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操作系统 概念 操作系统的形成 操作系统的概念 操作系统的地位 操作系统的特征 操作系统的形成 手工操作阶段 早期批处理阶段 联机批处理 脱机批处理 多道批处理系统 多道程序设计:在内存中同时存放多道程序,在管理程序的控制下交替地执行 并发执行:多道程序的交替执行 操作系统的发展 操作系统的概念 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口 软件，是系统软件 基本职能是控制和管理系统内各种资源 提供服务，方便用户使用，扩充硬件功能 操作系统的地位 系统软件： 操作系统、编译程序、汇编程序、连接装配程序、数据库管理系统 应用软件： 是为解决某一类应用需要或某个特定问题而设计的程序 支撑软件： 是辅助软件技术人员从事软件开发工作的软件 操作系统的特征 并发：指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行 共享：指计算机系统中的资源被多个任务所共用 异步性：执行的过程有着“走走停停”的性质 操作系统的主要功能 存储管理 进程和处理机管理 文件管理 设备管理 用户接口 存储管理 内存分配：为每道程序分配一定的内存空间 地址映射：把所用的相对地址（或称逻辑地址）转换成内存的绝对地址（或称物理地址） 内存保护：不同用户的程序都防在一个内存中，必须保证它们在各自的内存空间中活动，不能相互干扰，更不能侵犯操作系统的空间 进程和处理机管理 作业和进程调度 作业：用户的计算任务 进程：程序的执行过程 进程控制： 创建进程、撤消进程、封锁进程和唤醒进程 进程通信： 同步方式和互斥方式 文件管理 文件存储空间的管理： 文件操作的一般管理： 文件的创建、删除、打开和关闭 目录管理： 目录文件的组织、实现用户对文件的“按名存取”以及目录的快速查询和文件共享等 文件的读写管理和存取控制 设备管理 缓冲区管理： 解决CPU和外设速度不匹配的矛盾 设备分配 分配外部设备以及通道、控制器等 设备驱动： 实现CPU与通道和外设之间的通信 设备无关性：设备独立性 用户编写的程序与实际使用的物理设备无关 用户接口 图形用户接口（GUI） 命令行接口 程序接口：系统调用 系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口 用户态：用户程序执行的状态，在此状态下处理机只能访问相应用户作业占用的内存区，而不能执行特权指令 核心态：系统程序执行的状态，在此状态下处理机可以访问整个内存，既能执行普通指令，又能执行特权指令 操作系统的主要类型 多道批处理系统 分时系统 实时系统 个人机系统 网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统 多道批处理系统 在这种系统中，把用户的计算任务按“作业”（JOB）进行管理。 所谓作业（本课程最重要的概念之一）： 是用户定义的，由计算机完成的工作单位。它通常包括一组计算机程序、文件和对操作系统的控制语句。 逻辑上，一个作业由若干有序的步骤组成。由作业控制语句明确标识的计算机程序执行过程为作业步，多道批处理系统有两个特点：“多道”和“成批”。 “多道”：是内存中存放多个作业，并在外存上存放大量的后备作业。 “成批”：是在系统运行过程中不允许用户和计算机之间发生交互作用。 其主要优点： 1. 系统资源利用率高；2. 系统吞吐量大。 缺点： 1. 用户作业的等待时间长; 2.没有交互能力，用户无法干预作业运行。 分时系统 分时概念和分时系统的实现方法。 分时：就是对时间的共享。 分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。它是通过系统软件实现的。 共享的时间单位称为时间片。它往往是很短的，如几十毫秒，因不同系统针对不同档次的机型而有所不同。 分时系统的实现： 需要有中断机构和时钟系统的支持，利用时钟系统把CPU时间分成一个一个的时间片，操作系统轮流地把每个时间片分给各个并发程序，每道程序一次只能运行一个时间片。当时间片计数到时后，产生一个时钟中断，控制转向操作系统。操作系统选择另一道程序并分给它时间片，让其投入运行，如此循环反复。 分时系统 分时系统的特征 (1)同时性：若干用户同时上机使用计算机系统; (2)交互性：用户能方便地与系统进行人—机对话; (3)独立性：系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏; (4)及时性：用户能在很短时间内得到系统的响应。 优点： (1)为用户提供了友好的接口; (2)促进了计算机普遍使用，为多个终端服务； (3)便于资源共享和交换信息。 实时系统 实时系统的类型 过程控制系统 信息查询系统 事务处理系统 实时系统与分时系统的区别 分时系统具有较强的交互作用；而实时系统的交互能力较差。 分时系统对响应时间是以人们能接受的等待时间为依据；而实时系统对响应时间一般有严格的要求。 虽然分时系统要求系统可靠，但实时系统要求