计算机操作系统概述-01

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1、第1章 计算机操作系统概述第1章 计算机操作系统概述1.1 操作系统概念1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的特征与功能1.4 操作系统的结构设计 微机操作系统（自学） 研究操作系统的几种观点开 始Date1授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述教学目的与要求 掌握操作系统的作用和发展 掌握操作系统的特征与功能 理解多道程序设计的概念 掌握操作系统的类型教学重点和难点 操作系统的概念、功能和基本类型 研究操作系统的几种观点教学时间 3学时作业 Date2授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.1 操作系统概念1.1.1 系统概述1.1.2 什么是操作系统 Date3授课教师:张雁第

2、1章 计算机操作系统概述 1.1.1系统概述u计算机系统的组成硬件和软件 计算机硬件Date4授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述 计算机软件系统软件 操作系统 语言处理程序 DBMS 支持软件应用软件 程序库 套装软件 用户程序Date5授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述系统概述u硬件与软件及软件之间的关系 关系:层次结构的关系应用程序调试程序 装入程序 编辑程序编译程序 汇编程序 装配程序操作系统裸机Date6授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述系统概述 软件是在硬件基础之上用来扩充和完善硬 件功能，一部分软件的运行要以另一部分 软件的存在作为基础，并为其提供一定的 运行条件

3、。 一个裸机在每加上去一层软件后，就变成 了一个功能更强的机器。我们通常把这“新 的更强功能的机器”称为“虚拟机”。返回本节Date7授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.1. 2 什么是操作系统u操作系统的定义 一个系统软件； 程序模块的集合有效管理和控制系 统资源,合理地组织计算机工作流程； 为用户提供一个友好的工作环境和方便 的接口。Date8授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述操作系统的目标uu方便性方便性 使计算机系统使用方便（人机界面）使计算机系统使用方便（人机界面） 有效性有效性 各类资源的利用率和系统吞吐量各类资源的利用率和系统吞吐量 可扩充性可扩充性 便于修改和增加

4、功能（如何设计？）便于修改和增加功能（如何设计？） 开放性开放性 系统能支持世界标准规范系统能支持世界标准规范Date9授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述操作系统的作用作为用户与计算机硬件系统之间的接口 系统管理员：系统资源的管理者 用户：提供使用计算机更好的接口和服务 发展：给计算机系统的功能扩展提供支撑平 台作为计算机资源的管理者用作扩充机器返回本节Date10授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口计算机硬件操作系统系统调用，命令，图标，窗口应用程序及实用程序系统设计者程序员用户Date11授课教师:张雁第1章 计

5、算机操作系统概述1.2 操作系统的发展过程1.2.1 无操作系统的计算 机1.2.2 单道批处理系统1.2.3 多道批处理系统1.2.4 分时系统1.2.5 实时系统1.2.6 其他操作系统 返回本章首页Date12授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.2.1 无操作系统的计算机 人工操作方式人工操作方式 如纸带输入机。如纸带输入机。 特点是用户独占全机及特点是用户独占全机及CPUCPU等待人工操作等待人工操作 。 过程 图1.2 手工操作计算机Date13授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述 脱机脱机I/OI/O方式（图方式（图1.21.2） 引入引入I/OI/O机的概念，解决前者

6、的缺点。机的概念，解决前者的缺点。 特点是减少了特点是减少了CPUCPU的空闲时间且提高的空闲时间且提高I/OI/O速度。速度。1.2.1 无操作系统的计算机输入设备外围机 磁盘磁盘磁盘主机磁盘外围机输出设备Date14授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.2.2 单道批处理20世纪50年代中期，General Motors第一个操 作系统，运行于IBM701机上。批处理系统的定义操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成 一个作业执行序列，由专门编制的监督程序自动 执行。处理过程 图1-3 特点Date15授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.2.3 多道批处理系统 在单道批处理

7、系统中，每次只调用一个用户作 业程序进入内存并运行。多道程序(Multiprogramming)硬件要求中断通道单道程序与多道程序的执行过程如图1.5和图1.6 所示。 下一页 Date16授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述用户程序监督程序I/O操作I/O中断请求启动I/OI/O完成结束中断I/O中断请求启动I/OI/O完成结束中断t1t2t3t4t5t6t7t8(a)单道程序运行情况Date17授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述程序A调度程序I/O请求(b)四道程序运行情况程序B程序C程序DI/O请求I/O请求I/O请求I/O完成I/O完成I/O完成A完成表示获得CPUC再运行D

8、ate18授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述多道批处理系统特征（1）多道性 （2）无序性 （3）宏观上并行、微观上串行 （4）调度性 返回本节Date19授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.2.4 分时系统u分时系统的产生 用户需求 人机交互 共享主机 方便用户使用概念：指一台主机上连接了多个带有显指一台主机上连接了多个带有显 示器和键盘的终端，同时允许多个用户共示器和键盘的终端，同时允许多个用户共 享主机中的资源，各个用户都可通过自己享主机中的资源，各个用户都可通过自己 的终端以交互方式使用计算机。的终端以交互方式使用计算机。Date20授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述

9、1.2.4 分时系统u分时技术 把处理机的时间分成很短的时间片，这些时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。 如果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成，则该作业就暂时中断，等待下一轮运行，并把处理机的控制权让给另一个作业使用。 在一个相对较短的时间间隔内，每个用户作业都能得到快速响应，以实现人机交互。Date21授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述分时系统u定义u多个用户分享使用同一台计算机，时间将CPU整个工作时间分成一个个时间段，每个用户依次地轮流使 用。u特征（1）多路性：若干个终端 用户可同时使用计算机； （2）独立性 ：用户彼此独立，互不干扰； （3）及时性：用户的请求能在较短

10、时间内得到响应； （4）交互性：进行人-机对话 Date22授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述 分时OS的目标追求的目标 交互性和及时响应衡量的指标 响应时间（系统对一个输入的反应时间）返回本节Date23授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.2.5 实时系统引入 要求及时处理的场合实时系统定义系统能及时响应外部事件的请求，在规系统能及时响应外部事件的请求，在规 定时间内完成对该事件的处理。定时间内完成对该事件的处理。类型 实时控制实时控制 实时信息处理实时信息处理Date24授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述实时任务的类型对系统时间响应性能的要求 硬实时系统（严格时间内完成

11、） 软实时系统（偶尔超时限完成） 数字音频（视频） 音频处理Date25授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.2.6 其他操作系统 1. 通用操作系统2. 微机操作系统3. 网络操作系统 4. 分布式操作系统嵌入式操作系统集群系统Date26授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1. 通用操作系统定义同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能或其中两种以上的功能的操作系统。Example实时批处理系统：实时和批处理的结合，实时作为前台，批处理作为后台；分时批处理Date27授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述2. 微机操作系统定义 配置在微机上的操作系统称为微机操作系 统。 最早出现

12、的微机操作系统是8位微机上的 CP/M，它是一个单用户单任务操作系统， 即只允许一个用户上机，且只允许用户程 序作为一个任务运行。 Exmple DOS Windows Linux Date28授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述3. 网络操作系统u定义 u 是网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源 ，为网络用户提供所需的各种服务的软件和有关 规程的集合。u目的 u相互通信,资源共享Date29授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述分布式操作系统 定义通过通信网络将物理上分布的具有自治功能的数据处理或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。与网络操作系统的区别分布式具

13、有各个计算间相互通信，无主从关系；网 络OS的计算机有主从关系；分布式资源为所有用户共享，而网络OS 为有限共享；分布式中若干计算机可相互协调共同完成一项任务。返回本节 Date30授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.3 操作系统的功能与特征 1.3.1 操作系统的特征1.3.2 操作系统的功能 返回本章首页Date31授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.3.1 操作系统的特征 并发（Concurrence）共享（Sharing）虚拟（Virtual）异步性（Asynchronism）返回本章首页Date32授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1. 并发并行性 指两个或多个

14、事件在同一时刻发生。并发性 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生 。Date33授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述2. 共享互斥共享 在一段时间内只允许一个作业访问资源。同时访问 允许在一段时间内，由多个进程同时对它 进访问。Date34授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述3. 虚拟虚拟 把一个物理上的实体，变为若干个逻辑上的 对应物。 虚拟处理机（采用分时的方式使每个终端用 户都得到一个虚拟机） 虚拟存储器（采用请调策略使有限的内存中 能够运行比它大得多的程序） 虚拟设备（采用磁盘共享设备上虚拟独占设 备，提高设备利用率）Date35授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述4. 异

15、步性（不确定性）每个程序在何时执行，多个程序间的执行以及完成每道程序所需要的时间都是不确定的。注：不论程序以何种顺序、速度向前推进，只要在相同的运行环境下给予相同的输入，其运行结果总是确定的。返回本节Date36授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1.3.2 操作系统的基本功能1存储器管理2处理机管理3设备管理4文件管理5. 用户接口Date37授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述1存储器管理l 内存分配l 内存保护l 地址映射l 内存扩充Date38授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述2处理机管理l 进程控制l 进程同步l 进程通信l 调度Date39授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述3设备管理v 缓冲管理v 设备分配 v 设备处理v 设备独立性和虚拟设 备Date40授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述4文件管理 按名存取、检索文件 共享和保护 文件存储空间的管理 Date41授课教师:张雁第1章 计算机操作系统概述5用户接口 命令接口 程序