【计算机】第1讲 操作系统概论.pptVIP

第1章 操作系统概论 学习目标和学习要点 1.1 操作系统的形成和发展 1.2 操作系统的功能和特性 1.3 操作系统的类型和主要产品 本章小结 本章学习目标 掌握:操作系统的定义，操作系统的特征和主要功能。 理解:操作系统的形成和五大类型（批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统），以及分时概念。 了解:操作系统的发展历程，分时和实时操作系统的特点，常用操作系统的用户界面，主要操作系统产品系列。 本章学习要点 应深入理解、掌握什么是操作系统，它主要具有什么功能，有哪些类型；与其他软件相比，操作系统有怎样的特殊性，有什么基本特征。同时可以结合上机操作，考虑操作系统的功能是如何实现的等问题。 1.1 操作系统的形成和发展 1.1.1 什么是操作系统 1.1.2 操作系统的发展历程 可以把操作系统定义为： 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些模块的集合——它们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，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用 计算机系统的层次关系如图1-1所示。 1．单块式结构 早期的操作系统多数都采用这种单块式体系结构。这种体系结构其实是没有结构的，各组成单位密切联系，好似“铁板一块”，故名单块式结构。这种结构方式给操作系统设计带来的缺点很明显：系统的结构关系不清晰，好像一张大蜘蛛网，难于进行修改，会“牵一发而动全身”；使系统的可靠性降低，模块间会出现循环调用，有很大的危险性。 2．层次结构 层次结构操作系统的设计思想是：按照操作系统各模块的功能和相互依存关系，把系统中的模块分为若干层，其中任一层模块（除底层模块外）都建立在它下面一层的基础上。因而，任一层模块只能调用比它低的层中的模块，而不能调用高层的模块。著名的UNIX系统的核心层就采用层次结构。 3．微内核结构 微内核结构是新一代操作系统采用的结构。其基本思想是把所有操作系统基本上都具有的那些操作放在内核中，而操作系统的其他功能由内核之外的服务器实现。 微内核是操作系统的小核心，它将各种操作系统共同需要的核心功能提炼出来，形成微内核的基本功能。 微内核结构是新一代操作系统的主要特征之一，正在得到迅速的应用。微内核结构主要具有以下6种特点： （1）精简核心的功能 （2）可移植性好 （3）可伸缩性好 （4）实时性好 （5）提供多线程机制 （6）系统安全性好 操作系统的发展和计算机的组成与体系结构相关，经历了四个发展阶段。 1946年～50年代末：第一代，电子管时代，无操作系统。 50年代末～60年代中期：第二代，晶体管时代，批处理系统。 60年代中期～70年代中期：第三代，集成电路时代，多道程序设计。 70年代中期至今：第四代，大规模和超大规模集成电路时代，分时系统。现代计算机正向着巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化几个方面发展。 1．手工操作 手工操作过程：先把程序纸带（或卡片）装上计算机，然后启动输入机把程序和送入计算机，接着通过控制台开关启动程序运行。计算完毕，打印机输出计算结果，用户卸下并取走纸带（或卡片）。第二个用户上机，重复同样的步骤。如图1-2所示。 2．单道批处理系统 计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的运行管理和具体操作都由用户自己承担，任何操作出错都要重做作业，CPU的利用率甚低。解决的方法有两个：首先配备专门的计算机操作员，程序员不再直接操作机器，减少操作机器的错误。另一个是进行批处理，操作员把用户提交的作业分类，把一批中的作业编成一个作业执行序列。每一批作业将有专门编制的监督程序自动依次处理。 早期的批处理分为联机批处理和脱机批处理两种类型 ： （1）联机批处理 在这种系统中，操作员有选择地把若干作业合为一批，由监督程序先把它们输入到磁带上，之后在监督程序的控制下，使这批作业能一个接一个地连续执行。即：第一个作业全部完成之后，监督程序又自动调入该批的第二个作业，并重复此过程，直至该批作业全部完成，再把下一批作业输入到磁带上。在这样的系统中，作业处理是成批进行的，并且在内存中总是只保留一道作业（故名单道批处理）。同时作业的输入、调入内存以及结果输出都在CPU直接控制下进行。 （