第七章 - 操作系统的发展和安全

第7章 操作系统的发展和安全

本章内容提要 操作系统发展的动力 现代操作系统的发展 系统的安全性 系统性能评价

7.1 现代操作系统发展概述7.1.1 推动操作系统发展的动力1.硬件技术更新 伴随计算机器件的更新换代——从电子管到晶体管、集成电路、大规 模集成电路，直至当今的超大规模集成电路，计算机系统的性能得到 快速提高，也促使操作系统的性能和结构有了显著提高。

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。

7.1.2 现代操作系统的发展1. 个人机操作系统现在流行的个人机运行着两类个人机操作系统——单用户操作系统和 多用户操作系统。

⑴单用户操作系统 这类系统具有以下4个特征：●个人使用 ●界面友好 ●管理方便 ●适于普及

⑵多用户操作系统多用户系统除了具有界面友好、管理方便和适于普及(尤其对SCO UNIX和Linux)等特征外，还具有多用户使用、可移植性良好、功 能强大、通信能力强等优点。

2. 网络操作系统

计算机网络示意图

⑴计算机网络的特征●分布性 ●自治性 ●互连性 ●可见性

⑵网络操作系统计算机网络要有一个网络操作系统对整个网络实施管理，并为用户提 供统一的、方便的网络接口。 网络操作系统一般建立在各个主机的本地操作系统基础之上

▲网络操作系统的任务(或功能)应有以下四个方面：① ② ③ ④ 网络通信 资源管理 网络服务 网络管理

3.嵌入式操作系统⑴嵌入式系统概念●它不以独立的物理设备的形态出现，即它没有一个统一的外观，它的 部件根据主体设备及应用的需要嵌入在该设备的内部，发挥着运算、 处理、存储及控制等作用。 ●从体系结构上看，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。 ⑵嵌入式软件系统的体系结构

⑶嵌入式操作系统▲它同样具有操作系统在进程管理、存储管理、设备管理、处理器管理和 输入/输出管理等方面的基本功能。 ▲其最大特点就是可定制性，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。 可以从不同的角度对它们进行分类 从应用领域角度 从应用范围角度 从实时性角度

4. 多处理器系统⑴多处理器系统概念

对称多处理系统结构

●最常用的多处理器系统是对称多处理(SMP)系统 有些系统采用非对称多处理器(AS

MP)系统 ▲多处理器系统的优点主要有如下三点：◎增加吞吐量 ◎提高性能/价格比 ◎提高可靠性

⑵多处理器操作系统多处理器系统中并行性是核心问题

并行处理带来的新问题各处理器任务的分派和调度； 处理器间的通信管理； 处理器失效的检测、诊断和校正； 并行进程对共享数据存取时的保护等。 多处理器操作系统可以有多种组织形式，但基本上有三种结构，即主从结构、对称结构和非对称结构。

5. 分布式系统⑴分布式系统的特征●分布性 ●自治性 ●并行性 ●全局性

⑵分布式操作系统分布式操作系统是配置在分布式系统上的共用操作系统。 分布式操作系统实施系统整体控制，对分布在各节点上的资源进行统 一管理，并且支持对远程进程的通信协议。

它有如下三个基本功能:▲进程管理 ▲透明性 ▲灵活性 ▲通信管理 ▲可靠性 ▲资源管理 ▲高性能 ▲可扩充性

⑶分布式操作系统的特点

⑷四种多机系统的比较 多机系统包括四种类型：多处理器系统(Multiprocessor Systems),多计 算机系统(Multicomputer Systems),网络系统(Network Systems),分 布式系统(Distributed Systems)。

7. 云计算(Cloud computing)系统 它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，各种应用系统能够 根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务，从而使得超级计算 能力能通过互联网实现自由流通，这种资源池称为“云”。

云计算示意图

云计算(Cloud Computing)是分布式处理(Distributed Computing)、 并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展， 或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

云计算具有以下特点：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 超大规模 虚拟化 高可靠性 通用性 高可扩展性 按需服务 极其廉价

▲更多人却抱以观望的态度。这种谨慎来自于对安全问题的 考虑。

8.操作系统发展展望 设计一个操作系统比设计一个应用程序要困难得多，其主要原因有以 下几方面：程序量庞大、复杂；必须处理并发；既要阻止怀有敌意的 用户，又要与伙伴共享信息和资源；必须预测未来硬件和应用程序的 变化；提供系统的通用性；系统的可移植性和向后兼容性等。

未来操作系统大致应具有以下新的特征：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