操作系统电子教案第一章课件

1、操 作 系 统操 作 系 统第一章 操作系统引论一个完整的计算机系统是由硬件和软件 两大部分组成的：硬件：计算机物理装置本身。软件：计算机执行的程序。操作系统： 配置在计算机硬件之上的第一层软件。 第一章 操作系统引论一个完整的计算机系统是由硬件和软件1.1 操作系统的形成和发展1.1.1 什么是操作系统 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。1.1 操作系统的形成和发展1.1.1 什么是操作系统1.1.2 操作系统的主要功能存储器管理功能内存分配地址映射：把所用的相对地址（逻辑地址） 转换成内存的物理地址

2、。3. 内存保护4. 内存扩充 : 虚拟存储技术。 1.1.2 操作系统的主要功能处理机管理功能作业和进程调度进程控制：创建、撤消、封锁、唤醒。进程通信 设备管理功能 缓冲区管理 设备分配 设备驱动 设备无关性(设备独立性) 处理机管理功能文件管理功能文件存储空间的管理文件操作的一般管理: 创建、删除、打开、关闭。目录管理文件的读写管理和存取控制用户接口 命令界面程序界面(系统调用界面)图形界面文件管理功能1.1.3 操作系统的地位 硬件是软件建立与活动的基础，而软件是对硬件功能的扩充。软件分为：应用软件，支撑软件，系统软件。 操作系统是裸机之上的第一层软件。它是整个 计算机系统的控制管理中心

3、，即管硬件，又管 软件，它为其他软件提供运行环境。 1.1.3 操作系统的地位1.1.4 操作系统的发展历程手工操作阶段早期批处理阶段早期联机批处理：内存中总是只保留一道作业（单道批处理）早期脱机批处理： I/O不受主机直接控制多道批处理阶段 多道程序设计的基本思想：在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替地执行。1.1.4 操作系统的发展历程用户程序监督程序I/O请求启动I/O中断处理I/O操作I/O结束中断I/O请求启动I/O中断处理I/O结束中断（a)单道程序运行情况T用户程序A监督程序请求盘输入启动盘结束中断中断处理结束中断（b）两道程序运行情况T用户程序B调度B启动带请求带输

4、入调度A中断处理调度B磁盘操作磁带操作用户程序监督程序I/O请求启动I/O中断处理I/O操作I/O 多道批处理系统中允许多道程序并发执行与单道批处理系统相比有质的飞跃。它提高了资源利用率和系统吞吐量。 系统吞吐量：在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。 多道批处理系统具备操作系统的基本功能：内存的分配和保护、处理机的调度和作业的合理搭配、I/O设备的共享和方便使用、文件的存放和读写操作及安全性等。 多道批处理系统中允许多道程序并发执行与单道 4. 操作系统的发展 分时操作系统：具备人机交互能力。 实时操作系统：具有专用性，与分时系统相比，要求有更高的可靠性和更严格的及时性。 个人机系统

5、、网络操作系统、分布式系统、多处理机系统等。 4. 操作系统的发展1.2 操作系统的特征和体系结构1.2.1 操作系统的特征 并发：两个或多个活动在同一给定的时间 间隔中进行。 共享：计算机系统中的资源被多个任务所共用。 异步性：在多道程序环境中，各程序的执行过 程有着“走走停停”的性质。同一程序 在相同的初始数据下，无论何时运行 都应获得同样的结果。1.2 操作系统的特征和体系结构1.2.1 操作系统的特1.2.1 操作系统的体系结构 单块式结构：耦合紧密，实现效率高。 层次结构：基本思想是按照操作系统各模块的功能和相互关系，把系统中的模块分为若干层，其中任一层模块都建立在它下面一层的基础上

6、。例如著名的UNIX系统。优点是结构清晰，可靠性、可移植性和维护性高。 操作系统的内核：处于下层的程序模块。微内核结构：基本思想是把所有操作系统基本上都具有的那些操作放在内核中，而操作系统的其它功能由内核之外的服务器实现。1.2.1 操作系统的体系结构 硬 件 硬 件 控 制 缓冲区管理 文 件 系 统 系 统 调 用 接 口 程 序 库 硬件层核心层用户层核心层进程通信 调度 内存管理 用户程序trapUNIX S_5 系统核心框图 1.3 操作系统的类型和主要产品操作系统可分为：多道批处理系统分时系统实时系统个人机系统网络操作系统分布式操作系统1.3 操作系统的类型和主要产品操作系统可分为

7、：1.3.1 多道批处理系统 特点：多道：内存中存放多个作业，并在外存上存放大量 的后 备作业。成批：系统运行过程中不允许用户和机器之间发生 交互作用。 优点：系统资源利用率高；系统吞吐量大。 缺点：用户作业等待时间长；没有交互能力。1.3.1 多道批处理系统后备作业打印机读卡机完成作业 磁盘(输入井) 磁盘(输出井)CPU多道批处理系统中作业的流程后备打印机读卡机完成 磁盘 磁盘CPU多道批处理系统1.3.2 分时系统 分时概念和分时系统的实现方法分时，就是对时间的共享。在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。它是通过系统软件实现的。共享的时间单位称为时间片。 2. 分时系

8、统的特征和优点 分时系统的基本特征： 同时性：若干用户可同时上机使用计算机系统； 交互性：用户能方便地与系统进行人机对话； 1.3.2 分时系统 独立性：系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏； 及时性：用户能在很短时间内得到系统的响应。 分时系统的优点： 响应快，界面友好； 多用户，便于普及； 便于资源共享。 独立性：系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰1.3.3 实时系统 实时系统的引入实时系统的响应时间很快，可以在毫秒甚至微秒级立即处理。实时系统有三种典型应用形式：过程控制系统 信息查询系统 事务处理系统1.3.3 实时系统 2. 实时系统与分时系统的区别实时系统的交互能力相

9、对较弱，一般是具有特殊用途的专用系统；实时系统对响应时间更严格、及时；实时系统对可靠性的要求更高。 2. 实时系统与分时系统的区别1.3.4 个人机系统 个人机系统主要有两类： 单用户操作系统 多用户操作系统1. 单用户操作系统 单用户操作系统主要有：MS DOS , OS/2 , Windows 系列，这类系统具有以下特征： 个人使用 界面友好 管理方便 适于普及1.3.4 个人机系统 单用户操作系统主要有：M 2. 多用户操作系统 多用户操作系统最主要的是UNIX系统以及各种类 UNIX系统（例如 Linux 系统）。 多用户系统除了界面友好、管理方便和适于普及 等特征外，还具有多用户使用

10、、可移植性好、功 能强大、通信能力强等优点。 2. 多用户操作系统1.3.5 网络操作系统 计算机网络：将分布在各处的计算机和终端设备通过数据通信系统联结在一起，构成一个系统。计算机网络是计算机技术和通信技术相互结合的产物。计算机网络的特征： 分布性 自治性 互连性 可见性网络操作系统：对整个网络实施管理，并为用户提供统一的、方便的网络接口。1.3.5 网络操作系统 网络操作系统的功能：实现网络通信 资源共享和保护提供网络服务网络接口 网络操作系统的功能：1.3.6 分布式操作系统 分布式系统把大量的计算机组织在一起，彼此通过高速网络进行连接 分布式系统的特征： 分布式处理。 模块化结构。 利用信息通信。 实施整体控制。分布式系统的特点：透明性 灵活性 可靠性 高性能 可扩充性1.3.6 分布式操作系统 1.3.7 操作系统的主要产品系列 DOS 单用户单任务操作系统 MS Windows 单用户多任务操作系统 图形用户界面 多任务处理 设备无关性 OS/2 UNIX 多用户多任务操作系统 Linux 操作系统1.3.7 操作系统的主要产品系列 1.4 操作系统的用户界面1.4.1 命令界面 注册和退出系统UNIX命令的格式命令名 选项 参数 简单命令 who date cal pwd ls cal1.4 操作系统的用户界面1.4.1 命令界面