第1章 操作系统概述2

操作系统原理教程第1章操作系统概述本章教学目标了解操作系统的发展过程掌握操作系统的作用熟悉操作系统的主要功能本章主要内容1.1计算机系统1.2操作系统的目标、作用与模型1.3操作系统的形成与发展1.4操作系统的特征与功能1.1计算机系统1.1.1计算机硬件1.1.2计算机软件1.1.1计算机硬件概念–计算机硬件是指组成计算机系统的设备或机器，是“看得见，摸得着”的物理部件，它是组成计算机系统的基础。组成–计算机硬件一般包括中央处理器（CPU）、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备，其中CPU与内存储器合称为主机，外存储器、输入设备和输出设备合称为外部设备。硬件的关系–关系如图1-1所示。1.1.2计算机软件概念–计算机软件是指组成计算机系统的程序、数据和文档。程序是指令的有序集合；数据是信息在计算机中的表示，是计算机处理的对象；文档是各种说明文本，是软件操作的辅助性资源。组成–系统软件：是支持和管理计算机硬件的软件，是服务于硬件的，它创立的是一个平台。系统软件包括操作系统、数据库管理系统、计算机编译语言和各种系统服务性程序。–应用软件：应用软件是完成用户某项要求的软件，是服务于特定用户的，它满足某一个应用领域。应用软件包括计算机源程序和应用软件包。1.2操作系统的目标、作用与模型1.2.1操作系统的作用1.2.2操作系统的目标1.2.3操作系统的层次模型1.2.1操作系统的作用操作系统是计算机硬件上加载的第一层软件，是对计算机硬件功能的首次扩充。其他软件只有在操作系统的支持下，才能对计算机硬件工作。操作系统的地位如图1-4所示。操作系统是一种重要的系统软件。计算机硬件加上I/O管理软件称为虚拟机，虚拟机再加上文件管理软件称为较强的虚拟机，较强的虚拟机再加上窗口软件称为极强的虚拟机，如图1-5所示。1.2.2操作系统的目标1．方便性–操作系统最终是要为用户服务的。给计算机配置操作系统后必须使计算机系统方便使用。2．有效性–操作系统要合理地组织计算机的工作流程，改善系统资源的利用率，提高系统的吞吐量从而使有限的资源完成更多的任务。3．可扩充性–操作系统也是为应用服务的，随着应用环境的变化，操作系统自身的功能也必须不断增加和完善。4．开放性–操作系统主要功能是管理计算机硬件的，必须适应和能够管理不同的硬件。1.2.3操作系统的层次模型操作系统也可以看成是一个层次结构，–其最底层为操作系统对象–中间层为对对象进行管理的软件集合–最高层为操作系统提供给用户使用的接口–如图1-6所示。1.3操作系统的形成与发展1.3.1推动操作系统发展的动力1.3.2操作系统的发展1.3.1推动操作系统发展的动力1．不断提高资源利用率的需要2．方便用户操作3．硬件的不断更新换代4．计算机体系结构的不断发展1.3.2操作系统的发展1．无操作系统2．批处理系统3．分时操作系统4．实时系统5．微机操作系统6．多处理机操作系统7．网络操作系统8．分布式操作系统1．无操作系统无操作系统的计算机系统的资源管理和控制由人工负责。方式：–人工操作方式：原理和特点–脱机输入输出方式：原理和特点2．批处理系统批处理系统主要是采用了批处理技术。批处理技术是指计算机系统对一批作业自动进行处理的一种技术。方式：–单道批处理系统：原理和特点–多道批处理系统：原理和特点3．分时操作系统概念：–所谓分时系统就是采用了分时技术的操作系统。分时技术就是把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。分时系统要解决的关键问题是–一是及时接收，二是及时处理。分时系统的实现方式–①单道分时系统–②具有“前台”和“后台”的分时系统–③多道分时系统分时系统的特征–有多路性、独立性、及时性和交互性。4．实时系统概念–实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内，完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。类型–实时控制系统–实时信息处理系统实时系统的特征–有多路性、独立性、及时性、交互性和可靠性。5．微机操作系统微机操作系统是指配置在微机上的操作系统。类型：–单用户单任务操作系统–单用户多任务操作系统–多用户多任务操作系统6．多处理机操作系统多个处理机之间的互联系统，在多处理机系统上配置的操作系统是多处理机操作系统。类型–非对称多处理机模式：也称为主-从模式，在这种模式中，把处理机分为主处理机和从处理机两类，主处理机只有一个，其上配置了操作系统，用于管理整个系统的资源，并负责为各从处理器分配任务。从处理机有若干个，它们执行预先规定的任务及由主处理机所分配的任务。–对称多处理机模式：所有的处理机都是相同的。在每个处理机上运行一个相同的操作系统拷贝，用它来管理本地资源和控制进程的运行以及各计算机之间的通信。7．网络操作系统概念–网络操作系统用于管理网络中的各种资源，为用户提供各种服务。其主要功能有网络通信管理、网络资源管理、网络安全管理和网络服务等。类型–客户/服务器模式（C/S）–对等模式8．分布式操作系统概念：–分布式处理系统是指由多个分散的处理单元经互联网络的连接而形成的系统。在分布式系统上配置的操作系统称为分布式操作系统。特点①分布性②并行性③透明性④共享性⑤健壮性1.4操作系统的特征与功能1.4.1操作系统的特征1.4.2操作系统的功能1.4.1操作系统的特征1．并发性–在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，即宏观上有多道程序同时执行，而微观上，在单处理机系统中每一个时刻仅能执行一道程序。2．共享性–共享是指系统中的资源可供多个并发执行的进程使用。3．虚拟性–是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。4．异步性–也称不确定性，是指在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，由于资源的限制，进程的执行不是“一气呵成”的，是“走走停停”的。1.4.2操作系统的功能操作系统是用户与硬件之间的桥梁，它主要负责管理计算机系统中的所有资源，并负责它们的调度和使用，充分发挥这些资源的作用和方便用户使用计算机。从资源管理的角度来看，操作系统的功能主要有–处理机的管理–存储器的管理–设备的管理–文件的管理–作业的管理与用户的接口。本章小结熟悉和掌握以下基本概念：–批处理系统、分时系统、实时系统、网络系统、分布式系统、脱机输入输出技术、多道程序设计技术、分时技术熟悉和掌握以下基本知识：–1．操作系统的作用–2．操作系统的设计目标–3．操作系统的特征–4．操作系统的基本功能习题一、单项选择题–1—20题二、填空题–1—10题三、简答题–1—10题