操作系统概论.ppt

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1、第一章操作系统概论1.1什么是操作系统1.2多道程序设计的概念1.3操作系统的功能和主要特征1.4操作系统的结构1.5操作系统的分类1.1什么是操作系统一、计算机系统组成中央处理机（CPU）内存I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）外部设备存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）其它设备（MODEM、通信口）系统软件（操作系统、语言编译器、数据库管理系统）应用软件（CAD、MIS、用户自己开发的系统等）工具软件（软、硬件检测疹断程序）1.1什么是操作系统一、计算机系统组成硬件是计算机系统的基础，软件是提高计算机系统效率和方便用户使用计算机的程序，它们二者相互依赖、相互促进、共同发展。裸机（

2、硬件）是僵尸，软件是幽灵.1.1什么是操作系统二、软件与硬件的关系方便用户提高计算机系统资源的使用效率1.1什么是操作系统三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标1.1什么是操作系统操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程及方便用户使用的程序和数据的集合。计算机系统的层次结构图1.1计算机系统的层次结构操作系统是系统软件的重要组成部分系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，用于计算机的管理、控制、维护，以支持应用程序的运行。操作系统、各种语言处理程序(汇编程序、编译程序等、连接装配程序)、系统实用程序以及系统维护程序等，都可算是系统软件，但是最

3、为重要、最为基本的系统软件便是我们所要讲的操作系统。操作系统作为资源管理器操作系统的任务是如何在相互竞争的作业或程序之间进行有效地控制和管理，使系统资源得到充分有效的利用，实现对计算机系统工作流程的控制。具体地说：跟踪资源状态。分配资源。回收资源。保护资源。操作系统作为虚拟机操作系统是对硬件层的第一次扩充，它建立了一种简单的高度抽象，使用户在使用计算机时可以不涉及硬件细节。这种抽象就是为用户提供一台等价的扩展计算机，即虚拟计算机，简称虚拟机。1.2多道程序设计的概念两个重大的进展60年代计算机硬件获得两个重大的进展：通道技术和中断技术通道:是一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输

4、。中断：指主机接到外界的信号（来自CPU外部或内部）时，立即中止原来的工作，转去处理这一外来事件，处理完后，主机又回到原来工作点继续工作。现代操作系统是中断驱动的中断指的是：对异步或例外事件的一种响应；这一响应自动地保存CPU状态以便将来重新启动；自动转入中断处理程序。图1.2中断的处理过程中断的类型在计算机系统中，一般将中断分为如下几种类型：I/O中断。这是外部设备完成了预定I/O操作或在I/O操作中出错所引起的中断。程序中断。这是由程序中的错误引起的中断。硬件故障中断，或称机器检验中断。外中断。外中断来自外部信号，这些信号可能来自其它机器。外中断还包括时钟中断，以及来自键盘的中断。访

5、管中断。由机器中的访管指令引起的中断。通道技术通道又称I/O处理机，代替CPU对I/O操作进行控制，实现CPU与外部设备的并行工作。CPU和通道的通信采用通道方式实现数据传输的过程如下：(1)当运行的程序要求数据传输时，CPU向通道发I/O指令，命令通道工作(2)通道接收到CPU的I/O指令后，从内存中取出相应的通道程序，通过执行通道程序完成I/O操作(3)当I/O操作完成(或出错)时，通道以中断方式中断CPU正在执行的程序，请求CPU的处理图1.4多道程序运行概念图多道程序设计原理图1.5多道程序执行过程的时间图多道程序设计的特点多道：即主存中有两道或两道以上的程序，它们都处于执行的开

6、始点和结束点之间，也就是说，它们在任一时刻必处于就绪、运行、阻塞三种状态之一。宏观上并行：从宏观上看，它们在同时执行。微观上串行：从微观上看，它们在交替、穿插地执行，因为在任一时刻，在一台处理机上只能执行一道程序的一条指令。思考题：假定有两个程序A和B要执行。A程序的执行顺序是：在CPU上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、在设备DEV2上执行10秒、在CPU上执行10秒，共需要40秒时间。B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。计算在顺序环

7、境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利用率分别是多少？在并发环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利用率分别是多少？思考题:假定有两个程序A和B要执行程序A要求从输入机输入1000个字符（速度为6400字符/秒），经47毫秒处理后由磁带机输出（10万字符/秒），然后再读1000个字符处理，直到所有的输入数据处理完毕。程序B要求从磁带机输入1000个字符，经31毫秒处理后，从打印机输出两行（1350行/分钟）。计算采用多道程序设计