OS01操作系统概论

1 操作系统原理与Windows2003实践教程 主讲教师 吴强 2 第1章操作系统概论 操作系统原理与Windows2003实践教程 3 教材 桑莉君 计算机操作系统原理与Windows2003实践教程 机械工业出版社 4 参考书 张尧学 史美林 计算机操作系统教程 2版 清华大学出版社庞丽萍 操作系统原理 华中理工大学出版社AndrewS Tanenbaum 现代操作系统 机械工业出版社尤晋元 史美林 Windows操作系统原理 机械工业出版社汤子瀛 哲凤屏 汤小丹 计算机操作系统 修定版 西安电子科技大学出版社 5 计算机设备 6 液晶显示器 计算机设备控制 7 8 9 10 11 12 13 课程内容 第一章操作系统概论第二章进程控制与同步第三章调度与死锁第四章作业管理第五章存储管理第六章设备管理第七章文件管理第八章Windows2003Server的网络管理 14 第一章操作系统概论 1 1操作系统的概念1 2操作系统的形成与发展1 3操作系统的类型1 4操作系统的特征与功能1 5操作系统的结构设计模式1 6网络操作系统1 7Windows2003操作系统1 8本章小结 15 1 1操作系统的概念 什么是操作系统 操作系统在计算机系统中的地位 16 什么是操作系统 你知道下列哪些是操作系统吗 DOSLINUXTURBO ASMVIWINDOWSTURBO CWORD红警FOXPROUNIX一个C语言源程序 17 目前常见的操作系统 微软 Windows系列 以前MS DOS UNIX Solaris AIX HPUX SVR4 BSD ULTRIX自由软件 Linux freeBSD MinixIBM AIX zOS OS 390 OS 2 OS 4000 PCDOS其他 MacOS NetWare 18 你使用过的操作系统能做什么 各种命令 dircopydelformat执行不同操作启动 结束用户程序编程时调用系统 如INT指令 API编程接口WINDOWS UNIX等提供多任务或多用户环境 19 操作系统不能做什么 不做图像处理不做房屋设计不完成编译程序总之 操作系统不直接解决最终具体应用问题 也不负责编译源程序 20 操作系统为你完成所有 硬件相关 应用无关 的工作 以给你方便 高效 安全 21 操作系统OS OperatingSystem 是一组控制和管理计算机硬件和软件资源 合理地对各类作业进行调度 以及方便用户使用的程序的集合 22 操作系统是现代计算机系统中必不可少的最重要的系统软件 23 操作系统的根本目标在于 方便用户提高资源利用率 24 操作系统在计算机系统中的地位和作用 是硬件与所有其他软件之间的接口是计算机系统的大脑 各类资源的管理者它是硬件系统的首次扩充总之 操作系统在计算机系统中处于承上启下的地位 25 1 2操作系统的形成与发展 操作系统的产生手工操作阶段 40年代 单道批处理阶段 50年代 操作系统的形成多道批处理 60年代初 分时系统 60年代中 实时操作系统 60年代中 操作系统的发展现代操作系统阶段 多处理器OS 微机OS 网络OS 分布式OS和嵌入式OS等 26 多道批处理 操作系统发展史上革命性变革 多道程序设计技术 在内存中放多道程序 使它们在管理程序的控制下相互穿插地运行 27 单道和多道程序工作过程比较 28 多道运行的特点 多道 宏观上并行 同时有多道程序有内存运行 某一时间段上 各道程序不同程度地向前推进 微观上串行 任一时刻最多只有一道作业占用CPU 多道程序交替使用CPU 29 多道批处理系统的工作过程 用户将作业交到机房 操作员将一批作业输入到辅存 如磁盘 上 形成一个作业队列 当需要调入作业时 管理程序从这一批中选几道作业调入内存 让它们进入内存运行 当一些作业完成时 管理程序调入另一些程序 直到这一批作业全部完成 30 多道批处理系统的优点 资源利用率高 资源指CPU及设备 系统吞吐量大 系统吞吐量指系统在单位时间完成的总工作量 31 多道批处理系统的缺点 作业平均周转时间长无交互能力 32 1 3操作系统的类型 根据操作系统的使用环境和对作业处理方式批处理系统 分时系统和实时系统三种基本类型根据所支持的用户数目单用户系统 多用户系统根据计算机体系结构网络操作系统 分布式系统 33 1 3 1单用户操作系统 单用户单任务OS是指只允许一个用户上机 且只允许用户程序作为一个任务运行 最具代表性的系统有CP M和MS DOS 单用户多任务OS是指只允许一个用户上机 但允许将一个用户程序分为若干个任务并发执行 从而有效地改善系统的性能 最具代表性的是OS 2和Windows 34 1 3 2多道批处理操作系统 多道性 内存中可同时驻留多道程序 其中某一道程序占用CPU 当由于某种原因该程序暂时不能运行时 CPU立即转去执行另一道程序 成批性 用户提交的作业成批地送入系统 在整个运行过程中 用户不能干预作业的运行 无序性 作业的执行顺序与进入内存的顺序无关 先进入内存的作业可能最后完成 后进入内存的作业也可能最早完成 调度性 一道作业要运行必须经过两次调度 作业调度和进程调度 35 1 3 3分时操作系统 36 多路性 允许同一主机联接多台终端 独立性 每一用户独占一个终端 及时性 用户请求能及时响应 交互性 可人机对话 37 1 3 4实时操作系统 实时系统 Real TimeSystem 是指系统能及时 即实时 响应外部事件的请求 在规定的时间内完成对该事件的处理 并控制所有实时任务协调一致地运行 实时操作系统是一种响应时间快 可靠性很高的操作系统 但不强求系统资源的利用率 实时系统又分为实时控制系统和实时信息处理系统 实时控制系统 如工业控制 实时信息处理系统 如联网订票系统 38 2 实时系统的特征高响应性 高可靠性 实时系统常常用于实时控制方面 因此要求高可靠性与 高安全性 批处理 分时 实时系统是三种基本的操作系统类型 一个实际的操作系统可能兼有三者或其中两者的功能 这样的操作系统称为 通用操作系统 39 1 3 5网络操作系统 网络操作系统 NOS 是指在通常的操作系统中增加了实现网络低层协议功能和网络设备管理功能 从而能提供网络通信和网络服务的操作系统 网络操作系统的模式 客户 服务器模式 Client Server 对等模式 Peer to Peer 40 1 3 6分布式操作系统 分布式操作系统 DistributedOperatingSystem 指在各处理器之间采用无主从关系来设计的操作系统 所有的系统任务可以在系统中任何处理器上运行 系统有高度的并行性和有效的同步方法来有效的控制和协调任务的并行执行 41 分布式操作系统的功能资源管理 在分布式OS中 系统中的所有资源由OS统一管理和调度 任务分配 在分布式OS中 以一组能并行执行的任务集为单位 同时把它们分配到多个处理器上 进程迁移 将一些进程从一个系统迁移到另一个系统去运行 以均衡各处理器的负载 或加快计算的速度 并保持不同处理器上的进程能严格同步执行 42 嵌入式操作系统 什么是嵌入式系统 在各种设备 装置或系统中 完成特定功能的软硬件系统它们是一个大设备 装置或系统中的一部分 这个大设备 装置或系统可以不是 计算机 通常工作在反应快或对处理时间有较严格要求环境中由于它们被嵌入在各种设备 装置或系统中 因此称为嵌入式系统 43 嵌入式操作系统的应用 44 1 4操作系统的特征与功能 操作系统的特征 并发性共享性虚拟性异步性 45 操作系统的功能 处理器管理存储器管理设备管理作业管理文件管理 46 1 5操作系统的结构设计模式 模块化结构层次化结构客户机 服务器结构微内核结构 47 1 5 1模块化结构 图1 5模块化OS的结构 48 1 5 2层次化结构 DOS操作系统的层次化结构 49 1 5 3客户 服务器结构 图1 6单机环境下的客户 服务器模式 50 1 5 4微内核结构 微内核的设计目标是使操作系统的内核尽可能小 即内核仅提供进程间的通信 某些存储管理 有限的低级进程管理和调度以及低级I O等服务 而其他所有的服务尽量在用户级完成 这样的操作系统称为服务器化的操作系统 51 1 6网络操作系统 网络操作系统 就是在计算机网络中 管理一台或多台主机的硬件资源 支持网络通信 提供网络服务的程序集合 根据工作模式可归纳为三种类型 集中式客户 服务器模式 C S 对等式 52 网络操作系统的基本功能 提供高效而可靠的网络通信能力 网络共享资源的管理提供多种网络服务网络管理功能 网络管理最主要的任务是安全管理 互操作能力 互操作是指在客户 服务器模式的LAN环境下 连接在服务器上的多种客户机和主机 不仅能与服务器通信 而且还能以透明的方式访问服务器上的文件系统 53 1 7Windows2003操作系统 Windows操作系统的发展 54 55 Windows2003的特点 1 友好的用户界面2 非凡的稳定性能3 方便的系统可管理性4 强大的网络功能5 可靠的安全性 56 Windows2003的结构 57 1 7本章小结 操作系统的概念操作系统的功能操作系统的特征操作系统的类型 58 课堂练习 1 计算机的操作系统是一种 A 应用软件B 系统软件C 工具软件D 字表处理软件2 用户要在程序以及获得系统帮助 必须通过 A 进程调度B 作业调度C 键盘命令D 系统调用3 操作系统是对 进行管理的软件 A 软件B 硬件C 计算机资源D 应用程序 B D C 59 4 从用户的观点看 操作系统是 A 用户与计算机之间的接口B 控制和管理计算机资源的软件C 合理地组织计算机工作流程的软件D 由若干层次的程序按一定的结构组成的