第1章操作系統(tǒng)引論

計算機(jī)操作系統(tǒng)主講：趙宏慶2清華大學(xué)出版社作者：郁紅英李春強價錢：34.5元實驗指導(dǎo)為選購（不要求）3第一章操作系統(tǒng)引論●操作系統(tǒng)的定義--------------操作系統(tǒng)是什么？●操作系統(tǒng)的形成--------------為什么要操作系統(tǒng)？●操作系統(tǒng)的特征--------------操作系統(tǒng)怎么樣？●操作系統(tǒng)的功能--------------操作系統(tǒng)能干什么？●操作系統(tǒng)的分類--------------操作系統(tǒng)有哪些？本章要點：4資源管理的觀點用戶的觀點●操作系統(tǒng)是控制和管理計算機(jī)的軟、硬件資源，合理地組織計算機(jī)的工作流程，以及方便用戶的程序集合。本質(zhì)312●操作系統(tǒng)是配置在計算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的第一次擴(kuò)充。機(jī)器擴(kuò)充的觀點1.1操作系統(tǒng)的定義51946年第一代計算機(jī)上沒有操作系統(tǒng)1958年第二代計算機(jī)上有了監(jiān)控系統(tǒng)1964年第三代計算機(jī)上操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展1974年第四代計算機(jī)操作系統(tǒng)向多元化方向發(fā)展

1.2操作系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展6

在第一代計算機(jī)上沒有操作系統(tǒng)，對計算機(jī)的操作完全是人工操作方式，這種人工操作方式有兩個缺點：●用戶完全獨占計算機(jī)。也就是說，計算機(jī)的全部資源只供一個用戶使用?！裼嬎銠C(jī)等待人工操作。當(dāng)用戶操作時計算機(jī)要等待，CPU空閑。人工操作7監(jiān)控系統(tǒng)●第二代計算機(jī)主要用于科學(xué)和工程計算，程序大多用FORTRAN語言書寫，該語言適用于作數(shù)值運算，當(dāng)時主機(jī)上用的控制程序稱之為監(jiān)控程序（Monitor），其功能相對比較簡單，監(jiān)控程序是操作系統(tǒng)的雛形?！駟蔚琅幚硐到y(tǒng)（SimpleBatchSystem）是將所有的作業(yè)用一臺相對比較便宜的計算機(jī)（如IBM1401）輸入到磁帶上，此計算機(jī)稱為輸入/輸出機(jī)，實施數(shù)值運算、速度較快的計算機(jī)稱為主機(jī)（如IBM7094）。●大批的作業(yè)在輸入/輸出機(jī)的控制下輸入到磁帶后，用一個特殊的程序來控制作業(yè)的讀入和運行，這個特殊的程序叫作業(yè)控制語言（JCL，JobControlLanguage）書寫，它能控制程序的運行，如圖所示。8脫機(jī)輸入/輸出技術(shù)●程序和數(shù)據(jù)的輸入都不是在主機(jī)的控制之下，而是在一臺專門作輸入/輸出的計算機(jī)的控制之下進(jìn)行，或者說，輸入/輸出工作是在脫離主機(jī)的情況之下進(jìn)行的，故稱為脫機(jī)輸入/輸出（OffLineI/O），如圖所示。9單道程序運行情況多道程序運行情況多道程序設(shè)計10●隨著大規(guī)模集成電路（在每平方厘米的芯片上集成數(shù)千個晶體管）的發(fā)展，計算機(jī)向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展?！駛€人計算機(jī)的時代到來了?！駛€人計算機(jī)連接成了網(wǎng)絡(luò)。因此運行其上的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)就開始崛起。多元化發(fā)展111.3操作系統(tǒng)的特征也稱隨機(jī)性，是指系統(tǒng)中各種事件的發(fā)生順序是不確定的。不確定并發(fā)兩個或兩個以上的事物在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生共享系統(tǒng)中的軟、硬件資源在其上的供多個程序共同享用

●互斥共享——某時間內(nèi)只允許一個進(jìn)程訪問，該進(jìn)程訪問完了，別人才可訪問。如：打印機(jī)

●同時訪問——某時間段內(nèi)，允許多個進(jìn)程同時訪問。如：磁盤。虛擬通過某種技術(shù)手段把一個物理上的實體，變成多個邏輯上的對應(yīng)物121.4操作系統(tǒng)的功能創(chuàng)意存儲管理制作圖片進(jìn)程管理制作動畫設(shè)備管理制作聲音文件管理編制程序操作系統(tǒng)接口顯示器鍵盤CD-ROM外存儲器音響設(shè)備鼠標(biāo)內(nèi)存儲器中央處理器13●對處理機(jī)的分配和運行實施有效管理?！裨诙嗟莱绦颦h(huán)境下，處理機(jī)的分配和運行以進(jìn)程為單位，因此對處理機(jī)的管理即對進(jìn)程的管理?！?/p>

任務(wù)●進(jìn)程控制●進(jìn)程同步●進(jìn)程通信●進(jìn)程調(diào)度●

功能制作圖片進(jìn)程管理14處理機(jī)processor

計算機(jī)系統(tǒng)中存儲程序和數(shù)據(jù)，并按照程序規(guī)定的步驟執(zhí)行指令的部件。程序是描述處理機(jī)完成某項任務(wù)的指令序列。指令則是處理機(jī)能直接解釋、執(zhí)行的信息單位。處理機(jī)包括中央處理器，主存儲器,輸入-輸出接口。處理機(jī)加接外圍設(shè)備就構(gòu)成完整的計算機(jī)系統(tǒng)?！?5●方便用戶使用內(nèi)存●提高內(nèi)存的利用率●從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存●

任務(wù)●內(nèi)存分配●地址映射●內(nèi)存保護(hù)●內(nèi)存擴(kuò)充●

功能創(chuàng)意存儲管理16制作動畫設(shè)備管理●完成用戶程序請求的I/O操作，為用戶程序分配I/O設(shè)備●提高外部設(shè)備的利用●盡可能地提高輸入/輸出的速度●方便用戶使用外部設(shè)備●

任務(wù)●設(shè)備分配●設(shè)備控制●設(shè)備無關(guān)性●

功能17●大量的信息以文件的形式放在外存，對信息的管理也就是對文件的管理

●

任務(wù)制作聲音●文件存儲空間的管理●目錄管理●文件的讀、寫管理●文件的存取控制●

功能文件管理18編制程序操作系統(tǒng)接口●聯(lián)機(jī)命令接口●脫機(jī)命令接口●圖形用戶界面（命令接口的改版）●

命令接口●

程序接口●也稱系統(tǒng)調(diào)用191.5操作系統(tǒng)類型成熟的發(fā)展中的●批處理系統(tǒng)●分時系統(tǒng)●實時系統(tǒng)●微機(jī)操作系統(tǒng)●多處理機(jī)操作系統(tǒng)

●網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

●分布式操作系統(tǒng)●嵌入式操作系統(tǒng)20批處理系統(tǒng)單道●內(nèi)存中僅放一道作業(yè)●作業(yè)的完成順序與進(jìn)駐內(nèi)存的順序相關(guān)多道●內(nèi)存中放多道作業(yè)●作業(yè)的完成順序與進(jìn)駐內(nèi)存的順序無嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系21●資源利用率高●系統(tǒng)吞吐量大●

優(yōu)點●平均周轉(zhuǎn)時間長●無交互能力●

缺點批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點22類型●簡單分時系統(tǒng)●具有前后臺的分時系統(tǒng)●多道分時系統(tǒng)

特征●多路性●獨立性●交互性●及時性分時系統(tǒng)

允許多個終端用戶同時使用計算機(jī)，在這樣的系統(tǒng)中，用戶感覺不到其他用戶的存在，好象獨占計算機(jī)一樣。23類型●閉環(huán)——實時控制系統(tǒng)●開環(huán)——實時信息處理系統(tǒng)特殊要求●高可靠性●過載保護(hù)●對截止時間的要求

對外部輸入的信息，實時系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢并作出反應(yīng)。實時系統(tǒng)24●CP/M操作系統(tǒng)（單用戶單任務(wù)）●MS-DOS

操作系統(tǒng)（單任務(wù)）●OS/2

操作系統(tǒng)（多任務(wù)）●

UNIX

操作系統(tǒng)（為開發(fā)操作系統(tǒng)而設(shè)計C語言）●Linux

操作系統(tǒng)（自由軟件）●Windows

操作系統(tǒng)（多用戶多任務(wù)）微機(jī)操作系統(tǒng)25●增加系統(tǒng)吞吐量●節(jié)省投資

●提高系統(tǒng)可靠性●

引入原因●非對稱多處理模式——主-從模式●對稱多處理模式——獨立管理模式●

多處理機(jī)OS類型多處理機(jī)操作系統(tǒng)26●客戶/服務(wù)器模式——Client/server●對等模式——PeertoPeer●網(wǎng)絡(luò)OS模式●網(wǎng)絡(luò)通信●資源共享管理●網(wǎng)絡(luò)服務(wù)●

網(wǎng)絡(luò)OS功能網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)●網(wǎng)絡(luò)管理●互操作能力27●多機(jī)合作●健壯性●透明性●共享性●

分布式OS特點分布式操作系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)是由若干個計算機(jī)經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)連接而成的，這些計算機(jī)既可以獨立工作，又能協(xié)同工作?？蓪崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的資源管理，任務(wù)動態(tài)分配，并能并行地運行分布式程序。28●嵌入式計算機(jī)，顧名思義即將計算機(jī)嵌入到其他設(shè)備上，這些設(shè)備無處不在，大到汽車發(fā)動機(jī)