ch02操作系统的形成与发展.ppt

第2章操作系统的形成与发展Chapter2TheformationanddevelopmentofOS 教学要求 本章目的 为了更清楚地掌握操作系统的实质 我们有必要了解操作系统的发展 从中了解到操作系统的许多概念及其发展和成熟的过程 教学目标 本章主要介绍操作系统的形成及发展 操作系统的分类 现代操作系统的新技术 重点与难点 操作系统的形成及现代发展 操作系统的功能 操作系统的性能指标 专业术语 作业 批处理 多道程序设计技术 假脱机系统 分时技术 分布式系统 集群 Agenda 2 1手工操作 操作系统的史前时代 2 2监控程序 操作系统的萌芽 2 3多道批处理操作的概念 现代意义上的操作系统 2 4分时操作系统 Time ShareOperatingSystem 2 5实时操作系统 RealTimeOS 2 6个人操作系统 贴近大众的操作系统 2 7网络操作系统 NetworkOS 2 8分布式操作系统 DistributedOS 2 9嵌入式操作系统 EmbeddedOS 2 1手工操作 操作系统的史前时代 1946年到40年代末 哈佛大学的HowardAiken 普林斯顿高等学院的JohnNeumann 冯 诺依曼 宾西法尼亚大学的J PresperEckert和WillamMauchley等人都成功地用电子管建造了运算机器 并逐渐形成了计算机 这时代的计算机都是在一个控制台上运行 控制台包括显示灯 触发器 输入设备和打印机 用机器语言编写的程序通过输入设备 如卡片阅读机 输入到计算机 操作系统的形成与发展 2 1手工操作 操作系统的史前时代 特点 程序设计全部采用机器语言 为独占资源方式 作业之间采用串行方式 整个运行过程需要人工干预 操作系统的形成与发展 2 1手工操作 操作系统的史前时代 问题 计算机运行速度与人工操作不匹配解决思路 由控制程序代替人工 于是出现了执行监督程序 操作系统的形成与发展 2 2监控程序 操作系统的萌芽 GeneralMotors在IBM701计算机上首先采用监控程序来管理作业 用户不再直接访问计算机 而是用作业控制语句描述的作业说明 程序及数据存在卡片上交给操作员 由操作员将一批作业 说明书 程序 数据 输入计算机 监控程序选择作业并按说明书要求自动控制作业的执行 由监控程序构成的管理程序逐渐发展成了重要的系统软件 操作系统 操作系统的形成与发展 2 3多道批处理操作的概念 现代意义上的操作系统 批处理方式将一批作业 由说明书 程序 数据构成 输入计算机 监控程序选择作业并按说明书要求自动控制作业的执行的处理方式称为批处理 BatchProcessing 方式 批处理有 联机批处理脱机批处理 操作系统的形成与发展 2 3多道批处理操作的概念 现代意义上的操作系统 单道批处理 一次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行 多道程序设计技术 将多个作业同时放入主存 交替执行 多道批处理 通过Spooling将大批作业送入后援存储器 按一定的调度原则选择搭配合理的多个作业调入内存 以多道程序的方式执行 执行完成结果由Spooling输出 操作系统的形成与发展 2 3多道批处理操作的概念 现代意义上的操作系统 多道批处理技术的特点 优点 系统吞吐量大 资源利用率高 缺点 作业平均周转时间长 用户无法干预程序的执行 操作系统的形成与发展 多道程序的并发执行和资源共享 操作系统的形成与发展 2 4分时操作系统 分时操作系统 Time ShareOperatingSystem 把多个用户通过终端联机分时 即时间共享 使用计算机 它把处理机的运行时间划分成很短的时间片 按时间片轮流把处理机分配给各联机终端使用 此即分时技术 由于处理机运行速度很快 时间片划分得很小 切换速度就很快 每个终端能快速 不断地得到时间片 好像自己独占计算机一样 分时操作系一般由主机 终端 分时操作系统构成 操作系统的形成与发展 2 5实时操作系统 计算机实时系统 RealTimeOeratingSystem 用于实时控制和实时信息处理领域 如生产过程控制 武器系统等 实时是指对随机发生的外部事件作出及时的响应并对其进行处理 这里的外部是指与计算机系统相联接的设备所提出的服务要求和采集数据 实时系统必须保证对实时信息的分析和处理的速度的即时响应 系统还必须高度可靠 操作系统的形成与发展 2 5个人操作系统 贴近大众的操作系统 七十年代末到八十年代 个人计算机PC personalcomputer 开始出现 比较著名 市场占有率较高的的个人计算机有苹果AppleII机和IBMPC机 苹果AppleII用的是字符界面的操作系统 1984年 苹果Macintoshi计算机采用了图形界面的窗口操作系统 极大地改善了人和计算机的交互方式 人们不必再背诵一大堆繁杂的命令 只需用鼠标在屏幕上点击 就可让计算机进行相应的操作 因此它在平面设计 电子出版 娱乐和教育领域有很大的影响 操作系统的形成与发展 2 6个人操作系统 贴近大众的操作系统 在早期PC机上使用的操作系统是Microsoft公司的MS DOS 它是字符界面的 功能及其有限 该公司1992年2月推出的窗口操作系统Windows3 1终于为人们所接受 使PC机也用上了具有图形界面的操作系统 1995年8月推出的Windows95使Windows真正成为多任务系统 1993年5月推出的WindowsNT采用了新的内核 系统更为稳定和安全 加上网络功能 使其得以进入服务器市场 操作系统的形成与发展 2 6个人操作系统 贴近大众的操作系统 在Internet上发展起来的Linux操作系统 能在个人计算机上运行 它遵从UNIX的POSIX标准 继承了UNIX的优点 源代码开放 性能卓越 因此将有长足的发展 个人计算机上的操作系统的主要特点是 具有良好的人机界面 易于操作 多媒体功能丰富 价格便宜 能满足网上冲浪 办公 学习 娱乐等功能需求 操作系统的形成与发展 2 7网络操作系统 计算任务由大量独立而又相互联结的计算机共同完成 某一台计算机上的用户可以使用其它计算机上的资源 这就形成了计算机网络技术 网络操作系统 NetworkOeratingSystem 是在操作系统之上增加网络功能实现的 网络功能部分模块将网络中的各台计算设备通过各种网络协议 实现各台计算设备之间的通信及网络中各种资源的共享 操作系统的形成与发展 2 7网络操作系统 较早在微型计算机中使用的网络操作系统有3COM的网络系统 Novell公司的Netware系列网络软件 这些系统在用户中产生较大的影响 随着网络技术的发展 操作系统都融合进了网络功能 可以说现在的操作系统都具备了网络功能 操作系统的形成与发展 2 8分布式操作系统 将大量计算机通过网络连接在一起 以获得极高的运算能力和数据共享的系统称为分布式系统 DistributedSystem 能使分布式计算机系统中若干台计算机相互协作完成一个共同任务的系统软件称为分布式操作系统 DistributedOperatingSystem 操作系统的形成与发展 2 8分布式操作系统 特点 统一的操作系统 所有主机使用的是同一个操作系统 处理机资源共享 计算任务能方便地从一台主机迁移到另一台主机上运行 从而共享处理机资源 透明性 分布式系统各主机地理位置对用户是透明的 用户不必知道计算任务具体在那些主机上执行 对他来说 整个运算是在一个分布式系统上运行就足够了 自治性 分布式系统上的各台主机都是处于平等的地位 没有主从关系 一台主机的失效不会影响整个系统 操作系统的形成与发展 2 8分布式操作系统 优点 可以使用许多较低成本的主机 如微机 通过分布计算获得较高的运算性能 由于拥有较多的 分布在各地的主机 个别主机发生故障时 整个系统仍能工作 操作系统的形成与发展 2 8分布式操作系统 集群 Cluster 是分布式系统的一种 它由一组互联的主机构成统一的资源进行工作 当其中的个别主机出现故障时 其应用会迁移到其他主机上继续执行 该方法提供了高性能和高可用性 集群功能较易在低成本的微机中实现 许多操作系统都推出了集群功能 如HP的HP UX操作系统 IBMAIX操作系统的HACMP Linux操作系统 Windows操作系统等 操作系统的形成与发展 2 9嵌入式操作系统 嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件内部为特定应用设计的专用计算机系统 嵌入式系统通常执行的是带有特定要求而预先定义的任务 对整个智能芯片以及它所控制的各种部件模块等资源进行统一调度 指挥和控制的系统软件称为嵌入式操作系统 EmbeddedOperatingSystem 嵌入式操作系统要具备高可靠性 实时性 占有资源少 成本低等特性 其系统功能可针对需求进行裁减 调整和编译生成 以便满足最终产品的设计要求 操作系统的形成与发展 2 9嵌入式操作系统 嵌入式操作系统的设计特点为 配有源程序及可配置的系统模块 具有丰富的同步原语 可选择的各种调度算法 可选择的内存分配策略 定时器与计数器 多种中断处理 多种异常处理 多种通信方式 标准C语言库 数学运算库和开放式应用程序接口等等 操作系统的形成与发展 2 9嵌入式操作系统 手机操作系统手机的功能已从只具有话音 短信的简单手机 发展到了具有娱乐 办公 上Internet等的智能手机 其上使用的嵌入式操作系统的功能越来越强大 网络设备中的操作系统在网络设备中也大量采用嵌入式操作系统 如CISCO公司在它的路由器 交换机中采用了自行开发的IOS操作系统 2 10现代操作系统的发展 微内核结构多线程对称多处理 SMP 分布式操作系统面向对象 操作系统的基本概念 习题 计算机系统的资源包括那些 试简述操作系统的定义 为计算机设计操作系统应有什么目的 设计时应考虑那些目标 为什么说多道批处理系统能极大地提高计算机系统的工作效率 简述操作系统的功能 什么是GPL 它有哪些规定 你所接触到的软件中哪些符合GPL 目前流行的操作系统有哪些 他们各有什么特点 衡量操作系统性能的主要指标有哪些 它们各自描述那一特性 Linux操作系统有什么特点 Linux具有什么样的结构 操作系统的形成与发展 TheEnd 个人计算机的诞生 史蒂文 乔布斯和斯蒂芬 沃兹尼亚克在车库设计出了Apple个人计算机 1976年共同创立了苹果公司 蓝色巨人IBM 1946年 IBM造出自己的第一台计算机IBM603 接着在1948年 推出非常成功的604 此后IBM又有不同类型的计算机问世 50年代IBM将精力都放在计算机上 并开始生产中型机 1953年4月7日 IBM公司推出电子管大型机IBM701 1959年 IBM公司推出IBM7090型全晶体管大型机 成为第二代电脑的标志产品 1964年4月7日 IBM斥资50亿元生产了IBM360系列电脑 共有6个型号的大 中 小型电脑 正如360代表