计算机软件技术基础_操作系统.ppt

第五章 操作系统 5.1 概论 5.2 处理机管理(进程管理) 5.3 存储管理 5.4 设备管理 5.5 文件管理 5.6 作业管理与用户界面 5.7 常见的操作系统 5.1概论计算机系统:由硬件和软件两部分组成。硬件部分：指计算机物理装置本身(裸机)，即各种处理机、存储器、输入/输出设备和通讯装置。软件部分：各种程序。计算机系统中的软件一般分为系统软件和应用软件。 系统软件：用于计算机的管理、维护、控制和运行，其中最重要的是操作系统。应用软件：是指用户为了解决某一特定问题而编制的程序。操作系统是对硬件的首次扩充。操作系统已成为现代计算机系统中必不可少的系统关键组成部分。 5.1.1 操作系统的基本概念CPU是计算机硬件的核心和基础-心脏。操作系统是软件的核心和基础 -大脑。操作系统控制和管理计算机所有的系统硬件和软件。计算机系统通常分为四个层次: 操作系统是加在裸机上的第一层软件。它是对裸机功能的首次扩充。从结构看，操作系统是用户程序及系统软件与物理计算机之间的接口。 对操作系统的描述一般有以下二种观点： 一是虚拟机的观点:把硬件全部隐藏起来，给用户提供一个友好的、易于操作的界面。 操作系统的虚拟扩展功能体现在二个方面: 一是系统功能的扩展：操作系统提供了系统调用，扩展了裸机的基本指令系统，组成了虚拟机的高级指令系统。 二是数量上的扩展：使多个用户可以同时使用一台机器. 二是资源管理的观点:操作系统管理计算机资源，并提供一个有序的和可控的分配，使各种资源得到充分的使用和方便用户。 总之，操作系统是一种系统软件，由它来统一管理系统的资源和控制程序的执行，是所有其它软件运行的基础，是用户使用计算机的接口。 5.1.2 操作系统的特征和功能 由于多道程序系统出现，使处理机与输入/输出以及其它资源得到充分利用，但也由此带来不少新的复杂问题。因此，一般支持多道程序的操作系统具有并发执行、共享、虚拟技术等一些明显的特征。 1.操作系统的特征 (1)迸发性 所谓并发，指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，宏观上有多个程序在同时运行，但在单CPU系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能分时地交替执行。 并发和并行是两个不同的概念，并行是一种物理的或微观的同时性概念，而并发是一种逻辑的或宏观上的同时性概念。 (2）共享性 即多个用户、多道程序同时使用某个有限的系统资源。共享性是多道程序计算机系统的一个最大特点，是操作系统所追求的主要目标之一。“并发”和“共享”是操作系统的两个最基本特征，它们互为存在条件，即资源共享是以程序的并发执行为存在条件，没有并发执行，就不可能有共享；反之，若不能很好地实现共享，则程序的并发执行必将受到影响。 (3）虚拟技术 虚拟技术的目的在于向用户提供一个方便、高效、易于使用的操作系统。 所谓“虚拟”，就是把物理实体映射为一个或者多个逻辑实体。物理实体是实际存在的，而逻辑实体则是“虚拟”的，只是用户的一种看法和感觉。 例如，在多道分时系统中，虽然只有一个CPU，但每一个终端用户却都认为是有一个CPU专门为他服务。 SPOOLing(外围设备同时联机操作)也采用了虚拟技术,它把 一个物理上的输入输出(I/O)设备映射成多个逻辑上的输入输出(I/O)设备。典型的例子是共享打印机。 2.操作系统的功能要点 操作系统的功能要点：系统资源的管理。 操作系统的主要功能是使各种系统资源得到充分的、合理的使用，及提供良好的用户界面。为了解决用户作业因争夺资源而产生的矛盾和使多道程序有条不紊地运行，操作系统应具有以下五个功能： (1)处理机管理：主要解决在多道程序并发执行时如何合理分配处理机 (2)存储器管理：使有限的内存尽可能装入多的作业。 (3)设备管理：进行设备分配和具体的输入、输出。 (4)文件管理：外存空间管理及文件按名存取。 (5)作业管理：：提供良好的用户接口。 5.1.3 操作系统的发展 计算机初创时：这一阶段没有操作系统,采用人工操作方式。 50年代中期：用监控程序来管理用户所提交的程序，这种自动定序的处理方式称为“批处理”方式，而且是串行执行作业，因此称为单道批处理。 60年代中后期：允许多个程序同时存在于内存中，由处理机以切换的方式使多个程序可以同时运行。这时，管理程序已经迅速地发展成为一个重要的软件分支--操作系统。 80年代中期：通过通信系统，把地理上分散的计算机群和工作站设备联结起来，达到数据通信和资源共享的目的，发展成了网络操作系统。 操作系统进一步发展：随着计算机硬件技术的飞速发展、微处理机的出现和发展，出现了分布式操作系统，分布式操作系统是由多个相互连接的