计算机操作系统演示

到
多道程序同时处理
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标志着操作系统形成的两大技术（1）
1) 多道程序设计技术 定义： 多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互 独立的程序，它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。 特征： 多道——主存中同时存放几道相互独立的程序；
宏观上并行——几道程序都处于运行过程中，从用户的角 度来看，它们在同时推进；
计算机软件技术基础
操作系统（1）
3.1 概述
1. 操作系统的定义
2. 操作系统的发展历史
3. 操作系统的功能
4. 操作系统的类型
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1. 操作系统的定义
计算机硬件 系统的组成
显示器
键盘
CPU（处理机） 内存
计算机一般由：处理机（CPU）、存储器及I/O设备组成。
问题：如此多而复杂的硬件，用户如何控制和使用呢？
为计算机配置操作系统！
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操作系统的地位
应用程序 操作系统虚拟机 裸 机
1. 裸机的使用是不方 便的；
2. 在裸机之上装配一 些基本的控制软件， 让这些软件自动完成 基本功能； 3. 在这些软件的基础 之上进行扩充和完善， 提供给用户所要求的 功能。
操作系统 用户程序
操作系统是：紧靠硬件的第一层软件
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t2
标志着操作系统形成的两大技术（2）
问题背景：联机工作方式 让用户通过控制台（终端）直接操作、控制自己程序运行 的操作方式称为联机工作方式。 但是如何让一台计算机同时为多个用户服务，而且还能让每 个用户都觉得自己是在独占这台计算机呢？ 2) 分时技术 把CPU响应时间分成若干个小时间单位（时间片）轮流分 配给各个联机用户使用。如果一个用户程序在分配给它的时 间片内没有完成，则暂时中断执行，等待下一轮计算。 t
分时系统的特点：

多路性：多个联机用户同时使用一台计算机。
独占性：每个联机用户都感觉是独占计算机。
交互性：用户采用“一问一答”的方式使用计算机。
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每个用户都获得了满意的响应 速度，感觉系统是为其独享的
按时间片轮转
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3）实时操作系统


实时系统的提出：分时系统的响应往往要等待一个循环周 期，实时系统必须在规定的时间内对用户请求或外部事件 及时响应。 能满足用户响应时限要求的操作系统称为实时操作系统。 实时控制 实时采集现场数据，完成 自动化控制 特点： 响应速度足够快 实时信息处理 根据用户要求进行信息检 索和处理 特点： 强大的数据库
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2. 操作系统的发展历史

无操作系统
监督程序
从 人工操作
> 人工操作缓慢
到
机器自动处理

从 联机I/O
> 机器按照事先编辑好的过程完成任务的转换 执行系统
到
脱机I/O
> CPU速度迅速提高而I/O设备依然缓慢， CPU化大 量时间等待设备
> 输入输出在外ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机控制下进行

操作系统
从 单道程序处理

解决方案：



系统按照一定的策略自动调度作业运行
单道批处理系统
发展：


多道批处理系统
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作业 成批进入 高速 输入井
输出井
其它
单道批处理系统
作业 成批进入 多道并发执行
输入井
输出井
其它
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多道批处理系统
批量操作系统的特点：

资源利用率高，吞吐量大
能根据作业对系统资源的需求和系统当前状
微观上串行——任意一个时刻，只能有一个程序占有处理 机，从处理机的角度来看，多道程序轮流使用处理机，它 们是交替推进的。
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用户程序 监督程序
I/O中断请求
I/O操作 t1 程序A
程序B
I/O完成 单道程序系统 t2 程序A和B都得到 了推进，并发
并行
OS调度
I/O A I/O B t1 多道程序系统
作业1
2
3
1
2
3
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3. 操作系统的功能
用户接口：提供用户使用计算机资源的方式，包
括人机交互方式（命令方式）和从程序中调用计算 机资源的方式（系统调用方式）。
资源管理功能 处理机管理 存储器管理 设备管理 软件资源管理（文件系统）
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处理机管理
一般的计算机中只有一个处理机，处理机是计算 机系统中竞争最为激烈的资源。处理机管理负责处 理机的调度、分配、回收。保证处理机能得到充分 的利用。
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操作系统的作用 作用1：向用户提供接口
•操作系统是位于用户和计算机系统之间的接口 •从用户角度：用户可以通过各种接口，获得访问、使用 系统资源的能力； •从系统角度：系统在有序管理计算机硬件系统前提下， 向用户提供调用接口。
作用2：管理系统资源
•处理机管理：纪录处理机状态，按策略分配处理机； •存储器管理：纪录存储器使用情况，按策略分配，保护 信息不受破坏； •I/O管理：按要求和策略分配设备，优化设备调度，提高 设备使用效率； •信息管理：以文件方式组织信息。方便的查询和保护。
可靠性高
例：导弹导航
操作简便、查询快速
例：远程订票系统
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4）个人计算机操作系统
磁盘操作系统
其代表的是MS—DOS 设备管理、文件系统功能 Windows系统 图形用户界面 多任务、多线程 可剥夺式调度 段页式虚拟存储管理技术 动态连接
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小 结
操作系统是计算机上必须配置的系统软件，它是计算机 的“管家”，负责计算机系统中所有软硬件资源的管理， 目标是为了方便用户充分而有效地利用这些资源。
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什么是操作系统？ 操作系统是计算机系统中 直接控制和管理 各种软硬件资源， ① 手段 ②对象
以方便用户
充分而有效地利用这些资源的 ③目标 程序的集合 ④ 实体
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操作系统的目标
方便性：提供给用户易用统一的手段 有效性： 有效地控制各种软硬件资源，使之得到充分利用 保持忙碌和有序占用 合理组织系统工作流程，改善系统性能 提高系统效率 为用户方便的使用计算机提供良好的环境 提高用户使用效率 可扩充性：模块化，易添加和修改 开放性： 对应用程序最大可能的提供开放统一的环境 应用程序能方便地移植和互操作
存储器管理
存储器管理特指对内存资源的管理。程序必须进 入内存才能运行，因此内存也是计算机系统中的紧 俏资源。存储器管理功能有：内存分配与回收、地 址映射、存储保护、内存的扩充。
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设备管理
负责计算机系统中除CPU和内存外的所有外部设 备的管理，包括：设备分配、设备传输控制、设备 无关性。
软件资源管理（文件系统）
操作系统的发展历史中，多道程序设计技术和分时技术 的出现，标志着操作系统的形成。
从资源管理的角度来看，操作系统的四大功能是：处理 机管理、存储器管理、设备管理和软件资源管理。 主要的操作系统类型有：批量操作系统、分时操作系统、 实时操作系统和个人计算机操作系统。
结束
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态，充分调度资源。

周转时间长，无交互能力
作业进入系统后，系统自动调度，管理员或
用户不能干预系统的调度。
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2）分时操作系统



分时系统的提出：解决人机交互问题，进行及时响应，多 用户共享主机。 一台连接多个终端的计算机称为分时计算机。 在分时计算机上采用分时技术实现的操作系统称为分时操 作系统。
负责管理系统中的所有程序、数据以及文档资料 等信息。这些信息以文件的形式存在，因此软件资 源管理也称文件系统。主要功能包括：文件存储空 间管理、文件目录管理、文件控制管理。
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4. 操作系统的类型
1）批量操作系统

背景：

系统资源十分昂贵
手工输入作业的速度与CPU的速度不匹配
作业成批进入系统后备队列