(第 01 章)操作系统概述[ 2 课时]

《(第 01 章)操作系统概述[ 2 课时]》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、操作系统原理第01章操作系统概述苏曙光HuazhongUniversityofScienceandTechnology主要内容和重点ò本章主要学习内容©操作系统发展历史©操作系统的定义©操作系统的功能©操作系统的特性ò重点©操作系统四个发展阶段的典型特点©多道程序设计技术©分时的概念©理解操作系统的特性苏曙光.软件学院.华中科技大学第2页共60页11存储程序式计算机的结构和特点ò1.1存储程序式计算机的结构和特点存储器数据输入设备CPU指令数据计算器控制器输出设备指令ò组成：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备ò特点：所有操作根据程序预定的顺序逐个操作©取指令－分析指令－执行指令－再取指

2、令－……©每一个操作必须要等前一个操作完成之后才可以进行©集中顺序控制苏曙光.软件学院.华中科技大学第3页共60页ò存在的问题©CPU和外部设备经常处于空闲状态¢占而不用©硬件资源被浪费¢整个硬件资源被单个计算过程独占，直到该过程结束为止ò解决思路©多用户（程序）同时享用不同的硬件部件（CPU，外设），提高资源使用效率，缩短程序完成时间©该思路的实质是在系统中实现并行苏曙光.软件学院.华中科技大学第4页共60页2并行的概念ò计算机系统中宏观上有多个任务同时在运行任任任任务务务务ABCD苏曙光.软件学院.华中科技大学第5页共60页ò两种解决趋势©并行硬件技术©并行软件技术苏曙光.软件学院.华中科

3、技大学第6页共60页3并行物理结构ò具有多个CPU或CPU核©不同的CPU上可以同时运行不同的程序！•对称多处理机（SMP）•工作站机群（COW）苏曙光.软件学院.华中科技大学第7页共60页对称多处理机SMPòSMP：采用商用微处理器，通常有片上和片外Cache，基于总线连接，集中式共享存储，例子：SGIPowerChallenge,DECAlphaServer,Dawning3000P/CP/C…P/C总线或交叉开关SMSMI/O苏曙光.软件学院.华中科技大学第8页共60页4Dawning3000该系统峰值浮点运算速度为每秒4032亿次内存总量为168GB，磁盘总容量为3.63TB。苏曙光.

4、软件学院.华中科技大学第9页共60页Dawning3000ò特点©CPU:280个©浮点运算:4032亿次/秒©内存：168GB©硬盘：3630GB©功耗：25KW©重量：5吨ò应用©WEB页面（16CPU）：3599×320kb/s×80亿次页面点击©EMAIL（8CPU）:8000并发用户×5秒×收发7千万封email©天气和气候预报:¢48小时预报需要运行1小时38分钟（128CPU）¢10天预报需要运行1小时50分钟（64CPU）¢30天预报需要运行15分钟（64CPU）苏曙光.软件学院.华中科技大学第10页共60页5工作站机群COWò分布式存储，MIMD，工作站+商用互连网络，每个节

5、点是一个完整的计算机，有自己的磁盘和操作系统。例子：BerkeleyNOW，AlphaFarm,FXCOW。苏曙光.软件学院.华中科技大学第11页共60页ò两种解决趋势©并行硬件技术©并行软件技术¢多道程序设计技术¢分时技术操作系统的¢资源分配和调度初始目标¢进程管理¢……苏曙光.软件学院.华中科技大学第12页共60页62.操作系统的形成和发展ò计算机硬件系统发展的四个典型阶段©1946－1955电子管时代©1955－1965晶体管时代©1965－1980集成电路时代©1980－至今大规模集成电路时代ò操作系统的四个典型阶段©手工操作（无操作系统）40年代©单道批处理系统50年代©多道批处理系

6、统60年代初©分时系统60年代中苏曙光.软件学院.华中科技大学第13页共60页ò操作系统发展的动力－需求和可能©需求¢(1)提高系统性能和资源利用率¢计算机发展初期，计算机系统昂贵，用作集中计算¢(2)方便用户使用¢用户上机、调试程序，分散计算时的事务处理和非专业用户（商业，办公，家庭）©可能¢硬件的发展¢集成电路，CPU宽度、高速内存苏曙光.软件学院.华中科技大学第14页共60页7手工操作阶段（没有操作系统）ò背景©电子真空管，按钮，开关，接线面板，纸带，卡片©硬件造价昂贵ò操作过程和特点©程序设计：直接编制二进制目标程序，在纸带上穿孔©输入输出设备：纸带和卡片©程序员上机必须预约，亲自操作

7、©程序的启动与结束处理都以手工方式进行©单用户方式ò缺点©用户独占所有资源；效率低下；程序员操作员用户三合一；程序执行过程中得不到系统的任何帮助和提示ò出路：专职操作员，批处理苏曙光.软件学院.华中科技大学第15页共60页单道批处理系统ò背景：晶体管计算机出现ò工作过程©用户将作业（纸带）交给机房的操作员©操作员将一批作业输入到辅存形成作业队列©监控程序把一道作业调入内存运行直到运行完成撤出©监控