Operation System
1. SUMMARY OF OPERATING SYSTEM
Operating systems have developed over the past thirty years for two main purposes. First, they provide a convenient environment for the development and execution of programs. Second, operating systems attempt to schedule computational activities to ensure good performance of the computing system.
As we have stated, operating systems are normally unique to their manufacturers and the hardware in which they are run. Generally, when a new computer system is installed, operational software suitable to that hardware is purchased. Users want reliable operational software that can effectively support their processing activities.
Though operational software varies with manufacturers, it has similar characteristics. Modern hardware, because of its sophistication, requires that operating systems meet certain specific standards. For example, considering the present state of the field, an operating system must support some form of online processing. Functions normally associated with operational software are:
(1) Job management;
(2) Resource management;
(3) Control of I/O operations;
(4) Error recovery;
(5) Memory management.
1.1 Job Management
A very important responsibility of any operational software is the scheduling of jobs to be handled by a computer system. This is one of the main tasks of the job management function. The operating system sets up the order in which programs are processed, and defines the sequence in which particular jobs are executed. The term “job queue” is often used to describe the series of jobs awaiting execution. The operating system weighs a variety of factors in creating the job queue. These include which jobs are currently being processed, the systemrsquo;s resources being used, which resources will be needed to handle upcoming programs, the priority of the job compared to other tasks, and any special processing requirements to which the system must respond.
The operational software must be able to assess these factors and control the order in which jobs are processed.
Batch systems allowed automatic job sequencing by a resident monitor and improved the overall utilization of the computer greatly. The computer no longer had to wait for human operation. CPU utilization was still low, however, because of the slow speed of the I/O devices relative to the CPU. Offline operation of slow devices was tried. Buffering was another approach to improving system performance by overlapping the input, output, and computation of a single job. Finally, spooling allowed the CPU to overlap the input of one job with the computation and output of other jobs.
Spooling also provides a pool of jobs which have been read and are waiting to be run. This job pool supports the concept of multiprogramming. With multiprogramming, several jobs are kept in memory at one time; the CPU is switched back and forth between them in order to increase CPU utilization and to decrease the total real time needed to execute a job.
Multiprogramming, which was developed to improve performance, also allows time sharing. Time shared operating systems allow many users (from one to several hundred) to use a computer system interleavingly at the same time. Other operating systems types include real time systems and multiprocessor systems.
1.2 Resource Management
The management of resources in a computer system is another major concern of the operating system. Obviously, a program cannot use a device if that hardware is unavailable. As we have seen, the operational software oversees the execution of all programs. It also monitors the devices being used. To accomplish this, it establishes a table in which programs are matched against the devices they are using or will use. The operating system checks this table to approve or deny use of a specific device.
1.3 Control of I/O Operations
Allocation of a systemrsquo;s resources is closely tied to the operational softwarersquo;s control of I/O operations. As access is often necessary to a particular device before I/O operations may begin, the operating system must coordinate I/O operations and the devices on which they are performed. In effect, it sets up a directory of programs undergoing execution and the devices they must use in completing I/O operations. Using control statements, jobs may call for specific devices［5］. This lets users read data from specific sites or print information at selected offices. Taking advantage of this facility, data read from one location may be distributed throughout computerized system.
To facilitate execution of I/O operations, most operating systems have a standard set of control instructions to handle the processing of all input and output instructions. These standard instructions, referred to as the input/output control system (IOCS), are an integral part of most operating systems. They simplify the means by which all programs being processed may undertake I/O operations.
In effect, the program undergoing execution signals the operating system that an I/O operation is desired, using a specific I/O device. The controlling software calls on the IOCS software to actually complete the I/O operation. Considering the level of I/O activity in most programs, the IOCS instructions are extremely vital.
2. FILE SYSTEMS
A file is an abstract data type defined and implemented by the operating system. A file is a sequence of logical records. A logical record may be a byte, a line (fixed or variable length), or a more complex data item. The operating system may specifically support various record types or may leave that to the application program.
The major problem for the operati
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操作系统
一。操作系统概述
在过去的三十年中，操作系统的发展主要有两个目的。首先，它们为程序的开发和执行提供了一个方便的环境。其次，操作系统试图调度计算活动，以确保计算系统的良好性能。
如前所述，操作系统通常是其制造商和运行它们的硬件所独有的。一般来说，安装新的计算机系统时，会购买适合该硬件的操作软件。用户需要可靠的操作软件，能够有效地支持他们的处理活动。
尽管操作软件因制造商而异，但它具有类似的特点。现代硬件由于其复杂性，要求操作系统满足某些特定的标准。例如，考虑到字段的当前状态，操作系统必须支持某种形式的联机处理。通常与操作软件相关的功能有：
（1） 工作管理；
（2） 资源管理；
（3） I/O操作的控制；
（4） 错误恢复；
（5） 内存管理。
1.1工作管理
任何操作软件的一个非常重要的职责是调度要由计算机系统处理的作业。这是作业管理功能的主要任务之一。操作系统设置程序的处理顺序，并定义执行特定作业的顺序。术语“作业队列”通常用于描述等待执行的一系列作业。操作系统在创建作业队列时权衡各种因素。其中包括当前正在处理的作业、正在使用的系统资源、处理即将到来的程序所需的资源、作业相对于其他任务的优先级以及系统必须响应的任何特殊处理要求。
操作软件必须能够评估这些因素并控制作业的处理顺序。批处理系统允许由常驻监视器自动进行作业排序，大大提高了计算机的整体利用率。计算机不再需要等待人工操作。然而，由于I/O设备相对于CPU的速度较慢，CPU利用率仍然很低。缓冲是通过重叠单个作业的输入、输出和计算来提高系统性能的另一种方法。最后，假脱机允许CPU将一个作业的输入与其他作业的计算和输出重叠。
假脱机还提供了一个已读取并等待运行的作业池。这个工作池支持多道程序设计的概念。在多道程序设计中，一次在内存中保存多个作业；CPU在它们之间来回切换，以提高CPU利用率并减少执行作业所需的总实时性。
为了提高性能而开发的多道程序设计也允许时间共享。分时操作系统允许许多用户（从一个到几百个）同时交错使用一个计算机系统。其他操作系统类型包括实时系统和多处理器系统。
1.2资源管理
计算机系统中的资源管理是操作系统的另一个主要关注点。显然，如果硬件不可用，程序就不能使用设备。如我们所见，操作软件监督所有程序的执行。它还监视正在使用的设备。为了实现这一点，它建立了一个表，其中的程序与它们正在使用或将要使用的设备相匹配。操作系统检查此表以批准或拒绝使用特定设备。
1.3 I/O操作控制
系统资源的分配与操作软件对I/O操作的控制密切相关。由于在开始I/O操作之前通常需要对特定设备进行访问，因此操作系统必须协调I/O操作及其执行设备。实际上，它设置了正在执行的程序的目录，以及它们在完成I/O操作时必须使用的设备。使用控制语句，作业可以调用特定的设备。这允许用户从特定站点读取数据或在选定的办公室打印信息。利用这一设施，从一个地点读取的数据可以分布在整个计算机系统中。
为了方便I/O操作的执行，大多数操作系统都有一套标准的控制指令来处理所有输入和输出指令。这些标准指令称为输入/输出控制系统（IOCS），是大多数操作系统的组成部分。它们简化了所有正在处理的程序执行I/O操作的方式。
实际上，正在执行的程序使用特定的I/O设备向操作系统发出需要I/O操作的信号。控制软件调用IOCS软件来实际完成I/O操作。考虑到大多数程序中I/O活动的级别，IOCS指令是非常重要的。
二。文件系统
文件是由操作系统定义和实现的抽象数据类型。文件是一系列逻辑记录。逻辑记录可以是字节、行（固定或可变长度）或更复杂的数据项。操作系统可以专门支持各种记录类型，也可以将其留给应用程序处理。
操作系统的主要问题是将逻辑文件概念映射到物理存储设备（如磁带或磁盘）上。由于设备的物理记录大小可能与逻辑记录大小不同，因此可能需要将逻辑记录阻塞为物理记录。同样，此任务可能由操作系统支持，也可能留给应用程序执行。
基于磁带的文件系统受到很大的限制；大多数文件系统都是基于磁盘的。磁带通常用于机器之间的数据传输，或用于备份或存档存储。
在磁盘系统上，文件可以是顺序访问或直接访问。文件可以通过三种方式在磁盘上分配空间：连续、链接或索引。连续分配可能会受到外部碎片的影响。链接分配不支持直接访问文件。索引分配可能需要大量的索引块开销。
文件系统中的每个设备都有一个卷目录或设备目录，列出设备上文件的位置。此外，创建允许组织文件的目录也很有用。一个单独的目录会导致命名问题，因为每个文件必须有唯一的名称。两级目录通过为每个用户创建单独的目录来解决问题。用户有自己的目录，其中包含自己的文件。
两级目录的自然泛化是树结构目录。树结构目录允许用户创建子目录来组织文件。非循环图目录结构允许共享子目录和文件，但会使搜索和删除复杂化。一般的图形结构允许在共享文件和目录时具有完全的灵活性，但有时需要垃圾回收来恢复未使用的磁盘空间。
由于文件是大多数计算机系统的主要信息存储机制，因此需要文件保护。对于每种类型的访问，都可以分别控制对文件的访问：读、写、执行、追加、列出目录等等。文件保护可以通过密码、访问列表或特殊的特别技术来提供。
文件系统通常以分层或模块化结构实现。较低的级别处理存储设备的物理属性。上层处理符号文件名和文件的逻辑属性。中间层将逻辑文件概念映射到物理设备属性中。
三。WINDOWS 2000概述
随着Windows的每一个新版本，Microsoft都会为您提供新的和创造性的技术，以构建更有用、更易于管理和可扩展的网络。Windows2000（以前叫WindowsNT5.0）也不例外。事实上，这是迄今为止最具创新性的版本。Windows 2000操作系统有四种不同的产品：
●Windows 2000专业版。取代NT4.0工作站。它是微软的旗舰桌面操作系统。
●Windows 2000服务器。取代了新安装的NT4.0服务器，它支持双向对称多处理（SMP）。从NT4.0服务器升级支持四路SMP。取代NT4.0服务器企业版。新的安装支持四路SMP。从NT4.0服务器企业版升级支持八路SMP。与以前的服务器一样，Advanced Server支持大型物理内存、群集和负载平衡。
●Windows 2000高级服务器。新的微软产品。它支持16路SMP、高达64 GB的物理内存、群集和负载平衡。
这些产品中的每一个都包括一些关键的改进，这些改进改变了您规划、设计和部署Microsoft网络的方式。要使用诸如Active Directory、Dynamic DNS（DDNS）和intelliMirror等开创性功能，您需要提前计划。为了帮助您构建从Windows NT到Windows 2000的路线图，我们提供了windows2000关键技术和服务的概述。以下各节详细介绍了这些预付款：
●活动目录
●安全
●储存
●联网
●企业管理
3.1活动目录
你能用一次登录有效地管理网络中的每一个资源吗？您的用户对这些资源是否有一个有意义的视图？用Windows NT建立一个庞大、复杂的国际网络对你来说容易吗？如果你受限于底层（NT 3.x-4.0）网络的限制，那么你的答案可能是否定的，至少是头痛。使用Active Directory构建的Microsoft网络可以帮助您应对这些挑战。与底层目录服务不同，活动目录是分层的。Active Directory以逻辑方式存储公司的每个资源，形成一个反映企业的树结构。即使是最大的网络中的每一个资源都很容易找到和管理。
3.2安全
Windows 2000安全的基石是Active Directory。它对细粒度访问控制、继承和管理任务委派的支持使您能够灵活地保护资源，而不会损害网络的目的。NT 3.x或4.0中不提供精细授权的访问控制。这常常迫使您分配的权限要么太少，要么太多的控制权。虽然Active Directory应该是Windows 2000安全策略的重要组成部分，但它本身并不能提供完整的企业安全性。
3.3储存
如果没有对NTFS的扩展名，加密文件系统（EFS）是不可能的。新技术文件系统（NTFS）5是Windows 2000中几种增强的基础。共享和管理公司的数据是首要任务。要成为一名成功的管理员，您必须完全控制存储。
3.4联网
存储创新为您提供了管理和共享资源的改进工具。Windows 2000对网络的改进同样具有开创性。例如，您在Windows 2000中有机会从网络中删除所有NetBIOS流量。动态域名系统（DDNS）可以完全消除您对NetBIOS和WINS的依赖。另外，您现在可以构建更安全的虚拟专用网络（vpn），利用PK加密技术。此外，还增加了对服务质量（QoS）的支持——一种基于策略的带宽管理技术。本节介绍的一些主题是Windows 2000中的新主题，其他主题是对现有技术的改进。
3.5企业管理
随着它在目录管理、安全性、公钥密码、存储和网络方面的进步，Windows 2000包括了企业管理方面的改进。总拥有成本（TCO）是许多公司共同关注的一个主要问题。部署特定技术后，TCO研究将考虑维护（或拥有）的成本。在企业网络中，大多数TCO努力都是为了降低管理台式机的成本。
四。UNIX系统
4.1什么是UNIX
一种操作系统，最初由atamp;T贝尔实验室的丹尼斯·里奇和肯·汤普森开发，允许计算机同时处理多个用户和程序。自20世纪70年代初UNIX发展以来，许多人，特别是加州大学伯克利分校（Berkeley Software Distribution UNIX，简称BSD UNIX）的计算机科学家，都对它进行了改进。此操作系统可用于各种计算机系统，从个人计算机到大型机，并以其他相关形式提供。AIX在IBM工作站上运行，A/UX是在Macintosh计算机上运行的图形化版本；Solaris在Intel微处理器上运行。UnixWare是UNIX的Novell实现。NetWare for UNIX是可以在UNIX主机上运行的NetWare的原始设备制造商（OEM）版本。
4.2 UNIX系统可以支持许多用户
根据所使用的机器，UNIX系统可以支持100多个用户，每个用户同时运行不同的程序集。一台可以同时供许多人使用的计算机的每个用户的成本低于一台一次只能由一个人使用的计算机的成本，这是因为一个人通常不能使用计算机提供的所有资源。没有人能让打印机一直运转，让所有的系统内存都在使用，让磁盘忙于读写，让磁带机旋转，让调制解调器继续使用，让终端忙碌。多用户操作系统允许许多人几乎同时使用所有系统资源。因此，可以最大限度地利用昂贵的资源，并将每个用户的成本降到最低。这些是多用户操作系统的主要目标。
4.3 UNIX系统可以支持许多任务
UNIX操作系统允许每个用户一次运行多个作业。您可以在后台运行多个作业，同时将所有注意力放在终端上显示的作业上，并且可以在作业之间来回切换。这种多任务处理能力使用户能够提高工作效率。
4.4 UNIX系统内核
内核是UNIX操作系统的核心，负责控制计算机的资源和调度用户作业，以便每个用户都能公平地共享资源（包括CPU以及对磁盘存储、打印机和磁带机等外围设备的访问）。程序通过名为系统调用的特殊函数与内核交互。
4.5外壳
shell是一个命令解释器，充当用户和操作系统之间的接口。当您在终端输入命令时，shell将解释该命令并调用所需的程序。
除了解释来自终端键盘的命令并将其发送到操作系统的常规功能外，shell还可以用作高级编程语言。Shell命令可以安排在文件中，以便以后作为高级程序执行。
这种灵活性允许用户相对轻松地执行复杂的操作，通常使用较短的命令，或者构建执行高度复杂操作的精心设计的程序，而所需的工作量少得惊人。
4.6文件结构
文件是信息的集合，例如备忘录或报告的文本、销售数字的累积或编译器创建的目标代码。每个文件都以唯一的名称存储，通常存储在磁盘存储设备上。UNIX文件系统提供了一种结构，其中文件排列在目录下，而目录依次排列在树状组织中的其他目录下，以此类推。这种结构通过允许用户将相关文件分组到目录中，帮助用户跟踪大量文件。每个用户都有一个主目录和所需的多个子目录。
4.7设备独立输入和输出lt;
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