计算机软件基础二-1概论-辅助

第1章现代操作系统发展本章内容1.1现代操作系统发展概述1.2嵌入式操作系统1.3分布式操作系统1.1现代操作系统发展概述1.1.1推动操作系统发展的动力1.1.2操作系统发展展望1.1.1推动操作系统发展的动力推动操作系统发展的因素主要可归结为硬件技术更新和应用需求扩大两大方面。1.硬件技术更新计算机器件的更新换代；计算机体系结构的发展；硬件成本的下降。2.应用需求扩大应用需求促进了计算机技术的发展，也促进了操作系统的不断更新升级。1.1.2操作系统发展展望未来操作系统大致应具有以下新特征：①更强的分布式处理能力；②更高的安全性和可靠性；③符合开放式模型；④更方便的用户界面。本章内容1.1现代操作系统发展概述1.2嵌入式操作系统1.3分布式操作系统1.2嵌入式操作系统1.2.1嵌入式系统概述1.2.2嵌入式操作系统1.2.1嵌入式系统概述定义：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。其所包含的计算机并不是通用的计算机。组成：嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。嵌入式处理器通常是单片机或微控制器；支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等；嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件及应用中间件等。这些软件有机地结合在一起，形成系统特定的一体化软件。嵌入式系统和通用计算机系统从外观、结构组成、运行方式、开发平台、应用等方面有关联又有区别。特征嵌入式系统通用计算机系统外观独特，面向应用，各不相同具有台式机、笔记本等标准外观组成面向应用的嵌入式微处理器，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件紧密集成在一起通用处理器、标准总线和外设。软件和硬件相对独立安装卸载运行方式基于固定硬件，自动运行，不可修改用户可以任意选择运行或修改生成后再运行开发平台采用交叉开发方式，开发平台一般采用通用计算机开发平台是通用计算机二次开发性一般不能再做编程开发应用程序可重新编制应用程序固定。应用软件与操作系统整合一体，在系统中运行多种多样，与操作系统相互独立1.2.2嵌入式操作系统1.嵌入式软件系统的体系结构2.嵌入式操作系统嵌入式操作系统仍旧是一种操作系统，因此它同样具有操作系统的基本功能。嵌入式操作系统的最大特点是可定制性，即能够提供对内核进行配置或剪裁等功能，可以根据应用需要有选择地提供或不提供某些功能，以减少系统开销。嵌入式操作系统与应用环境密切相关，因此可以从不同的角度对它们进行分类。例如：从应用领域、应用范围、实时性等角度进行分类。本章内容1.1现代操作系统发展概述1.2嵌入式操作系统1.3分布式操作系统1.3分布式操作系统1.3.1分布式系统概述1.3.2分布式操作系统简介1.3.34种多机系统的比较1.3.1分布式系统概述1.分布式系统的特征定义：分布式系统是多个处理机通过通信线路互连而构成的松散耦合的系统。特征：①分布性；②自治性；③并行性；④全局性。2.分布式系统的优点①资源共享：若干不同的节点通过通信网络彼此互连，一个节点上的用户可以使用其他节点上的资源；②加快计算速度：计算任务可划分若干并行运行的子任务，分散到系统的不同节点上运行；③可靠性高：如果系统中某个节点失效，则其余节点可以继续操作，整个系统不会因为一个或少数几个节点的故障而全体崩溃。具有很好的容错性能。④方便快捷的通信：系统中各节点通过一个通信网络互连在一起，还可实现节点间的远距离通信。分布式系统的缺点：①可用软件不足。系统软件、编程语言、应用程序以及开发工具都相对很少；②存在通信网络饱和或信息丢失和网络安全问题，方便的数据共享同时意味着机密数据容易被窃取。虽然分布式系统存在这些潜在的问题，但其优点远大于缺点，而且这些缺点也正得到克服。所以，分布式系统仍是人们研究、开发和应用的方向。1.3.2分布式操作系统简介定义：分布式操作系统是配置在分布式系统上的共用操作系统。特征：分布式操作系统实施系统整体控制，用户访问远程资源的方式与访问本地资源的方式相同。可实现用户面前的虚拟单处理机系统到具体的分布式系统的映射。分布式操作系统的功能：①进程管理：应能实现进程或计算的迁移，应能提供分布式互斥和同步机制，有应对死锁的措施；②通信管理：系统应该提供某些通信机制，使不同节点上的用户或进程可以方便地进行信息交换，实现对网络协议的支持。③资源管理：系统中的各种资源都由分布式操作系统进行统一管理和调度，如文件系统、内存管理等。1.3.34种多机系统的比较多处理器系统（MultiprocessorSystems）多计算机系统（MulticomputerSystems）网络系统（NetworkSystems）分布式系统（DistributedSystems）。多处理器系统它的每个节点只有一个CPU，所有外部设备都是共享的。这些CPU放在一个机箱中，它们共享同一个内存，彼此紧密地耦合在一起，借此实现通信。整个系统共享同一操作系统，从用户看来，它是一台虚拟的单处理机。整个系统存在单一的运行队列，并且共享同一个文件系统，整个系统在集中管理方式下运行。多计算机系统又称集群计算机系统或COWS系统。它的每个节点除CPU外，还有本地内存和网卡，有时也有用于分页的硬盘。除磁盘以外，外部设备是共享的。通常，整个系统放在一个房间中。各节点通过专用的高速网络互连在一起。多计算机的各个节点运行同样的操作系统。各节点上有自己的进程。不同节点上的进程通过发送消息的方式进行通信。整个系统共享同一个文件系统，且是集中式管理方式。网络系统网络系统的每个节点是一个完整的计算机，不仅有CPU、内存，还有完整的一组设备。系统中的各个节点可能散布在很广的地域范围内，甚至全球。通过传统的网络（如局域网、广域网等）互连起来，实现松散耦合。各个节点上有自己的本地操作系统，它们可以是不同的；在本地操作系统之上加上网络软件，构成网络操作系统。每个节点有自己的文件系统。各节点通过共享文件实现彼此通信。由于各节点都是一个自治系统，所以各自有自己的运行队列。在网络系统中不具备进程迁移的功能。分布式系统分布式系统有很多特征与网络系统相同，如各节点是自治系统，通过网络松散地耦合在一起，没有共享内存等。分布式系统与网络系统有显著的区别，如在用户看来，分布式系统是虚拟的单机系统，通常各节点上运行统一的操作系统，利用消息机制实现通信，具备数据迁移、计算迁移和进程迁移等功能。系统中必须有一个单一、全局的进程通信机制。分布式操作系统控制和管理资源是建立在单一系统策略基础上的。本章内容结束。