计算机操作系统课件

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1、Operating System（OS）1计算机操作系统PPT课件参考书目(1)(1)庞丽萍庞丽萍 编著编著 操作系统原理（第三版）华中科技大学出版社操作系统原理（第三版）华中科技大学出版社(2)“(2)“操作系统基础操作系统基础”，屠祁等，清华大学出版社，屠祁等，清华大学出版社，20002000年第三版。年第三版。(3)(3)冯耀霖冯耀霖 杜舜国杜舜国 编著操作系统（第二版）西安电子科大出版社编著操作系统（第二版）西安电子科大出版社(4)(4)滕至阳滕至阳 编著编著 现代操作系统教程高等教育出版社，现代操作系统教程高等教育出版社，20002000年第一版年第一版(5)“(5)“现现代代操操作

2、作系系统统”，Aadrew Aadrew S.TS.T著著陈陈向向群群等等译译，机机械械工工业业出出版版社社， 19991999年年第第一版。一版。(6)“(6)“操作系统操作系统”，徐宗元，高等教育出版社，徐宗元，高等教育出版社，20002000年第一版。年第一版。2计算机操作系统PPT课件第一章第一章操作系统引论操作系统引论教学目的：教学目的： 操作系统（OS）是最重要的系统软件，本章从OS的作用、发展史、类型、特征和功能等多方面介绍OS。教学要求教学要求：熟悉操作系统作用和定义，一般了解操作系统的历史。了解计算机硬件系统结构。熟练掌握多道程序设计技术的概念，掌握批处理系统、分时系统及实时

3、系统三种操作系统基本类型，了解、网络操作系统和分布式操作系统。了解现代操作系统特征，熟悉操作系统功能。3计算机操作系统PPT课件一、计算机系统的资源一、计算机系统的资源计算机系统分为两大类：硬件系统和软件系统。计算机系统分为两大类：硬件系统和软件系统。运算器运算器CPU(中央处理器中央处理器)硬硬主机主机控制器控制器件件内存内存系系外存外存统统外设外设输入设备输入设备(键盘、鼠标键盘、鼠标)输出设备输出设备(显示器、打印机显示器、打印机)软件系统：系统软件、应用软件、工具软件软件系统：系统软件、应用软件、工具软件4计算机操作系统PPT课件二、操作系统的层次视图二、操作系统的层次视图计算机系统可

4、以划分为四个层次：硬件层、计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层都表示一组功能和一个界面，表现为一种都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向单向服务服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定的关系，即上一层的软件必须以事先约定的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反之则不行。之则不行。 硬件层应用软件实用软件操作系统指的是各种硬件资指的是各种硬件资源。对外界面由源。对外界面由机机器指令系统器指令系统组成，组成，它是它是操作系统的工操作系统的工作基础作基础。5计算机操作系统PPT

5、课件二、操作系统的层次视图二、操作系统的层次视图计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反之则不行。之则不行。 硬件层应用软件实用软件操作系统操作系统层操作系统层操作系统对硬件层进行了操作系统对硬件层进行了首次的功能扩充首次的功能扩充，对外界，对

6、外界面是面是系统调用或系统服务系统调用或系统服务。实用层软件以及应用层软实用层软件以及应用层软件就是通过件就是通过系统调用系统调用使用使用计算机系统资源的。计算机系统资源的。6计算机操作系统PPT课件二、操作系统的层次视图二、操作系统的层次视图计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反

7、的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反之则不行。之则不行。 硬件层应用软件实用软件操作系统它由软件定义的它由软件定义的操作系统界面操作系统界面和和硬件指令系统硬件指令系统的的部分组成。对外提供的界面是由一部分组成。对外提供的界面是由一组组操作系统操作系统控制下控制下运行的实用程序组成。实用层软件的功能运行的实用程序组成。实用层软件的功能是为是为应用层软件应用层软件以及以及最终用最终用户户处理自己的程序处理自己的程序或数据或数据提供服务提供服务。如：语言编译系统、系统工具软件、数据库管理如：语言编译系统、系统工具软件、数据库管理系统等。系统等。7计算机操作系统PPT课件二、操作系统的层次视图二

8、、操作系统的层次视图计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、计算机系统可以划分为四个层次：硬件层、操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层操作系统层、实用软件和应用软件层。每一层都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向都表示一组功能和一个界面，表现为一种单向服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定服务的关系，即上一层的软件必须以事先约定的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反的方式使用下一层软件或硬件提供的服务，反之则不行。之则不行。 硬件层应用软件实用软件操作系统应用层软件包括办公自动化系统、事务处理系统、应用层软件包括办公自动化系统、事务处理系统、财务管理系统等。财务管理系统等。8计算机操作

9、系统PPT课件三、什么是操作系统三、什么是操作系统操作系统是操作系统是直接管理和控制直接管理和控制计计算机算机硬件和软件资源，硬件和软件资源，合理地组合理地组织织计算机工作流程，以方便用户计算机工作流程，以方便用户充分而充分而有效地利用有效地利用这些资源的程这些资源的程序集合。序集合。即：管理者、组织者、服务者即：管理者、组织者、服务者9计算机操作系统PPT课件（1）操作系统作用）操作系统作用1.从计算机系统组成观点从计算机系统组成观点操作系统是系统软件操作系统是系统软件 计算机系统组成： 软件软件：应用软件应用软件 系统软件系统软件（操作系统、语言处理系统和常用的例行服务程序） 硬件硬件：

10、输入输出（输入输出（IO）设备）设备存储器存储器处理器处理器10计算机操作系统PPT课件2.从资源管理观点从资源管理观点操作系统是系统资源管理者操作系统是系统资源管理者（ Operating System as a Resource Manager）操作系统是操作系统是资源管理程序资源管理程序，它用于，它用于管理管理和和控制控制计算机系统的计算机系统的硬件和软件资源。硬件和软件资源。计算机系统资源：计算机系统资源： 操作系统：操作系统： 软件软件 文件系统文件系统 硬件：硬件：I IO O设备设备 设备管理设备管理 存储器存储器 存储器管理存储器管理 处理器处理器 处理器（进程）管理处理器（进

11、程）管理11计算机操作系统PPT课件3.从软件分层、扩充机器的观点从软件分层、扩充机器的观点操作系统是扩充裸机的操作系统是扩充裸机的第一层系统软件第一层系统软件 软件：语言处理程序 虚拟机2软件：操作系统 虚拟机1 硬件（裸机） 虚拟机虚拟机：二者结合变成了功能更强大、使用更方便的机器固件固件：为了改善系统的性能，将操作系统中与硬件密切有关的部分软件，通过微程序设计技术转化为硬件，也就是通常所说的固化，这些具有软件功能的硬件称为固件。12计算机操作系统PPT课件4.4.从服务用户的观点从服务用户的观点操作系统是用户与裸机之间操作系统是用户与裸机之间接口接口 用户 操作系统 接口 裸机系统提供的

12、接口有二类： 一类是作业级接口作业级接口，它提供一组键盘命令，供用户组织和控制自己的作业运行。 另一类是程序级接口程序级接口，它提供一组系统调用，即OS中某个模块功能，供用户程序和其它程序调用。13计算机操作系统PPT课件总结：总结：1、从、从用户用户的观点看：的观点看：操作系统是用户和计算机之间的操作系统是用户和计算机之间的接口接口。2、从、从资源管理资源管理的观点看：的观点看：它是管理和控制计算机系统资源的它是管理和控制计算机系统资源的管理软件管理软件。3、从、从进程进程的观点看：的观点看：它是合理组织计算机工作流程的它是合理组织计算机工作流程的大型软件大型软件。4、从、从软件分层、扩充机

13、器软件分层、扩充机器的观点看：的观点看：OS是扩充裸机的是扩充裸机的第一层系统软件第一层系统软件，它是由若干层次、，它是由若干层次、按照一定结构形式组成的有机体。按照一定结构形式组成的有机体。5、从、从发展发展观点看：观点看：OS是为了给计算机系统是为了给计算机系统功能扩展功能扩展提供支撑平台，使提供支撑平台，使之在追加新的服务和功能时更加之在追加新的服务和功能时更加容易容易和和不影响不影响原有的服原有的服务和功能。务和功能。14计算机操作系统PPT课件操作系统的发展操作系统的发展第第0代代手工操作系统手工操作系统第四代网络操作系统和分布式操作系统第四代网络操作系统和分布式操作系统第三代第三代

14、多模式系统多模式系统第一代初级单道批处理系统第一代初级单道批处理系统第二代第二代多道程序设计共享系统多道程序设计共享系统由程序员采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统15计算机操作系统PPT课件操作系统的发展操作系统的发展第第0代代手工操作系统手工操作系统第四代网络操作系统和分布式操作系统第四代网络操作系统和分布式操作系统第三代第三代多模式系统多模式系统第一代初级单道批处理系统第一代初级单道批处理系统第二代第二代多道程序设计共享系统多道程序设计共享系统两种方式：联机批处理脱机批处理它是为了减少人工操作时间和作业周转时间提高CPU利用率而设计的。系统自动成批处理作业，这是初级单道批处理系统。16

15、计算机操作系统PPT课件操作系统的发展操作系统的发展第第0代代手工操作系统手工操作系统第四代网络操作系统和分布式操作系统第四代网络操作系统和分布式操作系统第三代第三代多模式系统多模式系统第一代初级单道批处理系统第一代初级单道批处理系统第二代第二代多道程序系统多道程序系统特点： 多道宏观上并行微观上串行问题：同步与互斥问题内存不足内存保护这一代操作系统包括多道批处理系统、采用交互方式的分时系统和以提高瞬时响应时间为特征的实时系统。17计算机操作系统PPT课件操作系统的发展操作系统的发展第第0代代手工操作系统手工操作系统第四代第四代网络操作系统和分布式操作系统网络操作系统和分布式操作系统第三代第三

16、代多模式系统多模式系统第一代第一代初级单道批处理系统初级单道批处理系统第二代第二代多道程序系统多道程序系统分时操作系统实时操作系统通用操作系统这一代操作系统是多模式系统，即一个系统同时支持批处理、分时处理、实时处理和多重处理。18计算机操作系统PPT课件操作系统的发展操作系统的发展第第0代代手工操作系统手工操作系统第四代第四代网络操作系统和分布式操作系统网络操作系统和分布式操作系统第三代第三代多模式系统多模式系统第一代第一代初级单道批处理系统初级单道批处理系统第二代第二代多道程序系统多道程序系统网络操作系统实现在计算机网络上进行信息交换、资源共享和互操作等功能。分布式操作系统将地域上分散的各系

17、统互连成一个具有整体功能的系统，并可将一个任务分布地在各系统上运行，实现分布式处理。19计算机操作系统PPT课件早期批处理系统早期批处理系统 为了缩短作业的建立时间为了缩短作业的建立时间,减少错误操作减少错误操作尽可能地提高尽可能地提高CPU的利用率的利用率,采取了两个措施采取了两个措施:1.配备专门的操作员配备专门的操作员2.批处理批处理(联机批处理联机批处理、脱机批处理脱机批处理)联机批处理联机批处理:用户上机前用户上机前,需向操作员提交程序需向操作员提交程序、数据和一、数据和一个作业说明书个作业说明书,提供用户标识、用户想使用的编译程提供用户标识、用户想使用的编译程序以及所需的系统资源等

18、基本信息序以及所需的系统资源等基本信息.20计算机操作系统PPT课件 一个作业处理完毕后一个作业处理完毕后,监督程序又可以自动监督程序又可以自动地调下一个作业处理地调下一个作业处理.解决了作业自动转换问题解决了作业自动转换问题.但是在作业的输入和执行结果的输出过程中但是在作业的输入和执行结果的输出过程中,CPU仍处于停止等待状态仍处于停止等待状态.脱机批处理脱机批处理:读卡机穿卡机卫星机主机输入磁带输出磁带输入磁带输出磁带21计算机操作系统PPT课件由主机和卫星机组成由主机和卫星机组成.卫星机又称外围计算机卫星机又称外围计算机,不与主机直接连接不与主机直接连接,只与外部设备打交道只与外部设备打

19、交道.主机与卫主机与卫星机可以并行操作星机可以并行操作,二者分工明确二者分工明确,可以充分发挥主可以充分发挥主机的高速计算能力机的高速计算能力.批处理系统解决了人批处理系统解决了人机矛盾以及高速机矛盾以及高速CPU和和低速低速I/O设备的矛盾设备的矛盾.它的出现促进了软件的发展它的出现促进了软件的发展,最重要的是产生了起管理作用的监督程序最重要的是产生了起管理作用的监督程序.优点优点:实现了作业的自动过渡实现了作业的自动过渡,改善了改善了CPU和外设和外设的使用情况的使用情况,提高了计算机系统的处理能力提高了计算机系统的处理能力;缺点缺点:磁带需人工拆卸磁带需人工拆卸;系统的保护问题系统的保护

20、问题;22计算机操作系统PPT课件执行系统执行系统在硬件方面随着通道的引入和中断技术的出现在硬件方面随着通道的引入和中断技术的出现,操操作系统进入执行系统阶段作系统进入执行系统阶段.通道通道一一.通道的概念通道的概念一种专用的处理部件一种专用的处理部件,它能控制一台或多台外设工它能控制一台或多台外设工作作,负责外部设备和主存之间的信息传输负责外部设备和主存之间的信息传输.二二.通道的功能通道的功能一旦启动就能独立于一旦启动就能独立于CPU运行运行,可使可使CPU和通道并和通道并行操作行操作,而且而且CPU和各种外部设备也能并行操作和各种外部设备也能并行操作.23计算机操作系统PPT课件中断中断

21、一、中断的概念一、中断的概念指指CPU对系统中发生的对系统中发生的异步事件异步事件的响应。的响应。异步事件异步事件指无一定时序关系的随机发生的事件。指无一定时序关系的随机发生的事件。采用采用中断中断能使能使主机与外设主机与外设并行工作，有效地发挥主机并行工作，有效地发挥主机的处理能力的处理能力二、中断的类型与分级二、中断的类型与分级1、按中断源的、按中断源的处理方法处理方法即即中断请求响应的方式中断请求响应的方式等不同，等不同，可划分为不同的中断类型。可划分为不同的中断类型。1）输入输出中断输入输出中断(I/O)2）程序中断程序中断3）外部中断外部中断4）机器检验中断机器检验中断24计算机操作

22、系统PPT课件2、分级、分级即：根据即：根据中断源中断源来确定中断执行的优先级。也就来确定中断执行的优先级。也就是当有多个中断源同时发出中断请求时先执行哪个是当有多个中断源同时发出中断请求时先执行哪个中断。中断。中断的优先选择由中断的优先选择由硬件硬件来实现的，在计算机中设来实现的，在计算机中设置了若干个中断级，从大到小给每个中断级置了若干个中断级，从大到小给每个中断级编号编号。对每个优先级分配的原则，一般是对对每个优先级分配的原则，一般是对紧急的、重要紧急的、重要的、较频繁发生的的、较频繁发生的中断源中断源分配较高的中断优先级分配较高的中断优先级。25计算机操作系统PPT课件借助于通道和中断

23、技术借助于通道和中断技术,I/O的工作可在主机控的工作可在主机控制下完成制下完成.扩大了原有监督程序的功能扩大了原有监督程序的功能,不仅要负责不仅要负责调度作业自动地运行调度作业自动地运行,而且还要提供而且还要提供I/O控制功能控制功能.这这个发展了的监督程序常驻内存个发展了的监督程序常驻内存,称为执行系统称为执行系统.执行系统实现的是联机操作执行系统实现的是联机操作,和批处理系统不同和批处理系统不同的是的是:I/O工作是由在主机控制下的通道完成的工作是由在主机控制下的通道完成的,主机主机和通道和通道、主机和外设之间都可以并行操作主机和外设之间都可以并行操作.在执行系在执行系统中统中,用户程序

24、的用户程序的I/O工作是委托给系统实现的工作是委托给系统实现的;引入引入了一些新的中断如了一些新的中断如:算术溢出和非法操作码中断算术溢出和非法操作码中断、时、时钟中断等钟中断等26计算机操作系统PPT课件多道程序系统多道程序系统 1.多道程序设计多道程序设计单道批处理系统单道批处理系统:系统每次中调用一个用系统每次中调用一个用户作业程序进入主存并运行户作业程序进入主存并运行.特征特征:(1)自动性自动性;(2)顺序性顺序性;(3)单道性单道性用户程序计算监督程序请求输入I/O操作启动I/O结束中断I/O完成继续计算单道程序工作示例单道程序工作示例27计算机操作系统PPT课件多道程序设计多道程

25、序设计是一种软件技术是一种软件技术,该技术使同时进该技术使同时进入计算机主存的几个相互独立的程序在管理程序控入计算机主存的几个相互独立的程序在管理程序控制之下相互交替地运行制之下相互交替地运行.当某道程序因某种原因不能当某道程序因某种原因不能继续运行下去时继续运行下去时,管理程序便将另一道程序投入运行管理程序便将另一道程序投入运行.CPUI/O设备请求输出程序A请求其他输出结束CPU等待I/O操作程序B输入结束程序B程序A请求输入I/O设备多道程序工作示例多道程序工作示例28计算机操作系统PPT课件引入多道程序的好处引入多道程序的好处:(1)提高提高CPU的利用率的利用率;(2)提高主存和提高

26、主存和I/O设备利用率设备利用率;(3)增加系统吞吐量增加系统吞吐量多道程序的特点多道程序的特点:(1)多道多道;(2)宏观上并行宏观上并行;(3)微观上串行微观上串行;2.多道批处理系统多道批处理系统在批处理系统中采用多道程序设计技术在批处理系统中采用多道程序设计技术,就形成了就形成了多道批处理系统多道批处理系统.在主存中总是存有几道程序在主存中总是存有几道程序,系统资源的利用率比系统资源的利用率比较高较高.调入作业时要注意到不同作业的特点调入作业时要注意到不同作业的特点,能合理搭配能合理搭配,可以进一步提高系统资源的利用率可以进一步提高系统资源的利用率.29计算机操作系统PPT课件多道批处

27、理系统需要解决的问题多道批处理系统需要解决的问题:(1)同步与互斥同步与互斥;(2)提高主存的使用效率提高主存的使用效率;(3)主存保护主存保护;多道程序系统的出现标志着操作系统进入渐趋成多道程序系统的出现标志着操作系统进入渐趋成熟的阶段熟的阶段.先后出现了作业调度管理先后出现了作业调度管理、处理器管理、存处理器管理、存储器管理、外部设备管理、文件系统管理等技术储器管理、外部设备管理、文件系统管理等技术. .分时系统分时系统分时技术分时技术:把处理器的时间分成很短的时间片把处理器的时间分成很短的时间片,这些这些时间片轮流地分配给各联机作业使用时间片轮流地分配给各联机作业使用.采用分时技术的系统

28、称为分时系统采用分时技术的系统称为分时系统.30计算机操作系统PPT课件目标：目标：分时系统的形成和发展的动力是用户的需要。分时系统的形成和发展的动力是用户的需要。用户希望自己能直接控制程序的运行及时进行人用户希望自己能直接控制程序的运行及时进行人- -机交机交互，以便能方便地修改程序的错误。互，以便能方便地修改程序的错误。实现原理：实现原理：分时系统是指在一台主机上连接了多个带有分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，它同时允许许多用户通过终端显示器和键盘的终端，它同时允许许多用户通过终端以交互方式使用计算机共享主机中的资源。以交互方式使用计算机共享主机中的资源。所谓分时所

29、谓分时是指多个用户分时共享使用同一台计算机，也是指多个用户分时共享使用同一台计算机，也就是说把计算机的系统资源（尤其是就是说把计算机的系统资源（尤其是CPUCPU时间）进行时时间）进行时间上分割，即将整个工作时间分成一个个的时间段间上分割，即将整个工作时间分成一个个的时间段（时间片），每个时间片分给一个用户使用，这样将（时间片），每个时间片分给一个用户使用，这样将CPUCPU工作时间分别提供给多个用户使用，每个用户依次工作时间分别提供给多个用户使用，每个用户依次地轮流使用一个时间片。地轮流使用一个时间片。把计算机的系统资源进行时间上的分割，分成一把计算机的系统资源进行时间上的分割，分成一个个时

30、间片供多个用户使用，每个用户依次轮流使用个个时间片供多个用户使用，每个用户依次轮流使用时间片。时间片。31计算机操作系统PPT课件多道批处理系统和分时系统的出现标志着操作系统多道批处理系统和分时系统的出现标志着操作系统的初步形成的初步形成.分时系统的类型分时系统的类型:(1)单道分时系统单道分时系统:主存中只驻留一道程序主存中只驻留一道程序(作业作业),其余其余作业都保存在辅存上作业都保存在辅存上.(每道作业可能频繁地调进每道作业可能频繁地调进/调出调出多次多次,开销较大开销较大,系统性能较差系统性能较差)(2)具有具有“前台前台”和和“后台后台”的分时系统的分时系统:为了充分利用为了充分利用

31、CPU而引入了而引入了“前台前台”和和“后台后台”的概念的概念.主存被固定主存被固定地划分为地划分为“前台区前台区”(按时间片调进和调出的作业流按时间片调进和调出的作业流)和和“后台区后台区”(批处理作业批处理作业).(3)多道分时系统多道分时系统:在分时系统中引入多道程序技术在分时系统中引入多道程序技术,可可在主存中同时存入多道作业在主存中同时存入多道作业,每道作业无固定位置每道作业无固定位置.作业作业在主存中进行切换在主存中进行切换.现代的分时系统都属于多道分时系统现代的分时系统都属于多道分时系统.32计算机操作系统PPT课件分时系统的特征分时系统的特征同时性同时性：允许在一台主机上同时联

32、接多台联机终端，系统按分时原则为每个用户服务。宏观上是多个用户同时工作，共享系统资源，而微观上则是每个用户作业轮流运行一个时间片。多路性即同时性，它提高了资源利用率，从而促进了计算机更广泛的应用。独立性独立性：每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。因此用户会感觉到就象他一人独占主机。交互性交互性：用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。用户可以请求系统提供多方面服务，如文件编辑，数据处理和资源共享等。及时性及时性：用户的请求能在很短时间内获得响应，此时间间隔是以人们所能接受的等待时间来确定的，通常为1-2秒。33计算机操作系统PPT课件实时操作系统实时操作系统 对随机发生的外部事件作出

33、对随机发生的外部事件作出及时的响应及时的响应并并对其进行处理，所发生的外部事件并非是对其进行处理，所发生的外部事件并非是由于人来启动和直接干预引起的。由于人来启动和直接干预引起的。实时过程控制实时过程控制和和实时信息处理实时信息处理两种系统。两种系统。基本特征基本特征 是是事件驱动事件驱动设计，即当接收到设计，即当接收到某种类型的某种类型的外部信息外部信息时，由系统时，由系统选择相应选择相应的程序去处理的程序去处理。34计算机操作系统PPT课件实时系统实时系统分类分类实时控制系统实时控制系统 此类实时控制系统主要用于生产过程的自动控制，实验数据自动采集，武器的控制：包括火炮自动控制、飞机自动驾

34、驶、导弹的制导系统。实时信息处理系统实时信息处理系统 这类系统主要用于实时信息处理，比如飞机订票系统、情报检索系统。35计算机操作系统PPT课件.实时系统特征实时系统特征快速的响应时间快速的响应时间 实时系统是为了提高系统响应时间而设计的OS，特别是实时控制系统，对外部事件的响应要十分及时迅速。外部事件往往以中断方式通知系统，系统有较强的中断处理能力，实时系统的设计也以“事件驱动”方式来设计。有限的交互能力有限的交互能力 实时系统（如实时信息处息系统）一般是专用系统，它能提供人机交互方式，但用户只能访问系统中某些特定的专用服务程序，不能象分时系统一般向终端用户提供多方面服务。高可靠性和安全性高

35、可靠性和安全性 批处理系统和分时系统虽也要求系统可靠，相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。因此实时系统中往都采用双机系统，多级容错措施来保证系统和数据的安全。36计算机操作系统PPT课件通用操作系统通用操作系统多道批处理系统和分时系统的不断改进多道批处理系统和分时系统的不断改进,实实时系统的出现及其应用日益广泛时系统的出现及其应用日益广泛,致使操作系统致使操作系统日益完善日益完善.在此基础上在此基础上,出现了通用操作系统出现了通用操作系统.可可以同时兼有多道批处理以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能、分时、实时处理的功能, ,或其中两种以上的功能或其中两种以上的功能. . 如如: :实

36、时处理和批处理实时处理和批处理相结合构成实时批处理系统相结合构成实时批处理系统. .微机操作系统微机操作系统 配置在配置在微机上的微机上的OSOS称为微机操作系统。常用的微机称为微机操作系统。常用的微机OSOS有有MS-DOSMS-DOS、MS WindowsMS Windows、OS/2OS/2、 UNIX UNIX、 Linux Linux等。等。37计算机操作系统PPT课件3. Linux3. Linux Linux Linux操作系统是一个遵循标准操作系统界面操作系统是一个遵循标准操作系统界面的标准免费操作系统。的标准免费操作系统。4多多用户用户多多任务任务操作系统操作系统 UNIX

37、UNIX SCO SCO公司将运行于公司将运行于大、中、小型机大、中、小型机上上UNIXUNIX操操作系统移植到微机上，作系统移植到微机上，UNIXUNIX是多用户多任务操是多用户多任务操作系统。作系统。2单用户单用户多多任务任务操作系统操作系统MS MS WindowsWindows Windows98/2000 Windows98/2000是是MicrosoftMicrosoft公司开发的一个图形公司开发的一个图形用户界面的多任务、多线程、全用户界面的多任务、多线程、全3232位位的操作系统。的操作系统。1单用户单任务单用户单任务操作系统操作系统MS-MS-DOSDOS MS-DOS MS

38、-DOS是是MicrosoftMicrosoft公司开发的首先在公司开发的首先在IBM-PCIBM-PC机上使用的微机机上使用的微机OSOS，MS-DOSMS-DOS操作系统现在成了事实操作系统现在成了事实上的上的1616位位微机单用户单任务操作系统的标准。微机单用户单任务操作系统的标准。38计算机操作系统PPT课件网络操作系统网络操作系统（NetworkOperatingSystem，NOS）1. . 网络操作系统定义网络操作系统定义计算机网络可以定义为一些互连的自主计算机系统的集合，所谓自主计算机是指计算机具有独立处理能力，而互连则表示计算机之间能够实现通信和相互合作。按网络所覆盖的地理范

39、围大小可把计算机网络分成广域网WAN（Wide Area Network）和局域网LAN（Local Area Network）两类。(城域网MAN)网络操作系统定义为：网络操作系统是使网络操作系统是使网络上网络上各计各计算机能方便地算机能方便地进行网络通信进行网络通信、有效地有效地共享网络资源共享网络资源，为网络用户提供所需为网络用户提供所需各种服务的软件各种服务的软件和有关规程的集和有关规程的集合。合。39计算机操作系统PPT课件2. 2. 网络网络OSOS功能功能: :l高效、可靠的网络通信l对网络中共享资源（在LAN中有硬盘、打印机等）有效的管理l提供电子邮件、文件传输等网络服务l网络

40、安全管理l提供互操作能力3.现代操作系统特点现代操作系统特点内装网络内装网络现代操作系统已把网络功能包含到操作系统的内核中，作为操作系统核心功能的一个组成部分。微软公司的Windows NT，AT & T公司的UNIX 、Sun公司的SunOS、IBM公司的Linux等都已把TCPIP网络功能包含在内核中。40计算机操作系统PPT课件分布式操作系统分布式操作系统 1. 1.分布式分布式操作系统定义操作系统定义 分布式计算机系统分布式计算机系统是为是为分散处理分散处理、协同完协同完成任务成任务而将多个分散的计算机经互连网络连接而将多个分散的计算机经互连网络连接而成的计算机系统，分布式操作系统是在

41、它上而成的计算机系统，分布式操作系统是在它上配置的操作系统。配置的操作系统。分布式操作系统分布式操作系统是能直接对是能直接对系统中各类资源进行动态分配和管理，有效控系统中各类资源进行动态分配和管理，有效控制和协调诸任务的并行执行，允许系统中的制和协调诸任务的并行执行，允许系统中的处处理单元无主、次之分理单元无主、次之分，并向系统提供统一的、，并向系统提供统一的、有效的接口的软件集合。有效的接口的软件集合。41计算机操作系统PPT课件2. 2. 分布式操作系统与网络操作系统的区别分布式操作系统与网络操作系统的区别分布性分布性 处理上的分布性是分布式操作系统的最基本特征。网络虽有分布处理的功能，但

42、网络的控制功能，则大多集中在某个主机或服务器上，它的控制方式集中的，分布式系统的处理分布是资源、功能、任务和控制都是分布的。透明性透明性 分布式OS通常很好地隐藏系统内部的实现细节，如对象的物理位置、并发控制、系统故障等对用户都是透明的。42计算机操作系统PPT课件统一性统一性 分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系统操作的统一性，而网络系统一般是在各自操作系统基础上加上负责网络访问功能模块，网络各系统操作不一致。健壮性健壮性 由于分布式系统的处理和控制功能是分布的，设备出现故障时，可通过容错技术实现系统重构，从而仍保持系统的正常运行，因而系统具有键壮性，即具有较好的可用性和可靠性。而网络系

43、统其控制功能大多集中在主机和服务器中，使系统具有潜在的不可靠性。43计算机操作系统PPT课件操作系统的分类操作系统的分类按照操作系统所提供的功能可分为按照操作系统所提供的功能可分为: :(1)(1)批处理操作系统批处理操作系统; ;(2)(2)单用户操作系统单用户操作系统; ;(3)(3)分时操作系统分时操作系统; ;(4)(4)实时操作系统实时操作系统; ;(5)(5)网络操作系统网络操作系统; ;(6)(6)分布式操作系统分布式操作系统; ; 分布式操作系统正处于研制阶段分布式操作系统正处于研制阶段, ,网络操网络操作系统正处于不断发展阶段而其它的操作作系统正处于不断发展阶段而其它的操作系

44、统比较成熟系统比较成熟. .44计算机操作系统PPT课件操作系统的功能操作系统的功能操作系统目的之一是为操作系统目的之一是为方便用户方便用户使用计算机系统使用计算机系统之二是之二是充分发挥充分发挥计算机系统资源的使用率。计算机系统资源的使用率。操作系统的功能由五个部分组成：处理器管理、操作系统的功能由五个部分组成：处理器管理、存储管理、设备管理、文件和作业管理。存储管理、设备管理、文件和作业管理。45计算机操作系统PPT课件处理机管理（又称进程管理）处理机管理（又称进程管理）处理器管理的主要任务是对处理器进行分配处理器管理的主要任务是对处理器进行分配,并对并对其运行进行有效的控制和管理其运行进

45、行有效的控制和管理.进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位位,是一个活动的实体是一个活动的实体.在多道程序环境下在多道程序环境下,处理器的分处理器的分配和运行都是以进程为基本单位的配和运行都是以进程为基本单位的,因而对处理器的管因而对处理器的管理可归结为对进程的管理理可归结为对进程的管理.包括以下几个方面包括以下几个方面:(1)进程控制进程控制;(2)进程调度进程调度;(3)进程的互斥与同步进程的互斥与同步;进程互斥方式进程互斥方式:诸进程在对临界资源进行访问时应采诸进程在对临界资源进行访问时应采用互斥方式对进程进行协调用互斥方式对进

46、程进行协调进程同步方式进程同步方式:在相互合作完成共同任务的进程间由在相互合作完成共同任务的进程间由同步机构对进程的执行次序加以协调同步机构对进程的执行次序加以协调.(4)进程通信进程通信;46计算机操作系统PPT课件存储管理存储管理存储管理是指对存储管理是指对主存储器主存储器的管理，即：如的管理，即：如何把有限的主存储器进行何把有限的主存储器进行合理的分配合理的分配，满足多，满足多个用户程序运行的需要。个用户程序运行的需要。主存储器分为两部分主存储器分为两部分:一是一是系统区系统区,一是一是用用户区户区。对主存储器的管理主要是对对主存储器的管理主要是对用户区域用户区域进行进行管理。管理。47

47、计算机操作系统PPT课件存储管理的功能有下列四个方面：存储管理的功能有下列四个方面：分配和释放分配和释放主存储器空间主存储器空间若当时的情况若当时的情况不能满足不能满足申请要求，则让申请的申请要求，则让申请的进程处于进程处于等待状态等待状态，直到有足够主存空间时再分，直到有足够主存空间时再分配给该进程配给该进程.当某个作业返回时当某个作业返回时,系统负责收回系统负责收回，使之成为自由区域。使之成为自由区域。主存储器空间的主存储器空间的共享共享主存空间共享有两方面的内容：一是共享主存主存空间共享有两方面的内容：一是共享主存资源资源，一是共享主存的，一是共享主存的某些区域某些区域。扩充主存容量扩充

48、主存容量通过通过虚拟存储技术虚拟存储技术或或自动覆盖技术自动覆盖技术，把，把辅助辅助存储器存储器作为主存储器的作为主存储器的扩充部分扩充部分来使用。来使用。存储保护存储保护为避免为避免相互干扰相互干扰，必须对主存中的，必须对主存中的程序和数程序和数据据进行保护。进行保护。48计算机操作系统PPT课件设备管理设备管理 有效地管理各种外设，使这些设备充分地有效地管理各种外设，使这些设备充分地发挥效率发挥效率；并且要给用户提供简单而；并且要给用户提供简单而易于使用易于使用的接口的接口，以便用户在不了解设备性能的情况下，以便用户在不了解设备性能的情况下，也能很方便地使用它。也能很方便地使用它。功能主要

49、包括：功能主要包括：设备分配与去配设备分配与去配设备处理设备处理(设备处理程序又称为设备驱动程设备处理程序又称为设备驱动程序序):基本任务是基本任务是实现实现CPU和设备控制器之间和设备控制器之间的通信的通信.虚拟设备虚拟设备(把每次公允许一个进程使用的物把每次公允许一个进程使用的物理设备改造为能同时供多个进程共享的设备理设备改造为能同时供多个进程共享的设备.)49计算机操作系统PPT课件文件管理文件管理现代计算机系统中现代计算机系统中,总是把程序和数据以总是把程序和数据以文件的形式存储在辅存上文件的形式存储在辅存上,供所有的或指定的供所有的或指定的用户使用用户使用.文件管理的主要任务是对用户

50、文件文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理和系统文件进行管理,以方便用户使用以方便用户使用,并保证并保证文件的安全性文件的安全性.主要功能主要功能:(1)文件存储空间的管理文件存储空间的管理;(2)目录管理目录管理;(3)文件操作文件操作;(4)文件的共享文件的共享、保护和保密保护和保密;50计算机操作系统PPT课件5.作业管理作业管理作业管理是操作系统与用户的作业管理是操作系统与用户的接口软件。接口软件。作业作业是指用户在一次算题过程中是指用户在一次算题过程中,或一次或一次事务处理过程中事务处理过程中,要求计算机系统要求计算机系统所做工作的所做工作的集合集合。在批处理系统中，把一批

51、作业按用户提。在批处理系统中，把一批作业按用户提交的先后顺序依次安排在输入设备上，然后依交的先后顺序依次安排在输入设备上，然后依次读入系统并进行自理从而形成一个次读入系统并进行自理从而形成一个作业流作业流。一个作业从进入系统到执行结束，一般需要经一个作业从进入系统到执行结束，一般需要经历收容、执行和完成三个阶段，即作业处于历收容、执行和完成三个阶段，即作业处于后后备、执行和完成备、执行和完成三三个不同的状态。个不同的状态。51计算机操作系统PPT课件操作系统特征和作用操作系统特征和作用（1）操作系统特征）操作系统特征并发性（并发性（ConcurrenceConcurrence） 并行性和并发性

52、是既相似又有区别的两个概念。并行性并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生，而并发性并发性是指两个或多个在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时执行。但在单处理机系统中，每一个时刻仅能执行一道程序，故微观上，这些程序是在交替执行。共享性（共享性（SharingSharing） 共享是指系统中的所有资源不再为一个程序所独占，而是供同时存在于系统中的多道程序所共同使用。根据资源属性不同，可有互斥共享和同步共享两种不同的共享方式。52计算机操作系统PPT课件操作系统特征操作系统特征-1 并发和共享关系：并发和共享关系：并发和共享是操作系统的两个最基本的特性，

53、它们又是互为存在条件。一方面资源共享是以程序（进程）的并发性执行为条件的，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源共享问题。另一方面若系统不能对资源共享实施有效管理，则也必将影响到程序并发执行。虚拟性（虚拟性（VirtualVirtual） 虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，是实的；逻辑物体是用户感觉到的，是虚拟的。例如在单CPU多道分时系统中，通过多道程序技术和分时技术可以把一个物理CPU虚拟为多台逻辑上的CPU，使每个终端用户都认为有一台“独立”的CPU为它运行，用户感觉的CPU是虚拟CPU。53计算机操作系统PPT课件操作系统特征操作系统特

54、征-2异步性（异步性（AsynchronismAsynchronism）和不确定性（）和不确定性（nondeterministicnondeterministic） 在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源等因素的限制，程序的执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行，即程序是以异步方式运行的。 多个程序异步并发执行带来了二种不确定性。一种是每个程序（进程）执行的速度和时间不确定，各程序（进程）之间推进的序列也不确定。即是不可预测的。另一种是每个程序（进程）执行结果不确定，即对同一程序，给定相同的初始条件、在相同的环境下进行多次执行，却可能获得完全不同的结果，这也称为程序并发

55、执行的不可再现性。 （执行结果的不确定性是绝对不允许的，这是操作（执行结果的不确定性是绝对不允许的，这是操作系统为实现程序并发执行必须解决的问题。）系统为实现程序并发执行必须解决的问题。）54计算机操作系统PPT课件操作系统特征操作系统特征-3可重构性（可重构性（reconstructionreconstruction）可重构性(reconstruction)支持对计算机系统可靠性和配置动态化的考虑。在多处理机系统中应使操作系统具有这样的能力：当系统中某台处理机或存储模块等资源发生故障时，系统能自动切除故障资源，换上备份资源，对系统进行重构使之继续工作。现代操作系统允许在系统运行过程中动态地改

56、变硬件的配置。当配置变更时，操作系统截获变更信息，然后自动重构系统配置信息。例如，Windows 的即插即用(plugandplay)方案允许用户将其便携式系统从台式停靠站上卸下并移动到其他位置。而用户不必关闭计算机，即插即用子系统自动重构新配置。55计算机操作系统PPT课件(2)现代操作系统特征：现代操作系统特征：微内核结构（微内核结构（Microkernelarchitecture） 它只把OS少数基本的功能（包括地址空间、进程间通信和基本调度）分配给内核，其它的OS服务由称为服务器的进程提供。多线程（多线程（Multithreading） 该技术采用执行应用的进程被分为多个能并行并行运行

57、的线程。对称多处理机（对称多处理机（SymmetricmultiprocessingSMP）分布式操作系统分布式操作系统（DistributedOperatingSystems）面向对象设计（面向对象设计（Object-orienteddesign）56计算机操作系统PPT课件注意：注意：网络操作系统网络操作系统它是负责它是负责管理整个网络资源管理整个网络资源和和方便网络用户方便网络用户的的软件的集合。除了具有软件的集合。除了具有操作系统操作系统的功能外，还的功能外，还具有具有网络管理模块网络管理模块的功能。的功能。分布式操作系统分布式操作系统是由是由多台计算机组成多台计算机组成且满足如下条件的系统：且满足如下条件的系统：系统中系统中任意两台任意两台计算机计算机可交换信息可交换信息。系统中的计算机系统中的计算机无主次无主次之分。之分。系统中的系统中的资源为所有的用户共享资源为所有的用户共享。一个程序一个程序可以可以分布在几台分布在几台计算机上计算机上并行并行运行。运行。57计算机操作系统PPT课件（2）操作系统作用）操作系统作用1.作为用户与计算机硬件系统之间的接口2.作为计算机系统资源的管理者3.扩充机器58计算机操作系统PPT课件