1、操作系统,人民邮电出版社,第1章 操作系统概述,计算机必备的软件操作系统；操作系统的五大功能（处理机管理、作业管理、存储器管理、设备管理、文件管理）；操作系统的分类（批处理、分时、实时、网络）。,1.,2.,3.,本章讲述内容：,1.1 计算机系统,1.1.1 硬件与软件,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,CPU,主 机,外部设备,.,.,.,.,.,.,.,1.,计算机系统,一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两个部分组成。,2.,硬件,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,3.,软件,程序,与程序相 关的文档,19581964年，计算机进入晶体管时代。计算机速度、存储容
2、量、外部设备的功能和种类都有很大发展。出现的“人-机矛盾”促使产生了批处理系统。,1.1.2 操作系统的形成,把未配置任何软件的计算机称为“裸机”。如果让用户直接面对裸机，事事都深入到计算机的硬件里去，那么他们的精力就不可能集中在如何用计算机解决自己的实际问题上，计算机本身的效率也不可能充分发挥出来。,1964年后，计算机进入集成电路和大规模集成电路时代，出现多道程序设计技术，操作系统开始出现，并逐渐成为计算机系统中必不可少的一种系统软件。,操作系统可以看作是计算机系统的核心，统一管理整个系统的资源，制定各种资源的分配策略，调度系统中运行的用户程序，协调它们对资源的需求，从而使整个系统在高效、
3、有序的环境里工作。,19461958年，计算机刚诞生，还没有操作系统软件。程序的装入、调试以及控制运行等工作，全部由人工完成。一台计算机被一个用户所独占使用。,.,.,.,1.,裸机的概念,2.,操作系统的发展历史,3.,操作系统的地位,1.2 操作系统的定义与功能,1.2.1 操作系统的定义,.,操作系统是在裸机上加载的第一层软件，是对计算机硬件系统功能的首次扩充。,.,配置了操作系统后，它隐蔽了硬件的复杂细节，用户会感到计算机使用起来更简单、更方便了。就说操作系统为用户提供了一台功能经过扩展了的机器，或“虚拟机”，因为现实生活中并不存在具有这种功能的真实机器，它只是用户的一种感觉而已。,.
4、,把操作系统定义为：“操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程、以及方便用户使用计算机的一个大型程序”。,1.2.2 操作系统的功能,1.,处理机管理的功能,.,记住系统中当前每个作业程序的状态。这样，在需要对CPU重新进行分配的时候，就在侯选的程序中选取。,.,指定处理机调度策略，它是在侯选程序中进行挑选时应遵循的原则。,.,实施CPU分配（也就是处理机调度），以便让获得CPU的作业程序真正投入运行。,作业管理的功能,2.,.,.,记住提交给系统诸作业（一般存放在磁盘）的状态，以及对系统资源的需求信息。,.,制定作业调度策略，需要时从磁盘的侯选作业中选择作业进入内存
5、，参与对CPU的竞争。,为用户提供一个使用系统的良好环境，以便有效地组织自己的工作流程。,存储器管理的功能,3.,.,记住内存各部分的使用情况，即哪些已经分配，哪些为空闲待分配。,.,制定内存的分配策略，实施内存的具体分配和回收。,.,保证内存中各独立作业程序的安全，互不侵扰。,.,解决“作业程序比内存大时，也能得到正确的运行”的存储扩充问题。,设备管理的功能,4.,.,记住各类设备的使用状态，按各自不同的性能特点进行分配和回收。,.,为各类设备提供相应的设备驱动程序、启动程序、初始化程序以及控制程序等，保证输入输出操作的顺利完成。,.,文件管理的功能,5.,利用中断、通道等技术，尽可能地使C
6、PU与外部设备、外部设备与外部设备之间并行工作，以提高整个系统的工作效率。,.,根据不同的设备特点，采用优化策略，使对具体设备的使用更趋合理和有效。,.,维持一个目录表，登记每一文件的名称和有关信息（即文件的目录项）。这样，当用户通过文件名访问某文件时，就可以通过查目录表找到它的目录项，从而完成所需的读/写操作。,.,由于文件存放在外存，因此要随时记住外存上文件存储空间的使用情况，哪些已经分配，哪些为空闲待分配。,.,制定文件存储空间的分配策略，实施具体的分配和回收。,.,确保存放在外存上文件的安全、保密和共享。,.,提供一系列文件使用命令，以便用户能对文件进行存取、检索、更新等操作。,1.3
7、.1 批处理操作系统,1.3 操作系统的种类,1.,单道批处理操作系统的工作过程,.,用户为自己的作业编写程序和准备数据，同时编写控制作业运行的作业说明书。然后将它们一并交给操作员。,.,操作员将收到的一批作业信息存入辅助存储器中等待处理。,.,单道批处理操作系统从辅存中依次选择作业，按作业说明书的规定自动控制作业的运行，并将运行结果存入辅助存储器。,.,操作员将该批作业的运行结果打印输出，并分发给用户。,2.,单道批处理操作系统的特点,.,单路性：每次只允许一个用户程序进入内存。,.,独占性：整个系统资源被进入内存的一个程序独占使用，因此资源利用率不高。,.,自动性：作业顺序地自动接受处理，
8、期间任何用户不得对系统的工作进行干预。,.,封闭性：在一批作业处理过程中，用户不得干预系统的工作。即便是某个程序执行中出现很小的错误，也只能等到这一批作业全部处理完毕后，才能进行修改。这给用户带来不便。,3.,多道批处理操作系统的工作过程,.,在单道批处理的基础上，引入多道程序设计技术，允许若干个作业程序同时装入内存，造成对系统资源共享与竞争的态势，就产生了多道批处理操作系统。,用户为自己的作业编写程序和准备数据，同时编写控制作业运行的作业说明书。然后将它们一并交给操作员。,.,操作员将收到的一批作业信息存入辅助存储器中等待处理。,.,作业调度程序从辅助存储器里的该批作业中选出若干合适的作业装
9、入内存，使它们不断地轮流占用CPU执行，并同时使用各自所需的外部设备。,.,操作员将该批作业的运行结果打印输出，分发给用户。,4.,多道批处理操作系统的特点,.,多路性：每次允许多个用户程序进入内存，它们轮流交替地使用CPU，提高了内存储器和CPU的利用率。,.,共享性：整个系统资源被进入内存的多个程序共享使用，因此整个系统资源的利用率较高。,.,自动性：作业处理期间任何用户不得对系统的工作进行干预。,.,封闭性：在一批作业处理过程中，用户不得干预系统的工作。即便是某个程序执行中出现很小的错误，也只能等这一批作业全部处理完毕后，才能进行修改。这给用户带来不便。,1.3.2 分时操作系统,1.,
10、分时操作系统的含义,.,将多道程序设计技术与分时技术结合在一起，就产生了分时操作系统。配有分时操作系统的计算机系统称为分时系统。,.,所谓“分时系统”，即一台计算机与多个终端连接，每个用户通过终端向系统发出命令，请求完成某项工作。系统完成任务后，把执行结果返回给用户。用户可重复这种交互会话过程，直至实现自己的预定目标。,2.,分时操作系统的特点,.,多路性：从宏观上看，多个用户在同时工作，共享系统的资源；从微观上看，各终端程序是轮流地运行一个时间片。多路性提高了系统资源的整体利用率。,.,交互性：用户在终端上能随时通过键盘与计算机进行“会话”，从而获得系统的各种服务，并控制作业程序的运行。,独
11、立性：每个用户在自己的终端上彼此独立操作，互不干扰，感觉不到其他用户的存在，就如同自己“独占”该系统在使用似的。,.,.,及时性：用户程序轮流执行一个 CPU 的时间片，由计算机的高速处理能力，能保证在较短和可容忍的时间内给予用户请求进行响应和完成处理。,1.3.3 实时操作系统,“实时操作系统 ”是能对来自外部的请求和信号在限定的时间范围内做出及时响应的一种操作系统。,传感装置,A,B,C,反应堆,阀门,阀门,计算机系统,记录仪,图 例：,控制信号,测量信号,1.,实时操作系统的含义,.,所谓“实时”，是指能及时响应随机发生的外部事件、并对事件做出快速处理的能力。而“外部事件”，是指与计算机
12、相连接的设备向计算机发出的各种服务请求。,.,2.,实时操作系统的特点,.,高及时性：对外部事件信号的 接收、分析处理、以及给出反馈信号 进行控制，都必须在严格的时间限度 内完成。否则可能会引起爆炸、火灾等事故，给人身安全和国家财产造成无法挽回的损失。,.,高可靠性：无论是实时控制系统还是实时信息处理系统，都必须有高可靠性。,.,用于控制飞机飞行、导弹发射以及冶炼轧钢等生产过程，被称为“实时控制系统”；用于飞机订票、银行业务部门，被称为 “实时信息处理系统”。,1.3.4 网络操作系统,1.,网络操作系统的含义,.,所谓“计算机网络”，是指把地理上分散的、具有独立功能的多个计算机和终端设备，经
13、通信线路加以连接，达到数据通信和资源共享目的的计算机系统。,.,在网络范围内，用于管理网络通信和共享资源，协调各计算机上任务的运行，并向用户提供统一的、有效方便的网络接口的程序集合，称为“网络操作系统”。,2.,网络操作系统的基本功能,.,网络通信：为通信双方建立和拆除通信通路，实施数据传输，对传输过程中的数据进行检查和校正。,.,资源管理：采用统一、有效的策略，协调诸用户对共享资源的使用，用户使用远地资源如同使用本地资源似的。,.,提供网络服务：向用户提供多项网络服务，如电子邮件服务，它为各用户间发送与接收信息，提供快捷、简便、廉价的现代化通信手段；如远程登录服务，它使一台计算机能登录到另一
14、台计算机上，使自己的计算机就像一台与远程计算机直接相连的终端一样进行工作，获取与共享所需要的各种信息；再如文件传输服务，他允许用户把自己的计算机连接到远程计算机上，查看那里有哪些文件，然后将所需文件从远程计算机复制到本地计算机，或将本地计算机中的文件复制到远程计算机中。,自治性：在网络中的每台计算机都有自己的内存储器、I/O设备，安装有自己的操作系统，因此具有很强的自治性，能独立承担分配给它的任务。,.,提供网络接口：向网络用户提供统一的网络使用接口，以便用户能方便地上网，方便地使用共享资源，方便地获得网络提供的各种服务。,3.,计算机网络系统的特点,.,.,.,分散性：系统中的计算机分布在不同的地域，有各自的任务。,互联性：网络中分散的计算机及各种资源，通过通信线路实现物理上的连接，进行信息传输和资源共享。,.,统一性：网络中的诸计算机，使用统一的网络命令。,
