操作系统 第一章绪论

第一章操作系统引论 1 0绪论1 1操作系统的形成1 2操作系统的基本类型1 3操作系统的特征和功能1 4操作系统的发展 一 什么是操作系统 1 0绪论 操作系统是为了达到方便用户和提高资源利用率的目的而设计的 控制和管理计算机硬件和软件资源 合理地组织计算机工作流程的程序的集合 1 计算机系统组成 硬件 系统本身和用户作业赖以活动的物质基础和工作系统 包括 CPU 运算器和控制器 存储器 输入 输出设备 一 什么是操作系统 1 0绪论 软件 程序 数据包括 系统软件 OS 语言处理程序 MASM 编译程序 连接装配程序 多种工具软件等 应用软件 为多种应用目的而编制的程序 一 什么是操作系统 1 0绪论 2 工作流程 例如 两个作业的运行 运行方式一 两个作业顺序执行 运行方式二 两个作业交替执行 3 设计目的 对内管理 合理组织计算机工作流程 提高资源利用率 对外方便用户 通过命令方式 例如 DOS 系统调用 操作系统定义 二 操作系统在计算机系统中的位置 作用 1 0绪论 所有系统应用程序及更上层的用户程序都在操作系统虚拟机上运行 它们受操作系统的统一管理和控制 通过操作系统使用各种系统资源来完成特定的任务 从结构上看 操作系统是系统应用程序 是用户程序与物理计算机之间的接口 推动操作系统发展的主要动力 不断提高计算机资源利用率 方便用户 器件的不断更新换代 计算机体系结构的不断发展 1 1操作系统的形成 1 1 1人工操作阶段 1 1操作系统的形成 1 操作方式 缺点 输入 纸带 电传都可能出错多个用户不能同时使用 2 特点 用户独占全机 资源利用率低机等人 CPU等待人工操作 装带 卸带时 1 1 2脱机输入输出技术 1 1操作系统的形成 1 引入 为缓解人机矛盾 CPU速度与I O设备速度不匹配的矛盾 2 脱机输入输出方式 批处理技术 1 1 2脱机输入输出技术 1 1操作系统的形成 程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的 或者说是在脱离主机情况下进行的 故称为脱机输入输出方式 反之为联机输入输出方式 2 脱机输入输出方式 优点 减少了CUP的空闲时间 缓解了人机矛盾 缓和了CUP和I O设备速度不匹配的矛盾 进一步减少CPU空闲时间 1 1 3批处理技术 单道批处理技术 1 1操作系统的形成 1 作业 用户在一次上机时 要求计算机所做工作的总和 由作业步完成 作业步 作业中较为独立的部分 1 1 3批处理技术 单道批处理技术 1 1操作系统的形成 2 批处理技术 在磁带中有若干作业 一批作业 配有专门编制的监督程序 主机一启动 以监督程序自动完成作业的切换 使作业自动的一个接一个的处理 优点 实现作业自动转接 克服了机等人 缺点 输入时 主机空闲 计算时 外围设备空闲 计算机使用效率仍然不高 脱机输入输出技术 1 1 3批处理技术 单道批处理技术 1 1操作系统的形成 3 单道批处理技术的特征 自动性 顺序性 单道性 1 1 4多道批处理技术 1 1操作系统的形成 一 多道批处理技术 1 引入 提高资源利用率 2 思想 内存中同时存放几道相互独立的程序 一个I O时 另一个用CPU 多道程序合理搭配交替运行 充分利用资源 提高效率 3 图例 1 1 4多道批处理技术 1 1操作系统的形成 1 1 4多道批处理技术 1 1操作系统的形成 二 多道程序处理技术需解决的问题 处理机管理问题 CPU分配和回收内存管理问题 内存分配 扩充和回收I O设备的管理问题文件管理问题作业管理问题 1 1操作系统的形成 结论 操作系统是在不断改善计算机系统性能和提高资源利用率 方便用户的过程中诞生的 多道程序设计技术的出现 标志着操作系统的诞生 1 2 1批处理系统 1 2操作系统的基本类型 内存任何时候只有一道作业 FCFS 内存同时有多道作业 不一定FCFS 先分配除处理机以外的硬件资源 分配处理机 进程调度 1 2 1批处理系统 1 2操作系统的基本类型 二 特征 1 资源利用率高 2 系统吞吐量大 3 平均周转时间长 4 无交互能力 1 2 2分时系统 1 2操作系统的基本类型 用户的需求具体表现在以下几个方面 1 人 机交互 2 共享主机 3 便于用户上机 一 分时系统 Time SharingSystem 的产生 1 2 2分时系统 1 2操作系统的基本类型 二 分时系统 多个用户同时使用一台计算 互不干扰 就象独占一样 一般采用时间片轮转的方式 使一台计算机为多个终端服务 对每个用户能保证足够快的时间响应 并提供交互会话能力 1 2 2分时系统 1 2操作系统的基本类型 三 实现方法 调入 调出 开销大 CPU利用率低 充分利用CPU 内存 多道作业 1 2 2分时系统 1 2操作系统的基本类型 四 分时系统特征 1 多路性 2 独立性 3 及时性 4 交互性 1 2 3实时系统 1 2操作系统的基本类型 所谓 实时 是表示 及时 而实时系统 Real TimeSystem 是指系统能及时 或即时 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 实时控制 实时信息系统 特点 1 及时性 2 可靠性 3 连续人机对话 4 过载保护 1 3 1操作系统的特征 1 3操作系统的特征和功能 一 并发 1 并行性 两个或两个以上的操作在同一时刻发生 2 并发性 两个或两个以上的操作在同一时间间隔内发生 3 多道程序与并发性 4 操作系统应能控制和管理并发活动 1 3 1操作系统的特征 1 3操作系统的特征和功能 二 共享 2 类型 互斥共享方式同时访问方式 1 共享 系统中的资源供内存中多个并发执行的进程共同使用 4 操作系统应能实现共享 3 并发与共享 互为存在条件 共享以并发为条件 共享影响并发 1 3 1操作系统的特征 1 3操作系统的特征和功能 三 虚拟 2 虚拟 并发 共享关系