大学计算机基础第4章-操作系统基础.ppt

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1、第4章操作系统基础大学计算机基础第四章操作系统基础4.1操作系统概述4.2操作系统功能4.3典型操作系统4.4中文WindowsXPProfessional24.1操作系统概述4.1.1操作系统基本概念1.操作系统(OperatingSystem)定义操作系统是一种管理计算机系统资源（硬件和软件资源），合理组织计算机的工作流程，方便用户使用计算机的一些程序模块的集合（系统软件）。2.操作系统的作用管理计算机的软硬件资源:硬件资源：处理机、存储器、I/O设备信息资源：文件和文件系统提供人机接口；系统

2、命令(字符命令、GUI)系统调用扩展计算机的功能:将裸机改造成为功能更强大、使用更方便的虚拟机和扩展机。目的：使用户无需了解许多硬件和软件的细节就能使用计算机，提高了工作效率；为了合理的使用计算机系统内包含的的各种资源，提高整个系统的使用效率。虚拟机=裸机+操作系统操统作系31.人工操作工作方式用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机专业人员；编程语言：机器语言；输入输出：纸带或卡片；计算机的工作特点计算机的全部资源（CPU、内存、外部设备等）由一个用户独占。CPU等待用户：计算前，手工装入

3、纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低；缺点：计算机的高处理速度与手工操作的慢速度成为矛盾;CPU和输入输出设备的工作串行进行，计算机工作效率很低。4.1.2操作系统的发展历史4手工操作阶段手工操作阶段（无操作系统）作业程序数据作业说明输入设备主机输出设备计算结果10分钟10分钟1分钟CPU利用率=1/21<5%5无中断和通道技术控制的串行工作方式输入一个数据处理数据输出数据数据完结束YN2ms外设工作（CPU等待）CPU工作外设工作（CPU等待）1ms2ms5ms输入CPU输

4、出5ms中，3ms在浪费！62.单道批处理方式（BatchProcessing)（1）联机批处理:由CPU直接控制作业的输入输出。减少人工干预，使计算机自动进行输入、编译和运行程序。特点：用户可一次提交多个作业，但系统一次只处理一个作业，处理完一个作业，再调入下一个作业，系统自动完成调度、切换。(2)脱机批处理：增加一台不与主机直接相连而专门用于输入输出的卫星机。卫星机与主机并行工作，使主机摆脱了慢速的输入、输出操作，减少了输入、输出操作对系统的影响，提高了系统的处理能力，缓解了速度不匹配的矛盾。

5、发展历史问题：减少了人工的干预和作业运行前的准备时间，相对提高了CPU的利用率。但是，CPU与I/O设备仍串行工作，单道顺序处理作业，会造成设备空闲，资源利率仍然不高。输入设备输出设备卫星机主机输入带输出带脱机技术7多道批处理系统通道和中断技术的出现，实现外设与CPU并行工作，操作系统进入了多道程序设计和共享系统阶段。中断是外界（如输入、输出设备，通道等）向主机报告信息的一种通信方式，是CPU对系统中随机事件的响应。特征：多道：内存中同时存放几个作业；宏观上并行运行：都处于运行状态，但都未运行完；

6、微观上串行运行：各作业交替使用CPU；在当前运行的作业需作I/O处理时，CPU转而执行另一个作业。优点：资源利用率高，CPU和内存利用率得到显著的提高；作业吞吐量大，单位时间内完成的工作总量增加。缺点：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；响应时间长：短作业的周转时间显著增长，用户响应时间过长。发展历史84.分时系统(TimeSharing)将处理机时间分成很小的时间片，按时间片轮转法分配给多个用户使用。“分时”的含义是多个用户或程序分时共享硬件和软件资源，每个用户或

7、程序在属于自己的时间片内使用计算机，依次轮转。多个用户分时：允许多个应用程序同时在内存中，分别服务于不同的用户。有用户输入时由CPU执行，处理完一次用户输入后程序暂停，等待下一次用户输入。时间片分配：各个程序在CPU上执行的轮换时间。特点：交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。共享主机：多个用户同时使用。用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。CPU终端1终端2终端3终端4终端1发展历史9要求：足够短的响应时间；系统可靠性高：硬实时：用于过程控制。如武器系统，工业生产。其响应时间要求可达到毫

8、秒以至微秒级乃至纳秒级。软实时：用于事务处理。如联网订票系统、银行管理系统。响应时间一般要求秒级或毫秒级。发展历史5.实时系统(RealTime)实时系统采用时间片分时技术，也具有及时性，多路性，独占性和交互性等四个特征。实时系统与分时系统间的区别：实时系统一般是专用的，其交互能力比较差，它只允许用户访问数量有限的专用程序。106.嵌入式系统内核可剪裁要求：适合各种专门用途，如手机、各种专用设备。微内核技术，内核足够小，要求资源少。适于进行二次开发。超强工作能力，高可靠性设计。适合