《操作系统》课件第1章 绪论.pptVIP

* * * * * * * 1.2.1监督程序（ 50年代单道批处理时代） 引入目的：减少操作员手工操作 基本思想:操作员把若干作业合成一批,安装在输入设备上,启动常驻内存的监督程序,然后由监督程序依次顺序启动这批作业,以单道方式运行。 引入概念 作业：用户的一次上机行为。 作业步：作业的执行步骤。 作业控制语言:用于说明作业如何执行的语言。 作业控制说明书:用作业控制语言编写的作业执行程序。* $END $RUN $LOAD $FORTRAN $JOB,JOBNAME=… 程序处理数据 FORTRAN程序语句 典型的卡片作业举例 作业控制语句 普通指令:用户程序监督程序都可包含的指令。如算术、逻辑运算指令等。 特权指令:只有监督程序才可包含的指令。如屏蔽中断指令等。 方式/态:指处理机能否执行特权指令的状态。在核心方式(态）下,除能执行普通指令外还能执行特权指令.在用户方式（态）下只能执行普通指令。 系统调用（广义指令）:由监督程序提供给用户调用的系统功能。 TRAP机制:硬件支持进入监督程序的机制。 如执行trap指令实现系统调用（与转子指令类比）* 引入概念 系统空间:监督程序所占内存(0-K)。 用户空间:供用户程序使用的内存(K+1-N) 存储保护:限制用户程序访问系统空间。硬件提供一个界地址寄存器,每次执行访存指令时,如果处理机在用户态下，则判断访问是否越界。 定时器中断:为处理作业超时引入。在规定时间间隔到时,系统暂停当前程序之运行,去进行时间相关的处理.如看作业是否已超过其运行期限。* 引入概念 早期批处理系统中的监督程序工作流程: 1.判输入设备上是否有待输入作业,没有则等待； 2.从设备上输入一道作业； 3.控制作业运行 a.取作业说明书中一条语句,解析执行,如果是“作业终止”语句,这删除该作业,转1 b.如果是一条执行性语句,则在主存中建立相应程序运行环境,传递好参数,转去执行该程序(变到用户态运行) c.在用户态程序运行过程中,如发生中断事件(如系统调用/定时器中断),立即转监督程序,待中断事件处理结束后,用户态程序继续执行 d.用户态程序结束后,转a 监督程序功能:输入用户作业,解释执行作业控制说明书,提供系统调用。 监督程序与操作系统的区别:监督程序不具并发机制。监督程序只是省缺了作业步和作业转接的人工开销。 1.2.2专用操作系统（ 60年代初多道批处理,分时,实时系统时代) 多道批处理系统 分时系统 实时系统 一、多道批处理系统 引入：源于外设的智能化和磁盘的出现。 目的：让计算机各部件并行运行。 特点:在单道批处理系统的基础上引入缓存机制,SPOOLing技术,多道程序设计技术。* 1.输入输出缓冲： 利用缓冲技术,使针对一个缓冲区的数据处理和针对另一个缓冲区的I/O并行运行. 磁盘 缓冲区 CPU 2.SPOOLing技术（假脱机输入输出技术） 基础： I/O中断:由I/O部件操作完成后通知处理机去运行相应的处理程序. 通道:能够自主控制外设与主存并行交换数据的I/O装置(控制器). 磁盘:随机存取的存储设备 SPOOLing的基本思想:用磁盘设备作为主机的直接输入输出设备,即主机从磁盘选取作业运行,结果也存在磁盘中.相应的通道则负责磁盘与慢速外设的传输.利用通道和中断机制,作业的输入输出与作业在处理机上的运行并行. 磁盘 通道 主机 通道 通道 卡片机 打印机 SPOOLing系统图示 3.多道程序设计 基本思想:内存同时保持多道程序(作业),处理机(单处理机)以交替的方式（并发）处理多道程序.宏观上看,已有多道程序开始运行且尚未结束,微观上看,某一时刻处理机只运行某道作业。 作业C I/O CPU I/O CPU I/O 作业B CPU I/O CPU I/O 作业A CPU I/O CPU I/O CPU 现场保护/恢复:指处理机从一个作业向另一个作业切换时进行的程序运行用寄存器值的保护/恢复。* 多道批处理开始引入操作系统的基本特征: 并发:在单处理机情况下指多道程序分时占用处理机运行。 共享:指并发运行程序对系统的硬软资源的空分与时分使用。 多道程序设计 二、分时系统 目的：实现计算机各部件并行运行+用户与自己作业及时交互 基础：终端设备（键盘与显示器）出现。 交互式系统:操作系统提供终端命令语言及语言解析器，用户通过终端命令指导作业运行。 分时系统:交互式系统与多道程序设计结合的产物。 分时系统特点:并发性;共享性;交互性;独立性* 三、实时系统 实时系统:能满足要求快速响应作业运行的多道程序设计系