1.2操作系统历史与现状.ppt

* * 第二讲 操作系统发展历史与现状 目的与要求: 了解操作系统基本技术及出台的背景。 重点与难点：各发展阶段的主要技术。 作业安排：7，12 1.2操作系统的发展历史: 单道批处理时代(50年代) 多道批处理,分时,实时系统时代(60年代初) 多方式系统时代(60-70年代) 分布式、网络系统,多机系统时代(70年代后)* 史前年代特点: 计算机刚问世,除硬件和应用软件外,几乎没有中间层软件，没有操作系统 用户独占机器或由系统操作员控制机器* 1.2.1监督程序（ 50年代单道批处理时代） 基本思想:系统有一常驻内存的监督程序。操作员有选择地把若干作业合成一批,安装在输入设备上,启动监督程序,然后由监督程序依次顺序启动这批作业,以单道方式运行。 引入概念 作业：用户的一次上机行为。 作业步：作业的执行步骤。 作业控制语言:用于说明作业如何执行的语言。 作业控制说明书:用作业控制语言编写的作业执行程序。* $END $RUN $LOAD $FORTRAN $JOB,JOBNAME=… 程序处理数据 FORTRAN程序语句 典型的卡片作业举例 普通指令:用户程序监督程序都可包含的指令。 特权指令:只有监督程序才可包含的指令。 方式/态:指处理机能执行什么类型指令的状态。在特权方式(态）下,除能执行普通指另外还能执行特权指令.在用户方式（态）下只能执行普通指令。 系统调用（广义指令）:由监督程序提供给用户调用的系统功能。 TRAP机制:硬件支持在特定状态下(如执行trap指令)进入监督程序的机制。用于实现系统调用* 系统空间:监督程序所占内存(0-K)。 用户空间:供用户程序使用的内存(K+1-N) 存储保护:硬件提供一个界地址寄存器,每次访问内存时,处理机依照目前处理机的态判断访问是否越界。 定时器中断:在规定时间间隔到时,系统暂停当前程序之运行,去进行时间相关的处理.如看作业是否已超过其运行期限。* 早期批处理系统中的监督程序工作流程: 1.判输入设备上是否有待输入作业,没有则等待 2.从设备上输入一道作业 3.控制作业运行 a.取作业说明书中一条语句,解析执行,如果是“作业终止”语句,这删除该作业,转1 b.如果是一条执行性语句,则在主存中建立相应程序运行环境,传递好参数,转去执行该程序(变到用户态运行) c.在用户态程序运行过程中,如发生中断事件(如系统调用/定时器中断),立即转监督程序,待中断事件处理结束后,用户态程序继续执行. d.用户态程序结束后,转a取下一作业控制语句 监督程序功能:输入用户作业,解释执行作业控制说明书,提供系统调用。 监督程序与操作系统的区别:监督程序不具并发机制。监督程序只是省缺了作业步和作业转接的人工开销 利用脱机输入输出加速作业输入输出：利用卫星机将慢速介质转到快速介质,加快作业在输入输出时的速度. * 1.2.2专用操作系统（ 60年代初多道批处理,分时,实时系统时代) 多道批处理 分时 实时系统 一、多道批处理系统(源于中断,通道,磁盘的引入) 特点:在单道批处理系统的基础上引入缓存机制,SPOOLing技术,多道程序设计技术。* 1.输入输出缓冲：利用缓冲技术,使针对一个缓冲区的数据处理和针对另一个缓冲区的I/O并行运行. 磁盘 缓冲区 CPU 2.SPOOLing技术 基础： I/O中断:由I/O部件操作完成后通知处理机去运行相应的处理程序. 通道:能够自主控制外设与主存并行交换数据的I/O装置(控制器). 磁盘:随机存取的存储设备* SPOOLing的基本思想:用磁盘设备作为主机的直接输入输出设备,即主机从磁盘选取作业运行,结果也存在磁盘中.相应的通道则负责磁盘与慢速外设的传输.利用通道和中断机制,作业的输入输出与作业在处理机上的运行可很好并行起来.* 磁盘 通道 主机 通道 通道 卡片机 打印机 SPOOLing系统图示 4.多道程序设计 基本思想:内存同时保持多道程序(作业),处理机(单处理机)以交替的方式同时处理多道程序.宏观上看,已有多道程序开始运行且尚未结束,微观上看,某一时刻处理机只运行某道作业。 作业C I/O CPU I/O CPU I/O 作业B CPU I/O CPU I/O 作业A CPU I/O CPU I/O CPU 现场保护/恢复:指处理机从一个作业向另一个作业切换时进行的有关寄存器值的保护/恢复。* 多道批处理开始引入操作系统的基本特征: 并发:在单处理机情况下指多道程序分时占用处理机运行。 共享:指并发运行程序对系统的硬软资源的访问。* 二、分时系统 终