操作系统原理.ppt

引入操作系统的目标 有效性（系统管理人员的观点）：管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程 方便性（用户的观点）：提供良好的、一致的用户接口，弥补硬件系统的类型和数量差别 可扩充性（开放的观点）：硬件的类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略、多个系统之间的资源共享和互操作. 人工操作阶段 主要矛盾 计算机处理能力的提高与手工操作的低效率（造成浪费）； 用户独占全机的所有资源； 任何一个作业步出现故障强将导致该作业需从头开始执行。 CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾。 单道批处理的主要问题 只有一道作业在运行。 CPU和I/O设备使用忙闲不均（取决于当前作业的特性）。 对计算为主的作业，外设空闲； 对I/O为主的作业，CPU空闲； 1.2.3 缓冲、中断和DMA技术 1.2.4 SPOOLING 当作业要将输出送至打印机时，该输出实际上是通过系统缓冲区写到磁盘中的，在该作业运行结束后，才由操作系统自动打印存储在磁盘中的输出结果。 这种由操作系统将磁盘模拟为输入／输出设备的处理方式称为 SPOOLING（Simultaneous Peripheral Operating On Line），即“并行的外部设备操作联机”，也称“假脱机”。 SPOOLING 系统是以磁盘为几乎无限巨大的缓冲区来解决低速的I/O设备与高速的CPU之间的速度匹配问题。 1.3 现代操作系统类型 系统通过多台终端同时向很多用户提供运行环境，这种分时系统就能以合理的成本向用户提供交互式使用计算机的方便。 操作系统使用多道程序设计技术来支持在一个计算机系统内运行多个用户的程序。每一个用户的程序都常驻在内存中，并按某一调度策略轮流运行。 1.3.2 实时操作系统 实时操作系统是一种能在限定的时间内对输入进行快速处理并做出响应的计算机处理系统。根据对响应时间限定的严格程度，实时系统又可分为硬实时系统和软实时系统。 硬实时系统主要用于工业生产的过程控制、航天系统的跟踪和控制、武器的制导等。这类操作系统要求响应速度非常快，工作极其安全可靠，否则就有可能造成灾难性的后果。 软实时操作系统 软实时系统主要应用于对响应的速度要求不像硬实时系统那么高，且时限要求也不那么严密的信息查询和事务处理领域，如情报资料检索、订票系统、银行财务管理系统、信用卡记账取款系统和仓库管理系统等。这些系统的响应时间一般在几秒至十几秒内，一些跨城市或跨国家的联机查询系统响应时间更慢些。 这类系统一般配有大型文件系统或数据库，涉及金融业的管理系统对系统的安全、可靠和必威体育官网网址等也提出了极高的要求 1.3.3 微机操作系统 早期的微机主要采用 8 位 CPU 及外围芯片，所谓的操作系统只不过是常驻在只读存储器 ROM 中的设备驱动程序。不久，驻在 ROM 中的操作系统功能由常驻在 RAM中的程序模块来增强，主要的增强部分是文件管理系统。 早期最著名的支持软盘的 8 位微机操作系统是 1975 年推出的 CP/M（Control Program Monitor）。 1981 年 IBM 推出 IBM-PC 系列个人计算机后，采用了 Microsoft 公司开发的 MS-DOS 1.0 版微机操作系统，CP/M 操作系统就逐步为 MS-DOS 所取代。 1.3.3 微机操作系统 微机操作系统基本上是单用户系统，所有资源采用独享方式，不支持批处理、多任务或多道程序设计技术。微机操作系统通常提供较强的文件管理功能，通过命令解释器支持用户以交互方式使用计算机。另外一种微机操作系统是作为实时控制用，主要通过并行口和数／模转换设备与外部系统联系，控制其工作。 微型计算机的另一条发展途径是构成更为复杂的系统——工作站。工作站尽管也只能同时被单个用户使用，但它支持多道程序设计，故其功能强得多。 1.3.3 微机操作系统 大部分工作站采用了分时操作系统 UNIX。UNIX 支持多道程序设计，提供大量的交互控制命令函数库、软件开发工具及窗口图形显示环境，并支持主要的网络协议。 近年来微机操作系统向多媒体方向发展。多媒体操作系统能实现对包括字符、图形、图像、影视、声音等多媒体数据和信息的压缩、存储、传输、处理和播放功能。尽管支持多媒体技术的操作系统功能很强、结构很复杂，但用户使用却更方便、直观，同时也能使感官获得美的享受。 Windows 3.X Windows 95/98/2000 XP/2003 1.3.4 多处理机、分布式和网络计算机 多处理机系统可大大提高系统运行的并行性，由此诞生了多处理机操作系统。多处理机操作系统一般分为主从式和对称式。 主从式操作系统主要驻留并运行在一台主处理机上，它控制所有的系统资源，将整个任务分解成多个子任务并将子任务分配给其他的从处理机执行，并且它还要协调这些从处理机的运行过程