01第一章 绪论 华科版操作系统.ppt

第一章 绪论 存储程序式计算机 从三个问题开始谈起。 第一个问题： 你认为计算机是用来做些什么事情的？（或者说你希望计算机可以用来干什么事情？) 存储程序式计算机 概括而言，计算机是一种用于处理信息（数学运算、事务处理等）的工具。 任何的输入都以数字化的信息来进行，经过处理转换后，计算机通过信息的形式输出。 存储程序式计算机 下一个问题：信息是如何在计算机里面被处理？（或者说，信息借助于什么得到了处理？） 存储程序式计算机 程序是计算机用于处理信息的基本单元。程序的执行过程即为信息的处理过程。 与计算机系统一致的是，程序作为一个信息处理系统也是由输入，处理，输出三部分组成。 存储程序式计算机 第三个问题：程序在计算机系统里面是如何执行的？（或者说，程序是通过一种什么样的方式完成信息的处理过程？） 存储程序式计算机 冯·诺依曼式计算机是真正具备自动处理信息能力的计算机。（图1.1） 特点：程序按顺序存储并按顺序执行。 计算机系统组成 计算机系统结构与操作系统的关系 客观条件：典型的单处理机系统结构 主观目的：共享计算机资源的要求 结论：从操作系统的发展历史来看，操作系统是调和计算机应用客观条件和主观目的之间矛盾的产物。 计算机系统结构与操作系统的关系 什么是计算机系统结构？五大部分：控制器、运算器、存储器、输入/输出系统，他们之间一般通过总线连接 操作系统的形成和发展 手工操作阶段： 由人直接判断计算机资源是否可用 由人装载数据和程序 由人自行获取程序的当前状态，控制程序运行和退出程序。 操作系统的形成和发展 手工操作阶段： 工作方式： 编程语言：机器语言 输入输出：纸袋或卡片 用户：既是程序员、又是操作员；是计算机专业人员 特点： 1、用户独占全机：不出现资源被其他用户占用的情况，资源利用率低 2、CUP等待用户：计算前后，手工装卸纸袋或卡片；CPU利用率低 造成：1、人机矛盾 2、CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾 CPU浪费严重！ 解决： 专门的操作员；批处理 操作系统的形成和发展 批处理阶段： 出现监督程序，由监督程序判断计算机资源是否可用，负责将程序调入主存，并可自动地调入下一个作业程序。 操作系统的形成和发展 联机批处理：计算任务和I/O任务均由同一个CPU直接控制。 优点：减少了人工干预、及作业切换的时间简化了用户的上机过程　 问题：高速的CPU与慢速的I/O设备之间的矛盾 操作系统的形成和发展 脱机批处理：计算任务和I/O任务分离并由主机和卫星机分别处理。 ? 特点：主机与卫星机并行工作 ?优点：实现了CPU运行与I/O设备的并发操作，提高了系统的利用率。　　　 ? 缺点：没有实现批之间的自动切换，换带时CPU空闲由人工监视换带的时机，因此，存在数据输入的正确性及保护问题 操作系统的形成和发展 执行系统：由于中断和通道方式的出现，一台计算机下可配置多种不同的输入（键盘、鼠标、触摸屏……）设备和输出（显示器、打印机）设备。 与这些设备相配套的有一系列的I/O程序，这时需要有一个执行系统管理这些I/O程序。执行系统由此而来，以实现I/O设备与CPU的并行工作。 操作系统的形成和发展 执行系统：监督程序解决手工阶段的第1，2个问题，第3个问题仍未解决。执行系统由此解决监督程序。 手工阶段的三大问题： 由人直接判断计算机资源是否可用 由人装载数据和程序 由人自行获取程序的当前状态，控制程序运行和退出程序。 操作系统的形成和发展 多道程序设计技术与批量操作系统 单个程序在内存的运行情况： 操作系统的形成和发展 多道程序设计的工作情况（思考：程序A与程序B是如何实现切换的？） 操作系统的形成和发展 多道成批处理与批量操作系统： 上述两个概念都与作业这一概念有关。所谓作业，就是用户提交给计算机处理的一个任务。 多道成批处理，是指一批作业同时装载入内存并有调度程序调度作业的执行。 批量操作系统：专门针对多道成批处理的操作系统。 操作系统的形成和发展 思考：我们现在所用的PC机操作系统是属不属于批量操作系统？ 操作系统的形成和发展 一般来说，批量操作系统适合于计算机不需要与用户过多交互和干预的应用环境，如大批量的计算任务。 对于强调用户与计算机交互完成处理任务的应用环境，对用户的快速响应是十分重要的。而系统对用户作出响应的必要条件是获得CPU。 操作系统的形成和发展 分时技术：把CPU时间划分为若干时间片，轮流分配给作业使用。 分时操作系统：适合于强调用户与计算机交互的应用环境。由于CPU时间的轮流使用，避免了某个作业长期占用CPU而使得其他作业无法获得CPU的情况。 操作系统的形成和发展 实时处理和实时操作系统： 分时技术：让每个作业都能获得响应，但不能保证作业能够