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1、操作系统,Operating Systems,目 录,1.1 操作系统概念 1.2 操作系统的历史 1.3 操作系统的基本类型 1.4 操作系统功能 1.5 研究操作系统的几种观点,第1章 绪 论,教学目的,了解操作系统的体系结构和系统机制,掌握操作系统的概念和特点,掌握操作系统的类型,掌握操作系统的主要功能,了解操作系统的发展历史,1.1 操作系统概念,一. 计算机系统,图 1-1 计算机系统,硬件,软件,1.1 操作系统概念,1）计算机硬件简介,1.1 操作系统概念,2）指令的执行与中断,（1）指令的执行周期,图 1-2 指令的执行周期,1.1 操作系统概念,（2） 中断,系统对外部事件的
2、处理采用异步方式，这样的目的是提高系统的运行效率。 但是系统如何获取外部事件进行处理这就是中断技术。,1.1 操作系统概念,图 1-3 中断执行过程,中断执行过程,1.1 操作系统概念,带有中断的指令执行周期,图 1-4 带有中断的指令执行周期,二.虚拟机（Virtual machine）,安装了操作系统的计算机，已经不再是一台裸机，而是一台功能更强、使用更为方便的机器，称为虚拟机或扩展机（Extended machine）。,1.1 操作系统概念,1.1 操作系统概念,三.操作系统的定义,操作系统是计算机系统的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源
3、，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个具有足够的功能、使用方便、可扩展、安全和可管理的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。,1.2 操作系统的历史,一.手工操作阶段,1. 处理过程,操作系统本身不自我运行，等待操作人员输入命令，然后启动相应的计算，等待服务结束后，计算机又处在等待状态。,1.2 操作系统的历史,2. 特点,用户独占资源,人工干预较多（浪费处理机时间）,计算时间拉长,效率低,1.2 操作系统的历史,批处理系统阶段,1. 联机I/O批处理阶段,缺点：I/O设备和CPU仍然串行工作，CPU时间浪费相当大。,1.2 操作系统的历史,2. 脱机I/
4、O批处理阶段,1.2 操作系统的历史,3. 监督程序阶段,1.2 操作系统的历史,4. 执行系统阶段（Executive system）,在通道和中断技术的帮助下，扩充了监督程序，使其具有作业运行自动调度和输入输出控制的能力。实现了主机和通道、主机和输入输出设备的并行操作。,1.2 操作系统的历史,多道程序系统(Multiprogramming),1.2 操作系统的历史,1. 特点,多道：多个相互独立的程序同时存在于主存中,并发：不同设备形成并行，同一设备形成串行,共享：提供并发的基础,2. 多重处理系统（Multiprocessing）,是指系统配备了多个CPU，从而能真正实现并行。,1.2
5、 操作系统的历史,分时/实时操作系统阶段,系统将处理机的时间划分为小的时间间隔（又称时间片），轮流地为每个终端上的作业服务，使每个用户都感觉好象自己在使用计算机。,1. 分时操作系统,1.2 操作系统的历史,2. 实时操作系统,系统是以在允许时间范围之内做出响应为特征的。,开始截止时间,完成截止时间,1.2 操作系统的历史,多道和分时系统的出现，标志着现代操作系统的正式形成。,通用操作系统阶段,同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或具有其中两种以上的功能系统，称为通用操作系统。,1.2 操作系统的历史,操作系统的发展阶段,PC机操作系统：Windows系列,嵌入式操作系统：Linux/W
6、in CE,网络操作系统：Netware,分布式操作系统,智能化操作系统,1.3 操作系统的基本类型,1. 批处理操作系统（Batch Processing Operating System）,2. 分时操作系统（Time Sharing Operating System）,3. 实时操作系统（Real Time Operating System）,4. 个人计算机操作系统（Personal Computer Operating System）,5. 网络操作系统（Network Operating System）,6. 分布式操作系统（Distributed Operating System
7、）,1.4 操作系统的功能,一. 处理机管理,主要研究在多道程序的情况下，处理机的分配调度策略、分配实施和资源回收的问题。,1.4 操作系统的功能,二. 存储管理,内存分配,研究以下问题：,存储保护,内存扩充,1.4 操作系统的功能,三. 设备管理,研究以下问题：,设备的分配和管理,设备的独立性,1.4 操作系统的功能,四. 信息管理（文件管理）,研究以下问题：,外存储空间的管理 目录管理 文件的读/写管理 存储控制 共享 安全（保密/保护）,1.4 操作系统的功能,五. 用户接口,程序级（系统调用）：提供一组广义指令供用户程序调用。,作业级（命令接口）：提供一组控制操作指令供用户去组织、控制
8、自己的作业执行。,1.5 研究操作系统的几种观点,一. 资源管理者,操作系统是用来管理和控制计算机系统全部资源的程序集合。由5大功能。,二. 用户界面的观点,用户关心如何使用操作系统提供的界面来操作控制计算机。,1.5 研究操作系统的几种观点,三. 进程管理观点,通过进程这一动态的概念，揭示操作系统动态的特点。 如何提高系统的效率，并发/并行的执行方式，这些的体现就是以“进程”为独立的个体进行调度和资源分配的。,附录 算法描述,一. 算法的开始与结束,begin end,二. repeat循环,repeat 操作体 until 条件,条件不成立时循环,附录 算法描述,三. if 条件控制,if 条件 then 操作 else 操作 fi,附录 算法描述,四. 并发程序设计的框架,定义共享量； main() cobegin process_1(); process_2(); coend ,（*引自2009全国研究生入学考纲）,作 业,思考题 1.4，1.6,习题 1.1，1.2,
