操作系统的基本概念操作系统的特征研究操作系统的几种观.ppt

一、操作系统的地位 计算机系统由硬件和软件组成 操作系统在硬件基础上的第一层软件 是其他软件和硬件之间的接口 二、操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件， 是一些程序模块的集合—— 有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足与否，内存、外部设备是否忙碌） 三、操作系统的特征 并发： 在计算机系统中同时存在多个程序 宏观上：这些程序是同时在执行的 微观上：任何时刻只有一个程序在执行 即微观上这些程序在CPU上轮流执行 并发(单机) vs 并行(多CPU或多机) 操作系统特征（续） 共享： 操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源（共享有限的系统资源） 操作系统要对系统资源进行合理分配和使用 资源在一个时间段内交替被多个进程所用 操作系统特征（补充） 虚拟： 一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体－－分时或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率 操作系统特征（补充） 随机性： 操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行响应 如何考虑周密、设计适当 四、研究操作系统的几种观点 作为软件来看的观点 1.作为软件来看的观点 软件的特性 外在特性： 软件是种语言,是界面 界面:使用方式 （命令,系统调用等) 内在特性： 软件的结构 a.由有几部分组成 b.每个部分的功能 c.部分之间的关系 2.资源管理的观点 操作系统---资源管理者 硬件资源： CPU，内存，外部设备(I/O设备，外存，时钟，网络接口等) 软件资源： 硬盘上的文件，信息 对资源进行什么样的管理 记录资源使用状况 如 哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用,使用多长时间等 合理的分配资源 静态分配策略 (在程序运行前分配，但效率不高) 动态分配策略 (在程序运行过程中何时用资源，何时分配。其缺点是会出现死锁) 具体完成分配 回收资源 资源管理的目的 实现资源共享 提高资源利用率 3.进程的观点 从操作系统运行的角度动态的观察操作系统 从这个观点来看： 操作系统是由一些可同时独立运行的进程和一个对这些进程进行协调的核心组成 4.虚机器观点 从操作系统内部结构来看： 把操作系统分成若干层 每一层完成其特定功从而构成一个虚机器，并对上一层提供支持 通过逐层功能扩充,最终完成整个操作系统虚机器 而操作系统虚机器向用户提供各种功能, 完成用户请求 5. 服务提供者的观点 从用户角度来看： 操作系统为用户提供一组功能强大的、方便易用的命令或系统调用 五、操作系统的发展 操作系统发展是随着计算机硬件技术、应用软件的发展而发展的 发展的方向：充分利用硬件 提供更好的服务 第 2 阶段 硬件昂贵，人力便宜 简单批处理：装入程序、运行、打印结果、撤出、再重复 用户把程序（卡片或磁带）交给负责调度的操作员（系统管理员） 常驻监控程序自动地装入程序、运行、撤出作业 多道程序批处理系统 在磁盘上多个作业等待运行 多道程序 - 同时运行多个作业 - 选择若干作业准备运行（调度） 并装入内存（存储管理） - 运行一个作业，当它等待时切换至内存中的另一个作业（如需安装磁带，等键按下） 多道程序设计： 多个用户共享系统 增加：存储保护，重定位 利用率高（多个作业） 有必要采用并发程序设计技术 操作系统成为研究焦点： 需要处理复杂性 使用户再次与系统交互 操作系统的历史:  变化! 意味着技术总在改变 要适应、折衷权衡 磁盘便宜，故可在线存放程序和数据 - 1 张穿孔卡片 = 100个字节 - 1 MB = 10K卡片 - OS/360 有若干英尺长度的卡片 新问题 - 易于使用，提高人的生产力 - 合理的响应时间 - 引入文件系统，使用户可存取数据 解决 - 需要抢占式调度以便保持 适当的响应时间 - 需要避免抖动（程序在内存中 过于频繁的对换） - 需要提供适用的安全检测 成功： 一群计算机迷 ( Tomson, Ritchie ) 在贝尔实验室发展出了UNIX。 （这样他们可以在一台无人使用的DEC PDP-7 小型计算机上玩星际探险游戏） 成功： Ken Thompson，Dennis Ritchie 1983年图灵奖获得者 1999年4月 美国国家技术金奖 第 4 阶段 硬件非常便宜，人力