面。蘋果公司AppleII銷售落后于IBMPC機，推出新機型Lisa機，AppleIII相繼失敗參觀施樂(Xerox)PaloAlto研究中心，后推出Macintosh配有圖形界面操作系統MACOS和鼠標的新型個人計算機Macintosh上市獲得極大成功，拯救了蘋果公司Macintosh并不是一個開放的系統，蘋果公司為其生產了大部分的硬件，并且為它自行開發了專用的操作系統MacOS。MacOS可以被分成兩個系列：“Classic”MacOS，是搭載在1984年銷售的首部Macintosh計算機與其后代上的操作系統，終極版本是MacOS9。新的MacOSX，結合BSDUnix、OpenStep和MacOS9的元素。它的最底層建基于Unix基礎，其代碼被稱為Darwin，源代碼部分開放。Mac先進圖形界面操作系統技術，超前PC機若干年，造就了一批蘋果的忠實追隨者2024/1/12第九章常見的操作系統30

9.1.5自由軟件聯盟1、Linux2、其它免費操作系統

2024/1/12第九章常見的操作系統31

1、Linux1990－91：芬蘭赫爾辛基大學計算機系大學生Linus

Torvalds98年開始：Linux熱多任務多用戶自由OS，UNIX的克?。╟lone），全球用戶上千萬特點：①免費、源代碼開放②具有出色的穩定性和速度性能③功能完善，尤其網絡功能豐富④硬件需求低⑤用戶程序眾多（大部分免費），硬件支持廣泛，程序兼容性好2024/1/12第九章常見的操作系統32

2、其它免費操作系統

FreeBSD美國加利福尼亞州大學伯克利分校開發的免費支持POSIX標準的操作系統，基于4.4BSD，運行于Intelx86平臺。Minix是一個運行于Intelx86平臺的微內核結構的教學用多用戶操作系統，免費、源代碼公開。它的接口界面與UNIX相同，但內部結構與代碼完全不同。BeOS、QNX、XINU等。2024/1/12第九章常見的操作系統339.2嵌入式操作系統9.2.1嵌入式操作系統概述9.2.2手機操作系統9.2.3其他嵌入式操作系統9.2.4嵌入式系統的應用及發展趨勢2024/1/12第九章常見的操作系統34

9.2.1嵌入式操作系統概述1、嵌入式操作系統的引入2、嵌入式系統的定義3、嵌入式操作系統的特點2024/1/12第九章常見的操作系統35

1、嵌入式操作系統的引入“嵌入”到更大的、專用的系統中的計算機，稱之為“嵌入式計算機”,這樣的系統稱為“嵌入式系統”。所謂將計算機“嵌入”到系統中，指為目標系統構筑起合適的計算機系統，再把它有機地植入、甚至融入目標系統。嵌入式的典型特點：采用搶占式調度，響應時間很短，任務執行時間可以確定；系統內核很小，且具有可剪裁性、可擴充性和可移植性，可以移植到各種型號的微處理器（單片機）上；具有較強的實時性和可靠性，適合于嵌入式應用。2024/1/12第九章常見的操作系統36

2、嵌入式系統的定義凡是與產品結合在一起的、具有嵌入式特點的控制系統都可以叫做嵌入式系統。國際電工與電子工程師協會（即IEEE）嵌入式系統是“控制、監視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置”。國內普遍認同的定義“嵌入式系統是將計算機嵌入到某個應用系統內的一種計算機體系結構形式”。嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件能靈活變化以適應所嵌入的應用系統，對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統。2024/1/12第九章常見的操作系統37

3、嵌入式操作系統的特點面向嵌入式系統的操作系統具有如下特點。編碼體積?。哼m合在嵌入式系統的有限存儲空間中運行。面向應用，可裁剪和移植：可進一步縮小編碼體積并有效地運行。實時性強：可靠性高：可無須人工干預而獨立運行，并能處理各類事件和故障。2024/1/12第九章常見的操作系統38

9.2.2手機操作系統1、Android手機操作系統2、iOS手機操作系統3、SymbianOS手機操作系統4、WindowsMobile手機操作系統5、PALM手機操作系統6、Linux手機操作系統2024/1/12第九章常見的操作系統39

1、Android手機操作系統由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成，是基于Linux內核的開源手機操作系統。Android系統具有多種優勢：（1）開放性Android平臺允許任何移動終端廠商加入到Android聯盟中（2）網絡接入點的可選性在Android平臺的大多數應用中，用戶可以自由地選擇網路接入點，而不受運營商的制約。（3）與Google服務無縫連接Android平臺手機可以無縫結合許多Google服務。2024/1/12第九章常見的操作系統40

2、iOS手機操作系統由蘋果公司開發，主要是用于iPhone、iPodtouch以及iPad上。iOS支持ARMv6（iPhone、iPad、iPodtouch、AppleTV）處理機平臺，擁有支持多點觸控的圖形用戶界面，許多組件開發源碼是開放的。iOS以Darwin為基礎，系統架構分為四個層次：核心操作系統層（theCoreOSlayer），核心服務層（theCoreServiceslayer），媒體層（theMedialayer），可輕觸層（theCocoaTouchlayer）。系統操作占用大概240MB的存儲器空間。2024/1/12第九章常見的操作系統41

3、SymbianOS手機操作系統Symbian公司開發，是一個實時性、多任務的純32位操作系統，具有功耗低、內存占用少等特點。已經成為一個開放的、易用的、專業的開發平臺，支持C++和java語言，得到了占據市場份額大多數的手持通訊設備廠商的支持。有Crystal、Pearl和Quarz三個分支，分別對應普通手機、智能手機、HandHeldPC場合的應用。Symbian的系統結構應用程序、服務、引擎和內核四層內核在高級別運行，負責管理機器中所有的硬件資源，并且對其他軟件模塊提供訪問這些硬件資源的接口其他應用程序工作在用戶模式。2024/1/12第九章常見的操作系統42

4、WindowsMobile手機操作系統從微軟的Windows操作系統上變化而來的，因此WindowsMobile系列操作系統功能更為強大兩種平臺PocketPCphone：主要用于掌上電腦型的智能手機SmartPhone：主要為單手智能手機提供操作系統。2024/1/12第九章常見的操作系統43

5、PALM手機操作系統3Com公司的PalmComputing部門開發的一種32位的嵌入式操作系統與PALM掌上電腦所用操作系統非常相似，使得該操作系統的手機擁有的第三方軟件較多，用慣了PALM掌上電腦的用戶能非?？焖俚卣莆者@類的智能手機。遵循“LessisMore”（少就是多），但功能較弱。2024/1/12第九章常見的操作系統44

6、Linux手機操作系統由計算機Linux操作系統“變化”而來的。具有穩定、可靠、安全等優點，有強大的網絡功能。由于Linux源代碼開放，有利于獨立軟件開發商（ISV）開發出硬件利用效率高、功能更強大的應用軟件，也方便行業用戶開發自己的安全、可控認證系統。在智能手機大量用作行業應用的移動終端時，Linux在手機操作系統市場中成為一股不容忽視的力量。2024/1/12第九章常見的操作系統45

9.2.3其他嵌入式操作系統VxWorkspSOSWindowsCE嵌入式Linux2024/1/12第九章常見的操作系統46VxWorks美國WindRiver公司，1983年，實時操作系統。有良好的持續發展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發環境是目前嵌入式系統領域中使用最廣泛、市場占有率最高的系統，支持多種處理器廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛星通信、軍事演習、導彈制導、飛機導航等。大多數的VxWorksAPI都是專用的。2024/1/12第九章常見的操作系統47pSOS最早進入中國市場的實時操作系統,美國系統集成公司（IntegratedSystemsInc，簡稱ISI公司）研發,世界上最早的實時系統之一。是一個模塊化、高性能、完全可擴展的實時操作系統，專為嵌入式微處理器設計，提供了一個完全多任務環境，在定制的或是商業的硬件上都可以提供高性能和高可靠性。包含單處理器支持模塊（pSOS+）、多處理器支持模塊（pSOS+m）、文件管理器模塊（pHILE）、TCP/IP通信包（pNA）、流式通信模塊（OpEN）、圖形界面、Java和HTTP等?？捎糜趯崿F從簡單的單個獨立設備到復雜的、網絡化的多處理器系統。2024/1/12第九章常見的操作系統48PalmOS3COM公司研發，在掌上電腦和PDA市場上占有很大的市場份額。有開放的操作系統API，用戶可根據需要自行開發所需的應用程序?？梢栽赪indows和Macintosh下安裝PalmPilotDesktop，PalmPilot則可以與流行的PC平臺上的應用程序進行數據交換。2024/1/12第九章常見的操作系統49WindowsCE32位嵌入式操作系統是微軟公司的嵌入式、移動計算平臺的基礎，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統。是從整體上為有限資源的平臺設計的多線程、完整優先權、多任務的操作系統。它的模塊化設計允許它對從掌上電腦到專用的工業控制器的用戶電子設備進行定制。WindowsCE的開發與通用Windows開發極為相似缺點：內核較大，內部實現復雜，界面任務繁重，自身資源消耗過大。2024/1/12第九章常見的操作系統50嵌入式Linux嵌入式Linux的版本強實時的嵌入式Linux新墨西哥工學院的RT-LinuxRT-Linux把通常的Linux任務優先級設為最低，而所有的實時任務的優先級都高于它，以達到既兼容通常的Linux任務又保證強實時性能的目的?？八_斯大學的KURT-Linux

一般的嵌入式Linux版本uClinuxuClinux針對沒有MMU的處理器而設計。它對內存的訪問是直接的，所有程序中訪問的地址都是實際的物理地址。PocketLinux許多網絡設備，如路由器、交換機中，都使用了嵌入式Linux。2024/1/12第九章常見的操作系統51

9.2.4嵌入式系統的應用及發展趨勢嵌入式系統具有非常廣闊的應用領域，目前大量的8、16、32位嵌入式微處理器應用在工業過程控制、數控機床、電網安全、電網設備檢測、石油化工和消費電子等領域中。嵌入式系統的發展方向首先，不僅要提供技術水平更高的嵌入式硬件，還要提供功能更加強大的硬件開發工具和軟件包。其次，對網絡化、信息化的需求，要求嵌入式系統芯片提供強大的網絡支持功能。第三，進一步降低功耗和成本。最后，提供更加友好的多媒體人機界面等。2024/1/12第九章常見的操作系統529.3分布式操作系統9.3.1分布式系統的引入 9.3.2分布式系統的定義 9.3.3分布式操作系統的特點9.3.4分布式系統的優點 2024/1/12第九章常見的操作系統53

9.3.1分布式系統的引入 事務分散在各處，而不是集中的——分布早期的計算機系統都是集中式的。單一的CPU，資源管理及各種服務都由同一個處理器完成。隨著功能的增多，計算機越來越大，價格也貴。分布：資源的分布處理的分布一個CPU忙不過來，就多連幾個CPU，把一個任務分成幾塊，共同完成。2024/1/12第九章常見的操作系統54

9.3.2分布式系統的定義 沒有很確切的定義描述性定義：在一個分布式系統中，一組獨立的計算機展現給用戶的是一個統一的整體，就好像是一個系統似的。分布式操作系統是為分布計算系統配置的操作系統。大量的計算機通過網絡被連結在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數據共享。這種系統被稱作分布式系統(DistributedSystem)。分布式系統擁有多種通用的物理和邏輯資源，可以動態的分配任務，分散的物理和邏輯資源通過計算機網絡實現信息交換。系統中存在一個以全局的方式管理計算機資源的分布式操作系統。2024/1/12第九章常見的操作系統55

9.3.3分布式操作系統的特點 （1）透明性（2）靈活性（3）可靠性（4）高性能（5）相稱性2024/1/12第九章常見的操作系統56

9.3.4分布式系統的優點 經濟性

便于資源共享更健壯、更可靠更容易擴充。2024/1/12第九章常見的操作系統579.4網絡操作系統9.4.1網絡操作系統的定義9.4.2網絡操作系統的特點9.4.3網絡操作系統的功能2024/1/12第九章常見的操作系統58

9.4.1網絡操作系統的定義網絡操作系統（NetworkOperatingSystem，NOS）：是使網絡上各計算機能方便而有效的共享網絡資源，為網絡用戶提供所需服務的軟件和有關規程的集合。其目標是相互通信及資源共享，在其支持下，網絡中的各臺計算機能互相通信和共享資源。目前的通用操作系統，大都帶有網絡操作系統的特征，2024/1/12第九章常見的操作系統59

9.4.2網絡操作系統的特點（1）從體系結構的角度看，網絡操作系統具有所有操作系統職能。（2）從操作系統的觀點看，網絡操作系統大多是圍繞核心調度的多用戶共享資源的操作系統。（3）從網絡的觀點看，網絡操作系統獨立于網絡的拓撲結構。2024/1/12第九章常見的操作系統60

9.4.3網絡操作系統的功能（1）網絡通信。在源主機和目的主機之間建立一條暫時性的通信鏈路，實現無差錯的數據傳輸。（2）資源共享與管理。對網絡中的所有硬、軟件資源實施有效管理，協調用戶對共享資源的使用，保證數據的一致性、完整性。（3）網絡管理。保證網絡使用中數據的安全性。（4）網絡服務。主要的網絡服務有電子郵件、文件傳輸、共享設備和打印服務、遠程作業錄入服務等。2024/1/12第九章常見的操作系統619.5多處理機操作系統9.5.1多處理機操作系統的定義9.5.2多處理機操作系統的分類9.5.3多處理機操作系統的優點2024/1/12第九章常見的操作系統62

9.5.1多處理機操作系統的定義廣義使用多臺計算機協同工作來完成所要求的任務的計算機系統都是多處理機系統。狹義多處理機系統利用同一個系統內的多個處理機來并行執行用戶的幾個程序，以提高系統的吞吐量；或用來進行冗余操作以提高系統的可靠性。2024/1/12第九章常見的操作系統63

9.5.2多處理機操作系統的分類（1）主從式(master-slave)。操作系統在主處理機上運行，由主處理機記錄、控制其他從處理機的狀態，并分配任務給從處理機，從處理機的請求通過陷入傳送給主處理機，然后主處理機回答并執行相應的服務操作。特點：操作系統程序在一臺處理機上運行。由于只有一個處理機訪問執行表，所以