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操作系统 Operating System 第1章 引论 一、系统概述 1、配置操作系统的目标 2、软件的层次和虚拟机的概念 1、配置操作系统的目标 方便 高效 发展的能力 2、软件的层次和虚拟机的概念 软件：系统软件和应用软件 裸机 虚拟机 二、操作系统的形成和发展 操作系统的定义 用以控制和管理系统资源，方便用户使用 计算机程序的集合 1、功能的观点 2、用户的观点 3、程序的观点 操作系统的形成和发展 1946-50年代末 电子管时代 无操作系统 50年代末-60年代末 晶体管时代 批处理 60年代末-70年代中 集成电路时代 多道程序设计 70年代末-现在 大规模超大规模集成电路 分时 操作系统的发展过程： 手工操作、批处理、多道程序系统、分时、实时、 网络、分布式操作系统等 三、多道程序设计的概念 多道程序运行 通过软件技术使同时进入计算机内存的几个 相互独立的程序，在管理程序控制穿插运行 多道程序特点 多道、宏观上并行、微观上串行 多道程序系统要解决的问题 同步与互斥机制 提高内存使用效率 内存保护 在一台CPU和两台输入/输出设备I/O1和I/O2的多道程序系统 中，同时投入运行3个作业J1，J2，J3。这3个作业对CPU和 输入输出设备的使用顺序和使用时间为： 作业J1：I/O2（30）CPU（10）I/O1（30）CPU（10）I/O2（20） 作业J2：I/O1（20）CPU（30）I/O2（40） 作业J3：CPU（30）I/O1（20）CPU（10）I/O1（10） 假定：1、CPU、I/O1，I/O2都能并行工作 2、作业J1的优先级最高，作业J2次之，作业J3最低。优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU，但不能抢占I/O 试问：1、作业J1，J2，J3从投入运行到运行完成所用的时间分别是多少？ 2、CPU和I/O2的利用率是多少？ 四、操作系统的功能和特性 1、功能： 操作系统作为资源管理者 处理机管理，存储管理，设备管理，文件管理 。 操作系统作为用户和计算机接口 2、特性：并行性，共享性，虚拟性，不确 定性(不可再现性、异步性)。 处理机管理 按一定策略将系统中的各处理机分配 要求的用户作业 处理机调度：作业、中级、进程 存储器管理 内存分配 内存保护 地址重定位 内存扩充 设备管理 缓冲管理 设备分配 设备处理 设备无关性 文件管理 文件的存取 信息的组织、管理 文件的共享 文件的保护、必威体育官网网址 磁盘空间的管理 五、操作系统的类型 1、多道批处理操作系统 2、分时系统 3、实时系统 4、网络操作系统 5、分布式操作系统 1、多道批处理系统 批处理系统中引入多道程序设计 优点：系统吞吐量大，资源利用率高。 缺点：平均周转时间长，用户不能与自己 作业对话。 2、分时系统 一台主机上连接多个键盘显示终端，用户可以各自的终端，以交互方式使用计算机，共享计算机软硬资源。 特点：多路性，交互性，独占性，及时性 3、实时系统 设计实时操作系统要考虑： 快速及时 实时时钟管理 过载保护 高度可靠性和安全 4、网络操作系统 计算机网络 网络操作系统定义及功能 计算机网络 通过通信设施将物理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来的实现信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。 网络操作系统 使网络上的各计算机能方便有效共享网络 资源，为网络用户提供所需的各种服务的 软件和有关规程的集合 网络操作系统的功能 具有通用操作系统所用功能 提供高效，可靠的网络通讯能力 提供多种网络服务能力 5、分布式操作系统 分布式系统和计算机网络系统的区别： 是否要求统一的操作系统 系统的透明性 分布式系统的基础是网络 分布式系统还处在研究阶段，而计算机网络已经广泛应用 六、微型计算机及操作系统的发展趋势 计算机的发展 个人计算机 计算机网络、分布式处理、巨型计算机、 智能化 操作系统的发展： 个人计算机上的操作系统 嵌入式操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 智能化操作系统 现代操作系统的特点 使用方式----交互方式，独占 多机系统----对称式多处理机SMP 设计技术和结构----微内核、多线程、SMP、分布式系统 第2章 操作系统的运行环境 一、硬件环境 二、操作系统与其它系统软件的关系 三、操作系统与人的接口 一、硬件环境 1、CPU 2、主存 3、缓冲技术 4、中断技术 5、时钟、时钟队列 1、CPU 特权