第一章 操作系统引论(第1、2、3讲).ppt

阜阳师范学院计算机与信息学院 第一章 操作系统引论 1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特征 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计 1.1 操作系统的目标和作用 1.1 操作系统的目标和作用 1.1.1 操作系统的目标 有效性(系统管理人员的观点)：合理地组织计算机的工作流程，管理和分配硬件、软件资源，提高资源的利用率;提高系统的吞吐量。 方便性(用户的观点)：使计算机系统更易于使用。 可扩充性(开放的观点)：给计算机系统的功能的扩展提供开放式的支撑平台。 开放性：可移植性和互操作性 其中有效性和方便性是设计OS时最重要的两个目标，设计现代OS的主要目标也是对提高资源利用率和方便用户。 1.1.2 操作系统的作用 1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 1.1.2 操作系统的作用 2. OS作为计算机系统资源的管理者 CPU 处理器管理 内存+外存 存储器管理 设备 I/O设备管理 信息(数据和程序) 文件管理 1.1.2 操作系统的作用 OS实现了对计算机资源的抽象 OS是铺设在裸机上的多层软件，它不仅增强了系统的功能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，从而实现了对计算机资源的抽象。 1. 人工操作方式 工作方式： 用户：既是程序员又是操作员；是计算机专业人员 编程语言：机器语言 输入输出：纸带或卡片 计算机的工作特点： 用户独占全机和CPU等待用户 主要矛盾： 人机矛盾、CPU与I/O设备速度不匹配 提高效率的途径： 脱机输入/输出技术 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 优点： 资源利用率高； 系统吞吐量大； 4. 多道批处理系统需解决的问题 处理机管理问题 内存管理问题 设备管理问题 文件管理问题 作业管理问题 例题 有两个程序A和B，A程序执行时所做的工作按次序需要的时间为：cpu计10s，设备1计5s，cpu计5s,设备2计10s，cpu计10s。 B程序执行时所做的工作按次序需要的时间为：设备1计10s， cpu计10s，设备2计5s， cpu计5s，设备2计10s。问在单道方式下和多道并发环境下执行A和B两程序，CPU的利用率各为多少？ A和B程序运行的甘特图 活动列表 A:10s B:10s A:5s B:5s A:10s CPU B:10s A:5s 设1 B:5s A:10s B:10s 设2 0 10 15 20 25 30 35 45 时间（单位s） 分时系统的设计思想 （1）采用分时技术 （2）设计目标：系统能及时响应用户的终端命令 （3）实现中的最关键问题：使用户能与自己的作业进行交互。（及时接收、及时处理） 2. 实时任务的类型 按任务执行时是否呈现周期性来划分 周期性实时任务 非周期性实时任务——截止时间 根据对截止时间的要求来划分 硬实时任务 软实时任务 1.3 操作系统的特征 四个基本特征：并发、共享、虚拟、异步 1．并发 并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生(最重要的特征) 并行性：两个或多个事件在同一时刻发生 程序不能并发执行，为使多个程序并发执行，引入进程。 进程—在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位 1.3 操作系统的特征 2．共享 　共享方式： 互斥共享方式：资源分配后到释放前，不能被其他进程所用 临界资源(独占资源)：一段时间内只允许一个进程访问的资源 同时访问方式：如可重入代码，磁盘文件. 　并发和共享是OS的两个最基本的特征，又互为存在的条件 1.3 操作系统的特征 ３．虚拟 虚拟——通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。 用于实现虚拟的技术，称为虚拟技术 时分复用技术： 虚拟处理机、虚拟设备技术 空分复用技术： 虚拟内存、虚拟磁盘技术 1.3 操作系统的特征