操作系统第1章

1、操作系统教材：教材：计算机操作系统计算机操作系统第三版第三版汤子瀛等编著汤子瀛等编著西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社指导教师：赵芳指导教师：赵芳办公室：主楼办公室：主楼715715勇于开始，才能找到成功的路国内教材参考书国内教材参考书1南京大学南京大学 孙钟秀院士孙钟秀院士2第四版第四版勇于开始，才能找到成功的路国外教材参考书国外教材参考书12第六版第六版 国外经典国外经典Windows分析教材分析教材操作系统概念第九版操作系统概念第九版国外经典操作系统教材国外经典操作系统教材3国外经典国外经典UNIX教材教材勇于开始，才能找到成功的路 学时与考核学时与考核课时课时理论课理论课56

2、56学时学时+ +实验课实验课8 8学时学时考核考核期末闭卷期末闭卷60%60%：平时成绩平时成绩40%40% ：考勤、实验、课：考勤、实验、课堂表现堂表现地点：主楼地点：主楼715715时间：时间：勇于开始，才能找到成功的路课程的地位及特点课程的地位及特点v 本课程地位专业核心课程考研核心课程技术开发的理论基础v 课程的特点 1、概念多、较抽象，其整体实现思想和技术难于理解 2、 涉及面广（计算机体系结构/硬件、数据结构、算法、程序方法论、软件工程等等） 3、错综复杂：纵横交错操作系统是目前最复杂的软件系统之一。操作系统是目前最复杂的软件系统之一。勇于开始，才能找到成功的路为什么学习操作系统

3、为什么学习操作系统 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；用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道编程时借鉴操作系统的设计思想和算法（比如微编程时借鉴操作系统的设计思想和算法（比如微内核、宏内核等）内核、宏内核等）操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用到其他领域到其他领域存在人们意识不到的大量存在人们意识不到的大量“操作系统操作系统”（如（如: :嵌入嵌入式系统家电、手机）式系统家电、手机）勇于开始，才能找到成功的路课程要求课程要求必须按时上课，勿迟到、早退、

4、旷课，有事提前请假，必须按时上课，勿迟到、早退、旷课，有事提前请假，严禁玩手机严禁玩手机； 课堂上：认真听讲，以听讲讨论为主，加以适当课堂上：认真听讲，以听讲讨论为主，加以适当笔记。笔记。 课后：课后： 做好预习，复习工作；做好预习，复习工作； 必须认真、独立、按时完成作业和实验，必须认真、独立、按时完成作业和实验，且勿且勿抄袭抄袭！勇于开始，才能找到成功的路 第一章 操作系统引论 第二章 进程管理 第三章 处理机调度与死锁 第四章 存储器管理 第五章 设备管理 第六章 文件管理章节安排章节安排勇于开始，才能找到成功的路第一章 操作系统引论操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1操作系统的发

5、展过程操作系统的发展过程2操作系统的基本特性操作系统的基本特性3操作系统的主要功能操作系统的主要功能4OSOS结构设计（了解自学结构设计（了解自学）5勇于开始，才能找到成功的路管理者管理者？CPUCPU存储存储器器输入输入/ /输出设备输出设备各种信息各种信息任务任务操作系统操作系统1 11 1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1 1、什么是操作系统、什么是操作系统勇于开始，才能找到成功的路1 1、什么是操作系统、什么是操作系统l操作系统是控制和管理计算机操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算硬件和软件资源，合理组织计算机工作流程以及方便用户使用计机工作流程以及方便用户

6、使用计算机的算机的程序集合程序集合。1 11 1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用勇于开始，才能找到成功的路11 11 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用（紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下，是其他软件（紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下，是其他软件的共同环境）的共同环境）2 2、操作系统的地位、操作系统的地位操作系统操作系统设计者设计者程序员程序员终端用户终端用户计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构勇于开始，才能找到成功的路11 11 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用3 3、操作系统的设计目标、操作系统的设计目标有效性有效性1方便性方便性2可扩充性可扩充性3开放性开

7、放性4勇于开始，才能找到成功的路11 11 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用&从资源管理的观点从资源管理的观点OSOS作为资源管理器作为资源管理器： 4 4、操作系统的作用、操作系统的作用 在一个计算机系统中，通常都含有各种各样的硬件和软件在一个计算机系统中，通常都含有各种各样的硬件和软件资源。归纳起来可将资源分为四类：资源。归纳起来可将资源分为四类：l处理器处理器l存储器存储器lI/OI/O设备设备l文件文件( (数据和程序数据和程序) )。勇于开始，才能找到成功的路11 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用监视这些资源监视这些资源该资源有多少该资源有多少 （How mu

8、ch)该资源在哪里该资源在哪里 （Where)该资源谁在使用该资源谁在使用 （Whos)该资源有多少可分配该资源有多少可分配 （How many is free)该资源使用历史该资源使用历史 （When)该资源状态如何该资源状态如何 （How)实施某种资源分配策略实施某种资源分配策略: :谁有权获得？何时获得？获得多少？谁有权获得？何时获得？获得多少？分配这种资源：分配这种资源：按已定策略，对符合条件者分配资源按已定策略，对符合条件者分配资源回收这种资源回收这种资源: :使用完，对该资源进行回收，以备再使用使用完，对该资源进行回收，以备再使用勇于开始，才能找到成功的路11 11 操作系统的目标

9、和作用操作系统的目标和作用&从软件分层、扩允机器的观点从软件分层、扩允机器的观点虚拟机：虚拟机：提供硬件的高层界面提供硬件的高层界面( (虚拟机虚拟机),),取消硬件限制，扩充机器，使取消硬件限制，扩充机器，使计算机功能更强大，使用更方便计算机功能更强大，使用更方便图1-2I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节 物理接口硬件用户用户I/O软件物理接口硬件机器指令虚机器I/O操作命令(Read，Write)勇于开始，才能找到成功的路11 11 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用&从服务用户的观点从服务用户的观点OSOS用户与裸机间接口：用户与裸机间接口：操作系统为方便用户使用

10、计算机提供了三种访问操作系统为方便用户使用计算机提供了三种访问接口：接口：1 1）命令接口）命令接口: : 2 2）系统调用接口）系统调用接口: : 3 3）图形、窗口接口：）图形、窗口接口： 编程更为容易，软件可移植性增强；使用更编程更为容易，软件可移植性增强；使用更为方便。为方便。用 户应用程序系统调用 命令 图标、窗口操作系统计算机硬件勇于开始，才能找到成功的路1 11 1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统发展的主要动力是操作系统发展的主要动力是用户的需求用户的需求，并随着计，并随着计算机硬件技术、软件技术的发展而不断发展完善。算机硬件技术、软件技术的发展而不断发展完善。

11、 1 1）提高资源的利用率和系统性能：）提高资源的利用率和系统性能： 2 2）方便用户：）方便用户： 3 3）硬件的发展：）硬件的发展：CPUCPU的位宽度（指令和数据）、的位宽度（指令和数据）、快速外存、新硬件、新技术的出现等。快速外存、新硬件、新技术的出现等。 4 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。5 5、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勇于开始，才能找到成功的路华罗庚说过：华罗庚说过：“学数学如果不做习题，就等于入宝山而空返。学数学如果不做习题，就等于入宝山而空返。”1. 1. 计算机系统由计算机系统由_和和_两部分组两部分组成。成。2. 2

12、. 操作系统是计算机系统的一种系统软件，它以尽操作系统是计算机系统的一种系统软件，它以尽量合理、有效的方式组织和管理计算机的量合理、有效的方式组织和管理计算机的_，并控制程序的运行，使整个计算机系统能高效地运并控制程序的运行，使整个计算机系统能高效地运行。行。3. 3. 简述操作系统在计算机系统中的位置。简述操作系统在计算机系统中的位置。4. 4. 判断：判断：系统初启引导过程不属于操作系统。系统初启引导过程不属于操作系统。勇于开始，才能找到成功的路第二节第二节 操作系统的发展过程操作系统的发展过程v1 1无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统v2 2单道批处理系统单道批处理系统v3 3

13、多道批处理系统多道批处理系统v4 4分时系统分时系统v5 5实时系统实时系统v6 6 微机操作系统的发展微机操作系统的发展勇于开始，才能找到成功的路1.2.1 1.2.1 操作系统的发展过程操作系统的发展过程无操作系统时期无操作系统时期1 1、手工操作方式、手工操作方式（1946-501946-50年代，电子管时代）年代，电子管时代）【特点特点】：计算机资源昂贵计算机资源昂贵 ，没有操作系统，没有操作系统【工作方式工作方式】： 用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员；用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员； 编程语言：为机器语言；编程语言：为机器语言； 输入输出：纸带或卡片

14、；输入输出：纸带或卡片；【计算机的工作特点计算机的工作特点】： 用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低；用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低； CPUCPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；后，手工卸取纸带或卡片；CPUCPU利用率低；利用率低；【主要矛盾主要矛盾】： 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率计算机处理能力的提高，手工操作的低效率 用户独占全机的所有资源；用户独占全机的所有资源；程序员SDProfessional Workstation 6000PRO穿孔程序员卡片盒勇于开

15、始，才能找到成功的路2 2脱机输入脱机输入/ /输出方式输出方式（20世纪世纪50年代末）年代末）该技术是事先将装有用户程序和数据的纸带该技术是事先将装有用户程序和数据的纸带( (或卡片或卡片) )装入纸装入纸带输入机带输入机( (或卡片机或卡片机) )，在一台外围机的控制下，把纸带，在一台外围机的控制下，把纸带( (卡卡片片) )上的数据上的数据( (程序程序) )输入到磁带上。当输入到磁带上。当CPUCPU需要这些程序和需要这些程序和数据时，再从磁带上将其高速地调入内存。数据时，再从磁带上将其高速地调入内存。1.2.1 1.2.1 操作系统的发展过程操作系统的发展过程无操作系统时期无操作系

16、统时期图图1-31-3脱机脱机I/OI/O示意图示意图 输入设备外围机磁盘主机外围机输出设备勇于开始，才能找到成功的路1.2.1 1.2.1 操作系统的发展过程操作系统的发展过程无操作系统时期无操作系统时期何谓脱机？何谓脱机？ 由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完由于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，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入脱机输入/ /输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入/ /输出的方式称为联机输出的方式称为联机 。优点：优点： (1)

17、 (1) 减少了减少了CPUCPU的空闲时间。的空闲时间。 (2) (2) 提高了提高了I/OI/O速度。速度。缺点：缺点： 作业切换手工操作，占用时间作业切换手工操作，占用时间 用户独占全机的所有资源用户独占全机的所有资源 勇于开始，才能找到成功的路1.2.2 1.2.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程单道批处理时期单道批处理时期单道批处理系统单道批处理系统（5050年代末年代末-60-60年代中，晶体管）年代中，晶体管）【方法方法】： 利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（作业由一个专门的监督程序（M

18、onitorMonitor）自动依次处理。可使）自动依次处理。可使用汇编语言开发。用汇编语言开发。【批处理中的作业的组成批处理中的作业的组成】： 用户程序用户程序 数据数据 作业说明书（作业控制语言）作业说明书（作业控制语言）【批批】： 供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中使用一组相同的系统软件（系统带）处理中使用一组相同的系统软件（系统带）图图1-4 单道批处理系统的处理流程单道批处理系统的处理流程 把下一个作业的源程序转换为目标程序源程序有错吗？否装 配目标程序还有下一个作业？是否停止运 行目标程序是开始勇于开始，才能找

19、到成功的路1.2.2 1.2.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程单道批处理时期单道批处理时期【单道批处理的特征单道批处理的特征】： 自动性自动性:磁带上一批作业能自动逐个依次运行磁带上一批作业能自动逐个依次运行 顺序性顺序性:作业顺序进入内存作业顺序进入内存,执行与完成的顺序和调入执行与完成的顺序和调入的顺序完全相同。的顺序完全相同。 单道性单道性:内存中仅有一道程序内存中仅有一道程序,只有该程序完成或发生异只有该程序完成或发生异常时常时,才调入后继程序进入内存运行才调入后继程序进入内存运行【单道批处理的主要问题单道批处理的主要问题】： 1、一个用户独占全部资源。、一个用户独占全部资源。

20、CPU负责计算，也负责传负责计算，也负责传输输,CPU与外设速度不匹配。与外设速度不匹配。 2、CPU与与I/O串行资源利用率仍然很低。串行资源利用率仍然很低。 3、用户与作业交互性差，作业执行时用户不能干预、用户与作业交互性差，作业执行时用户不能干预勇于开始，才能找到成功的路执行系统阶段执行系统阶段（6060年代初）：年代初）： 发展了发展了通道技术通道技术和和中断技术中断技术，这些技术的出现使监督程序在负这些技术的出现使监督程序在负责作业运行的同时提供责作业运行的同时提供I/O控制功能。而这个时期又被称为控制功能。而这个时期又被称为执行系执行系统阶段。统阶段。1.2.2 1.2.2 操作系

21、统的发展过程操作系统的发展过程执行系统时期执行系统时期借助于通道与中断技术，借助于通道与中断技术，I/O工作可工作可以在主机控制之下完成。这时，原有的以在主机控制之下完成。这时，原有的监督程序不仅要负责调度作业自动地运监督程序不仅要负责调度作业自动地运行，而且还要提供行，而且还要提供I/O控制功能控制功能(即用即用户不能直接使用启动外设的指令，他的户不能直接使用启动外设的指令，他的I/O请求必须通过系统去执行请求必须通过系统去执行)，它比，它比原有的功能增强了。这个发展了的监督原有的功能增强了。这个发展了的监督程序常驻主存，称为执行系统。程序常驻主存，称为执行系统。勇于开始，才能找到成功的路

22、EG:一个作业在运行过程中依此输入一个作业在运行过程中依此输入N批数据。每批数据。每批输入批输入1000个字符。输入机每输入个字符。输入机每输入1000个字符个字符需用需用1000ms，而处理机处理这些数据则需，而处理机处理这些数据则需300ms。处理机还要等待？。处理机还要等待？当中断和通道技术出现以后，I/O设备和中央处理机可以并行操作，这时程序的并行还受什么限制？中断和通道技术出现以后，并不能完全消除中央处理机对外部传输的等待。勇于开始，才能找到成功的路单道批处理系统的主要问题单道批处理系统的主要问题vCPUCPU和和I/OI/O设备使用忙闲不均（取决于当前作业设备使用忙闲不均（取决于当

23、前作业的特性）。的特性）。 对计算为主的作业，外设空闲；对计算为主的作业，外设空闲； 对对I/O为主的作业，为主的作业，CPU空闲；空闲；v 60年代中年代中 70年代中（集成电路），利用多道批处理年代中（集成电路），利用多道批处理提高资源的利用率。提高资源的利用率。勇于开始，才能找到成功的路 1 1）多道程序设计原理：）多道程序设计原理： 在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在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，共享管理程序的控制下相互穿插地运行，共享CPUCPU和外设等资源。和外设等资源。宏观并行、微观串行宏观并行、微观串行。 2 2）

24、多道程序设计的特征）多道程序设计的特征：多道：多道：同时存在两道或两道以上的程序处于执行的开始同时存在两道或两道以上的程序处于执行的开始点和结束点中间。点和结束点中间。无序性：程序的执行顺序和进入顺序并不一定一致无序性：程序的执行顺序和进入顺序并不一定一致调度性：调度性：作业完成需两次调度：作业调度和进程调度作业完成需两次调度：作业调度和进程调度1.2.3 1.2.3 操作系统的发展过程操作系统的发展过程多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统（60年代末年代末 70年代中，集成电路）年代中，集成电路）勇于开始，才能找到成功的路1.2.3 1.2.3 操作系统的发展过程操作系统

25、的发展过程多道批处理系统多道批处理系统单道：单道：用户程序用户程序监督程序监督程序I/O操作操作I/O请求请求启动启动I/OI/O完成完成I/O请求请求多道：多道：程序程序A程序程序B程序程序C调度程序调度程序A:I/O请求请求A:I/OB:I/O请求请求B:I/OC:I/OA:完成完成tt勇于开始，才能找到成功的路 3 3）多道批处理系统的优缺点：）多道批处理系统的优缺点： 资源利用率高：资源利用率高： 作业吞吐量大：作业吞吐量大： 作业平均周转时间长：作业平均周转时间长： 用户交互性差：用户交互性差：1.2.3 1.2.3 操作系统的发展过程操作系统的发展过程多道批处理系统多道批处理系统勇

26、于开始，才能找到成功的路4 4）多道批处理需要解决的问题）多道批处理需要解决的问题 处理机管理问题。处理机管理问题。 (2) (2) 内存管理问题。内存管理问题。 (3) I/O(3) I/O设备管理问题。设备管理问题。 (4) (4) 文件管理问题。文件管理问题。 (5) (5) 作业管理问题。作业管理问题。 1.2.3 1.2.3 操作系统的发展过程操作系统的发展过程多道批处理系统多道批处理系统勇于开始，才能找到成功的路上节内容回顾上节内容回顾v什么是操作系统什么是操作系统v操作系统在计算机系统中的地位和作用操作系统在计算机系统中的地位和作用v操作系统的设计目标操作系统的设计目标v操作系统

27、的发展历程操作系统的发展历程 手工操作时期手工操作时期太慢太慢 脱机输入输出时期脱机输入输出时期减少减少I/O时间时间 单道批处理单道批处理由手工变自动由手工变自动 执行系统阶段执行系统阶段CPU和和I/O设备并行工作设备并行工作 多道批处理多道批处理多道程序同时进驻内存执行多道程序同时进驻内存执行勇于开始，才能找到成功的路 （9797年高级程序员试题年高级程序员试题2 2）在有一台处理机）在有一台处理机CPUCPU和两台输入和两台输入输出设备输出设备IO1IO1和和IO2IO2，且能够实现抢先式多任务并行工作的多，且能够实现抢先式多任务并行工作的多道程序环境内，投入运行优行级由高到低的道程序

28、环境内，投入运行优行级由高到低的P P、P2P2、P3 P3 三三个作业。它们使用设备的先后顺序和占用设备时间分别是：个作业。它们使用设备的先后顺序和占用设备时间分别是： 作业作业P P1 1:IO2(30ms),CPU(10ms),IO1(30ms),CPU(10ms):IO2(30ms),CPU(10ms),IO1(30ms),CPU(10ms) 作业作业P2:IO1(20ms),CPU(20ms),IO2(40ms)P2:IO1(20ms),CPU(20ms),IO2(40ms) 作业作业P3:CPU(30ms),IO1(20ms)P3:CPU(30ms),IO1(20ms) 在控制程序

29、介入时间可以忽略不计的假设下，作业在控制程序介入时间可以忽略不计的假设下，作业P P1 1、P P2 2、P P3 3 从投入到完成所用的时间分别是多少？三个作业从投入运从投入到完成所用的时间分别是多少？三个作业从投入运行到全部完成，行到全部完成，CPUCPU、IO1IO1和和IO2IO2的利用率分别是多少？的利用率分别是多少？相关习题相关习题勇于开始，才能找到成功的路【问题知识点问题知识点】： 1 1）作业调度的方式：）作业调度的方式：CPUCPU有二种调度的方式：有二种调度的方式：非抢占方式非抢占方式和和抢占方式抢占方式，由由题义决定为抢先式。题义决定为抢先式。输入输出设备非抢占方式调度；

30、输入输出设备非抢占方式调度； 2 2）选择调度作业原则：）选择调度作业原则：优先权优先权；资源资源（CPUCPU、I/OI/O设备、内存等）设备、内存等）满足要求满足要求； 3 3）各设备的利用率）各设备的利用率 - -指该设备的使用时间同作业进程组全部完成所占用指该设备的使用时间同作业进程组全部完成所占用最长时间的比率。最长时间的比率。勇于开始，才能找到成功的路课堂练习课堂练习1.1 操作系统是一种操作系统是一种 A A ，在操作系统中采用多道程序，在操作系统中采用多道程序设计方式能提高设计方式能提高CPUCPU和外部设备的和外部设备的 B B 。一般来说，为。一般来说，为了实现多道程序设计

31、，计算机需要有了实现多道程序设计，计算机需要有 C C 。A: (1)A: (1)通用软件；通用软件； (2)(2)系统软件；系统软件； (3)(3)应用软件；应用软件； (4)(4)软件包。软件包。B: (1)B: (1)利用效率；利用效率； (2)(2)可靠性；可靠性； (3)(3)稳定性；稳定性； (4)(4)兼容性。兼容性。C C：(1)(1)更大的内存；更大的内存； (2)(2)更快的外部设备；更快的外部设备； (3)(3)更快的更快的CPUCPU； (4)(4)更先进的终端；更先进的终端；答案：答案：A(2),B(1),C(1)A(2),B(1),C(1)勇于开始，才能找到成功的路

32、分时系统分时系统(Time-Sharing System)(Time-Sharing System) 分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型型OSOS。它与多道批处理系统之间，有着截然不同的。它与多道批处理系统之间，有着截然不同的性能差别。用户的需求具体表现在以下几个方面：性能差别。用户的需求具体表现在以下几个方面： (1) (1) 人人机交互机交互 (2) (2) 共享主机共享主机 (3) (3) 便于远地用户上机便于远地用户上机 1.2.4 1.2.4 操作系统的发展过程操作系统的发展过程分时系统分时系统勇于开始，才能找到成功的路分时系统的结构示

33、意图分时系统的结构示意图1.2.4 1.2.4 操作系统的发展过程操作系统的发展过程分时系统分时系统勇于开始，才能找到成功的路【分时系统分时系统】：多个用户分时（分时的时间单位称为时间片，多个用户分时（分时的时间单位称为时间片，通常为几十毫秒）的使用同一计算机的系统称为分时系统。通常为几十毫秒）的使用同一计算机的系统称为分时系统。常用于查询系统。主要采用时钟和中断技术。常用于查询系统。主要采用时钟和中断技术。 分时系统实现方法：分时系统实现方法： 系统配置多路卡系统配置多路卡及时接受及时接受各终端输入命令和数据。各终端输入命令和数据。 及时处理及时处理，不允许某作业长期占用处理机不允许某作业长

34、期占用处理机, , 将响应周期分将响应周期分为很短的时间片为很短的时间片, ,在该周期内每个作业轮流执行一次在该周期内每个作业轮流执行一次( (占一占一个时间片个时间片) )。每个作业可以及时接收用户的命令和数据。每个作业可以及时接收用户的命令和数据, , 并能及时得到处理。并能及时得到处理。1.2.4 1.2.4 操作系统的发展过程操作系统的发展过程分时系统分时系统勇于开始，才能找到成功的路分时系统特征：分时系统特征：v多路性多路性v交互性交互性 v“独占独占”性性v及时性及时性同时有多个用户使用一台计算机同时有多个用户使用一台计算机宏观上宏观上：是多个人同时使用一个：是多个人同时使用一个C

35、PUCPU微观上微观上：多个人在不同时刻轮流使用：多个人在不同时刻轮流使用CPUCPU用户根据系统响应结果进一步用户根据系统响应结果进一步提出新请求提出新请求( (用户直接干预每一步用户直接干预每一步) )用户感觉不到计算机为其他用户感觉不到计算机为其他人服务人服务（OSOS提供虚机器，各个用户提供虚机器，各个用户的虚机器互不干扰）的虚机器互不干扰）响应时间很短，系统对用响应时间很短，系统对用户提出的请求及时响应户提出的请求及时响应1.2.4 1.2.4 操作系统的发展过程操作系统的发展过程分时系统分时系统勇于开始，才能找到成功的路课堂练习课堂练习 分时系统中，为使多个用户能够同时与系统交互，

36、最分时系统中，为使多个用户能够同时与系统交互，最关键的问题是关键的问题是 A A ，当用户数目为，当用户数目为100100时，为保证响应不时，为保证响应不超过超过2 2秒；此时的时间片最大应为秒；此时的时间片最大应为 B B 。A A： (1)(1)计算机具有足够的运行速度；计算机具有足够的运行速度； (2)(2)内存容量应足够大；内存容量应足够大； (3)(3)系统能及时地接收多个用户输入；系统能及时地接收多个用户输入； (4)(4)能在一短的时间内，使所有用户程序都能运行；能在一短的时间内，使所有用户程序都能运行； (5)(5)能快速进行内外存对换。能快速进行内外存对换。B B： (1)1

37、0ms(1)10ms； (2)20ms(2)20ms； (3)50ms(3)50ms； (4)100ms(4)100ms； (5)200ms(5)200ms。答案：答案：A(4),B(2)A(4),B(2)勇于开始，才能找到成功的路实时操作系统实时操作系统v 在限定的时间内对输入进行快速处理并作出响应的计算机处理系统在限定的时间内对输入进行快速处理并作出响应的计算机处理系统,主要特征是主要特征是实时性实时性和和可靠性可靠性。 1 1）实时系统的分类：）实时系统的分类： 实时控制系统实时控制系统：实时采集现场数据、并对此及时处理，进而实时采集现场数据、并对此及时处理，进而自动控制相应的执行机构。

38、如火炮的自动控制系统、导弹的制自动控制相应的执行机构。如火炮的自动控制系统、导弹的制导系统、导系统、生产过程控制，宇航自动控制等。生产过程控制，宇航自动控制等。 实时信息处理系统实时信息处理系统：要求计算机能够在容许的延迟时间内，要求计算机能够在容许的延迟时间内，响应外部的事件请求，完成对该事件的处理，并控制所有的实响应外部的事件请求，完成对该事件的处理，并控制所有的实时设备和实时任务协调运行。如飞机订票系统时设备和实时任务协调运行。如飞机订票系统, 期货、股票交易期货、股票交易系统等。系统等。1.2.5 1.2.5 操作系统的发展过程操作系统的发展过程实时系统实时系统勇于开始，才能找到成功的

39、路2 2）实时任务：）实时任务：（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 非周期性实时任务非周期性实时任务 （2) 2) 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： 硬实时任务硬实时任务(Hard real-time Task)(Hard real-time Task)。 软实时任务软实时任务(Soft real-time Task)。1.2.5 1.2.5 操作系统的发展过程操作系统的发展过程实时系统实时系统勇于开始，才能找到成功的路1.2.5 1.2.5 操作系统的发展过程操作系统的发展过程实时系统实时系

40、统3 3）需解决的主要问题）需解决的主要问题（1 1）实时时钟管理：）实时时钟管理： 实时系统所用的时间都是由实时时钟产生的脉冲来计实时系统所用的时间都是由实时时钟产生的脉冲来计量的。提供系统日期和时间、定时和延时等时钟管理功量的。提供系统日期和时间、定时和延时等时钟管理功能；能；（2 2）过载保护）过载保护: : 过载是指进入系统的任务数目超出系统处理能力。系统必过载是指进入系统的任务数目超出系统处理能力。系统必须具备某种防护机制保证即使出现过载系统仍能正常运行须具备某种防护机制保证即使出现过载系统仍能正常运行 短暂的峰值负载，用缓冲区平滑，即将任务收容于缓冲区短暂的峰值负载，用缓冲区平滑，

41、即将任务收容于缓冲区 连续的峰值负载，丢弃某些不重要的任务，动态调整任务周期连续的峰值负载，丢弃某些不重要的任务，动态调整任务周期（3 3）高度可靠性和安全性：冗余备份）高度可靠性和安全性：冗余备份勇于开始，才能找到成功的路分时系统与实时系统的比较分时系统与实时系统的比较 1 1）系统的设计目标不同。）系统的设计目标不同。分时系统是提供一种随时分时系统是提供一种随时可供多个用户使用的可供多个用户使用的通用型通用型很强的操作系统，而实时操很强的操作系统，而实时操作系统大多数是具有特殊用途的作系统大多数是具有特殊用途的专用系统专用系统。 2 2）交互性的强弱。交互性的强弱。分时具有较强的对话与交互

42、能力，分时具有较强的对话与交互能力，而实时系统交互性很弱。而实时系统交互性很弱。 3 3）响应时间的长短。响应时间的长短。分时只要能满足一般用户能接收分时只要能满足一般用户能接收的等待时间即可，而实时系统的相应时间要求严格。的等待时间即可，而实时系统的相应时间要求严格。 4 4）另外其均具备多路性、独立性、及时性、交互性、可）另外其均具备多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性，靠性，只是实时系统对系统的只是实时系统对系统的及时性及时性和和可靠性可靠性要求更高要求更高。勇于开始，才能找到成功的路网络操作系统网络操作系统（NOS,Network Operating SystemNOS,Networ

43、k Operating System） 网络操作系统是在通常操作系统功能的基础上提供网络操作系统是在通常操作系统功能的基础上提供网络网络通信通信和和网络服务网络服务功能的操作系统。功能的操作系统。v【网络网络OS功能功能】: 高效、可靠的网络通信：高效、可靠的网络通信：在源计算机和目标计算机之间在源计算机和目标计算机之间实现无差别的数据传输。实现无差别的数据传输。 资源管理：资源管理：对网络中的所有硬、软件资源实施有效管理，对网络中的所有硬、软件资源实施有效管理，协调各用户对共享资源的使用，保证数据的一致性和完整性。协调各用户对共享资源的使用，保证数据的一致性和完整性。 网络管理：网络管理：包

44、括安全控制、性能监视、维护功能等包括安全控制、性能监视、维护功能等 网络服务：网络服务：提供如电子邮件、文件传输、共享设备服务、提供如电子邮件、文件传输、共享设备服务、远程作业录入服务等。远程作业录入服务等。补充：操作系统的发展过程补充：操作系统的发展过程网络操作系统网络操作系统勇于开始，才能找到成功的路分布式操作系统分布式操作系统（Distributed Operating SystemDistributed Operating System） 1 1）分布式计算机系统特征：）分布式计算机系统特征：是以计算机网络为基础的计算是以计算机网络为基础的计算机系统，包含多台处理机，每台处理机完成系统

45、中指定的一机系统，包含多台处理机，每台处理机完成系统中指定的一部分功能。部分功能。 系统中的任意两台计算机都可以通信系统中的任意两台计算机都可以通信 系统中的计算机无主次之分系统中的计算机无主次之分 系统中所有资源供所有用户共享系统中所有资源供所有用户共享 系统中的计算机可互相协作完成同一个任务系统中的计算机可互相协作完成同一个任务 坚固性。当系统中一台或几台计算机发生故障时，其余部坚固性。当系统中一台或几台计算机发生故障时，其余部分可自动重新构成一个新的系统。分可自动重新构成一个新的系统。补充：操作系统的发展过程补充：操作系统的发展过程分布式操作系统分布式操作系统勇于开始，才能找到成功的路

46、2 2）分布式操作系统的缺点：）分布式操作系统的缺点： 系统状态的不确定性：系统状态的不确定性：各系统内结点自治，且信息传各系统内结点自治，且信息传播需要时间，很难及时和准确把握系统的状态信息。播需要时间，很难及时和准确把握系统的状态信息。 控制机构的复杂性：控制机构的复杂性：不存在主从关系或层次关系，增不存在主从关系或层次关系，增加了控制的复杂性。加了控制的复杂性。 通讯开销引起性能下降：通讯开销引起性能下降：补充：操作系统的发展过程补充：操作系统的发展过程分布式操作系统分布式操作系统勇于开始，才能找到成功的路3 3）网络和分布式的区别：）网络和分布式的区别：从硬件上讲，它与计算机局域网没有

47、任何区别，关从硬件上讲，它与计算机局域网没有任何区别，关键是软件。键是软件。1) 1) 分布式系统的各个计算机之间处于平等地位分布式系统的各个计算机之间处于平等地位无主从关无主从关系系；网络有一些主从关系；网络有一些主从关系2) 2) 分布式系统资源为分布式系统资源为所有用户共享所有用户共享；而网络有限制地共；而网络有限制地共享。享。3) 3) 分布式系统中一项任务可分给若干处理单元相互分布式系统中一项任务可分给若干处理单元相互协作协作共同完成，而网络往往是各司其责共同完成，而网络往往是各司其责补充：操作系统的发展过程补充：操作系统的发展过程分布式操作系统分布式操作系统勇于开始，才能找到成功的

48、路课堂练习课堂练习 在设计分时操作系统时，首先要考虑的是在设计分时操作系统时，首先要考虑的是 A A ；在设；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是计实时操作系统时，首先要考虑的是 B B ；在设计批处；在设计批处理系统时，首先要考虑的是理系统时，首先要考虑的是 C C 。A A、B B、C C： (1)(1)灵活性和可适应性；灵活性和可适应性； (2)(2)交互性和响应时间；交互性和响应时间； (3)(3)周转时间和系统吞吐量；周转时间和系统吞吐量； (4)(4)实时性和可靠性。实时性和可靠性。答案：答案：A(2),B(4),C(3)A(2),B(4),C(3)勇于开始，才能找到成功的路课堂练

49、习课堂练习 为了提高计算机的处理机和外部设备的利用率，把多个程序为了提高计算机的处理机和外部设备的利用率，把多个程序同时放入主存，在宏观上并行运行是同时放入主存，在宏观上并行运行是 A A ；多个用户在终端设备；多个用户在终端设备上的交互方式输入、排错和控制其程序的运行是上的交互方式输入、排错和控制其程序的运行是 B B ；由多个计；由多个计算机组成的一个系统，这些计算机之间可以通信来交换信息，互算机组成的一个系统，这些计算机之间可以通信来交换信息，互相之间无主次之分，它们共享系统资源，程序由系统中的全部或相之间无主次之分，它们共享系统资源，程序由系统中的全部或部分计算机协同执行，管理上述计算

50、机系统的操作系统是部分计算机协同执行，管理上述计算机系统的操作系统是 C C ；有一类操作系统的系统响应时间的重要性超过系统资源的利用率，有一类操作系统的系统响应时间的重要性超过系统资源的利用率，它被广泛地应用于卫星控制、飞机订票业务等领域是它被广泛地应用于卫星控制、飞机订票业务等领域是 D D 。ADAD：分时：分时OSOS 实时实时OSOS 批处理系统批处理系统 网络网络OSOS分布式分布式OS OS 单用户单用户OSOS 多重程序设计多重程序设计 多道程序设计多道程序设计答案：答案：A(8),B(1),C(5),D(2)A(8),B(1),C(5),D(2)勇于开始，才能找到成功的路1

51、1单用户单任务操作系统单用户单任务操作系统单用户单任务操作系统的含义是，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。这是最简单的微机操作系统，主要配置在8位和16位微机上。最有代表性的单用户单任务微机操作系统是CP/M和MS-DOS。 1.2.6 1.2.6 操作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路1) CP/M1974年第一代通用8位微处理机芯片Intel 8080出现后的第二年，Digital Research公司就开发出带有软盘系统的8位微机操作系统CP/M 。1977年Digital Research公司对CP/M进行了重写，使其

52、可配置在以Intel 8080、8085、Z80等8位芯片为基础的多种微机上。1979年又推出带有硬盘管理功能的CP/M 2.2版本。由于CP/M具有较好的体系结构，可适应性强，且具有可移植性以及易学易用等优点，使之在8位微机中占据了统治地位。 1.2.6 1.2.6 操作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路2) MS-DOS1981年IBM公司首次推出了IBM-PC个人计算机(16位微机)，在微机中采用了微软公司开发的MS-DOS(Disk Operating System)操作系统，该操作系统在CP/M的基础上进行了较大的扩充，使其在功能上有很

53、大的增强。1983年IBM 推出PC/AT(配有Intel 80286芯片)，相应地，微软又开发出MS-DOS 2.0版本，它不仅能支持硬盘设备，还采用了树形目录结构的文件系统。1987年又宣布了MS-DOS 3.3版本。从MS-DOS 1.0到3.3为止的DOS版本都属于单用户单任务操作系统，内存被限制在640 KB。从1989年到1993年又先后推出了多个MS-DOS版本，它们都可以配置在Intel 80386、80486等32位微机上。从20世纪80年代到90年代初，由于MS-DOS性能优越而受到当时用户的广泛欢迎，成为事实上的16位单用户单任务操作系统标准。 1.2.6 1.2.6 操

54、作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路2 2单用户多任务操作系统单用户多任务操作系统单用户多任务操作系统的含义是，只允许一个用户上机，但允许用户把程序分为若干个任务，使它们并发执行，从而有效地改善了系统的性能。目前在32位微机上配置的操作系统基本上都是单用户多任务操作系统，其中最有代表性的是由微软公司推出的Windows。1985年和1987年微软公司先后推出了Windows 1.0和Windows 2.0版本操作系统，由于当时的硬件平台还只是16位微机，对1.0和2.0版本不能很好的支持。1990年微软公司又发布了Windows 3.0版本，随后

55、又宣布了Windows 3.1版本，它们主要是针对386和486等32位微机开发的，较之以前的操作系统有着重大的改进，引入了友善的图形用户界面，支持多任务和扩展内存的功能，使计算机更好使用，从而成为386和486等微机的主流操作系统。 1.2.6 1.2.6 操作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路1995年微软公司推出了Windows 95，它较之以前的Windows 3.1有许多重大改进，采用了全32位的处理技术，并兼容以前的16位应用程序，在该系统中还集成了支持Internet的网络功能。1998年微软公司又推出了Windows 95的改进版

56、Windows 98，它已是最后一个仍然兼容以前的16位应用程序的Windows，其最主要的改进是把微软公司自己开发的Internet浏览器整合到系统中，大大方便了用户上网浏览，另一个特点是增加了对多媒体的支持。2001年微软又发布了32位版本的Windows XP，同时提供了家用和商业工作站两种版本，它是当前使用最广泛的个人操作系统。2001年还发布了64位版本的Windows XP。 1.2.6 1.2.6 操作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路微机操作系统微机操作系统Windows系列系列Windows 2.0Windows 3.0Wind

57、ows 3.1Windows NT 3.1Windows 3.2Windows 1.0Windows 95Windows 98Windows MEWindows 2000Windows XPWindows 2003Windows NT 4.0Windows Vista19851987199019921993199419951996199820002000200120032005勇于开始，才能找到成功的路微机操作系统微机操作系统Windows系列系列勇于开始，才能找到成功的路3 3多用户多任务操作系统多用户多任务操作系统多用户多任务操作系统的含义是，允许多个用户通过各自的终端使用同一台机器，共享

58、主机系统中的各种资源，而每个用户程序又可进一步分为几个任务，使它们能并发执行，从而可进一步提高资源利用率和系统吞吐量。在大、中和小型机中所配置的大多是多用户多任务操作系统，而在32位微机上也有不少是配置的多用户多任务操作系统，其中最有代表性的是UNIX OS。 1.2.6 1.2.6 操作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路UNIX OS是美国电报电话公司的Bell实验室在19691970年期间开发的，1979年推出来的UNIX V.7已被广泛应用于多种中、小型机上。随着微机性能的提高，人们又将UNIX移植到微机上。在1980年前后，将UNIX第7

59、版本移植到Motorola公司的MC 680 xx微机上，后来又将UNIX V7.0版本进行简化后移植到Intel 8080上，把它称为Xenix。现在最有影响的两个能运行在微机上的UNIX操作系统的变型是Solaris OS和Linux OS。 1.2.6 1.2.6 操作系统的发展过程操作系统的发展过程微机操作系统微机操作系统勇于开始，才能找到成功的路微机操作系统微机操作系统Unix系列系列设计目标设计目标l 向大的用户团体提供对计算机的同时访问。向大的用户团体提供对计算机的同时访问。l 支持强大的计算能力与数据存储。支持强大的计算能力与数据存储。l 在需要时，用户能够容易地共享他们的数据

60、。在需要时，用户能够容易地共享他们的数据。Ken Thompson AT&T 贝尔实验室贝尔实验室1983年的年的Turing奖奖Dennis M. Ritchie 勇于开始，才能找到成功的路Ritchie和Thompson在开发UNIX勇于开始，才能找到成功的路1999年接受美国国家技术勋章年接受美国国家技术勋章勇于开始，才能找到成功的路(1) Solaris OS：SUN公司于1982 年推出的SUN OS 1.0是一个运行在Motorola 680 x0平台上的UNIX OS。在1988年宣布的SUN OS 4.0把运行平台从早期的Motorola 680 x0平台迁移到SPARC平台，并开始支持Intel公