第1章 操作系统引论.ppt

肇庆学院计算机学院计算机的心智
——操作系统教材计算机操作系统汤子瀛等西安电子科技大学出版社第1章操作系统引论本章重点难点提示：1、*OS的概念。2、OS的引入和发展。3、OS的基本特征和功能。谈一下你对操作系统的认识。思考的问题：1、操作系统这门课，主要学的是什么？2、操作系统的概念应怎样定义？3、操作系统在计算机系统中处于怎样的地位？4、本课程与其他课程的关系如何？本章主要讲述操作系统的基本概念，具体包括：操作系统的目标、作用、操作系统的发展过程、操作系统的基本特征和功能等内容。操作系统（OperatingSystem,OS）是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用计算机的程序的集合。操作系统是配置在计算机上的第一层软件，是对硬件的首次扩充。
操作系统在计算机系统中占据着特别重要的地位，它是计算机中最重要的系统软件，是其它系统软件和应用软件运行的基础。
操作系统使计算机资源的使用更有效，即使资源的利用率更高。
⑵方便性⑶可扩充性⑷开放性1.1.2操作系统的作用应用程序⑵从资源管理的观点来看，操作系统是计算机资源的管理者。
计算机资源可分为四类：处理机、存储器、I/O设备、信息（数据和程序）。
操作系统的主要功能就是针对这四类资源进行有效的管理。处理机管理：处理机的分配和控制
存储器管理：内存的分配和回收
I/O设备管理：I/O设备的分配和操纵
文件管理：文件的存取、共享和保护⑶从虚拟机(扩充机器)的观点来看，操作系统是扩充裸机的软件。在裸机（没有配置任何软件的操作系统）上覆盖了操作系统后，裸机将变成一台功能更强大、使用更方便的虚拟机。(4)从任务组织的观点来看，操作系统是计算机工作流程的组织者。它负责在众多作业中切换处理机，并协调它们的推进速度，从而进一步提高系统的性能。1、不断提高计算机资源利用率。(批处理系统)
2、方便用户。(分时系统，有了交互功能)
3、器件的不断更新换代。
4、计算机体系结构的不断发展。
（需求推动发展）1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统人机矛盾：人工操作的低速性和CPU运算的高速性使计算机资源的利用率大大降低。
此外，又出现高速的CPU和低速的I/O设备之间的矛盾。2、脱机输入/输出方式（Off-LineI/O）外围机脱机输入/输出方式的特点：
减少了CPU的空闲时间
提高了I/O速度1.2.2单道批处理系统1.单道批处理系统的处理过程2.单道批处理系统具有以下特征
⑴自动性
⑵顺序性。
作业完成的顺序与它们进入内存的顺序以及作业在磁带中的顺序一致。
⑶单道性。
内存中仅能存放一道作业。卡片1.2.3多道批处理系统多道程序设计技术是指在内存中同时存放若干个作业，使它们共享资源并同时运行的技术。在单处理机情况下，这些作业仅在宏观上同时运行，在微观上交替执行。
由于在内存中可同时存放多个作业，因而当正在执行的作业因I/O等原因而暂停执行时，CPU可调度给另一道作业，而系统中众多的I/O设备可与CPU并行的工作。在OS中引入多道程序设计技术的好处：
⑴、提高CPU的利用率
⑵、提高内存和I/O设备的利用率
⑶、增加系统吞吐量（系统在单位时间内完成的工作量）单道程序运行情况当正在运行的程序因I/O而暂停执行时，系统可调度另一道程序运行，从而保持CPU处于忙碌状态。图1-5单道和多道程序运行情况
作业从提交给系统开始直至完成，需要经过以下两次调度：
作业调度——按一定的作业调度算法，从外存的后备作业队列中，选择若干个作业调入内存。
进程调度——按一定的进程调度算法，从已在内存的作业中选择一个作业，将处理机分配给它，使之执行。批处理系统中作业处理及状态2、多道批处理系统的优缺点平均周转时间长
——作业要排队，依次进行处理
无交互能力
——用户不能与作业进行交互，不利于修改和调试程序
4、多道批处理系统需要解决的问题1.2.4分时系统主机2.分时系统的思想3.分时操作系统工作方式4.分时系统实现中的关键问题5.分时操作系统特点6.影响响应时间的因素注意：A
B
C1.2.5实时系统1.实时OS的分类(应用需求)（1）多路性
（2）独立性
（3）及时性
（4）交互性
（5）可靠性553.实时任务的分类批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型。
一个实际的操作系统如果兼有三者或其中两者的功能，则被称为通用操作系统。1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性（Concurrence）程序是静态实体，不能并发执行；程序的概念也不能描述并发过程，因此引入进程的概念。1.3.2共享性（Sharing）并发和共享是OS的两个最基本特征，它们又互为存在条件。
一方面，资源共享是以程序（进程）的并发执行为条件的；若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源