1-操作系统概论[42页]

3. 通用操作系统
实时系统与批处理系统结合
分时系统与批处理系统结合
原则：实时分时优先，批处理在后
“前台”：需频繁交互的作业
“后台”：时间性要求不强的作业
4.实时操作系统
分类： 第一类：实时过程控制 工业控制，军事控制，... 第二类：实时通信（信息）处理 电讯（自动交换），银行，飞机订票 股市行情
合理的组织计算机的工作流程，以便有效地利用这
些资源为用户提供一个功能强大、使用方便的工作
环境，从而在计算机与用户之间起到接口作用。
操作系统功能
处理机管理 存储管理 文件管理 设备管理
• 操作系统是人与计算机之间的接口
• 操作系统是软件与硬件的接口
并发
共享 虚拟 不确定性
应用用户 应用开发人员 应用软件 系统工具 操作系统 计算机硬件 操作系统 开发人员
操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端 用户服务 每次服务一个时间片
分时操作系统特点
同时有多个用户使用一台计算机 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU 用户根据系统响应结果进一步 用户感觉不到计算机为其他人服务 提出新请求(用户直接干预每一步) （OS提供虚机器，各个用户的虚 机器互不干扰） 系统对用户提出的请求及时响应
环境，从而在计算机与用户之间起到接口作用。
有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足与否，内存、外 部设备是否忙碌） 合理：
公平与否，如果不公平则会产生“死锁” 或“饥饿” 方便：命令界面
编程接口
• 操作系统是人与计算机之间的接口 • 操作系统是软件与硬件的接口
§1.2 操作系统的功能和主要特征
执行系统（程序）(Executive System(program))

操作系统中很早就引入重要概念--进程，进程能清晰 刻划操作系统中的并发性，实现并发活动的执行，因 而，它已成为现代操作系统的一个重要基础。
操作系统的主要特性
1.并发性
采用并发技术的系统称为多任务系统(Multitasking) 。 并发的实质是一个物理CPU(也可以多个物理CPU) 在 若干道程序之间多路复用，并发性是对有限物理资源强 制行使多用户共享以提高效率。
OS
计算机系统的层次结构(1)
用户1 用户2 用户3 用户4
…
用户n
财务系统
航空订票
上网浏览
电子商务
…
科学计算
应用层 系统程序层 操作系统层 硬件层
（应用程序） 编译程序 汇编程序 编辑程序
…
数据库
（系统程序） 操作系统 计算机 计算机 硬件 硬件
1.1.1操作系统的定义和目标
• 操作系统管理系统资源、控制程序 执行，改善人机界面，提供各种服 务，合理组织计算机工作流程和为 用户有效使用计算机提供良好运行 环境的最基本的一种系统软件。 • 它可被看作是用户和计算机硬件之 间的一种接口，是现代计算机系统 不可分割的重要组成部分。
操作系统的主要特性
1.并发性
并发性虽能有效改善系统资源的利用率，但却会引发 一系列问题，使操作系统的设计和实现变得复杂化。
如何从一个活动切换到另一个活动？ 怎样将各个活动隔离开来，使之互不干扰，免遭对方破 坏？怎样让多个活动协作完成任务？ 怎样协调多个活动对资源的竞争？如何保证每个活动的资 源不被其它进程侵犯? 多个活动共享文件数据时，如何保证数据的一致性？
一、操作系统的作用
3.OS作为计算机系统的资源管理者
也有人将操作系统定义为：是能使诸用户有效、 方便地共享一套计算机系统资源的一种系统软件。 操作系统的重要任务之一就是对资源进行抽象研 究，找出各种资源共性和个性，有序地管理计算机中 的硬件、软件资源，跟踪资源使用情况，监视资源的 状态，满足用户对资源的需求，协调各程序对资源的 使用冲突。 研究使用资源的统一方法，让用户简单、有效的 使用资源，最大限度地实现各类资源的共享，提高资 源利用率，从而，使得计算机系统的效率有很大提高。

03
作业调 度
存储管理
内存的分配与回收 存储保护 内存扩充
文件管理
文件存储空间manage
离散分配方式
1
文件系统的安全性
文件读写 存取控制
3
2
目录管理
设备管理
中断技术，通道技术，虚拟设备 技术，缓冲技术 外部设备的分配，启动和故障处 理
02 1.4操作系统结构
1.4操作系统结构
整体式结构 层次结构 微内核（客户/服务器）结构
控制程 序执行
功能
1.1操作系统的概念
3特征
01
1并发 性
02
2共享 性
03
3随机 性
1并发性
同时存在若干个运 行着的程序
01操共作用系系统统与中多的个各用种户资程源序 02 1中央处理器
2共享性
03
2内存储器
04
3外存储器
05
4外部设备
互斥共享 同时共享
3随机性
操作系统的运行是在一种随机的环 境下进行的。
简单批处理 运行模式分为用户模式和特权模式
多道批处理 SPOOLing技术
1.3操作系统分类
分时系统
多路性，交互性，独占性，及时性
1.3操作系统分类
实时操作系统
实时时钟管理，过载保护，高可靠性
1.3操作系统分类
嵌入式操作系统
1.3操作系统分类
个人计算机系统
1.3操作系统分类
网络操作系统
1.3操作系统分类
操作系统概论
演讲人
2021-03-01
目录
1 1.1操作系统的概念 2 1.4操作系统结构 3 1.2操作系统的发展 4 1.3操作系统分类

OS的发展－主要动力
• 推动OS发展的主要动力
– 提高资源的利用率和系统性能：计算机发展的 初期，计算机系统昂贵，用作集中计算
– 方便用户，提供新的服务 ：为适应用户的新 需求，扩展OS以提供新的服务。
– 器件的发展，硬件升级和新型硬件的出现： CPU的位宽度(指令和数据)，OS都应能适应。
– 纠正错误：任何一个操作系统都有错误，在 使用一段时间后发现了错误就需要进行纠错。
X window是一个应用程序，Windows中的GUI工作 在内核态(所以速度很快)
原理是概括性的,具体系统中管理对象是实实在在的
CPU进程；磁盘文件；显示器窗口…
操作系统设计的主要思想?
• 软硬件协同解决问题 • 用系统的观点理解操作系统的设计 • 理解分而治之、分层实现在复杂软件系
统实现中的重要作用 • 用工程师的立场来看待操作系统的实现
管理的内容
– 资源的当前状态（数量和使用情况） – 资源的分配、回收和访问操作 – 相应管理策略
操作系统的定义
操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程 序模块的集合——
它们能以尽量有效、合理的方式组织和管 理计算机的软、硬件资源，合理的组织 计算机的工作流程，控制程序的执行并 向用户提供各种服务功能，使得用户能 够灵活、方便、有效的使用计算机，使 整个计算机系统能高效地运行。是计算 机与用户之间的接口。
1.1 • 什么是操作系统?
1.2 • 本课程的学习方法
1.3 • 操作系统的简史
1.4 • 操作系统引导过程分析
什么是操作系统
• 计算机的核心包括运算器和控 制器在内的中央处理单元(CPU)。
应用软件 中间件
• 计算机系统是由软硬件组成的 多级层次结构，由微程序级、 一般机器级、操作系统级、汇 编语言级、高级语言级组成。