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第一章 操作系统引论

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第1章操作系统引论

第1章操作系统引论

1.3 操作系统的基本特征
P13~16
并发(concurrence)
共享(sharing) 虚拟(virtual)
异步性(asynchronism)
1.3.1 并发(concurrence)

并发：多个事件在同一时间段内发生。

操作系统是一个并发系统，各进程间的并发，系 统与应用间的并发。操作系统要完成这些并发过 程的管理。
多道批处理系统和分时系统的出现标志着操作系统的初步形成

单道分时系统
主存中只驻留一道程序(作业),其余作业都保存在辅存上.(每道 作业可能频繁地调进/调出多次,开销较大,系统性能较差)

具有“前台”和“后台”的分时系统
为了充分利用CPU而引入了“前台”和“后台”的概念.主存被固 定地划分为“前台区”(按时间片调进和调出的作业流)和“后 台区”(批处理作业)
线程
进程，多个工人协同完成一个任务（拥有资源、空间） 线程，其中的一个工人
进程
线程
进程的引入
程序是静态实体(Passive Entity)，在多道程序系 统中，不能独立运行，更不能和其它程序并发执行。 进程是运行中的程序，是一个动态实体，进程能够在 系统中独立运行，是资源分配的基本单位 引入进程的目的，就是为了使多个程序能并发执行。 目的：提高系统资源的利用率，增加系统的吞吐量。 为使多个程序能并发执行，系统必须分别为每个程序 建立进程(Process)。
1.2.3 多道批处理系统需解决的问题
65年 ~ 70年代中（集成电路）

处理机管理问题 内存管理问题 I/O设备管理问题 文件管理问题




作业管理问题
1.2.4 分时系统

第1章 操作系统引论

第1章 操作系统引论

河南大学操作系统计算机学院第1章操作系统引论|大纲大纲1 1.1操作系统的目标和作用2 1.2操作系统的发展过程3 1.3操作系统的基本特征4 1.4操作系统的主要功能5 1.5操作系统的结构设计6本章作业第1章操作系统引论|1.1操作系统的目标和作用1 1.1操作系统的目标和作用2 1.2操作系统的发展过程3 1.3操作系统的基本特征4 1.4操作系统的主要功能5 1.5操作系统的结构设计6本章作业操作系统的地位：紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）。

执行用户程序，并使用户问题更易解决。

以一种高效率的方式使用资源（有效性）提高系统资源利用率提高系统吞吐量使计算机系统更易于使用（方便性）计算机硬件只能识别0、1；用户熟悉的是各种高级语言采用层次化结构，易于增、删、改（可扩充性）要求统一开放的环境，能通过网络集成化，并正确、有效地协同工作，实现应用程序的移植（开放性）遵循开放互连（OSI）国际标准OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口命令方式、系统调用方式、图形和窗口方式OS作为计算机系统资源的管理者（四大管理）处理机管理（第2、3章）存储器管理（第4、5章）设备管理（第6章）文件管理（第7、8章）OS实现了对计算机资源的抽象（用作扩充机器/虚拟机）I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节OS是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，不仅增强了系统的功能，还隐藏了对硬件操作的细节，实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象。

第1章操作系统引论|1.1操作系统的目标和作用|1.1.3推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力不断提高计算机资源利用率方便用户器件的不断更新换代真空管⇒晶体管⇒集成电路⇒VLSI⇒···8位⇒16位⇒32位⇒64位⇒128位⇒···单核⇒多核⇒众核⇒···计算机体系结构的不断发展单机OS⇒多机OS⇒网络OS⇒···不断提出的新的应用需求（实时、多媒体等）第1章操作系统引论|1.2操作系统的发展过程1 1.1操作系统的目标和作用2 1.2操作系统的发展过程3 1.3操作系统的基本特征4 1.4操作系统的主要功能5 1.5操作系统的结构设计6本章作业未配置操作系统的计算机系统人工操作方式运算速度：5000次/每秒,18000个真空管,占地182平方米，重量130吨，功耗140kW。

第一章 操作系统引论

第一章 操作系统引论
单机——NET 单CPU——多CPU 计算机网络 NETOS 多CPUOS NOS
24
操 作 系 统
1.2.1 无操作系统的计算机系统 1.人工操作方式

1946 年第一台电子计算机 ENIAC ~ 50年代中期 工作方式：采用人工方式直接使用计算机硬件系统。
输入设备 主 机 输出设备
第 一 章 操 作 系 统 引 论
第 一 章 操 作 系 统 引 论

调度性 作业从提交到完成经两次调度
作业调度 外存--->内存（选多个） 进程调度 分配处理机（选一个）
32
操 作 系 统
1.2.3 多道批处理系统 3 多道批处理系统的优缺点

优点 系统资源利用率高
基础条件——计算机部件能力的匹配
第 一 章 操 作 系 统 引 论
第三章 处理机调度与死锁
第 一 章 操 作 系 统 引 论
第四章 存储器管理 第五章 设备管理 第六章 文件管理
5
操 作 系 统
课程特点及难点

课程特点：

第 一 章 操 作 系 统 引 论


概念多 原理性强 较抽象 理论性和实践性都很强 内容繁杂 ----概念、原理、算法、数据结构
6

8
考研书目参考：
操 作 系 统

计算机操作系统联考辅导教程(2012版) 李春葆、曾平、 曾慧编著，清华大学出版社。
操作系统习题与解析（第3版） 曾平、曾林、金晶编 著，清华大学出版社 计算机操作系统习题解析 刘欣怡、宫明明、杨振辉编 著，清华大学出版社，北京交通大学出版社

第 一 章 操 作 系 统 引 论
特征：

01-第一章操作系统引论

01-第一章操作系统引论

(2) 顺序性 ������
(3) 单道性
卡 片 阅 读 机
卡片
磁带机
打 印 机
IBM 1401
IBM 7094
IBM 1401
输入磁带
输出磁带
图1－4 早期批处理系统
$END Data for program $RUN $LOAD Fortran program $FORTRAN $JOB, 10,429754
3.多道批处理系统的优缺点
(1) 资源利用率高 (2) 系统吞吐量大 (3) 可提高内存和I/O设备利用率 (4) 平均周转时间长 (5) 无交互能力。 面向主机系统,适合大型科学计
算、数据处理。
4.多道批处理需要解决的问题
(1) 处理机管理问题。 (2) 内存管理问题。 (3) I/O设备管理问题。 (4) 文件管理问题。 (5) 作业管理问题。
图 1-6 单道和多道程序运行情况
2.多道批处理系统的特点
• 多道： 多道指某个作业占用CPU，若由于某种原因 暂时不用CPU 则系统让第二个作业占用CPU， 作业宏观并行，微观串行。 • 成批处理： 用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发 现作业错误不能及时改正，并延长开发软件 时间，所以适用于成熟的程序。 • 无序性：执行完成次序不定。 • 调度性：作业调度，进程调度。
图 1-2 脱机I/O示意图
脱机输入技术
为解决低速输入设备与CPU速度 不匹配的问题，可将用户程序和数 据，在一台外围计算机的控制下， 预先从低速输入设备输入到磁带上， 当CPU需要这些程序和数据时，再直 接从磁带机高速输入到内存，从而 大大加快了程序的输入过程，减少 了CPU等待输入的时间。
脱机输出技术
OS是掌控计算机上的一切事情的软件系统！

第一章操作系统引论

第一章操作系统引论

第一章操作系统引论1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力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微机操作系统的发展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微机操作系统的发展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微机操作系统的发展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微机操作系统的发展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微机操作系统的发展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微机操作系统的发展1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性进程管理1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构为此，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况，以供分配存储空间时参考；系统还应具有对存储空间进行分配和回收的功能。

第1章 操作系统引论

第1章 操作系统引论

● 操作系统的产生和发展
●
操作系统的特征 操作系统的功能 操作系统的类型
●
●
1.1 操作系统的定义
资源管理的观点 1
●操作系统：是控制和管理计算机的软、硬件资源， 操作系统：是控制和管理计算机的软、硬件资源，
合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集 合理地组织计算机的工作流程， 合。 2 用户的观点
● ● ●
高可靠性 过载保护 对截止时间的要求
微机操作系统
●CP/M
操作系统
● MS-DOS ● OS/2 ● ●
操作系统
操作系统
UNIX 操作系统 Linux 操作系统
● Windows
操作系统
多处理机操作系统
● 引入原因 ●增加系统吞吐量 ●
节省投资
●提高系统可靠性
● 多处理机OS类型 多处理机OS类型 ●非对称多处理模式 非对称多处理模式——主-从模式 主 从模式 ●对称多处理模式 对称多处理模式——
1958年 年
第二代计算机上有了监控系统（OS雏形） 第二代计算机上有了监控系统（ 雏形） 雏形
第二代： 第二代：监控系统
● 第二代计算机主要用于科学和工程计算，程序大 多用FORTRAN语言书写，该语言适用于作数值运 算，当时主机上用的控制程序称之为监控程序 （Monitor），其功能相对比较简单，监控程序是 操作系统的雏形 。 ● 单道批处理系统（Simple Batch System）是将所有 的作业用一台相对比较便宜的计算机（如IBM 1401） 输入到磁带上，此计算机称为输入/输出机，实施 数值运算、速度较快的计算机称为主机（如 IBM7094）。大批的作业在输入/输出机的控制下 输入到磁带后，用一个特殊的程序来控制作业的读 入和运行，这个特殊的程序叫作业控制语言（JCL， Job Control Language）书写，它能控制程序的运行， 如图所示。

第1章操作系统引论

合理有效地组织计算机工作流程的一种系统软 件。
第一章 操作系统引论
1.1.2 操作系统的作用
1.用户接口（服务员）
OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是：
OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过 OS来使
用计算机系统。或者说，用户在 OS 帮助下，能够方便、 快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。 OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。
第一章 操作系统引论
问题二：你用过的操作系统能做什么

提供各种命令（字符和图形方式） 提供多任务多用户环境 启动、结束用户程序 系统调用：INT指令调用OS功能
第一章 操作系统引论
问题三：你知道操作系统不能做什么 不做天气预报 不做房屋设计 不是编译程序

总之，操作系统不直接解决最终具体应 用问题，也不负责编译源程序...
第一章 操作系统引论
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 程序A I/O 请求 程序 A 程序 B 程序 C 程序 D 调度 程序 (b ) 四 道 程 序 运 行 情 况 程序 A 程序B I/O 请求 程序 B 程序C I/O 请求 程序 C 程序 D 程序B I/O 完成 C I/O 完成 C 再被 调度 程序D I/O 请求 程序A I/O 完成 程序A 再被调度 A 完成
输入设备 外围机 磁盘
图 1 2 脱 机 示 意 图
I/O
主机
外围机
输出设备
第一章 操作系统引论

第一章 操作系统引论


四、异步性(Asynchronism) 或不确定性 1.程序执行的速度不确定。 2.程序执行的结果不确定。 1.4 操作系统的类型 1.4.1 操作系统的基本类型 一、批处理操作系统 采用批量化处理作业运行技术的操作系统就称为批处 理操作系统。批处理操作系统确保作业不断地流入系 统，经过处理后又撤离系统，使整批作业能够自动、 顺利地进行，节省了人工操作时间，从而加大了系统 对作业的吞吐量(也就是计算机一天能够处理作业的数 量)，提高了系统的运行效率。
第一章 操作系统引论
1.1 什么是操作系统 1.1.1 操作系统（Operating System）是硬件的延伸 OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用 户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系 统。或者说，用户在OS的帮助下能够方便、快捷、安全、 可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。应当注意， OS是一个系统软件，这种接口是软件接口用户可以通过 以下两种方式来使用计算机。 (1)命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语 言)，用户可通过键盘键入有关的命令，来直接操纵计 算机系统。
三、虚拟(Virtual) 在操作系统中的所谓“虚拟”，是指通过某种技 术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。物理 实体(前者)是实的，即实际存在的，而后者是虚的，是 用户感觉上的东西。例如，在多道分时系统中，虽然 只有一个CPU，但每个终端用户却都认为是有一个 CPU在专门为他服务，亦即，利用多道程序技术可以 把一台物理上的CPU虚拟为多台逻辑上的CPU，也称 为虚处理机。类似地，也可以把一台物理I／O设备虚 拟为多台逻辑上的I／0设备。此外，也可以把一条物 理信道虚拟为多条逻辑信道(虚信道)。在操作系统中虚 拟的实现，主要是通过分时使用的方法。显然，如果n 是某一物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟 设备的速度必然是物理设备速度的1／n。

第1章 操作系统引论


第一章 操作系统引论
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
1．人工操作方式
人工操作方式有以下两方面的缺点: 人工操作方式有以下两方面的缺点 (1) 用户独占全机。此时，计算机及其全部资源只能由上 用户独占全机。 机用户独占。 (2) CPU等待人工操作 等待人工操作。当用户进行装带(卡)、卸带(卡)等 等待人工操作 人工操作时，CPU及内存等资源是空闲的。
1.1 操作系统的目标和作用
1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性
第一章 操作系统引论
操作系统的名称
操作系统(Operating System) 操作系统 内核（ 内核（Kernel） ） 监控（督）程序（系统）（ 监控（ 程序（系统）（Monitor) ）（ 执行系统（程序） 执行系统（程序）(Executive System(program)) 控制系统（程序） 控制系统（程序）(Control System program)) 管理程序(Supervisor, Supervisory System) 管理程序
早期批处理系统
磁带机 打 印 机
卡片
IBM 1401
IBM 7094
IBM 1401
磁带
磁带
Operating System
第一章 操作系统引论 其自动处理过程是：
开始 还有下 一个作业？ 否 停止 是 源程序 有错吗？ 否 运 行 目标程序 装 配 目标程序 是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
第一章 操作系统引论
早期批处理分为两种
联机批处理 脱机批处理
第一章 操作系统引论 终 端
主机
联机批处理示意图
第一章 操作系统引论

第1章-操作系统引论

第1章 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 操作系统的基本特征 操作系统的主要功能 操作系统的结构设计 **UNIX系统简介 本章作业
OS引论
1.1 操作系统的目标和作用
一、操作系统目的/目标 二、计算机系统组成 三、 操作系统的作用
返回目录
OS引论
二、计算机系统组成
待I/O的完成，特别因为I/O设备的低速性，从而使机器的利用率很低。
返回
OS--------Introduction
1.2.4 多道批处理系统
特征：（1）调度性
（2）无序性 （3）多道性
优点：（1）资源的利用率高 （2）系统吞吐量大
缺点：（1）平均周转周期长 （2）无交互能力
需解决问题
处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作业管理问题
多用户多任务：UNIX, Solaris x86, Linux。
返回
OS--------Introduction
六、多处理机操作系统
多处理机系统引入原因 增加系统的吞吐量 节省投资 提高系统的可靠性
多处理机系统的类型 紧密耦合MPS 松散耦合MPS
多处理机操作系统的类型 非对称多处理模式 对称多处理模式
精心设计的，能实现现代OS核心功能的小型内核，它 小而精炼，运行在核心态下，开机后常驻内存，不会因内 存紧张而换出，它为构建通用OS提供了一个重要基础。
微内核的基本功能
进程管理 存储器管理 进程通信管理 I/O设备管理
特点
小而精练 系统的灵活性和可扩充性好 系统的可靠性高 适用于分布式系统
1.2.3 单道批处理系统 用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算
1、工作流程： 机系统所做的全部工作。
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1.2.4 分时系统 TSS(Time Sharing System) 1．分时系统的概述 分时系统能很好地将一台计算机提供给多个 用户同时使用，提高计算机的利用率。常应用于 查询系统中。例如：美国SABRE、CTSS。
终端
中央主机
终端
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Monitor
内存
作业1
图1-4示出了单道批处理系统的处理流程。
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开始
还有下 一个作业？ 否 停止
是
把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
是
源程序 有错吗？ 否
运 行 目标程序
装 配 目标程序
图1-4 单道批处理系统的处理流程
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缺点 (3)平均周转时间长。 周转时间概念。 作业的周转时间较长，通常需几个小时，甚 至几天。 (4)无交互能力。 用户不能与自己的作业进行交互，修改和调 试程序极不方便。
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计算机操作系统
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3．多道批处理系统需要解决的问题 为使系统中的多道程序间能协调地运行，必 须解决下述一系列问题。 (1)处理机管理问题。 (2)内存管理问题。 (3)I/O设备管理问题。 (4)文件管理问题。 (5)作业管理问题。 (6)用户与系统的接口问题。
计算机 操作系统
上课要求：
1. 准时上课 2. 手机静音
3. 保持课堂安静
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第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
1.2 1.3 操作系统的发展过程 操作系统的基本特性
1.4
1.5
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操作系统的主要功能
OS结构设计
计算机操作系统 3
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计算机操作系统
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4．开放性 计算机操作系统的应用环境已由单机封闭环 境转向开放的网络环境。为使来自不同厂家的计 算机和设备能通过网络加以集成化，并能正确、 有效地协同工作，实现应用的可移植性和互操作 性，要求操作系统必须提供统一的开放环境，进 而要求OS具有开放性。
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2．OS作为计算机系统资源的管理者 计算机资源 1.处理器 OS功能 分配和控制处理机 内存的分配与回收 I/O设备的分配与操纵
2.存储器
3.I/O设备
4.信息(数据和程序) 文件的存取、共享和保护
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计算机操作系统
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3．OS实现了对计算机资源的抽象
用户 用户 机器指令 物理接口 硬件 I/O操 作 命 令 (Read， Write)
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1.2.3 多道批处理系统 三大基本操作系统类型之一 1．多道程序设计的基本概念
外存
作业 …… 作业4 作业3 作业2 作业1 后备队列
调度算法
内存
作业N1 作业N2 作业N3 ……..
引入多道程序设计技术可带来以下好处： (1)提高CPU的利用率。 图1-5(a)示出了单道程序的运行情况， 图1-5(b)示出了四道程序时的运行情况。
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(4)交互性。 实时信息处理系统：仅限于访问系统中某些特 定的专用服务程序。 分时系统：向终端用户提供数据处理和资源共 享等服务。 (5)可靠性。
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计算机操作系统
32
1.2.6 微机操作系统的发展 微机OS分类： 按机器字长分：8、16、32、64位。 按运行方式分：单用户单任务、单用户多任务、 多用户多任务。 1．单用户单任务操作系统：CP/M、MS-DOS 2．单用户多任务操作系统:Windows系列 3．多用户多任务操作系统： UNIX 目前最有影响的两个能运行在微机上的UNIX操作系 统的变型是Solaris OS和Linux OS。
计算机操作系统
7
1.1.2
操作系统的作用
1．OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。
图1-1是OS作为接口的示意图。由图可看出，用户
可通过以下三种方式使用计算机。
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计算机操作系统
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用 应用程序 系统调用
户
命令 图标、窗口 操作系统 计算机硬件
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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
I/O 中断请求 启动 I /O I/O 完成 结束中断
结束中断
t1
t2
t3
t4
t5 t6
t7 t8
(a) 单道程序运行情况 程序A I/O 请求 程序A 程序B 程序C 程序D 调度程序
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程序A I/O 完成 程序A 再被调度 A 完成
程序A 程序B I/O 请求 程序B 程序C I/O 请求 程序C 程序D
程序B I/O 完成 C I/O 完成 C 再 被 调 度 程序D I/O 请求
图1-5
(b) 四 道 程 序 运 行 情 况
计算机操作系统
22
单道和多道程序运行情况
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2．引入进程 程序是静态实体，不能独立运行更不能 和其它程序并发执行。
①
I/O设备 O操作
③
程序：
I操作 计算
②
CPU
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计算机操作系统
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②
CPU
O操作
③
程序1： I操作
①
计算
③
程序2： I操作
②
计算
O操作
④
I/O设备
进程并发执行图
计算机操作系统
图1-1
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OS作为接口的示意图
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(1)命令方式。
由OS提供了一组联机命令接口通过键盘输入
有关命令来取得操作系统的服务。
(2)系统调用方式。
用户可在自己的应用程序中通过相应的系统
调用，来取得OS的服务。
(3)图形、窗口方式。 是当前使用最为方便、最为广泛的接口。
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1.1
1.1.1
操作系统的目标和作用
操作系统的目标
1．有效性
在早期(20世纪50～60年代)，由于计算机系统
非常昂贵，操作系统最重要的目标无疑是有效性。 操作系统的有效性可包含如下两方面的含意：
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计算机操作系统
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(1)提高系统资源利用率。
无 OS 的计算机系统中， CPU 、 I/O 设备、存储
计算机操作系统
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3．实时系统与分时系统特征的比较 (1)多路性。 实时信息处理系统：也为多个终端用户服务， 终端用户数量不定。（与分时系统相似） 实时控制系统：对多个对象进行实时控制，终 端用户数固定。 (2)独立性。 (3)及时性。 分时系统：人所能接受的等待时间。 实时信息处理系统：人所能接受的等待时间。 实时控制系统：响应时间更短，毫秒、微秒。
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1.2.5 实时系统 RTS(Real Time System) 实时系统是指系统能及时(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。 1．应用需求 (1)实时控制：工业（武器）控制系统、嵌入式 系统；如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶 系统，以及导弹的制导系统等。 (2)实时信息处理。 如飞机或火车的订票系统、信息查询系统、多 媒体系统。
器等各种资源经常处于空闲状态；有 OS之后CPU和
I/O设备等常处于忙碌状态而得到有效的利用。
(2) 提高系统的吞吐量。 操作系统通过合理地组织计算机的工作流程， 进一步改善资源的利用率加速程序的运行，缩短 程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量。
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2．方便性 配置OS后可使计算机系统更容易使用。 3．可扩充性 随着计算机硬件和体系结构迅速发展，OS必 须具有很好的可扩充性，才能适应计算机硬件、 体系结构以及应用发展的要求。如微内核结构。
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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 第一代计算机 1．人工操作方式 人工操作方式有以下两方面的缺点: (1)用户独占全机。 (2)CPU等待人工操作。 当用户装带(卡)、卸带(卡)等人工操作时， CPU及内存等资源是空闲的。 从而导致两大矛盾： 1）人机矛盾 2)Cpu与I/O速度不匹配
功能就越来越强，用户使用起来也更加方便。
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1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源的利用率 计算机系统昂贵，SPOOLING，虚拟内存 2．方便用户——GUI 3．硬件的不断更新换代 芯片、存储设备 4．计算机体系结构的不断发展 单处理机——多处理机——网络OS 5.不断提出新的应用要求
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2．实时任务 1)按任务执行时是否呈现周期性来划分 (1)周期性实时任务。 (2)非周期性实时任务。 截止时间 2)根据对截止时间的要求来划分 (1)硬实时任务：系统必须满足任务对截止时 间的要求。 (2)软实时任务：对截至时间要求不太严格。
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2．分时系统实现中的关键问题 (1) 及时接收。 配置多路卡和多个缓冲区。 (2) 及时处理。 时间片轮转。