操作系统第二版1绪论.ppt

第1章 引论 贺向东 一、操作系统的定义与作用 地位 作用 定义 1、操作系统在计算机系统中的地位 从计算机系统组成的角度看，一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的 其中软件系统又分为系统软件和应用软件。 操作系统（Operating System）就是系统软件中的一种，是系统软件的核心 计算机系统的层次结构 用户 描述 操作系统是最靠近硬件的一个层次，它控制和管理着在它内层的硬件系统、也控制和管理着在它外层的系统软件和用户应用软件，为其它软件提供了良好的开发与运行环境，并与各种系统软件协作，使各种应用软件得以开发和正常、高效率地运行。 从用户的角度讲，操作系统则是用户与计算机之间的操作界面（接口） 2. 操作系统的作用 操作系统的作用可以归纳为三点： 提高效率 扩展功能 方便用户 一句话 承“上”启“下” 承“上” 目的 最大限度地满足用户的使用需要 启“下” 控制和利用各种硬件和软件资源，合理地组织系统的工作流程 追求的目标 提高系统资源的利用率 一般共识 操作系统提供软件的开发与运行环境，使计算机系统的功能从最基本的硬件（即所谓“裸机”）开始不断得到扩充 操作系统是开发和运行其它软件的一个平台。在不同的操作系统上开发出来的软件，只有在该操作系统环境下才能正常运行 提供了方便友好的用户操作界面，使用户可以很容易地使用和操控计算机 3. 操作系统的定义 系统软件 控制和管理着计算机系统的所有硬、软件资源 合理地组织计算机的工作流程 利用这些资源为用户服务，使用户有一个 功能强大且可扩展的工作环境 方便友好的操作界面 二、 操作系统的形成与发展 操作系统并不是随着计算机的问世而同时出现的，它是计算机技术发展的产物 操作系统的形成 手工操作阶段 监控程序阶段 执行系统阶段 手工操作阶段 二十世纪五十年代末以前，人们是以手工操作的方式来使用计算机的，也就是说那时还没有“操作系统”这样的软件 快速的CPU和慢速的外设、人工操作的矛盾，特别是人机工作速度差异太大的矛盾，严重制约着整个作业的速度 监控程序阶段 在作业过程中避免人工干预。在一个作业内的操作和在作业之间的转换都实现了自动化，这是一种成批处理的系统 监控程序对成批作业进行管理，这就是操作系统最早的形式，为了区别于后来的批处理系统，可以称之为“早期的批处理系统”或“单道批处理系统” 监控程序并不能完全解决高速的CPU和低速的外设之间的矛盾 执行系统阶段 进入二十世纪六十年代以后，在硬件方面出现了“通道”和“中断”等技术，实现了主机CPU和输入输出设备的并行（parallel）工作，使操作系统进入了“执行系统”（Executive）阶段，对操作系统的真正形成起了重要的推动作用 “多道程序”的主导思想 在计算机内存中同时存在着多个互相独立的程序，它们在宏观上都在运行着，但是由于只有一个CPU（在单处理机系统中），所以在微观上它们还是在轮流使用CPU执行各自的指令序列，这称为多道程序的并发（concurrence） 操作系统的形成 在原先的批处理系统中采用多道程序设计技术就产生了“多道批处理系统”，随后又出现了“分时系统”、“实时系统”。二十世纪六十年代，上述三种系统先后被研究出来，标志着“操作系统”正式形成 操作系统迅速完善、普及，直至进入了“通用操作系统”的阶段 所谓通用操作系统是指同时具有多道批处理、分时、实时等两种或三种处理能力的系统 操作系统的发展 随着计算机科学技术的飞速发展，个人微型计算机、多处理器计算机和计算机网络的出现，促使操作系统的理论和实践进一步发展。从二十世纪七十年代后期开始，出现了微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等 两个标志节点 六十年代，多道批处理系统出现 现代操作系统出现 七十年代后期，多种通用操作系统产品问世 操作系统原理和实务研究百花齐放 一个前提 计算机硬件的发展，带来的新的概念：通道和中断，使得资源可以并行操作 三、 操作系统的基本概念 操作系统理论的一个基本思想 多道程序设计 操作系统最重要的概念 进程 资源 操作系统最基本的特征 并发 共享 随机 多道程序设计（multi-programming） 程序就是按照一定顺序排列的指令集合 基础概念 程序的顺序执行 一个具有独立功能的程序在独占了CPU后直到其运行完毕得到最终结果的过程就称为程序的顺序执行 假设一个程序按照 输入（R）→计算处理（X）→输出结果（W） 这样几大部分的次序编制和运行，如果有1、2、3三个程序要运行，只能依次进行，每个程序在执行时都独占CPU和其它所有系统资源，执行结束后再把全部资源交给下一个程序 R1→→X1→→W1→→R2→→X2→→W2→→R3→→