第一篇 操作系统概论.ppt

第一章 操作系统概论 1.1 什么是操作系统？ 1.2 计算机的硬件组成与OS的功能 1.3 操作系统提供的服务 1.4 操作系统相关的概念 1.5 操作系统的发展史 1.6 操作系统的分类 1.7 研究操作系统的几种观点 1.8 当前主流操作系统简介 1.1 什么是操作系统？ 裸机 指没有安装任何软件系统 的硬件系统 1.1 什么是操作系统？ 计算机系统的层次结构 引入操作系统的目的 从系统管理的角度看（内部） 从用户角度看（外部） 从发展的角度看 引入操作系统的目的——从系统管理的角度看 如何解释在Windows 98/2000/XP中，能一边听音乐，一边上网冲浪，一边作文字处理的情况？ 问题：计算机只有一个CPU，如何同时处理CD？MODEM？键盘和鼠标的输入？ 引入操作系统的目的——从系统管理的角度看 多个用户共用一台打印机的情况？ 问题： 如何使得各个人的输出互不影响？ 引入操作系统的目的——从系统管理的角度看 合理地组织工作流程 管理和分配系统资源 引入操作系统的目的——从用户的角度看 问题：如何使用打印机？ 了解打印机各信号线的定义，各寄存器的定义，打印机的机械操作规范…… 引入操作系统的目的——从用户的角度看 原来用户的程序是针对5.25inch软盘编写的，现在改用了3.5inch的软盘。程序如何适应新的存储介质？ 引入操作系统的目的——从用户的角度看 屏蔽硬件细节，方便用户使用 良好的接口 引入操作系统的目的——从发展的角度看 易于追加新的功能和服务 为系统功能扩展提供支撑平台 1.1 什么是操作系统？ 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是许多程序模块的集合，这些程序模块管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，为用户有效地使用计算机提供一个灵活方便、功能强大、易于扩展的工作环境。 它是计算机系统中最基本、最核心、最重要的软件系统。 1.2 操作系统的发展史 问题 什么推动了操作系统的发展？ 计算机体系结构的发展 计算机软件资源的发展 应用环境与需求的发展 计算机软件资源的发展 支持用户进行系统开发 增加系统的管理和服务 应用环境与需求的发展 科学计算-事务处理-社会各个领域 计算机体系结构的发展 计算机发展的四个阶段（按电子元器件工艺分） →巨型、微型、并行、分布、网络化、智能化 电子管时代 手工操作阶段，无操作系统 存在的问题 —调度（Scheduling） —准备（Setup time） 串行处理方式 晶体管时代 批处理操作系统 50年代中，IBM701 监控程序的引入 Monitor（监控程序） 节省了时间 批处理系统对硬件的新要求 内存保护（Memory Protection） 计时器（Timer） 特权指令（Privileged instructions） 中断（Interrupts） 批处理系统 用户程序和监控程序轮流使用机器时间 机器资源的损失 — 内存 — 处理器时间 折衷（Tradeoff） 对批处理系统的进一步分析 System Utilization Example Uniprogramming（单道程序设计） 一种设想 Multiprogramming with two programs 多道程序设计 Multiprogramming ( Multitasking ) 现代操作系统的中心思想 利弊？ 提高资源的利用率 增加了系统开销、须依赖某些硬件特性 首次：IBM System 360的OS/360 分时系统（Time-Sharing Systems） 例 子 四个作业，其内存需求如下表如示： Job1→Job2 →Job3 →Job1 →Job4 →Job2 CTSS（计算机分时服务） 作业总是被载入内存的相同位置，因此不需要重定位技术（relocation techniques） IBM 7094上，CTSS支持32个用户 操作系统中采用的新技术 微内核结构（Microkernel architecture） 多线程（Multithreading） 对称多处理（SMP，Symmetric multiprocessing） 分布（Distributed） 面向对象设计（Object-Oriented design） Microkernels（微核） Mach, mid-1980s, Carnegie Mellon University Windows NT client-server structure Multithreading（多线程） …… SMP（对称多处理）(Symmetric Multiprocessing) Efficiency（效率）