操作系统的基本概念

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1、第1章操作系统的基本概念1.0本章学习目标1.1什么是操作系统1.2为何需要操作系统1.3操作系统的功能1.4操作系统的逻辑结构1.5研究操作系统的观点1.6操作系统的硬件环境1.7小结1.0本章学习目标★计算机发展到今天，从个人计算机到巨型计算机系统，毫无例外都配置一种或多种操作系统。如果要让用户去使用一台没有操作系统的计算机，那将是难以想象的。那么，什么是操作系统，为何需要操作系统，操作系统在计算机系统中具有什么地位，它应有什么样的功能，等等，我们将在本章学习。★本章学习目标：1、了解操作系统的基本类型。2、掌握操作系统的功能。3、理解操作系统的

2、组成。4、了解操作系统的接口。1.1什么是操作系统★计算机系统=硬件+软件★裸机=未配置任何软件的计算机★用户所用计算机系统=经过若干层软件改造的系统★操作系统（OS：OperatingSystem）：位于各种软件的最底层它与硬件软件的关系：见图1.1：应用软件层系统软件层硬件层图1.1操作系统的地位用户银行系统、航空订票系统、……编译软件、编辑软件、命令解释程序操作系统裸机由图中可看出，操作系统：是与计算机硬件关系最为密切的系统软件，是硬件的第一层软件扩充，其它软件运行的基础；是一些程序模块的集合——★用于管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，★

3、合理地组织计算机工作流程，★有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，★从而在计算机与其用户之间起到接口的作用；是现代计算机系统中必不可少的最重要的系统软件。课堂练习P21：二：1-51.2为何需要操作系统★操作系统并不是与计算机硬件一起诞生的，★它是在人们使用计算机的过程中，为了满足两大需求：提高资源利用率、增强计算机系统性能，★伴随着计算机技术本身及其应用的日益发展，★而逐步地形成和完善起来的。1.2.1操作系统的发展史手工操作批处理系统多道程序系统分时系统实时系统通用操作系统操作系统的进一步发展1.手工操作（无操作系统）★19

4、46年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期：未出现操作系统，计算机工作采用手工操作方式。★其过程见图1.2：结果纸带、卡片程序、数据输入机计算机输出机用户图1.2手工操作计算机用户（程序员）：★将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机★启动输入机把程序和数据输入计算机内存★通过控制台开关启动程序针对数据运行★计算完毕，打印机输出计算结果★用户取走结果并卸下纸带（或卡片）★让下一个用户上机。手工操作方式两大特点：（1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。（2）CPU等待手工操作。CPU的

5、利用不充分。★20世纪50年代后期，出现人机矛盾：手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工操作方式已严重损害了系统资源的利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。★唯一的解决办法：只有摆脱人的手工操作，实现作业的自动过渡。成批处理2．批处理系统★批处理系统：加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业。★作业=程序+数据+命令。1）联机批处理系统★是首先出现的批处理系统，★联机：作业的输入/输出由CPU来处理。见图1.3。监督程序作业用户结果纸带、卡片作业输入机磁带主

6、机图1.3联机批处理系统输出机★主机与输入机之间增加一个存储设备：磁带，★在运行于主机上的监督程序的自动控制下，计算机可自动完成：★成批地把输入机上的用户作业读入磁带，★依次把磁带上的用户作业读入主机内存并执行并把计算结果向输出机输出。★完成了上一批作业后，监督程序又从输入机上输入另一批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。优：监督程序不停地处理各个作业，从而★实现了作业到作业的自动转接，★减少了作业建立时间和手工操作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率。缺：在作业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设

7、备完成工作：主机处于“忙等”状态。★改进2）脱机批处理系统★为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脱机批处理系统，★脱机：输入/输出脱离主机控制。如图1.4所示。★增加一台卫星机：不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道。★其功能是：（1）从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。（2）从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。★这样，主机：不直接与慢速的输入/输出设备打交道，而与速度相对较快的磁带机发生关系，有效缓解了主机与设备的矛盾。★主机与卫星机可并行工作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。监督程

8、序输入机卫星机输出机高速磁带高速磁带主机图1.4脱机批处理系统★脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分广泛