计算机软件技术基础

计算机软件技术基础 操作系统 1 第2页 3 1概述 操作系统的定义操作系统的发展历史操作系统的功能操作系统的类型 第3页 计算机硬件系统的组成 显示器 键盘 CPU 处理机 内存 计算机一般由 处理机 CPU 存储器及I O设备组成 问题 如此多而复杂的硬件 用户如何控制和使用呢 为计算机配置操作系统 1 操作系统的定义 第4页 操作系统的地位 1 裸机的使用是不方便的 2 在裸机之上装配一些基本的控制软件 让这些软件自动完成基本功能 3 在这些软件的基础之上进行扩充和完善 提供给用户所要求的功能 操作系统是 紧靠硬件的第一层软件 第5页 什么是操作系统 操作系统是计算机系统中直接控制和管理各种软硬件资源 以方便用户充分而有效地利用这些资源的程序的集合 实体 对象 目标 手段 第6页 操作系统的目标 方便性 提供给用户易用统一的手段有效性 有效地控制各种软硬件资源 使之得到充分利用保持忙碌和有序占用合理组织系统工作流程 改善系统性能提高系统效率为用户方便的使用计算机提供良好的环境提高用户使用效率可扩充性 模块化 易添加和修改开放性 对应用程序最大可能的提供开放统一的环境应用程序能方便地移植和互操作 第7页 操作系统的作用 作用1 向用户提供接口 作用2 管理系统资源 操作系统是位于用户和计算机系统之间的接口从用户角度 用户可以通过各种接口 获得访问 使用系统资源的能力 从系统角度 系统在有序管理计算机硬件系统前提下 向用户提供调用接口 处理机管理 纪录处理机状态 按策略分配处理机 存储器管理 纪录存储器使用情况 按策略分配 保护信息不受破坏 I O管理 按要求和策略分配设备 优化设备调度 提高设备使用效率 信息管理 以文件方式组织信息 方便的查询和保护 第8页 2 操作系统的发展历史 从人工操作到机器自动处理人工操作缓慢机器按照事先编辑好的过程完成任务的转换 无操作系统 从联机I O到脱机I OCPU速度迅速提高而I O设备依然缓慢 CPU化大量时间等待设备输入输出在外围机控制下进行 从单道程序处理到多道程序同时处理 监督程序 执行系统 操作系统 第9页 标志着操作系统形成的两大技术 1 1 多道程序设计技术 定义 多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序 它们在管理程序的控制下相互穿插地运行 特征 多道 主存中同时存放几道相互独立的程序 宏观上并行 几道程序都处于运行过程中 从用户的角度来看 它们在同时推进 微观上串行 任意一个时刻 只能有一个程序占有处理机 从处理机的角度来看 多道程序轮流使用处理机 它们是交替推进的 第10页 程序A和B都得到了推进 并发 第11页 2 分时技术 标志着操作系统形成的两大技术 2 把CPU响应时间分成若干个小时间单位 时间片 轮流分配给各个联机用户使用 如果一个用户程序在分配给它的时间片内没有完成 则暂时中断执行 等待下一轮计算 问题背景 联机工作方式让用户通过控制台 终端 直接操作 控制自己程序运行的操作方式称为联机工作方式 但是如何让一台计算机同时为多个用户服务 而且还能让每个用户都觉得自己是在独占这台计算机呢 第12页 3 操作系统的功能 用户接口 提供用户使用计算机资源的方式 包括人机交互方式 命令方式 和从程序中调用计算机资源的方式 系统调用方式 资源管理功能处理机管理存储器管理设备管理软件资源管理 文件系统 第13页 处理机管理 一般的计算机中只有一个处理机 处理机是计算机系统中竞争最为激烈的资源 处理机管理负责处理机的调度 分配 回收 保证处理机能得到充分的利用 存储器管理 存储器管理特指对内存资源的管理 程序必须进入内存才能运行 因此内存也是计算机系统中的紧俏资源 存储器管理功能有 内存分配与回收 地址映射 存储保护 内存的扩充 第14页 设备管理 负责计算机系统中除CPU和内存外的所有外部设备的管理 包括 设备分配 设备传输控制 设备无关性 软件资源管理 文件系统 负责管理系统中的所有程序 数据以及文档资料等信息 这些信息以文件的形式存在 因此软件资源管理也称文件系统 主要功能包括 文件存储空间管理 文件目录管理 文件控制管理 第15页 4 操作系统的类型 1 批量操作系统 背景 系统资源十分昂贵手工输入作业的速度与CPU的速度不匹配解决方案 作业成批进入系统后备队列系统按照一定的策略自动调度作业运行发展 单道批处理系统多道批处理系统 第16页 第17页 批量操作系统的特点 资源利用率高 吞吐量大能根据作业对系统资源的需求和系统当前状态 充分调度资源 周转时间长 无交互能力作业进入系统后 系统自动调度 管理员或用户不能干预系统的调度 第18页 2 分时操作系统 分时系统的提出 解决人机交互问题 进行及时响应 多用户共享主机 一台连接多个终端的计算机称为分时计算机 在分时计算机上采用分时技术实现的操作系统称为分时操作系统 分时系统的特点 多路性 多个联机用户同时使用一台计算机 独占性 每个联机用户都感觉是独占计算机 交互性 用户采用 一问一答 的方式使用计算机 第19页 每个用户都获得了满意的响应速度 感觉系统是为其独享的 第20页 3 实时操作系统 实时系统的提出 分时系统的响应往往要等待一个循环周期 实时系统必须在规定的时间内对用户请求或外部事件及时响应 能满足用户响应时限要求的操作系统称为实时操作系统 实时控制实时采集现场数据 完成自动化控制特点 响应速度足够快可靠性高例 导弹导航 实时信息处理根据用户要求进行信息检索和处理特点 强大的数据库操作简便 查询快速例 远程订票系统 第21页 4 个人计算机操作系统 磁盘操作系统其代表的是MS DOS设备管理 文件系统功能Windows系统图形用户界面多任务 多线程可剥夺式调度段页式虚拟存储管理技术动态连接 第22页 小结 操作系统是计算机上必须配置的系统软件 它是计算机的 管家 负责计算机系统中所有软硬件资源的管理 目标是为了方便用户充分而有效地利用这些资源