第1页：第十一章 操作系统综述
第十一章 操作系统综述：本章依次介绍 MS-DOS、Windows 系列、MicroSoft.NET、UNIX、Linux 等典型操作系统，以及研究领域的新系统与国内操作系统的研制状况。
第2页：1. MS-DOS
1. MS-DOS：DOS 是微软公司与 IBM 公司开发的、广泛运行于 IBM PC 及其兼容机上的操作系统，全称 MS-DOS。
- 1980 年 11 月，IBM 和微软公司正式签约，日后的 IBM PC 均使用 DOS 作为标准的操作系统
- MS-DOS 从此成为个人计算机操作系统的代名词，发展为个人计算机的标准平台
第3页：MS-DOS的版本沿革
- MS-DOS 最早的版本是 1981 年 8 月推出的 1.0 版，至 1993 年 6 月推出了 6.0 版，微软公司推出的最后一个 MS-DOS 版本是 DOS 6.22，以后不再推出新的版本
- MS-DOS 是一个单用户微型计算机操作系统，自 4.0 版开始具有多任务处理功能
- 20 世纪 80 年代 DOS 最盛行时，全世界大约有 1 亿台个人计算机使用 DOS 系统，用户在 DOS 下开发了大量的应用程序。由于这个原因，20 世纪 90 年代新的操作系统都提供对 DOS 的兼容性
第4页：2. Windows系列
2. Windows 系列：Windows 系列操作系统是由微软公司从 1985 年起开发的一系列窗口操作系统产品，包括个人（家用）、商用和嵌入式 3 条产品线。
截止至 20 世纪末，全世界运行各种 Windows 版本的机器有 2 亿多台左右。
第5页：Windows的三条产品线
- 个人操作系统
- 包括 Windows Me、Windows 98/95，及更早的版本 Windows 3.x、2.x、1.x 等，主要在 IBM 个人机系列上运行
- 商用操作系统
- 是 Windows 2000 和其前身版本 Windows NT，主要在服务器、工作站等上运行，也可在 IBM 个人机系列上运行
- 嵌入式操作系统
- 有 Windows CE 和手机用操作系统 stinger 等
- 合并
- Windows XP 将家用和商用两条产品线合而为一
第6页：Windows操作系统产品线
Windows 操作系统产品线（按推出年份）
Windows 各版本推出时间| 产品 | 推出时间 |
|---|
| Windows 1.0 | 1985 年 |
|---|
| Windows 2.0 | 1987 年 |
|---|
| Windows 3.0 | 1990 年 |
|---|
| Windows 95 | 1995 年 |
|---|
| Windows 98 | 1998 年 |
|---|
| Windows ME | 2000 年 10 月 |
|---|
| Windows NT 3.1（第 1 版） | 1993 年 |
|---|
| Windows NT 3.5（第 2 版） | 1994 年 |
|---|
| Windows NT 3.51（第 3 版） | 1995 年 |
|---|
| Windows NT 4.0（第 4 版） | 1996 年 |
|---|
| Windows 2000 | 2000 年 2 月 |
|---|
| Windows CE | 1998 年 |
|---|
| Windows XP | 2001 年下半年 |
|---|
注：原课件把个人操作系统与商用操作系统分列两栏，本表按各版本标注的年份归并，个人／商用分类建议对照原课件图片核对。
第7页：Windows个人操作系统版本增强情况
Windows 个人操作系统系列版本增强情况
Windows 各版本位数与特性增强| 版本 | 推出时间 | 位数 | 特性和增强情况 |
|---|
| Windows 1.0 | 1985 | — | 多窗口；支持扩展内存，但未突破 IBM PC 内存地址空间限制 |
|---|
| Windows 2.0 | 1987 | 16 位 | 功能强大、风格统一的窗口控制 |
|---|
| Windows 3.x | 1990 年起 | — | 虚存，支持 16MB 内存寻址；超文本联机帮助，一定的网络支持 |
|---|
| Windows 95 | 1995 | 32 位 | 桌面、资源管理器、长文件名，支持抢占多任务和多线程 |
|---|
| Windows 98 | 1998 | 32 位 | 对网络、多媒体、移动计算的支持 |
|---|
| Windows ME | 2000.10 | — | — |
|---|
| Windows XP | 2001 | — | 个人操作系统和商用操作系统的合并 |
|---|
第8页：多用户操作系统Windows 2000
- 1993 年 5 月 24 日，微软正式推出了 Windows NT，2000 年 2 月推出 Windows 2000，Windows 2000 的下一个版本就是 Windows XP
- Windows NT（及 Windows 2000）是一个商用多用户操作系统，其开发目标是开发工作站和服务器上的 32 位操作系统，以充分利用 32 位微处理器等硬件的新特性，并使其很容易适应将来的硬件变化，能容易地随着新的市场需求而扩充，同时不影响已有程序的兼容性
第9页：
第10页：Windows 2000/NT的结构
Windows 2000/NT 的结构（图 14.1）：
- 系统用户态部分（NT 保护子系统）
- 即 NT 的服务器进程。环境子系统：一个具体操作系统的 API，如 WIN32 子系统、POSIX 环境子系统、OS/2 环境子系统、一个 16 位 Windows 子系统、一个 MS DOS 子系统等；集成子系统：是完成重要操作系统功能的服务器进程，如安全子系统
- 核心态部分
- NT 执行体
第11页：NT执行体
NT 执行体包括 8 个部分：内核、硬件抽象层、LPC 功能、对象管理程序、进程管理程序、虚存管理程序、I/O 管理程序、安全访问监视器。
内核的工作有三个部分
第12页：内核与执行体其他部分的区别
- 内核完成最基本的功能，执行体其他部分需要调用这些功能来完成进一步的工作
- 内核常驻内存，永远不会被页面调度程序调出内存
- 内核可以被中断，但永远不会被抢先
- 内核是一个不能再拆分的“没有顶的程序”
第13页：3. MicroSoft.NET
3. MicroSoft.NET：Microsoft 预见未来的因特网是一个由不同的人用不同的语言在不同的硬件平台上开发出的互相关联的服务，可以被运行在不同的因特网操作系统之上。
- 微软大胆设想的这个新世界所提供的就是 .Net 平台
- 实际上 .Net 并不是传统意义上的平台，它并不是一种公共的硬件或软件系统
- .Net 实际上是一个协议集合，它允许因特网应用程序利用运行在不同机器上的不同服务
第14页：Microsoft.NET的结构
Microsoft.NET 平台主要包括以下两个内核：
- 通用语言运行时（Common Language Runtime，简称 CLR）
- 是整个 Microsoft.NET 框架赖以建构的基础，它为 Microsoft.NET 应用程序提供了一个托管代码的执行环境。它实际上是驻留在内存里的一段代理代码，负责应用程序在整个执行期间的代码管理工作
- Microsoft.NET 框架类库
- 是一组广泛的、面向对象的可重用类的集合，为应用程序提供各种高级的组件和服务
第15页：.NET的好处
- Microsoft.NET 使编程工作变得更加容易，开发投资的回报率趋于最大化
- Microsoft.NET 减少了程序员要写的代码量，一个 XML Web 服务能适用于所有的设备，不必再去为每一个设备编写一个不同的版本
- Microsoft.NET 开创了全新的商业模型，它使得一个公司可以用多种方法来把自己的技术商品化
- Microsoft.NET 允许 IT 部门使用其他提供商的 XML Web 服务，减少内部研发的开销，并能提高工作效率
- Microsoft.NET 对“用户界面友好”作了重新定义，终端用户能够享受一个智能化的、个性化的 Internet
第16页：关于.net的参考网址
关于 .NET 的参考网址
- http://media.ccidnet.com/media/ciw/1067/b1701.htm
- http://www2.ccw.com.cn/02/0204/c/0204c12_1.asp
第17页：4. UNIX
4. UNIX：UNIX 是一种多用户操作系统，它于 1969 年诞生于贝尔实验室，由于最初的简洁、易于移植等特点很快被注意、发展和普及，成为跨越从微型机到巨型机范围的唯一操作系统。
目前 UNIX 存在大量的变种，如 SUN Solaris、IBM AIX 和 HP UX 等，不同变种间的功能、接口、内部结构于过程基本相同而又各有不同。
第18页：UNIX发展阶段
UNIX 发展阶段
- UNIX 的产生
- 1973 到 20 世纪 70 年代末：免费扩散
- 20 世纪 70 年代中期到 80 年代中期：商用版本的出现（1977）和三大主线的形成（UNIX、BSD、UNIX System III）
- 20 世纪 80 年代后期：两大阵营和标准化——SVR4（UI）、OSF/1、POSIX、X/OPEN 等
- 20 世纪 90 年代：共同面对外来竞争，两大阵营淡化——UnixWare、SCO、UNIX 95、UNIX 98
第19页：UNIX的优点和缺点
- 优点
- 内核小巧精湛、接口简洁统一、功能丰富实用、用高级语言编写、可移植性好、源代码免费开放
- 缺点
- 内核结构可扩展性不强、缺乏图形界面、接口对初学者和普通用户不太友好。目前有些缺点有所改善，但有些缺点仍旧存在
第20页：5. Linux
5. Linux：Linux 是一个多用户操作系统，是 UNIX 的一个克隆，同时它是一个自由软件，是免费的、源代码开放的，这是它与 UNIX 绝大部分变种的不同之处。
Linux 1991 年才诞生，但由于它独特的发展过程带来诸多出色的优点，被许多的企业和机构使用，并进而得到了众多的商业支持。
第21页：Linux的特点
- 免费、源代码开放
- 具有出色的稳定性和速度性能
- 功能完善（尤其网络功能丰富）
- 硬件需求低
- 用户程序众多，硬件支持广泛、程序兼容性好
第22页：其他操作系统
- 免费操作系统
- FreeBSD、Minix、BeOS、QNX、XINU 等
- IBM 操作系统产品
- AIX、zOS、OS/2、OS/400、PC DOS 等
- 其他
- Mac OS 和 NetWare 等
第23页：6.操作系统领域中新的操作系统
- 有线电视机顶盒领域
- PowerTV
- 移动通信领域
- EPOC
- 掌上计算机领域
- Palm OS
- 数字影像领域
- Digita
第24页：7.研究中新的操作系统
- 哈佛大学的 VINO，使应用得以重用内核构件
- 犹他州大学的 OSKit，提供构造操作系统所需的基础构件，也提供高层次构件。OSKit 可用来构造新的 OS
- MIT Exokernel，该系统只有一个极小的核，系统抽象通过 Library Operating System 完成
- NASA 空间飞行中心（GSFC）研制的 Beowulf 项目开始于 1994 年，用商业化的微型计算机、Linux 和以太网等构造集群，已有世界各地的约六十个大学和研究机构在使用
- 加州大学伯克利分校 NOW 集群操作系统，100 台 Ultra SPARC-I 处理机集群，排名于世界最快的 200 台超级计算机之内
第25页：伯克利Millennium项目
加州大学伯克利分校 Millennium 项目：目的是在校园范围内完成一个“机群的机群（Cluster of Clusters）”。在这个项目中，层次化的机群 Millennium 由五层构成：第一层，计算机工作站分布在十七个校园区内；第二层，多处理机服务器，提供各有关部门的计算服务；第三层，NOW 组，每一个 NOW 都是一个机群；第四层，一个非常大规模的 NOW，供全校园共享；第五层，整体计算层，它在 NOW 组上构造，用于提供 NOW 组和校园 NOW 的共享。
在 Millennium 项目基础上，又提出了一个 Vineyard 项目：一个面向未来的研究项目。作为 Millennium 的后续项目，它的目标超越了一个伯克利分校校园范围内的机群，它要通过高速网络连接其他工作站机群，从而构成了一个协同工作站机群联合体。
第26页：8.国内操作系统的研制状况
8. 国内操作系统的研制状况：
- 60 年代末至 70 年代初，杨芙清院士主持我国第一台百万次集成电路计算机（150）操作系统，支持多道程序运行，在石油勘探领域成功应用
- 70 年代中后期，杨芙清院士主持我国第一个全部用高级语言书写的 DJS240 机操作系统 DJS200/XT2，采用层次管程结构模型、PCM 设计方法、活跃管程结构模式
第27页：国产操作系统的主要成果
- GX73 多机实时操作系统（1978 年）
- 国防科技大学研制，1980 年装在“远望”-I 号航天测量船上，完成了向太平洋发射运载火箭、潜水艇水下发射的测控任务；完成了我国第一颗同步地球卫星的测控、定轨、控制任务
- “银河”-1 YHOS 巨型操作系统（1983 年）
- 国防科技大学研制，用于 YH-1、YH-2 超级计算机，用于我国的石油勘探、天气预报和核物理研究
- COSIX v 1.X/2.0 国产 UNIX 类操作系统
- 国家八五、九五重点科技攻关成果，以中软为首，联合国内 18 个单位共同完成；微内核结构，安全级别超过 B1，中文界面
- 嵌入式操作系统
- Hopen（女娲计划）
- 其他
- Linux 类操作系统
