操作系统概述——清华大学计算机基础精品PPT课件

I/O处理机
卫星机
卫星机
操作系统发展史 多道批处理
输入设备
1 作业输入队列 2
卡片机
内存
调度程序 用户程序 1
用户程序 2
用户程序 3
① 作业录入 ② 作业调度，不同
类型作业的搭配 ③ 作业输出
主机
作业输出队列
3 打印机
操作系统发展史
多道批处理
多道批处理系统的运行特征
多道：内存中同时存放几个作业。
使用操作系统示例
如何在计算机上看电影？ 操作步骤
搞一台计算机先！ 安装操作系统(Windows) 安装影碟播放软件 (RealPlayer，InterVideo WinDVD) 把影碟装入光驱 运行影碟播放软件 播放影碟
什么是操作系统
是计算机最核心的系统软件。 其功能是：
有效地组织和管理计算机中的各种软硬件资源； 合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行； 为用户提供使用计算机的友好界面（各种服务功能）。
多个程序分时（多任务） 前后台程序共享系统资源（保证前台）
技术支持 用户界面，用户终端命令。 基于CPU速度，保证响应速度。 多种调度策略
操作系统成型 － 综合性的操作系统（分时批处理）
操作系统的多样化
单道批处理 多道批处理 分时操作系统
实时操作系统 嵌入式操作系统 PC机操作系统 网络操作系统 多处理机操作系统
作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；
问题：
人机交互差（重视了系统资源的利用，忽视了人的因素）
操作系统发展史 分时系统
终 端
主机
CPU轮流为终端用户服务
操作系统发展史 分时系统
实现了会话式的上机操作（以人为本） 人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。
多个用户分时（多用户） 共享主机：多个用户同时使用。 用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。
协调后台工作
应
用
机的交互接口
种作
程 系
各 操 裸机
统序
软件是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩充和完善。
操作系统发展史
主机
手工操作阶段
打印机
引导带
BASIC 解释程序带
用户 程序带
数据带
纸带
操作系统发展史 手工操作阶段
硬件非常昂贵，没有操作系统。 工作方式：
手工操作，独占机器。 用户：既是程序员，又是操作员。
作业的组成
Leabharlann Baidu
$END
$RUN $LOAD
数据卡片 程序卡片
作业控制 语言
$FORTRAN $JOB,JOBNAME=…
卡片
软盘
操作系统发展史 多道批处理
核心思想：
让计算机同时做几件工作，充分利用计算机的各种资源， 减少空闲状态和等待状态。
多道概念：
在内存中保持若干道程序，并使这些程序交替执行（轮流 使用CPU），当一道程序在执行过程中遇到I/O操作时， 系统就让它在一旁等待，而启动另一道程序运行，以减少 CPU的空闲时间。
嵌入式操作系统特征（运行环境及应用场合所决定）
是一个多任务、可抢占式的实时操作系统的核心，只提 供基本功能。
应用领域
制造业、仪器、汽车、航空、军事装备、消费类电子产 品。
Windows CE 、 ios 、Android
个人计算机操作系统
针对个人计算机进行优化的操作系统。 个人计算机操作系统的特征
作业控制语言 ＋ 用户程序 ＋ 数据
特征：
硬件技术支持 － 外存储器（磁带、硬盘） 软件支持 －出现了管理软件（监控程序）。
优点
输入的一批作业可以自动地一个接一个地顺序执行，节省了人 工干预时间，解决了人工操作与机器运行速度不匹配的矛盾，提 高了主机利用率。
问题：
CPU利用率不高，主要原因是高速主机和低速外设之间的矛盾。 因等待I/O 而浪费了CPU时间。
增加系统的性能（吞吐量） 提高系统可靠性
外设
多处理机操作系统
多CPU调度
共享内存
网络操作系统
网络操作系统是在通常操作系统功能的基础上提 供网络通信和网络服务功能的操作系统。
宏观上并行运行，微观上轮流运行（交替使用CPU）。
作业输入、输出及主机的工作同时进行，并行工作。
技术支持
作业调度（大作业/小作业 ；不同类型作业） CPU调度（保存和恢复现场） 内存管理（分区）
操作系统 基本形成
中断技术
优点：
系统资源不再为单一程序独占，而是为多个程序共享，提高了系统 资源的利用率（CPU、内存…)。
系统配置
输入输出：纸带、卡片 、打印机… 编程语言：机器语言、BASIC语言…
问题：
上机过程离不开人。 CPU利用率低（CPU等待用户操作，等待外设）。
操作系统发展史
单道批处理
输入设备
作业队列
外存 （磁盘）
卡片机
作业 调度
监控程序
用户程序
打印机
操作系统发展史
单道批处理
批处理中的作业概念：
实时操作系统
计算机能及时响应外部事件的请求，在规定的严格 时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备 和实时任务协调一致地工作。
应用领域：实时操作系统主要用于过程控制、事务 处理等有实时要求的领域。
主要特征：实时性、可靠性。
数据
实时系统
高
采集
炉
控制
嵌入式操作系统
嵌入式应用
是将计算机的主机嵌入在应用系统或设备之中、且不为 用户所知的计算机应用方式。
操作系统（一）
教学目标
掌握操作系统的基本概念和名词术语； 了解操作系统的功能与工作原理； 为操作系统的使用、管理、及应用开发打基础； 为后继课程学习提供背景知识。
批处理
文件 系统
中断
分时
实时
嵌入式 系统
Linux
线程
进程
进程 调度
即插 即用
虚拟 存储器
操作系统概述
什么是操作系统 操作系统发展史 操作系统的主要类型 操作系统的主要功能 常用操作系统介绍 …
把计算机硬件包装起来，并扩展其功能，使其成 为功能更强、使用更方便的计算机。
人们可以从更高层次对电脑进行操作，而不用关 心其底层的运作。
几乎所有的应用程序也是基于操作系统的。
什么是操作系统
操作系统是最基本的系统软件，其他的所有软件都是建立在 操作系统的基础上。
管家婆
服务生
管理软、硬件资源
提供用户与计算
应用领域：事务处理、个人办公、个人娱乐… 系统要求：界面友好、使用方便（不追求效率） 支持多种外部设备（多媒体设备、网络、远程通信）
常用的个人计算机操作系统
单用户单任务：MS DOS 单用户多任务：Windows
多处理机操作系统
CPU 1 CPU 2
CPU n
内存
对称多处理机系统结构