计算机操作系统概述课件.ppt
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1、2022/12/10,授课教师:张雁,1,第1章 计算机操作系统概述,1.1 操作系统概念1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的特征与功能1.4 操作系统的结构设计 微机操作系统(自学) 研究操作系统的几种观点,开 始,2022/12/10,授课教师:张雁,2,教学目的与要求掌握操作系统的作用和发展掌握操作系统的特征与功能理解多道程序设计的概念掌握操作系统的类型教学重点和难点操作系统的概念、功能和基本类型研究操作系统的几种观点教学时间3学时作业,2022/12/10,授课教师:张雁,3,1.1 操作系统概念,1.1.1 系统概述1.1.2 什么是操作系统,2022/12/10,授课教师:
2、张雁,4,1.1.1系统概述,计算机系统的组成硬件和软件计算机硬件,2022/12/10,授课教师:张雁,5,计算机软件系统软件操作系统 语言处理程序 DBMS 支持软件应用软件 程序库 套装软件 用户程序,2022/12/10,授课教师:张雁,6,系统概述,硬件与软件及软件之间的关系关系:层次结构的关系,2022/12/10,授课教师:张雁,7,系统概述,软件是在硬件基础之上用来扩充和完善硬件功能,一部分软件的运行要以另一部分软件的存在作为基础,并为其提供一定的运行条件。一个裸机在每加上去一层软件后,就变成了一个功能更强的机器。我们通常把这“新的更强功能的机器”称为“虚拟机”。,返回本节,2
3、022/12/10,授课教师:张雁,8,1.1. 2 什么是操作系统,操作系统的定义一个系统软件;程序模块的集合有效管理和控制系统资源,合理地组织计算机工作流程;为用户提供一个友好的工作环境和方便的接口。,2022/12/10,授课教师:张雁,9,操作系统的目标,方便性使计算机系统使用方便(人机界面)有效性各类资源的利用率和系统吞吐量可扩充性便于修改和增加功能(如何设计?)开放性系统能支持世界标准规范,2022/12/10,授课教师:张雁,10,操作系统的作用,作为用户与计算机硬件系统之间的接口系统管理员:系统资源的管理者用户:提供使用计算机更好的接口和服务发展:给计算机系统的功能扩展提供支撑
4、平台作为计算机资源的管理者用作扩充机器,返回本节,2022/12/10,授课教师:张雁,11,作为用户与计算机硬件系统之间的接口,计算机硬件,操作系统,系统调用,命令,图标,窗口,应用程序及实用程序,系统设计者,程序员,用户,2022/12/10,授课教师:张雁,12,1.2 操作系统的发展过程,1.2.1 无操作系统的计算机1.2.2 单道批处理系统1.2.3 多道批处理系统1.2.4 分时系统1.2.5 实时系统1.2.6 其他操作系统,返回本章首页,2022/12/10,授课教师:张雁,13,1.2.1 无操作系统的计算机,人工操作方式如纸带输入机。特点是用户独占全机及CPU等待人工操作
5、。过程,图1.2 手工操作计算机,2022/12/10,授课教师:张雁,14,脱机I/O方式(图1.2)引入I/O机的概念,解决前者的缺点。特点是减少了CPU的空闲时间且提高I/O速度。,1.2.1 无操作系统的计算机,输入设备,外围机,磁盘,磁盘,磁盘,主机,磁盘,外围机,输出设备,2022/12/10,授课教师:张雁,15,1.2.2 单道批处理,20世纪50年代中期,General Motors第一个操作系统,运行于IBM701机上。批处理系统的定义操作员把用户提交的作业分类,把一批作业编成一个作业执行序列,由专门编制的监督程序自动执行。处理过程 图1-3 特点,2022/12/10,授
6、课教师:张雁,16,1.2.3 多道批处理系统,在单道批处理系统中,每次只调用一个用户作业程序进入内存并运行。多道程序(Multiprogramming)硬件要求中断通道单道程序与多道程序的执行过程如图1.5和图1.6所示。,下一页,2022/12/10,授课教师:张雁,17,用户程序,监督程序,I/O操作,I/O中断请求,启动I/O,I/O完成,结束中断,I/O中断请求,启动I/O,I/O完成,结束中断,t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,(a)单道程序运行情况,2022/12/10,授课教师:张雁,18,程序A,调度程序,I/O请求,(b)四道程序运行情况,程序B,程序C,程序
7、D,I/O请求,I/O请求,I/O请求,I/O完成,I/O完成,I/O完成,A完成,表示获得CPU,C再运行,2022/12/10,授课教师:张雁,19,多道批处理系统特征,(1)多道性 (2)无序性 (3)宏观上并行、微观上串行 (4)调度性,返回本节,2022/12/10,授课教师:张雁,20,1.2.4 分时系统,分时系统的产生 用户需求人机交互共享主机方便用户使用概念:指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户共享主机中的资源,各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算机。,2022/12/10,授课教师:张雁,21,1.2.4 分时系统,分时技术 把处理机的时间
8、分成很短的时间片,这些时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。如果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成,则该作业就暂时中断,等待下一轮运行,并把处理机的控制权让给另一个作业使用。在一个相对较短的时间间隔内,每个用户作业都能得到快速响应,以实现人机交互。,2022/12/10,授课教师:张雁,22,分时系统,定义多个用户分享使用同一台计算机,时间将CPU整个工作时间分成一个个时间段,每个用户依次地轮流使用。特征(1)多路性:若干个终端 用户可同时使用计算机;(2)独立性 :用户彼此独立,互不干扰;(3)及时性:用户的请求能在较短时间内得到响应; (4)交互性:进行人-机对话,2022/12/1
9、0,授课教师:张雁,23,分时OS的目标,追求的目标交互性和及时响应衡量的指标响应时间(系统对一个输入的反应时间),返回本节,2022/12/10,授课教师:张雁,24,1.2.5 实时系统,引入要求及时处理的场合实时系统定义系统能及时响应外部事件的请求,在规定时间内完成对该事件的处理。类型实时控制实时信息处理,2022/12/10,授课教师:张雁,25,实时任务的类型,对系统时间响应性能的要求硬实时系统(严格时间内完成)软实时系统(偶尔超时限完成)数字音频(视频)音频处理,2022/12/10,授课教师:张雁,26,1.2.6 其他操作系统,1. 通用操作系统2. 微机操作系统3. 网络操作
10、系统 4. 分布式操作系统嵌入式操作系统集群系统,2022/12/10,授课教师:张雁,27,1. 通用操作系统,定义同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能或其中两种以上的功能的操作系统。Example实时批处理系统:实时和批处理的结合,实时作为前台,批处理作为后台;分时批处理,2022/12/10,授课教师:张雁,28,2. 微机操作系统,定义配置在微机上的操作系统称为微机操作系统。最早出现的微机操作系统是8位微机上的CP/M,它是一个单用户单任务操作系统,即只允许一个用户上机,且只允许用户程序作为一个任务运行。ExmpleDOS Windows Linux,2022/12/10,授课教师
11、:张雁,29,3. 网络操作系统,定义 是网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源,为网络用户提供所需的各种服务的软件和有关规程的集合。目的相互通信,资源共享,2022/12/10,授课教师:张雁,30,分布式操作系统,定义通过通信网络将物理上分布的具有自治功能的数据处理或计算机系统互连起来,实现信息交换和资源共享,协作完成任务。与网络操作系统的区别分布式具有各个计算间相互通信,无主从关系;网络OS的计算机有主从关系;分布式资源为所有用户共享,而网络OS 为有限共享;分布式中若干计算机可相互协调共同完成一项任务。,返回本节,2022/12/10,授课教师:张雁,31,1.3 操作系统的功能与特
12、征,1.3.1 操作系统的特征1.3.2 操作系统的功能,返回本章首页,2022/12/10,授课教师:张雁,32,1.3.1 操作系统的特征,并发(Concurrence)共享(Sharing)虚拟(Virtual)异步性(Asynchronism),返回本章首页,2022/12/10,授课教师:张雁,33,1. 并发,并行性指两个或多个事件在同一时刻发生。并发性指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。,2022/12/10,授课教师:张雁,34,2. 共享,互斥共享在一段时间内只允许一个作业访问资源。同时访问允许在一段时间内,由多个进程同时对它进访问。,2022/12/10,授课教师:张雁,
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