ch操作系统形成和发展

1.2操作系统的发展和形成

1.2.1人工操作阶段1.2.2管理程序阶段1.2.3多道程序设计与操作系统的形成1.2.4操作系统的分类12/21/202211.2.1人工操作阶段

算题过程人工把源程序用穿孔机穿制在卡片或纸带上将准备好的汇编解释程序或编译系统装入计算机汇编程序或编译系统读入人工装在输入机上的穿孔卡或穿孔带执行汇编过程或编译过程，产生目标程序，并输出目标卡片迭或纸带通过引导程序把装在输入机上的目标程序读入计算机启动目标程序执行，从输入机上读入人工装好的数据卡或数据带产生计算结果，执行结果从打印机上或卡片机上输出12/21/20222人工操作阶段的缺点用户上机独占全机资源，造成资源利用率不高，系统效率低下手工操作多，浪费处理机时间，也极易发生差错数据的输入，程序的执行、结果的输出均联机进行，从上机到下机的时间拉得非常长12/21/202231.2.2管理程序阶段(1)

工作流程如下：操作员集中一批用户提交的作业，由管理程序将作业从纸带或卡片机输入到磁带上，每当一批作业输入完成后，管理程序自动把磁带上的第一个作业装入主存，并把控制权交给作业。当该作业执行完成后，作业又把控制权缴回管理程序，管理程序再调入磁带上的第二个作业到主存执行12/21/20224.管理程序阶段(2)管理程序主存组织中断处理设备驱动作业定序命令和JCL语言解释器用户程序区12/21/20225管理程序阶段(3)

管理程序的主要功能:自动控制和处理作业流提供一套操作命令提供设备驱动和I/O控制功能提供库程序和程序装配功能提供简单的文件管理功能12/21/20226管理程序阶段

(4)

程序算题过程

管理程序还有未处理作业取下一个作业步控制卡读Job卡登记新作业End作业卡回收资源撤离作业执行作业步作业步正常结束分析原因作相应处理作业继续执行转向某作业步SSSFFF结束12/21/20227

1.2.3多道程序设计与操作系统形成

1.

多道程序设计的概念中断与通道多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法从宏观上看:从微观上看:引入多道程序设计技术的目的:12/21/20228多道程序设计例(1)

单道算题运行时处理器的使用效率

P1=78,52,20

78输入机处理器磁带机130150228280300378430450时间12/21/20229多道程序设计例(2)

两道算题运行时处理器的使用效率

P1=78,52,20

P2=20,42,88

78输入机处理器磁带机1130150228280300378430450时间磁带机2打印机P1P2P1P212/21/202210多道程程序设设计的的效果果(1)52/（（78十52十十20）≈≈35%（52+42））/150≈≈63％12/20/202211多道程序序设计的的效果(2)采用多道道程序设设计提高高了系统统效率，，即增加加了单位位时间的的算题量量，但对对每道程程序来说说，通常常会延长长了计算算时间。。多道程序序设计技技术提高高资源利利用率和和系统吞吞吐率是是以牺牲牲用户的的响应时时间为代代价的。。12/20/202212多道程序序设计与与操作系系统形成成2多道程序序设计的的道数问问题程序等待待I/O操作的的时间占占其运行行时间的的比例为为p，当当主存中中有n道道程序时时，所有有程序都都等待I/O的的概率是是pn，那么，，CPU利利用率=1-pnn称多道道程序的的道数或或度数，，可见CPU的的利用率率是n的的函数12/20/202213多道程序序设计与与操作系系统形成成多道程序序设计的的优点与与缺点提高了CPU的的利用率率提高了主主存和I/O设设备的利利用率改进了系系统的吞吞吐率充分发挥挥了系统统的并行行性其主要缺缺点是:作业业周转时时间延长长12/20/202214多道程序序设计与与操作系系统形成成3多道道程序设设计系统统与多重重处理系系统多重处理理系统是是指配置置了多个个物理CPU，，能真正正同时执执行多道道程序的的系统。。要有效效地使用用多重处处理系统统，必须须采用多多道程序序设计技技术；反反过来，，多道程程序设计计不一定定要求有有多重处处理系统统支持。。12/20/202215多道程序序设计与与操作系系统形成成实现多道道程序设设计必须须解决三三个问题题：存储保护护与程序序浮动；；处理器的的管理和和调度；；系统资源源的管理理和调度度。12/20/202216多道程序序设计与与操作系系统形成成操作系统统资源管管理水平平和操作作自动化化程度进进一步提提高，主主要表现现在:1提供虚虚存管理功功能2支持分分时操作3文件管管理功能有有改进4多道程程序设计趋趋于完善12/20/2022171.2.4操作系统统的发展与与分类7种基本的操操作系统类类型：1批处处理操作系系统2分时操操作系统3实时操操作系统4微机操操作系统5网络操操作系统6分布式式操作系统统7嵌入式式操作系统统拥有前三个个或者其中中的两个的的操作系统统被称为通用操操作系统12/20/202218批处理操作作系统何谓“批””?作业流流与批处理理批处理操作作系统（BatchOS））批处理系统统的主要特特征：用户脱机工工作成批处理作作业多道程序运运行作业周转时时间长12/20/202219分时操作系系统为什么要有有分时操作作系统?分时操作系系统(TimeSharingOperatingSystem)分时系统的的特征同时性独立性及时性交互性12/20/202220分时与批处处理操作系系统的区别别目标不同适应作业的的性质不同同资源使用率率不同作业控制方方式不同12/20/202221实时时操操作作系系统统(1)三种种典典型型的的实实时时系系统统:过程程控控制制系系统统(生生产产过过程程控控制制)信息息查查询询系系统统(情情报报检检索索)事务务处处理理系系统统(银银行行业业务务)12/20/202222实时时操操作作系系统统(2)实时时操操作作系系统统(RealTimeOS)处处理理流流程程：：•数数据据采采集集•加工处理理：•操作控制制：•反馈处理理：12/20/202223操作系统的进进一步发展操作系统发展展的主要动力力：1器件快速速更新换代。。2计算体系系结构不断发发展。3提高计算算机系统资源源利用率的需需要。4让用户使使用计算机越越来越方便的的需要。5满足用户户新要求，提提供给用户新新服务。12/20/202224微机操作系统统新一代微机操操作系统具有以下功能能：GUI、、多用户和多多任务、虚拟拟存储管理、、网络通信支支持、数据库库支持、多媒媒体支持、应应用编程支持持API（应用程序编编程接口）。。具有以下特点点：(1)开放性性(2)通用性性(3)高性能能12/20/202225并行操作系统统计算机的应用用每前进一步步都要求增加加计算机的处处理能力。为为达到极高性性能，除提高高元器件速度度外，必须改改进计算机系系统结构，这这主要采用增增加同一时间间间隔内的操操作数量，通通过并行处理理技术，研究究并行计算机机。12/20/202226网络操作系统统网络操作系统统(NetworkOperatingSystem)网络操作系统统应该具有的的功能：1网络通信信2资源管理理3网络管理理4网络服务务12/20/202227分布式操作系系统分布式计算机机系统由多台台分散的计算算机经互连网网络连接而成成,具备四四项基本功能能1进程通信信2资源共享享3并行计算算4网络管理理分布式操作系系统与单机集集中式操作系系统的主要区区别在于:资源管理进程通信：系统结构：12/20/202228嵌入式操作系系统(1)•3C：计计算机是贯穿穿社会信息化化的核心技术术，网络和通通信是社会信信息化赖以存存在的基础设设施，电子消消费产品是人人与社会信息息化的主要接接口。嵌入式(计算算机)系统的的应用环境带带来了对嵌入入式系统软件件(embeddedsoftware)的要求12/20/202229嵌入式操作系系统(2)嵌入式OS指指运行在嵌入入式(计算机机)环境中，，对整个系统统及所有操作作的各种部件件、装置等资资源进行统一一协调、处理理、指挥和控控制的系统软软件嵌入式式OS具有有通常常操作作系统统的功功能，，包括括：与与硬件件相关关的底底层软软件、、操作作系统统核心心功能能，功功能强强大的的还提提供图图形界界面、、通信信协议议、小小型浏浏览器器等设设施12/20/202230嵌入式式操作作系统统特征征微型化化：可定制制：实时性：可靠性：易移植性：：开发环境：：12/20/202231嵌入式操作作系统实例例(1)VxWorks是美美国WindRiver公公司开发的的嵌入式实实时操作系系统，可靠靠性高、性性能卓越、、界面友好好，广泛地地应用在通通信、军事事、航空、、航天等高高精尖技术术及实时性性要求极高高的领域中中，在美国国的F-16、FA-18战战斗机、B-2隐形形轰炸机、、爱国者导导弹，和火火星探测器器(97年年4月在火火星表面登登陆)上使使用。12/20/202232嵌入式操作作系统实例例(2)Windo