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时间:2019-02-28
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1、第2章操作系统概述2.1操作系统的目标和功能2.2*操作系统的发展2.3主要的成就2.4现代操作系统的特征2.5虚拟机2.6多CPU和多核OS设计因素2.7~10历史上的操作系统12.1操作系统的目标和功能操作系统OperatingSystem:控制应用程序执行,充当应用程序和计算机硬件之间的接口。操作系统的目标:方便:使计算机易于使用,界面友好。有效:提高计算机系统的资源利用率。扩展能力:可扩展、兼容、移植新的功能。操作系统主要功能:进程管理,内存管理,设备管理,文件管理。22.1.1作为用户/计算机接口的操作系
2、统-方便操作系统为用户提供各种服务:程序开发:编辑器/调试器方便编程;程序运行:分配内存/文件/设备,调度CPU等;I/O设备访问:隐藏设备细节,提供统一的API接口;文件访问控制:按名透明存取、共享/保护文件;系统访问:共享/保护资源,资源竞争时的冲突;错误检测和响应:响应软/硬件错误,终止/重试/报告。记账:收集和监控性能参数、资源利用率等。32.1.2作为资源管理器的操作系统-有效操作系统管理所有软件和硬件资源,使用户更有效地使用资源。OS控制和决定:其它程序的执行时机、能在CPU上运行多长时间、分配多大内存
3、、何时使用I/O设备、对文件的访问等等。内存I/O设备I/O控制器打印机操作系统(内核)I/O控制器键盘……磁盘程序操作系统I/O控制器磁盘数据文件(程序,数据)CPU…CPU计算机系统42.1.3操作系统的易扩展性-扩展能力操作系统需要不断改进和发展:新型硬件及硬件升级、新的服务要求、纠正错误打补丁等,都需要更新和扩展操作系统的设计。为了便于扩展,构造操作系统时应采用模块化结构,清晰定义模块间接口,并备有说明文档。51、操作系统为用户和用户程序完成所有()工作:A.硬件无关和应用无关B.硬件无关和应用相关C.硬件
4、相关和应用无关D.硬件相关和应用相关2、操作环境不是操作系统,正确吗?62.2操作系统的发展2.2.1串行处理-没有操作系统1946~50年代中期的人工操作阶段——无OS编程语言:机器语言、汇编语言;输入设备:纸带或卡片机;输出设备:显示灯,打印机;用户既是程序员,又是操作员;用户在预约机时内独占全机,资源利用率低;纸带72.2.1串行处理-没有操作系统人工操作的缺陷:CPU等待用户:计算前,手工装入纸带或卡片;计算完成后,手工卸取纸带或卡片;CPU利用率低。汇编程序带人工操作速度和计算机速度形成突出的矛盾82
5、.2.2简单批处理系统-监控程序Monitor50年代中~60年代中,监控程序(雏形OS)为了减少手工操作而导致的CPU空闲,实现程序的自动衔接运行。监控程序使磁带上的一批作业自动、顺序地逐个运行。内存中只有一个作业,故称“单道批处理”。中断处理程序监控程序所在的设备驱动程序系统内存区作业序列控制语言解释器被一个用户程序用户程序区独占92.2.2简单批处理系统-监控程序Monitor批处理系统中,作业的组成:用户程序,数据,作业说明书作业说明书:(作业控制语言JCL)$ABC,JOB(918,001),Chen-L
6、ing,CLASS=A,TIME=(5,20),REGION=15K,PRIORITY=5FMS作业的结构102.2.2简单批处理系统-监控程序Monitor批处理系统的工作方式——脱机输入输出程序员把程序卡片操作员把“输入磁带”放进“输出磁带”拿到卫星机上,读主机,作业在Monitor控送到卫星机入到“输入磁带”。制下自动逐个运行,结果上去打印。写到“输出磁带”上。112.2.3多道批处理系统多道程序设计:60年代中~70年代中,由于中断、磁盘、DMA等的引入,使得内存中可以同时存在多个作业,并发运行。并发con
7、currency:多个事件在同一时间间隔内发生。并行parallelism:多个事件在同一时刻发生。当正执行的作业需要进行I/O时,可以让出CPU给内存中的其它作业去运行,以提高资源利用率。多道批处理OS:CPU与I/O设备并行工作,资源利用率高,吞吐率高。周转时间长,用户交互性差:整个作业完成后或中间出错时,才与用户交互,不利于调试和修改。减少因I/O设备与CPU串行工作导致的CPU空闲122.2.3多道批处理系统多道程序设计提高资源利用率的例1:设程序A用表示,程序B用表示。单道顺序执行时:CPU10s5sDE
8、V1DEV2资源利用率:CPU=40/80=0.5DEV1=15/80=0.1875DEV2=25/80=0.3125多道并发执行时:CPUCPU=40/45=0.89DEV1DEV1=15/45=0.33DEV2DEV2=25/45=0.5613JOB1JOB2JOB32.2.3多道批处理系统作业类型计算I/OI/O持续时间5分钟15分钟10分钟所需内存5
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