操作系统概述ppt课件

1、Network Optimization Expert Team操 作 系 统薛薛 海海 丽丽 Email: Network Optimization Expert Team为什么要学习操作系统n开发操作系统或修改现有的操作系统开发操作系统或修改现有的操作系统n加深对使用的操作系统的理解，有利于深入编程加深对使用的操作系统的理解，有利于深入编程n编程时借鉴操作系统的设计思想和算法编程时借鉴操作系统的设计思想和算法n选择使用操作系统选择使用操作系统Network Optimization Expert Teamn教学目的:掌握操作系统概念掌握操作系统概念了解操作系统结构了解操作系统结构熟悉操作系

2、统算法熟悉操作系统算法为并发高级程序设计和操作系统使用，管理，开发打基础为并发高级程序设计和操作系统使用，管理，开发打基础为其它课程学习提供知识保障为其它课程学习提供知识保障锻炼思维锻炼思维n重点与难点：操作系统各种算法的理解和掌握操作系统各种算法的理解和掌握。Network Optimization Expert Team第一章第一章 操作系统引论操作系统引论1.0 1.0 什么是操作系统什么是操作系统1.1 1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用 1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1.3 1.3 操作系统的基本特性操作系统的基本特性 1.4 1.4 操作系统的

3、主要功能操作系统的主要功能 1.5 1.5 操作系统的结构设计操作系统的结构设计 Network Optimization Expert Team1.0 1.0 什么是操作系统什么是操作系统1.0.1 1.0.1 计算机系统的组成计算机系统的组成1.0.2 1.0.2 操作系统的定义操作系统的定义1.0.3 1.0.3 操作系统在软硬件层次中的地位操作系统在软硬件层次中的地位 Network Optimization Expert Team1.0.1 1.0.1 计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统主要由硬件和软件两部分组成：计算机系统主要由硬件和软件两部分组成：n硬件部分：指其物理装置

4、本身，包括各种处理器（如中央处理器、输入输出处理和该硬件部分：指其物理装置本身，包括各种处理器（如中央处理器、输入输出处理和该系统中的其他处理器）、存储器、输入输出设备和通信装置；系统中的其他处理器）、存储器、输入输出设备和通信装置；n软件部分：指由计算机硬件执行以完成一定任务的所有程序及其数据。软件部分：指由计算机硬件执行以完成一定任务的所有程序及其数据。Network Optimization Expert Team输入设备：输入设备：键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：输出设备：显示器、打印机显示器、打印机 外外 存：软、硬盘、光盘、闪存存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网

5、卡、调制解调器等网络设备：网卡、调制解调器等计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器随机存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统：操作系统：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序：诊断程序、排错程序等实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统办公软件包、数据库管理系统 Network Optimization Expert

6、Team1.0.1 1.0.1 计算机系统的组成计算机系统的组成 现代计算机系统主要包含一个或多个处理器、若干主存、时钟、终端、磁盘、网络接现代计算机系统主要包含一个或多个处理器、若干主存、时钟、终端、磁盘、网络接口及其他输入口及其他输入/输出设备，是一个非常复杂的系统。输出设备，是一个非常复杂的系统。物理设备微程序机器语言操作系统编译器编辑器命令解释器银行系统航空订票系统 探 险 游 戏应用程序系统程序硬件Network Optimization Expert Team1.0.2 操作系统的定义操作系统的定义 操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬资源的分配、调度工作操作系统

7、是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬资源的分配、调度工作，控制和协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工，控制和协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率、高度自动化、高利用率和高可靠性。作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率、高度自动化、高利用率和高可靠性。 操作系统（操作系统（operating system，简称，简称OS）Network Optimization Expert Team1.0.3 操作系统在软硬件层次中的地位操作系统在软硬件层次中的地位 计算机硬件操作系

8、统系统工具应用软件应用用户应用开发人员操作系统开发人员硬件层硬件层操作系统内核操作系统内核 C C库库/ /数学库数学库/ /图形库图形库/ /窗口库等窗口库等数据库应数据库应用用系统调用库系统调用库数据库管数据库管理器理器命令解释命令解释器器编译器编译器编辑器编辑器Network Optimization Expert Team1.1 1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1.1.1 1.1.1 操作系统的目标操作系统的目标1.1.2 1.1.2 操作系统的作用操作系统的作用1.1.3 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力Network Optimiza

9、tion Expert Team1.1.1 操作系统的目标操作系统的目标 目前存在着多种类型的目前存在着多种类型的OS，不同类型的，不同类型的OS，其目标各有所侧重。通常在计算机，其目标各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的硬件上配置的OS，其目标有以下几点：，其目标有以下几点： 1. 方便性方便性 2. 有效性有效性 3. 可扩充性可扩充性 4. 开放性开放性 Network Optimization Expert Team1.1.2 操作系统的作用操作系统的作用 OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者O

10、S用作扩充机器用作扩充机器Network Optimization Expert Team1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。或者说，用户在来使用计算机系统。或者说，用户在OS帮助下，能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。帮助下，能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。 应注意，应注意，OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。 Network Optimization

11、 Expert TeamOS作为接口的示意图作为接口的示意图 用用 户户应用程序应用程序系统调用系统调用 命令命令 图标、窗口图标、窗口操作系统操作系统计算机硬件计算机硬件1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口Network Optimization Expert Team 用户可以通过以下三种方式来使用操作系统：用户可以通过以下三种方式来使用操作系统： (1) 命令方式。这是指由命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令提供了一组联机命令(语言语言)， 用户可通过键盘输入有关用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。命令，来直接操纵计算机系统。 (

12、2) 系统调用方式。系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。系统调用，来操纵计算机。 (3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。程序。 1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口Network Optimization Expert Team1.1.2 操作系统的作用操作系统的作用 OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系

13、统之间的接口OS作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者OS用作扩充机器用作扩充机器Network Optimization Expert Teamn 处理机管理：用于分配和控制处理机；处理机管理：用于分配和控制处理机；n 存储器管理：存储器管理： 主要负责内存的分配与回收；主要负责内存的分配与回收；n I/O设备管理：负责设备管理：负责I/O设备的分配与操纵；设备的分配与操纵；n 文件管理：文件管理： 负责文件的存取、共享和保护。负责文件的存取、共享和保护。 2. OS作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者Network Optimization Expert Te

14、am1.1.2 操作系统的作用操作系统的作用 OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者OS用作扩充机器用作扩充机器Network Optimization Expert Team 3. OS用作扩充机器用作扩充机器n 把覆盖了软件的机器称为扩充把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。机器或虚机器。n OS包含了若干个层次，因此包含了若干个层次，因此在裸机上覆盖在裸机上覆盖OS后，便可获得后，便可获得一台功能显著增强，使用极为方一台功能显著增强，使用极为方便的多层扩充机器或多层虚机器。便的多层扩充机器或多层虚

15、机器。Network Optimization Expert Team1.1.3 推动操作系统发展的主要动力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不断提高计算机资源利用率 2. 方便用户方便用户 3. 器件的不断更新换代器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展计算机体系结构的不断发展 Network Optimization Expert Team1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1.2.1 1.2.1 无操作系统计算机系统无操作系统计算机系统1.2.2 1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统1.

16、2.4 1.2.4 分时系统分时系统1.2.5 1.2.5 实时系统实时系统Network Optimization Expert Team计算机及操作系统的形成和发展计算机及操作系统的形成和发展n计算机的发展过程计算机的发展过程1946-1955：第一代：第一代电子管时代电子管时代1955-1965：第二代：第二代晶体管时代晶体管时代1965-1980：第三代：第三代集成电路时代集成电路时代1980至今：至今： 第四代第四代大规模集成电路时代大规模集成电路时代n操作系统的发展阶段操作系统的发展阶段第一代计算机：手工操作阶段（无操作系统）第一代计算机：手工操作阶段（无操作系统）第二代计算机：批

17、处理（早期）、执行系统第二代计算机：批处理（早期）、执行系统第三代计算机：操作系统形成第三代计算机：操作系统形成批处理操作系统、分时操作系统批处理操作系统、分时操作系统第四代计算机：个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统第四代计算机：个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统Network Optimization Expert Team1.2.1 无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统 1. 人工操作方式人工操作方式 电子管计算机时代（电子管计算机时代（1945年到年到50年代中期），无操作系统。由手工控制作业的输入输出年代中期），无操作系统。由手工控制作业的输入输出,

18、通过控制台开关启动程序运行。通过控制台开关启动程序运行。 用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，启动输入机把程序和数据用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，启动输入机把程序和数据送入计算机，然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用户拿走打印结果，并卸下送入计算机，然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用户拿走打印结果，并卸下纸带。纸带。 缺点：缺点：(1) 用户独占全机用户独占全机 (2) CPU等待人工操作。等待人工操作。 Network Optimization Expert Team 2. 脱机输入脱机输入/输出输出(Off-Line I/O)

19、方式方式 用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，在外围机的控制下，用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，在外围机的控制下，输入到磁带上，当输入到磁带上，当CPU需要时，从磁带高速调入内存。需要时，从磁带高速调入内存。 输出时，输出时，CPU直接高速把数据从内存送到磁带，然后在另一台外围机的控制下，将直接高速把数据从内存送到磁带，然后在另一台外围机的控制下，将磁带上的结果通过输出设备输出。磁带上的结果通过输出设备输出。1.2.1 无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统 Network Optimization Expert Team两种输入输出方式：两种输入

20、输出方式：脱机输入脱机输入/ /输出（输出（OffOffLine I/OLine I/O）方式）方式 ； 在脱离主机的情况下输入输出程序和数在脱离主机的情况下输入输出程序和数据据联机输入联机输入/ /输出（输出（OnOnLine I/OLine I/O）方式；在主机的直接控制下输入输出程序和数据）方式；在主机的直接控制下输入输出程序和数据1.2.1 无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统 Network Optimization Expert Team脱机脱机I/O方式的主要优点如下：方式的主要优点如下：减少了减少了CPU的空闲时间。的空闲时间。 (2) 提高提高I/O速度。速度。 输入

21、设备输入设备外围机外围机磁盘磁盘主机主机外围机外围机输出设备输出设备 脱机脱机I/O示意图示意图Network Optimization Expert Team1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1.2.1 1.2.1 无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统1.2.2 1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统1.2.4 1.2.4 分时系统分时系统1.2.5 1.2.5 实时系统实时系统Network Optimization Expert Team1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统(Simple Batch P

22、rocessing System) 1. 单道批处理系统的处理过程单道批处理系统的处理过程 单道批处理系统的处理流程单道批处理系统的处理流程 图图把下一个作业的源程序转把下一个作业的源程序转换为目标程序换为目标程序源程序源程序有错吗？有错吗？否否装装 配配目标程序目标程序还有下还有下一个作业？一个作业？是是否否停止停止运运 行行目标程序目标程序是是开始开始Network Optimization Expert Team2. 单道批处理系统的特征单道批处理系统的特征 单道批处理系统是最早出现的一种单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地说，它只能算作是，严格地说，它只能算作是OS的前身而并非的

23、前身而并非是现在人们所理解的是现在人们所理解的OS。尽管如此，该系统比起人工操作方式的系统已有很大进步。尽管如此，该系统比起人工操作方式的系统已有很大进步。 该系统的主要特征如下：该系统的主要特征如下： (1) 自动性。自动性。 (2) 顺序性。顺序性。 (3) 单道性。单道性。 Network Optimization Expert Team1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1.2.1 1.2.1 无操作系统计算机系统无操作系统计算机系统1.2.2 1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统1.2.4 1.2.4 分时系统

24、分时系统1.2.5 1.2.5 实时系统实时系统Network Optimization Expert Team1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统 123321Network Optimization Expert Team1. 多道程序设计的基本概念多道程序设计的基本概念 在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，它无法充分利用系统中的所有资源，在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，它无法充分利用系统中的所有资源，致使系统性能较差。致使系统性能较差。 为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在60年代中期又引入了多道程序设计年代中期又引入了多道

25、程序设计技术，由此而形成了多道批处理系统。技术，由此而形成了多道批处理系统。(Multiprogrammed Batch Processing System) 多道批处理系统中，多道批处理系统中， 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。和系统中的各种资源。Network Optimization Expert Team在在OS

26、中引入多道程序设计技术可带来以下好处：中引入多道程序设计技术可带来以下好处：(1)提高提高CPU的利用率。的利用率。(2) 可提高内存和可提高内存和I/O设备利用率。设备利用率。1. 多道程序设计的基本概念多道程序设计的基本概念 (3) 增加系统吞吐量（在单位时间内完成的总工作量）。增加系统吞吐量（在单位时间内完成的总工作量）。Network Optimization Expert Team将内存分几个部分，每一部分存放不同的作将内存分几个部分，每一部分存放不同的作业，当一个作业等待业，当一个作业等待I/O操作完成时，另一个操作完成时，另一个作业可以使用作业可以使用CPU；如果内存中可以存放足

27、；如果内存中可以存放足够多的作业，则够多的作业，则CPU的利用率可以接近的利用率可以接近100%。内存中有三个作业的一个多道程序系统内存中有三个作业的一个多道程序系统 现场保护现场保护/ /恢复恢复: :指处理机从一个作业向另一个作业切换时进行的有关寄存器值的保护指处理机从一个作业向另一个作业切换时进行的有关寄存器值的保护/ /恢复。恢复。Network Optimization Expert Team通道和中断技术 60年代初，发展了通道技术和中断技术，这些技术的出现使监督程序在负责作业运行的同时提供I/O控制功能，也使多道程序处理成为可能。n通道：用于控制通道：用于控制I/OI/O设备与内

28、存间的数据传输。启动后可独立于设备与内存间的数据传输。启动后可独立于CPUCPU运行，实现运行，实现CPUCPU与与I/OI/O的并行。的并行。通道有专用的通道有专用的I/OI/O处理器，可与处理器，可与CPUCPU并行工作并行工作可实现可实现 I/OI/O联机处理联机处理n中断是指中断是指CPUCPU在收到外部中断信号后，停止原来工作，转去处理该中断事件，完毕后回到在收到外部中断信号后，停止原来工作，转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。原来断点继续工作。中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务并保存现场），中断处中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务

29、并保存现场），中断处理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原有任务理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原有任务可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限定）可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限定）n监督程序发展为执行系统监督程序发展为执行系统(executive system)(executive system)，常驻内存，常驻内存Network Optimization Expert Team2. 多道批处理系统的特征多道批处理系统的特征 多道性多道性 (2) 无序性无序性 (3) 调度性调度性作业调度、进程调度作业调度、进程调度 Network

30、Optimization Expert Team3. 多道批处理系统的优缺点多道批处理系统的优缺点 系统吞吐量：系统在单位时间内所完成的总工作量。系统吞吐量：系统在单位时间内所完成的总工作量。作业的周转时间：是指从作业进入系统开始，直至其完成并退出系统为止所经历的时间。作业的周转时间：是指从作业进入系统开始，直至其完成并退出系统为止所经历的时间。优点优点资源利用率高。资源利用率高。系统吞吐量系统吞吐量大。大。平均平均周转时间周转时间长。长。无交互能力。无交互能力。缺点缺点资源利用率高。资源利用率高。系统吞吐量系统吞吐量大。大。平均平均周转时间周转时间长。长。无交互能力。无交互能力。资源利用率高

31、。资源利用率高。系统吞吐量系统吞吐量大。大。平均平均周转时间周转时间长。长。无交互能力。无交互能力。优点优点资源利用率高。资源利用率高。系统吞吐量系统吞吐量大。大。平均平均周转时间周转时间长。长。无交互能力。无交互能力。缺点缺点优点优点资源利用率高。资源利用率高。系统吞吐量系统吞吐量大。大。平均平均周转时间周转时间长。长。无交互能力。无交互能力。缺点缺点优点优点资源利用率高。资源利用率高。系统吞吐量系统吞吐量大。大。平均平均周转时间周转时间长。长。无交互能力。无交互能力。Network Optimization Expert Team4. 多道批处理系统需要解决的问题多道批处理系统需要解决的问

32、题 处理机管理问题。处理机管理问题。 (2) 内存管理问题。内存管理问题。 (3) I/O设备管理问题。设备管理问题。 (4) 文件管理问题。文件管理问题。 (5) 作业管理问题。作业管理问题。 Network Optimization Expert Team1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1.2.1 1.2.1 无操作系统计算机系统无操作系统计算机系统1.2.2 1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统1.2.4 1.2.4 分时系统分时系统1.2.5 1.2.5 实时系统实时系统Network Optimizatio

33、n Expert Team1.2.4 1.2.4 分时系统分时系统 1. 分时系统分时系统(Time-Sharing System)的产生的产生 推动多道批处理系统形成和发展的动力是提高资源利用率和系统吞吐量。推动多道批处理系统形成和发展的动力是提高资源利用率和系统吞吐量。 推动分时系统形成和发展的主要动力是用户的需要：推动分时系统形成和发展的主要动力是用户的需要：（1 1）人机交互）人机交互（2 2）共享主机）共享主机（3 3）便于用户上机）便于用户上机Network Optimization Expert Team主机主机终端终端 分时系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同

34、时允许多个用户分时系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的键盘，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。通过自己的键盘，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。Network Optimization Expert Team2. 分时系统实现中的关键问题分时系统实现中的关键问题 如何使用户能与自己的作业进行交互。即当用户在自己的终端上键入命令时，系如何使用户能与自己的作业进行交互。即当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回给用户。即使有多个用户同时通过统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回给用户。即使有多个用

35、户同时通过自己的键盘键入命令，系统也应能全部地及时接收并处理。自己的键盘键入命令，系统也应能全部地及时接收并处理。(1) 及时接收（多路卡和缓冲区）及时接收（多路卡和缓冲区） (2) 及时处理及时处理 （作业直接进入内存，划分时间片）（作业直接进入内存，划分时间片）Network Optimization Expert Team3. 分时系统的特征分时系统的特征 多路性。多路性。(2) 独立性。独立性。 (3) 及时性。及时性。 (4) 交互性。交互性。 Network Optimization Expert Team1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1.2.1 1.2.1

36、 无操作系统计算机系统无操作系统计算机系统1.2.2 1.2.2 单道批处理系统单道批处理系统1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统1.2.4 1.2.4 分时系统分时系统1.2.5 1.2.5 实时系统实时系统Network Optimization Expert Team1.2.5 实时系统实时系统 实时系统实时系统(Real-Time System)是指系统能及时是指系统能及时(或即时或即时)响应外部事件的请求，在规定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。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。 1.

37、应用需求应用需求 实时控制：通常是指以计算机为中心的生产过程控制系统和武器控制系统。实时控制：通常是指以计算机为中心的生产过程控制系统和武器控制系统。(2) 实时信息处理：通常是指对信息进行实时处理的系统。实时信息处理：通常是指对信息进行实时处理的系统。Network Optimization Expert Team2. 实时任务的分类实时任务的分类 1) 1) 按任务执行时是否呈现周期性来划分按任务执行时是否呈现周期性来划分周期性实时任务周期性实时任务 外部设备发出周期性的激励信号。外部设备发出周期性的激励信号。(2)(2)非周期性实时任务非周期性实时任务 外部设备所发出的激励信号并无明显的

38、周期性，但都必须联系着一个截止时间外部设备所发出的激励信号并无明显的周期性，但都必须联系着一个截止时间(Deadline)(Deadline)。它又可分为：它又可分为： 开始截止时间开始截止时间任务在某时间以前必须开始执行任务在某时间以前必须开始执行 完成截止时间完成截止时间任务在某时间以前必须完成任务在某时间以前必须完成 Network Optimization Expert Team2) 根据对截止时间的要求来划分根据对截止时间的要求来划分 (1) 硬实时任务硬实时任务(hard real-time task)。系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能。系统必须满足任务对截止时间的要求，

39、否则可能出现难以预测的结果。出现难以预测的结果。 (2) 软实时任务软实时任务(Soft real-time task)。它也联系着一个截止时间，但并不严格，若偶尔。它也联系着一个截止时间，但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间，错过了任务的截止时间， 对系统产生的影响也不会太大。对系统产生的影响也不会太大。 Network Optimization Expert Team3. 实时系统与分时系统特征的比较实时系统与分时系统特征的比较 多路性。多路性。 (2) 独立性。独立性。 (3) 及时性。及时性。 (4) 交互性。交互性。 (5) 可靠性。可靠性。 Network Optimizatio

40、n Expert Team1.3 1.3 操作系统的基本特性操作系统的基本特性 1.3.1 1.3.1 并发（并发（ConcurrenceConcurrence）1.3.2 1.3.2 共享（共享（SharingSharing）1.3.3 1.3.3 虚拟（虚拟（VirtualVirtual）1.3.4 1.3.4 异步性（异步性（AsynchronismAsynchronism）Network Optimization Expert Team1.3.1 并发并发(Concurrence) 所谓并发是指在内存中放多道作业，所谓并发是指在内存中放多道作业， 在在一个时间段一个时间段上来看，每一道

41、作业都能不同程度地上来看，每一道作业都能不同程度地向前推进，但在任何向前推进，但在任何一个时间点一个时间点上只能有一道占用上只能有一道占用CPUCPU。与并发相关的两个概念：与并发相关的两个概念：n串行：在内存中每次只能放一道作业，只有它完串行：在内存中每次只能放一道作业，只有它完全执行完后别的作业才能进入内存执行。全执行完后别的作业才能进入内存执行。n并行：存在于有多个并行：存在于有多个CPUCPU的环境中，在内存中放的环境中，在内存中放多道作业，在任一时间点上都可能有多道多道作业，在任一时间点上都可能有多道作业在不同的作业在不同的CPUCPU上同时执行。上同时执行。Network Opti

42、mization Expert Team1.3.2 共享共享(Sharing) 共享：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用。共享：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用。两种资源共享方式：两种资源共享方式：n 互斥共享方式（临界互斥共享方式（临界/独占资源）独占资源）n 同时访问方式同时访问方式并发与共享互为条件！并发与共享互为条件！Network Optimization Expert Team1.3.3 虚拟虚拟(Virtual) 虚拟是指通过某种技术，将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。虚拟是指通过某种技术，将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物

43、。 用来实现虚拟的技术，被称为虚拟技术。用来实现虚拟的技术，被称为虚拟技术。 在现代在现代 OS 中利用了多种虚拟技术，分别用来实现虚拟处理机、虚拟存储器和虚中利用了多种虚拟技术，分别用来实现虚拟处理机、虚拟存储器和虚拟设备等。拟设备等。Network Optimization Expert Team1.3.4 异步性异步性(Asynchronism) 异步性是指在多道程序的环境下，每个程序不知何时执行、何时暂停，即它们以不异步性是指在多道程序的环境下，每个程序不知何时执行、何时暂停，即它们以不可预知的速度向前推进。可预知的速度向前推进。 但同时，操作系统应保证程序的执行结果是可再现的。即只要

44、运行环境相同，一个但同时，操作系统应保证程序的执行结果是可再现的。即只要运行环境相同，一个作业的多次运行都会得到相同的结果。作业的多次运行都会得到相同的结果。Network Optimization Expert Team1.4 1.4 操作系统的主要功能操作系统的主要功能 1.4.1 1.4.1 处理机管理功能处理机管理功能 1.4.2 1.4.2 存储器管理功能存储器管理功能1.4.3 1.4.3 设备管理功能设备管理功能1.4.4 1.4.4 文件系统管理文件系统管理1.4.5 1.4.5 用户接口用户接口Network Optimization Expert Team1.4.1 处理机

45、管理功能处理机管理功能 处理机是最重要的资源，现代操作系统允许多个程序共享处理机，按照某种算法处理机是最重要的资源，现代操作系统允许多个程序共享处理机，按照某种算法（分时、优先级）交替地使用处理机。（分时、优先级）交替地使用处理机。处理机管理包括以下几方面：处理机管理包括以下几方面：n 进程控制进程控制n 进程同步（进程互斥方式、进程同步方式）进程同步（进程互斥方式、进程同步方式）n 进程通信进程通信n 调度调度Network Optimization Expert Team1.4.2 存储器管理功能存储器管理功能 存储器管理主要是为多道程序的运行提供良好的环境。存储器管理主要是为多道程序的运

46、行提供良好的环境。存储器管理要具备下列功能：存储器管理要具备下列功能：n 内存分配内存分配 n 内存保护：使多道程序间互不干扰内存保护：使多道程序间互不干扰 n 地址映射：把程序中的逻辑地址映射为物理地址地址映射：把程序中的逻辑地址映射为物理地址n 内存扩充：用辅存扩充主存，实现内存扩充：用辅存扩充主存，实现“虚拟存储器虚拟存储器” Network Optimization Expert Team 最庞大、琐碎的部分，因为：最庞大、琐碎的部分，因为： n 物理设备品种繁多、用法各异物理设备品种繁多、用法各异 n 各种外设能和主机并行工作各种外设能和主机并行工作n 主机与各类外设速度极不匹配，级

47、差很大主机与各类外设速度极不匹配，级差很大 1.4.3 设备管理功能设备管理功能Network Optimization Expert Team 设备管理主要是完成用户的设备管理主要是完成用户的 I/O 请求。它的主要功能包括：请求。它的主要功能包括： 缓冲管理：为设备提供缓冲区以缓和缓冲管理：为设备提供缓冲区以缓和CPU同设备的同设备的I/O速度不匹配的矛速度不匹配的矛盾。盾。 设备分配设备分配 设备处理设备处理Network Optimization Expert Team1.4.4 文件管理功能文件管理功能 文件管理主要是使用户能方便、安全地使用各种信息资源。文件管理主要是使用户能方便、

48、安全地使用各种信息资源。主要功能包括：主要功能包括： 文件存储空间的管理文件存储空间的管理 目录管理目录管理 文件的读文件的读/写管理和保护写管理和保护Network Optimization Expert Team1.4.5 用户接口用户接口 为方便用户使用计算机，操作系统还应提供友好的用户接口。为方便用户使用计算机，操作系统还应提供友好的用户接口。该接口通常是以下列方式提供给用户的：该接口通常是以下列方式提供给用户的： 命令接口命令接口程序接口程序接口图形用户接口图形用户接口Network Optimization Expert Team总总 结结本章主要讲了：本章主要讲了：n操作系统的基本概念及发展过程操作系统的基本概念及发展过程n操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用n并发、共享、虚拟、异步等基本概念并发、共享