操作系统教程ppt_01

操作系统的产生
1945~1955无操作系统 人机速度矛盾 联机（On-Line）I/O 脱机（Off-Line）I/O 系统监督程序（OS的雏形）单道批处理
FMS(FORTRAN Monitor System) IBMSYS

操作系统的完善
55~65 通道、中断和缓冲技术的出现 65~80 第三代集成电路 多道批处理系统 分时系统 实时系统 操作系统成为计算机系统的“管家”
虚拟：是指通过某种技术把一个物理设 备实体变为若干个逻辑上的对应物。 虚拟对象类型：
虚拟机：分时系统 虚拟内存：虚存管理技术 虚拟设备：SPOOLing技术 虚拟信道：分时复用、分频复用

异步性（Asynchronism）
异步性：进程是以人们不可预知的速度 向前推进的，但结果要保证是固定的。 导致的原因：

CPU与各个I/O设备之间的并行 各应用程序“进程”之间的并发
共享性（Sharing）
互斥共享方式
互斥就是排他性 临界资源（独占资源）：在一段时间内只允 许一个进程访问的资源

同时访问方式
宏观上“同时”，微观上“轮流”（交替访 问） 处理机、内存、磁盘（可重入代码）

虚拟性（Virtual）
操作系统的发展
80~ 大规模、超大规模集成电路 第四代计算机 个人机（PC）、并行机 计算机网络 分布式计算 字符（命令）界面图形化界面
第三节 操作系统的类型
** 单道批处理系统 多道批处理系统 分时系统 实时系统 网络操作系统 ** 分布式操作系统
单道批处理系统
在系统运行过程中，内存中只有一个用 户作业存在； 把一批作业脱机输入到磁带上； 系统配上监督程序； 在监督程序的控制下使这批作业能一个 接一个的连续得到处理； 处理机使用权在监督程序和用户程序间 转换。 与现代操作系统有较大差距
核心态 用户态
内存和I/O设备管理
处理机管理 硬件
虚拟机系统
虚拟机监控程序 虚拟机会话监控系统
虚拟机
虚拟机
虚拟机
会话监控系统 会话监控系统
会话监控系统
虚拟机监控程序 裸机
客户-服务器系统
微内核 + 进程层
客户机 进 程 客户机 进 程 客户机 进 程 客户机 进 程 客户机 进 程
微内核
裸机（硬件）

与网络OS的比较

分布性、并行性、透明性、共享性、健壮性
第四节 操作系统的特征
并发性（Concurrence） 共享性（Sharing） 虚拟性（Virtual） 异步性（Asynchronism）
并发性（Concurrence）
并行与并发：
并行性：在同一时刻同时发生 并发性：宏观上在同一时间段内同时运行
Hale Waihona Puke 第七节操作系统的硬件环境
CPU——程序状态字（PSW） 管态与目态（系统态与用户态） 存储器
三级结构：高速缓存、虚拟内存（外存） 共享与分配 安全与保护：存储键

作业： P.25
6, 8, 9, 14
操作系统的功能
处理机管理

对处理机进行分配——进程管理和调度
存储器管理

物理空间的分配和逻辑空间的扩充 内存保护及数据安全
接收用户程序的I/O请求，分配设备，促进CPU与I/O设备 的并行 外存空间分配与管理——文件系统，读/写、共享与保护等
设备管理

文件管理

第二节 操作系统的发展过程
操作系统的产生 操作系统的完善 操作系统的发展
实时系统的类型：


与分时系统的比较

网络操作系统
高效可靠的网络通信能力，网络的连接

协议 局域网连接、广域网连接 结构：C/S、Peer to Peer 电子邮件 文件传输 共享硬盘 共享打印
多种网络的服务

分布式操作系统
处理上的分布
各处理单元高度自治 各处理单元要相互协调 在系统范围内动态管理、分配任务和资源 并行地运行分布式程序
计算机操作系统原理
主讲人 孙术和
2004年2月~6月
参考书目
1. 2. 3. 4.
《计算机操作系统》汤子瀛等编著 2001年 版 西安电子科技大学出版社； 《操作系统原理》屠祁等编著 第三版 清华大 学出版社 《操作系统教程》 陆松年主编 2000年版 电 子工业出版社 《操作系统原理与实训教程》范辉主编 2003年版 高等教育出版社
计算机系统：

计算机用户
硬件：CPU、内存、I/O设备 软件：系统软件（操作系统、编译程序、汇 应用软件 编程序、DBMS）、应用软件、信息数据
操作系统：

其它系统软件
合理组织计算机的工作流程，有效控制和管 操作系统 理计算机系统的各类资源，并方便用户使用 计算机的程序和数据结构的集合。 裸机 用户（应用程序）与计算机硬件之间的接口。
分时系统
分时系统的产生原因


人机交互能力的需求、共享主机 终端技术的成熟、方便用户上机 63年麻理工的CTSS、之后三家联合的MULTICS
分时服务：时间片 分时系统的实现方法：

单道、多道、具有“前台”和“后台”
多路性、交互性、独占性、及时性
分时系统的特征

实时系统
实时系统

系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，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。 实时控制系统 实时信息处理系统 多路性、交互性、独占性、及时性、可靠性
多道批处理系统
内存中允许同时有多个用户程序存在 假脱机工作方式：SPOOLing系统 磁鼓、磁盘上的“作业输入井” 后备作业队列、作业调度程序调度运行 有I/O操作或完成作业时，调入另一个作业 形成源源不断的作业流 作业（处理）说明书 优点：资源利用率高、系统吞吐量大、系统切 换开销小 缺点：无交互能力、作业平均周转时间较长
操作系统的目标和作用
OS的目标

方便性：使计算机易学易用、共享资源 有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量 可扩充性：能适应硬件的发展，容易升级 开放性：使应用程序具备可移植性和互操作性 用户与计算机硬件之间的接口 计算机系统资源的管理者

OS的作用

四类资源：处理器、存储器、I/O设备、信息
模 模 块模 块模 块模核 块模 块心 块 模 块
模 模 块模 块模 块模其 块模 块它 块 模 块
层次结构
各层模块间只能是单向调用关系
用户程序 用户接口 （命令、程序、图形） 对对象操纵和管理的软件 （各类操纵对象的管理软件） 操纵对象 （ CPU、RAM、I/O D、Files ） 系统服务 文件系统
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
操作系统引论
操作系统的目标和作用 操作系统的发展过程 操作系统的类型 操作系统的基本特征 操作系统的主要功能 操作系统的结构 操作系统的硬件环境
第一节 操作系统的目标和作 用
什么是操作系统 操作系统的目标和作用 操作系统的功能
什么是操作系统
多道环境的复杂性 进程的动态性 每个进程的运行过程是不可预测的

第五节 操作系统的主要功能
第六节 操作系统的结构
整体式结构 层次结构 虚拟机系统 客户-服务器系统
整体式结构
无结构
程序模块 程序模块 程序模块 程序模块 程序模块 程序模块
模 模 块模 块模 块模系 块模 块统 块 模 块