《操作系统概论》PPT课件(I)

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1、第1章操作系统概论本章知识点：1.1操作系统的作用1.2操作系统的演变1.3操作系统的主要成就1.4操作系统举例(略)1.5操作系统的主要研究课题11.1操作系统的作用操作系统是计算机用户和计算机硬件之间的接口程序模块，它是计算机系统的核心控制软件，其职能是控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行，从而为用户提供良好的工作环境，达到使用方便、资源分配合理、安全可靠等目的。操作系统是现有软件系统中最复杂的软件之一。Denning[美]认为，到目前为止，在操作系统的研究开发方面主要取得了进程、内存管理、信息保护与安全、调度与资源管理和系统结构等五项成就。21.1.1硬件系统和应

2、用程序间的界面由操作系统定义的软、硬件和数据，给程序员提供了方便的界面，使程序员和应用程序更容易获取和使用计算机系统中的资源、工具和服务。31.1.1硬件系统和应用程序间的界面OS具有如下功能：①程序创建—提供多种工具和服务帮助编程。②程序执行—装载指令、数据，资源初始化。③I/O设备的访问—提供R/W操作来使用、控制I/O。④控制对文件的访问—识别I/O设备属性、存储介质上的文件结构、控制访问文件的保护机制（多用户）。⑤系统访问—为共享或公用系统提供控制访问。⑥查错和纠错—对运行中错误的应对。⑦簿记—资源的使用、程序执行情况的数据记录。41.1.2作为资源管理者作为资源管理器的操作

3、系统：51.1.3推动操作系统发展的因素操作系统的演变主要基于以下因素：①硬件升级以及新的硬件类型；②新服务；③修补；61.2操作系统的演变操作系统发展至今已有三十多年。设计操作系统主要有两个目的：第一，为程序的开发和执行提供一个方便的环境；第二，为保证计算机系统顺利执行，操作系统对各个计算活动进行调度。71.2.1串行处理系统最早的计算机，从20世纪40年代末到50年代中期，程序员直接与硬件接触，根本没有OS。计算机运行在一个集成了指示器、各种开关、一些输入设备以及一个打印机的控制台之上。早期的这种系统存在两个问题：(1)上机安排难(2)启动时间长81.2.2简单批处理系统简单批处

4、理系统是专业计算机操作员（或机器）按作业的性质将作业按类分成若干组，然后一组一组地来运行作业。在早期计算机系统中，引进简单批处理系统可以减少安装磁带、装入程序和返绕磁带等有关的工序浪费的时间，因此，也就减少了计算机的空闲时间。批处理系统实质上不提供用户和程序之间的交互功能。程序中的所有问题必须事先安排好，也不能进行联机修改。91.2.2简单批处理系统简单批处理系统的中心思想是，通过应用一种被称为监控器的软件，使用户不必再直接接触机器，而是先通过卡片机和纸带机向计算机控制器提交作业，由监控器将作业组织在一起构成一批作业，然后将整批作业放入由监控器管理的输入设备上，每当一个程序执行完毕返

5、回监控器时，监控器已自动装入下一个程序。101.2.2简单批处理系统批处理系统存在很多不方便之处，主要有：用户不能与其作业交互以捕捉程序中的问题。用户程序中的所有问题必须事先安排好，否则程序的排错就可能在转储信息上盲目地进行。此外，对一个用户作业而言，可能需要较长的周转时间。在批处理系统中，为了避免有意或无意地读取他人的卡片，必须建立监控和用户两种操作态，使其只有在监控态下才能读控制卡。通过建立一组仅能在监控态下执行的特权指令，操作系统就能保证在任何时候都能控制整个系统。111.2.3多道程序批处理系统多道程序设计技术就是在内存中同时保持若干道程序，系统按某种调度策略交替执行这些程序

6、，使CPU保持最少的空闲时间。多道程序设计的主要优点是通过将用户的CPU请求和I/O请求重叠起来的办法来有效地使用CPU和外设。它设法让CPU总有事情可做，以此来提高CPU和外设的利用率。121.2.3多道程序批处理系统设想一台电脑配备256KB的可用内存空间(未被OS占用的)，一个磁盘，一个终端和一台打印机。3个程序JOB1、JOB2和JOB3，同时被提交执行，如下表所列。JOB1JOB2JOB3作业类型偏重计算偏重I/O偏重I/O执行时间5min15min10min所需内存50KB100KB80KB是否需要磁盘NONOYES是否需要终端NOYESNO是否需要打印机NONOYES单

7、道执行情况如图1.7多道执行情况如图1.8131.2.3多道程序批处理系统多道程序设计在提高资源利用率方面产生的效果单道程序设计多道程序设计处理机使用17%33%内存使用30%67%磁盘使用33%67%打印机使用33%67%经过时间30min15min吞吐率6jobs/h12jobs/h平均响应时间18min10min141.2.4分时系统分时系统是一种由调度策略和多道程序设计技术所构成的、同时供两个或多个用户使用的一种经济实惠的系统。分时系统的主要优点是