操作系统简明教程PPT第1章

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1、计算机操作系统吴桂军wugj@cqupt.edu.cn参考书目:汤子瀛等著.计算机操作系统西安电子科技大学出版社第一章引论本章要点操作系统的定义操作系统的发展过程及基本操作系统类型和新型操作系统操作系统的功能和特征21.1操作系统的基本概念1.1.1操作系统的定义计算机系统的组成3引入操作系统主要可完成以下两个方面的工作：(1)方便用户使用。操作系统应该提供给用户一个良好的界面，用户不必了解硬件和其它软件的细节，就可以方便地使用计算机。(2)充分利用资源。操作系统应该最大限度地发挥计算机系统资源的

2、使用效率，合理地组织工作流程，使得计算机资源能为多用户共享。4定义：操作系统是为了方便用户和提高计算机的利用率，对计算机资源进行组织和管理的程序集合。用户——广义的概念，包括一般用户和软件开发人员等；资源——包括处理器、存储器、输入/输出设备等硬件资源和程序与数据等软件资源。51.1.2操作系统在计算机系统中的作用1.对外职能——用户与计算机之间的接口必须为用户提供良好的界面，使用户能够感觉计算机是可用而且易用的。2.对内职能——组织和管理计算机资源，充分发挥资源的效能，提高利用率61.1.3研究

3、操作系统的几种观点1.用户观点2.资源管理的观点计算机资源按性质分四类:CPU、内存、处部设备、信息文件对于操作系统来说，资源管理要做如下工作：(1)对资源使用情况进行登记，这是资源管理的依据。(2)决定分配策略。(3)提供分配与回收算法。3.进程观点进程——分析计算机操作系统在处理过程中的基本对象，是系统中的活动实体。7图1-2资源分配与释放过程8年代第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1970第四代1971-现在电子器件电子管晶体管集成电路大规模集成电路存储器延迟线

4、、磁芯、磁鼓磁带、纸带磁芯、磁鼓磁带、磁盘半导体存储器磁芯、磁鼓磁带、磁盘半导体存储器磁带、磁盘光盘处理方式机器语言汇编语言监控程序高级语言实时处理操作系统实时/分时处理网络操作系统应用领域科学计算科学计算数据处理过程控制科学计算系统设计等科技工程领域各行各业运算速度5000至3万次/秒几十万至百万次/秒百万至几百万次/秒几百万至千亿次/秒典型机种ENIACEDVACIBM705UNIVACⅡIBM7094CDC6600IBM360PDP11NOVA1200ILLIAC-ⅣVAX11IBMPC91

5、.2操作系统的发展一方面操作随着充分发挥计算机硬件性能的要求不断发展,另一方面它也促进了计算机硬件种类的扩充,使计算机体系结构不断改进,功能越来越强大.1.2.1问题的提出1.速度问题人工操作速度和处理机计算速度严重不匹配2.作业差异3.CPU与外部设备的充分利用101.2.3解决办法1.减少人工干预批处理技术作业执行序列、监督或管理程序、自动转换联机批处理方式2.改善速度匹配脱机批处理技术计算机卡片机接口计算机卫星机输入/出设备1.2.3解决办法1.减少人工干预批处理技术作业执行序列、监督或管理

6、程序、自动转换联机批处理方式2.改善速度匹配脱机批处理技术计算机卡片机接口113.实现多道程序系统系统结构：以中央处理器为中心→主存为中心中断技术和通道技术通过软件技术使CPU和I/O设备并行工作——多道程序系统多道程序系统——是指允许多个相互独立的程序同时存在于内存中，而且处于同时运行的过程中。各道程序轮流占用CPU，交替执行。问题：如何共享资源、如何互斥和同步、如何提高内存使用率、如何证程序安全12图1-3CPU与I/O并行图131.2.3基本操作系统类型1.批处理系统用户不能直接干预作业的运

7、行过程作业提交之前用作业控制语言编制成作业说明书或作业控制卡,与程序和数据一起提交给系统引入多道程序后,批处理系统有以下特征:(1)多道性(2)无序性(3)调度性：作业从提交到运行完成需要经过两次调度，即作业调度和进程调度。作业调度是指按照一定作业调度算法，从后备作业队列中选择一个或几个作业调入内存。进程调度是指按照一定进程调度算法，从在内存的进程中选择一个进程，将处理机分配给它，使之执行。14批处理系统，特别是多道批处理系统的主要优点是资源利用率高和系统吞吐量大。批处理系统的缺点主要体现在以下两

8、个方面：(1)平均周转时间长。作业的周转时间是指从作业进入系统开始，直到作业完成并退出系统为止所经历的时间。在批处理系统中，由于作业需要排队来依次进行处理，因而作业的周转时间较长。(2)无交互能力。在作业提交后，用户不能与自己的作业进行交互，不便于对作业的控制。152．分时系统分时——就是多个用户对系统资源进行时间上的分享。计算机接口终端终端终端终端终端终端分时系统示意图微观上，每个用户作业轮流运行一个时间片；宏观上，多个用户同时工作，共享系统资源。分时系统作为多道程序系统的一个典