操作系统原理_方敏_操作系统概论（副本）.ppt

第一章 操作系统概述 操作系统课程组 讨论问题 什么是操作系统？ 我们为什么要使用操作系统？ 一、什么是操作系统？ 其实现在并无精确定义 不同的观点 用户角度：操作系统是用户使用计算机的界面。提供用户与计算机硬件之间的接口，一般可以分为三种：命令方式，系统调用，图形界面。 软件角度：操作系统是程序和数据结构的集合。它是直接和硬件相邻的第一层软件，是由大量极其复杂的系统程序和众多的数据结构集成的。 一、什么是操作系统？ 系统观点：操作系统是对计算机资源管理，这些资源包括硬件和软件。操作系统向用户提供了高级而调用简单的服务，掩盖了绝大部分硬件设备复杂的特性和差异，使得用户可以免除大量的乏味的杂务，而把精力集中在自己所要处理的任务上。 … … 教材中的定义 操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织和管理计算机的工作流程以方面用户使用的程序的集合。 二、为什么要使用操作系统？ 计算机系统的结构 二、为什么要使用操作系统？ OS的地位 位于硬件（裸机）之上，所有其他软件之下。它是对硬件系统功能的首次扩充。 引入操作系统的目标（特性） 方便：提供一个用户与计算机硬件之间的接口，使计算机更易于操作； 有效：以更有效的方式使用计算机软硬件资源； 改善性能：合理的组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能； 提供扩展能力：支持可扩展的体系结构，可以方便的引进新的功能，支持可移植性和互操作性。 三、现代操作系统的特征 并发（concurrence） 并发性：指两个或者多个事件在同一时间间隔内发生。 并行性（parallel）：指两个或者多个事件在同一时刻发生（同时发生）。 共享（sharing） 系统中有限的资源不在为某个用户独占，而是可供多个用户共享。共享的方式： 1）互斥共享：一段时间内某一资源只允许一个用户使用，当使用完后，其他用户才能使用。例如：打印机、扫描仪等。 2）非互斥共享：一个资源在一段时间内可以供多个用户“同时”使用。依旧是：宏观上的并行，微观上的串行。例如CPU, 内存等。 三、现代操作系统的特征 虚拟（virtual） 一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体－－分时或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。 三、现代操作系统的特征 不确定性（uncertainty） 操作系统的不确定性也称为异步性(asynchronism) ，指在并发环境下程序的执行顺序、开始时间和执行时间是不确定性（不可准确预知）。 特点：在相同的环境下，无论程序执行的顺序如何，何时开始执行，也无论执行多少时间，只要输入相同，则结果总是相同的。 四、操作系统的发展 操作系统的发展和计算机体系结构有着密切联系 第一台机械计算机：差分机 由英国数学家Charles Babbage设计 四、操作系统的发展 第一代电子计算机（1946－1955）：人工操作方式 四、操作系统的发展 第二代计算机（1955-1965）：脱机和批处理系统 结构：使用晶体管，体积减小，可靠性提高，可以批量生产，仅有少数大公司、主要的政府部门和大学买得起。 四、操作系统的发展 第三代计算机（1965-1980）：多道程序设计 结构：小规模集成电路芯片，性价比有较大提升，典型的有IBM360系列，它提出了软件兼容的概念，可在科学计算和商用计算领域通用。 四、操作系统的发展 IBM360的操作系统OS/360以失败而告终，但是它提出了两项非常重要的技术： 1）多道程序设计技术。极大的提高了CPU的利用率。 2）Spooling（Simultaneous Peripheral Operation On Line）技术。 多道程序设计技术的出现给系统的管理提出了挑战，例如：内存管理问题、处理机等资源共享问题、文件检索和存储问题等。为了解决这些问题，系统中必须设置一套管理软件以方便用户使用，于是便形成了操作系统。因此我们说：多道程序设计技术是操作系统形成的标志。 这一时期著名的操作系统有:MIT:CTSS（第一个分时系统，1963年）；Bell实验室:UNIX。 四、操作系统的发展 第四代计算机（1980-1990）：个人计算机 结构：大规模集成电路，体积很小，功能强大。 这一时期操作系统技术日趋完善，典型的有： 1）Microsoft：MS-DOS, windows系列 2）UNIX和Linux … … 五、操作系统的分类 微机操作系统 单用户微机操作系统 CP/M：早期8位系统(75年)，配置在Intel8080,8085机器上。 MS-DOS： 81年，16位系统，配置在IBM-PC机上。 OS/2 ：87年， IBM推出，单用户、多任务，运行在80286，80386机器上。 多用户