操作系統(tǒng)—系統(tǒng)概述.ppt

1、我買了電腦啦！,先安裝一個(gè)系統(tǒng) 裝什么系統(tǒng)？ 當(dāng)然是操作系統(tǒng)！ 不裝會(huì)有什么結(jié)果？ 1. 不能上網(wǎng)！ 2. 不能聊天！ 3. 不能玩游戲 ！ 4. 一堆廢鐵，廢鐵一堆! ! !,操作系統(tǒng)你的感覺,是計(jì)算機(jī)最基本的軟件沒有它，其它的軟件不能安裝！ 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占有核心地位操作系統(tǒng)壞了，系統(tǒng)就癱瘓了！ 是操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的界面用戶使用計(jì)算機(jī)的唯一渠道！ 系統(tǒng)很龐大安裝步驟多、費(fèi)時(shí)間！,本課程要解答的問題,究竟什么是操作系統(tǒng)？ 操作系統(tǒng)具有哪些功能？,學(xué)習(xí)本課程注意事項(xiàng),以課堂教學(xué)為主，輔之以部分實(shí)驗(yàn)。 為了更好理解和掌握，課程內(nèi)容的順序安排與教材不完全一致。 做好課堂筆記，便于課后復(fù)習(xí)。 要認(rèn)真完

2、成課后作業(yè)，加深理解。,成績(jī)考核和計(jì)分方式,期末考試采用開卷考試方式。 總成績(jī)合成方式：課堂考勤10%，作業(yè)成績(jī)20%，期末考試70% 。 課堂缺勤達(dá)20課時(shí)，取消考試資格，本門課程按0分處理。 作業(yè)要按時(shí)提交，未按時(shí)提交，則按作業(yè)成績(jī)的60%記分。,參考教材,1. 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程 清華大學(xué)出版社 周愛武、汪海威。 2. 操作系統(tǒng)第2版 電子工業(yè)出版社 孟慶昌、牛欣源,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,無操作系統(tǒng)時(shí)代的計(jì)算機(jī),紙帶輸入機(jī),卡片輸入機(jī),行式打印機(jī),控制臺(tái),主機(jī),早期計(jì)算機(jī)的使用步驟,打開所需要的外部設(shè)備； 將穿孔的程序紙帶安裝到紙帶輸入機(jī)，將數(shù)據(jù)卡片放到卡片輸入機(jī)； 按照二進(jìn)制格式，在控

3、制臺(tái)上撥出程序區(qū)變量區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)起始地址等 按啟動(dòng)開關(guān)，加載程序； 在控制臺(tái)上設(shè)置程序運(yùn)行首地址，按執(zhí)行開關(guān)運(yùn)行程序； 關(guān)閉各種外部設(shè)備，下機(jī)。,早期計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),CPU速度慢、內(nèi)存小、外設(shè)數(shù)量少 單個(gè)用戶獨(dú)占全部資源,不管使用與否 操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，用戶之間交接時(shí)間長(zhǎng) 設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)不一，使用極不方便,沒有操作系統(tǒng)導(dǎo)致的問題,人工操作太耗時(shí)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)閑置時(shí)間過多，效率不高。 個(gè)人獨(dú)占所有設(shè)備，造成部分系統(tǒng)資源閑置浪費(fèi)。 使用的復(fù)雜性，阻礙了計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用,課后準(zhǔn)備,在互聯(lián)網(wǎng)上查找并閱讀有關(guān)對(duì)“操作系統(tǒng)”概念的介紹，結(jié)合本次課程的內(nèi)容，加深對(duì)操作系統(tǒng)種類、作用、重要性了解（不要在習(xí)題簿上做）。 各

4、人準(zhǔn)備好習(xí)題本。,需要“操作系統(tǒng)”的理由,希望主機(jī)的閑置時(shí)間盡量減少。 希望系統(tǒng)資源被大家同時(shí)共享。 希望使用簡(jiǎn)便，能被普通人掌握。,思考題 1,你經(jīng)營(yíng)著只有一架飛機(jī)的航空公司，負(fù)責(zé)把乘客從A運(yùn)往B, 每批可運(yùn)送100個(gè)乘客，往返飛行時(shí)間為50分鐘。假如從飛機(jī)到達(dá)后開始辦理安檢手續(xù)，每位乘客花費(fèi)1分鐘，則每次安檢須要100分鐘，則完成一次運(yùn)輸任務(wù)需要150分鐘。想一想可以采用什么辦法來提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率？ 解決方案：提前辦好多個(gè)批次的安檢手續(xù)，飛機(jī)到達(dá)后立刻登機(jī)。這樣完成一次運(yùn)輸任務(wù)只需要50分鐘！ 條件：增加候機(jī)區(qū)，由專人辦理安檢手續(xù)，提前進(jìn)入候機(jī)區(qū)等待。,單道批處理操作系統(tǒng),為了提高計(jì)算機(jī)的利用

5、率，人們借鑒上面的思想，研發(fā)了單道批處理操作系統(tǒng)。 在硬件設(shè)備上增加了一個(gè)大容量的輔助存儲(chǔ)器（磁鼓）作為輸入緩沖區(qū)，提前把程序和數(shù)據(jù)輸入到輔助存儲(chǔ)器中，做好作業(yè)運(yùn)行前的準(zhǔn)備，大大減少了由于等待作業(yè)轉(zhuǎn)換而造成設(shè)備閑置的浪費(fèi)。,具備單道批處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖,紙帶輸入機(jī)1,卡片輸入機(jī)1,行式打印機(jī)1,控制臺(tái),主機(jī),紙帶輸入機(jī)2,卡片輸入機(jī)2,行式打印機(jī)2,作業(yè)1,作業(yè)N,作業(yè)的概念,用計(jì)算機(jī)讀入全班期末考試的成績(jī)，計(jì)算各科的平均成績(jī)，繪出成績(jī)分布圖。 這個(gè)任務(wù)可分為如下步驟： 加載計(jì)算平均成績(jī)的程序 加載成績(jī)數(shù)據(jù) 計(jì)算平均成績(jī) 加載圖表繪制程序 計(jì)算并輸出成績(jī)分布圖 該任務(wù)包括兩段程序和一組數(shù)據(jù)

6、，要求計(jì)算機(jī)一次性完成上述工作。,作業(yè)的定義,用戶向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提交并要求一次完成的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。,作業(yè)說明書,由于作業(yè)在整個(gè)執(zhí)行過程中是封閉的。沒有交互功能，為了使作業(yè)能順利完成，需要事先編寫一個(gè)說明書，對(duì)作業(yè)的事務(wù)流程、所需資源（計(jì)算時(shí)間、外設(shè)類型及數(shù)量）等進(jìn)行說明。 作業(yè)說明書與程序及數(shù)據(jù)一同提交給系統(tǒng)，系統(tǒng)將參照作業(yè)說明書的要求來分配資源和運(yùn)行作業(yè)。,單道批處理操作系統(tǒng)工作方式,各用戶將自己的作業(yè)說明書及作業(yè)交給系統(tǒng)操作員； 系統(tǒng)操作員將若干個(gè)作業(yè)說明書及作業(yè)提前輸入到系統(tǒng)的輔助存儲(chǔ)器中； 系統(tǒng)通過“作業(yè)管理程序”，按順序逐個(gè)加載作業(yè)到內(nèi)存，完成計(jì)算工作； 當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理當(dāng)前作業(yè)時(shí)，系

7、統(tǒng)操作員可以把新的作業(yè)輸入到輔助存儲(chǔ)器中，做好準(zhǔn)備工作。,單道批處理操作系統(tǒng)工作特點(diǎn),多個(gè)作業(yè)提前提交給系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)循序加載執(zhí)行。 作業(yè)與作業(yè)之間轉(zhuǎn)換時(shí)間大大縮短，提高了系統(tǒng)的使用效率。 作業(yè)運(yùn)行是封閉的，外界不能干預(yù)。 一個(gè)作業(yè)運(yùn)行時(shí)獨(dú)占全部系統(tǒng)資源。,優(yōu)點(diǎn)和不足,優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蔚琅幚聿僮飨到y(tǒng)，通過提前做好下一批作業(yè)的準(zhǔn)備工作的方式，解決了人工上、下機(jī)操作耗時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)等待的問題，大大提高了機(jī)器的使用效率。 不足：沒能解決資源獨(dú)占而造成的浪費(fèi)。,思考題 2,你經(jīng)營(yíng)著一個(gè)小游樂園，有三個(gè)游樂設(shè)備：木馬，秋千、滑梯，生意很火爆，有很多小朋友排隊(duì)。每個(gè)人進(jìn)去后，順序在每個(gè)設(shè)備上玩一次，收費(fèi)

8、1元。如果每個(gè)人從進(jìn)去到出來用時(shí)3分鐘，則每3分鐘可以收入1元。想一想如何改進(jìn)運(yùn)營(yíng)模式，使得收益增加？,解決方案,每次進(jìn)入若干個(gè)小朋友，只要一有設(shè)備空閑，就安排一個(gè)小朋友上去玩，如果有人結(jié)束項(xiàng)目出來，則立刻補(bǔ)充另外的小朋友進(jìn)入，保持每個(gè)設(shè)備始終有人玩，這樣平均每3分鐘可賺取3元錢。 指導(dǎo)思想：別讓設(shè)備閑置，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。,前提條件,游樂場(chǎng)內(nèi)的面積要擴(kuò)大，能同時(shí)容納多個(gè)小朋友進(jìn)入。 每個(gè)設(shè)備都要具備自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)功能，只要管理員把小朋友安置好后，設(shè)備就能自己運(yùn)行。,多道批處理操作系統(tǒng),多道批處理操作系統(tǒng)采用上述思想，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件提出了更高地要求: 加大內(nèi)存容量，以同時(shí)容納多個(gè)作業(yè) 外部設(shè)備要具備

9、自動(dòng)處理能力，在進(jìn)行輸入輸出時(shí)不占用CPU，也就是能夠脫機(jī)工作。否則即便有多個(gè)作業(yè)同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存，也無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)運(yùn)行。,工 作 方 式,一次加載若干個(gè)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存。 每個(gè)作業(yè)在內(nèi)存中的位置（包括程序區(qū)、變量區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)等），不是由用戶指定的，而是由系統(tǒng)根據(jù)情況進(jìn)行分配； 當(dāng)一個(gè)作業(yè)需要進(jìn)行脫機(jī)輸入輸出時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)其它作業(yè)對(duì)資源的需求和當(dāng)前資源情況，選擇并執(zhí)行另一個(gè)作業(yè)； 當(dāng)有作業(yè)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)具體情況，補(bǔ)充加載其它的作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存。,特 點(diǎn),允許多個(gè)作業(yè)同時(shí)存在于內(nèi)存中，提高了內(nèi)存的利用率。 當(dāng)一個(gè)作業(yè)進(jìn)行脫機(jī)I/O工作而暫時(shí)不需要CPU時(shí)，可以讓另外一個(gè)作業(yè)使用，實(shí)現(xiàn)了I/O設(shè)備與CPU并行工

10、作，提高了的系統(tǒng)的效率。（見P13 圖2-1) 作業(yè)運(yùn)行過程是封閉的，外界無法干預(yù)。,上次課程內(nèi)容回顧,作業(yè)的概念 單道批處理系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng),多道批處理方式是否還在使用？,天氣預(yù)報(bào)、地震預(yù)測(cè)、環(huán)境預(yù)測(cè)、彈道模擬等計(jì)算任務(wù)，往往需要計(jì)算幾天甚至幾十天，中間不需要人為干預(yù)。所以現(xiàn)代高性能計(jì)算機(jī)配置的操作系統(tǒng)，還保留著多道批處理的功能。作業(yè)說明書一般是腳本形式，注明作業(yè)名稱、需要CPU數(shù)量和時(shí)間、任務(wù)的迫切程度等，供調(diào)度程序參考。,批處理操作系統(tǒng)的不足之處,批處理操作系統(tǒng)，在一定程度上提高了系統(tǒng)設(shè)備的利用率。但是用戶程序運(yùn)行是封閉的，用戶不能及時(shí)了解到運(yùn)行過程中發(fā)生的情況，無法在程序運(yùn)行期間與

11、系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)交流，過程不透明，不方便。 實(shí)際上很多問題的求解過程，需要不斷地獲取反饋信息，在加以研判的基礎(chǔ)上，作出下一步?jīng)Q定，這就是所謂的信息交互。在計(jì)算機(jī)處理能力越來越強(qiáng)的時(shí)候，人們自然而然地希望，能夠?qū)崟r(shí)參與到計(jì)算機(jī)解決問題的過程中。增加計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多用戶交互能力，就被提上了議事日程,信息交互工具終端,“終端設(shè)備”，用于把命令或其他信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接受反饋信息。 最初的終端設(shè)備是電傳機(jī)，它包括鍵盤和字符打印機(jī)。發(fā)送的信息和接收到的反饋信息都實(shí)時(shí)地打印出來。它具備了基本的交互能力，但是太浪費(fèi)紙張。 后來將CRT顯示器技術(shù)引進(jìn)來，代替了字符打印機(jī)，鍵盤和顯示器組合，就形成了

12、現(xiàn)在計(jì)算機(jī)終端。,分時(shí)操作系統(tǒng)(Time-sharing Operating System),具有分時(shí)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖,工作方式車輪大戰(zhàn),有的棋類大師，可以與十幾個(gè)乃至幾十個(gè)人同時(shí)對(duì)弈，稱之為車輪大戰(zhàn)。他的做法是，先在第一個(gè)棋盤前下一步棋，接著到第二個(gè)棋盤下一步棋，再到第三個(gè),如此循環(huán)往復(fù)。 假如這個(gè)大師行走和出招速度都極快，與他對(duì)弈的人根本不需要等待，那么每個(gè)人都會(huì)感到大師是在與自己一個(gè)人對(duì)弈。,分時(shí)操作系統(tǒng)的思想,把用戶們看成需要輪流服務(wù)的客戶圈，讓CPU為某個(gè)用戶服務(wù)一小段時(shí)間，（一般是若干毫秒），稱為一個(gè)時(shí)間片，然后再為下一個(gè)用戶服務(wù)一個(gè)時(shí)間片，如此循環(huán)往復(fù)，這種方法被稱為“時(shí)間

13、片輪轉(zhuǎn)法” 。由于人們用終端設(shè)備進(jìn)行信息交互的速度相對(duì)較慢，而計(jì)算機(jī)處理信息的速度很快，CPU為每個(gè)用戶輪流服務(wù)一遍的循環(huán)周期很短，所以人們察覺不到等待時(shí)間，感覺計(jì)算機(jī)就在為自己一個(gè)人服務(wù) 。,分時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn),交互性 多路性 及時(shí)性 獨(dú)立性,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real Time Operating System ）,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)顧名思義，是指操作系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)生的事件請(qǐng)求做出快速響應(yīng)和處理，不能等待。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)事件請(qǐng)求信號(hào)大多采用“中斷”方式發(fā)送給系統(tǒng)。 很多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是嵌入在控制裝置中，主要用于重要的過程控制，如冶煉、化工、生物、原子能領(lǐng)域，如對(duì)溫度、壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制 典型的有 QNX

14、、RTLinux 、LynxOS,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn),高及時(shí)性 高可靠性,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Network Operating System）,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是將多臺(tái)計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備用通信線路連接起來，以達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的目的。 網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)都是裝配有操作系統(tǒng)的，甚至是不同的操作系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)各種協(xié)議的支持下，把網(wǎng)絡(luò)中的各種資源連通在一起，提供統(tǒng)一的界面、方便的接口，協(xié)調(diào)各種任務(wù)處理，完成信息通訊，資源共享等管理事務(wù)。,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的基本功能,網(wǎng)絡(luò)通訊 網(wǎng)絡(luò)資源管理資源共享 提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)WWW、E-Mail、FTP等 提供網(wǎng)絡(luò)接口方便用戶使用網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通常是安

15、裝在被稱之為“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器”的計(jì)算機(jī)上，這些服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn)，起到管理網(wǎng)絡(luò)的作用。 Windows、Unix、Linux都有網(wǎng)絡(luò)版的操作系統(tǒng)。Windows系列的有 Windows NT、Windows 2000 Server 、Windows 2003。,各種操作系統(tǒng)的特點(diǎn),單道批處理操作系統(tǒng)提高了處理機(jī)的使用率； 多道批處理操作系統(tǒng)提高了內(nèi)存、處理機(jī)、外設(shè)的使用率； 分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多用戶環(huán)境下的人機(jī)交互功能； 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)事件的及時(shí)響應(yīng)處理； 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源共用,操作系統(tǒng)的定義,操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效組織程序運(yùn)行

16、、提供用戶與計(jì)算機(jī)接口的系統(tǒng)軟件。,課后作業(yè),根據(jù)你自己的理解，認(rèn)為應(yīng)該怎樣表述操作系統(tǒng)的定義，它應(yīng)具備那些主要功能？ 單道批處理操作系統(tǒng)采用什么方式提高系統(tǒng)效率？需要什么條件？ 多道批處理操作系統(tǒng)采用什么方式提高系統(tǒng)效率？需要什么條件？ 分時(shí)操作系統(tǒng)是基于什么方法實(shí)現(xiàn)的，它有什么特點(diǎn)？,復(fù)習(xí)操作系統(tǒng)的定義,操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)資源、組織程序運(yùn)行、提供用戶接口的系統(tǒng)軟件。,各類操作系統(tǒng)特性回顧,單道批處理：?jiǎn)温沸浴ⅹ?dú)占性、自動(dòng)性、封閉性 多道批處理：多路性、共享性、自動(dòng)性、封閉性 分時(shí)系統(tǒng)： 多路性、交互性、獨(dú)立性、及時(shí)性 實(shí)時(shí)系統(tǒng)： 高及時(shí)性、高可靠性 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)： 自治性、分散性、互聯(lián)性、統(tǒng)一性,操作系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能,1、處理機(jī)管理 2、內(nèi)存管理 3、設(shè)備管理 4、文件管理,Windows 的相關(guān)工具,任務(wù)管理器作業(yè)和進(jìn)程管理 系統(tǒng)-高級(jí)-性能內(nèi)存管理 系統(tǒng)-硬件-設(shè)備管理設(shè)備管理 資源管理器文件管理,2、單道批處理操作系統(tǒng)采用什么方式提高系統(tǒng)效率？需要什么條件？,方式：?jiǎn)蔚琅幚聿僮飨到y(tǒng)將一批作業(yè)提前存入輔助存儲(chǔ)器，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)順序加載到內(nèi)存執(zhí)行，大大減少了作業(yè)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而提高系統(tǒng)效率。 條件：實(shí)現(xiàn)單道批處理操作系統(tǒng)需要配置大容量輔助存儲(chǔ)器，用于把作業(yè)提前存入，做好運(yùn)行前的準(zhǔn)備。,3、多道批處理操作系統(tǒng)采用什么方式提高系統(tǒng)效率？