null第一章 操作系统引论第一章 操作系统引论理信学院 卜宪宪null1.1 操作系统的目标、作用
1.2 操作系统的发展过程
1.3 操作系统的基本特征
1.4 操作系统的主要功能
1.5 操作系统的结构设计
1.1 操作系统的目标、作用1.1 操作系统的目标、作用1.计算机系统的组成
硬件层
操作系统层
系统程序层
应用层
计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构 null2、操作系统的地位:是裸机之上的第一层软件,是建立其
他所有软件的基础。
3、操作系统的作用
用户角度:用户与计算机硬件系统之间接口
操作系统为用户提供的3种用户接口:
命令接口、程序接口(系统调用)、图形接口
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语言), 用户可通过键盘输入有关命令,来直接操纵计算机系统。
(2) 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程序。
资源管理角度:计算机资源的管理者。处理机管理、存储
器管理、I/O设备 管理、文件管理
扩充机器:虚拟机null4、操作系统的目标
方便性、有效性、可扩充性、开放性
5、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的需要;
方便用户;
器件的不断更新换代;
计算机体系结构的不断发展。
1.2
操作系统的发展过程1.2
操作系统的发展过程
无操作系统时代
单道批处理系统
多道批处理系统
分时操作系统
实时操作系统
微机操作系统
三种基本的OS:
批处理操作系统
分时操作系统
实时操作系统null1.无操作系统时代
(1)人工操作方式
这种人工操作方式有以下两方面的缺点:
①用户独占全机。 ②CPU等待人工操作。
(2)脱机输入输出方式
这种脱机I/O方式的主要优点如下:
①减少了CPU的空闲时间。
②提高I/O速度。
null2.单道批处理系统:
特征:自动性、顺序性、单道性null3.多道批处理系统
(1)多道程序设计的概念:把一个以上的作业(程序)存放在主存中,并且同时处于运行状态,共享处理机时间和外部设备等其他资源的方法。
(2)多道程序设计的优点:(例见下页图1-4)
提高CPU的利用率;
提高内存和I/O设备的利用率;
增加系统吞吐量
(3)多道批处理系统的特征
多道性、无序性、调度性 null图 1-4 单道和多道程序运行情况 null(4)多道批处理系统的优点、缺点
优点:资源利用率高,系统吞吐量大
缺点:平均周转时间长,无交互能力。
周转时间定义: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。
(5)多道批处理系统需要解决的问题——引入操作系统
处理机管理
内存管理
设备管理
文件管理
作业管理null操作系统定义为:操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理的对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统是管理系统资源、控制程序执行,改善人机界面,提供各种服务,合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
它可被看作是用户和计算机硬件之间的一种接口,是现代计算机系统不可分割的重要组成部分。
null4.分时操作系统
⑴产生原因:人机交互、共享主机、便于用户上机
分时系统是指:在一台主机上连接了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终端,以交互方式使
用计算机,共享主机中的资源。
⑵实现关键:及时接收、及时处理
⑶特征:多路性、独立性、及时性、交互性null5.实时操作系统
⑴实时系统的引入:实时控制、实时信息处理
⑵实时系统定义
实时:指对随机发生的外部时间做出及时的相应并对其进行
处理。(所谓事件时指来自与计算机系统相连接的设
备所提出的服务要求和采集数据)
实时系统:指系统能及时(或即时)相应外部事件的请求,
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。
null⑶实时操作系统的主要特征:及时响应、高可靠性、专用
性、少人工干预
⑷实时任务类型:
按任务执行时是否出现周期划分:周期性实时任务、非周期
性实时任务。
根据对截止时间的要求划分:硬实时任务、软实时任务。
⑸实时系统与分时系统的比较
多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性
null6.微机操作系统:配置在微机上的OS
单用户单任务OS:CP/M MS-DOS
单用户多任务OS:WINDOWS
多用户多任务OS:UNIX
1.3 操作系统的基本特性 1.3 操作系统的基本特性 操作系统的特征:并发、共享、虚拟、异步性
其中并发是最重要的特征。
理解模拟:并发—“大家都前进了”
共享—“一件东西大家用”
虚拟—“变物理为逻辑”
异步—“你走我停,走走停停”null操作系统的基本特性
一、并发
并发:两个或多个事件在同一时间间隔内发生
并行:两个或多个时间在同一时刻发生
进程:分配资源的基本单位
线程:可独立运行的基本单位
进程和并发是现在OS中最重要的基本概念,也是OS
运行的基础。——在第2章中具体介绍操作系统的基本特性操作系统的基本特性二、共享
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。
互斥共享方式:一段时间内只允许一个进程访问
临界资源:
同时访问方式
并发和共享是操作系统的两个最基本的特征。
并发和共享的关系。操作系统的基本特性操作系统的基本特性三、虚拟
虚拟:通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑
上的对应物。
四、异步
由于资源等因素的限制,使进程的执行通常都不是“一
气呵成”,而是以“停停走走”的方式运行。
很可能是先进入内存的作业后完成,而后进入内存的
作业先完成,或者说,进程是以人们不可预知的速度
向前推进,此即进程的异步性。1.4 操作系统的主要功能(第3-7章分别介绍)1.4 操作系统的主要功能(第3-7章分别介绍)1.处理机管理的功能
进程控制、进程同步、进程通信、调度
2.存储器管理的功能
内存分配、内存保护、地址映射
逻辑地址、物理地址的定义
3.设备管理的功能
缓冲管理、设备分配、设备处理、设备独立性和虚拟设备
4.文件管理的功能
文件存储空间的管理、目录管理、文件的读、写管理和存
取控制
5.接口管理
命令接口、程序接口、图形接口
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