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北航北海学院软件与信息工程学院 《操作系统》计划安排 理论教学48，课程实习 上机环境： LINUX和WINDOWS 环境 第一章 操作系统概论 计算机系统的组成 操作系统的定义和操作系统设计目的 操作系统的形成与发展 单机三种基本操作系统的分类 操作系统的功能、特征、技术指标及设计规范 1.1 计算机系统的组成 1. 计算机系统的组成 计算机系统由硬件和软件组成。两者又总称为计算机系统的资源。可划分为四个层次，个层次之间是单向调用关系： 硬件（裸机）、操作系统、实用程序和应用程序，如图1.1所示。 外层的软件以事先约定的方式调用内层软件或硬件提供的服务。通常把这种约定称为界面或接口(interface)。 计算机系统的层次和视图 2。操作系统的定义 1）是为了建立用户与计算机系统之间的接口为裸机配置的一种系统软件。（站在用户的角度） 2）是一种资源管理程序。它依据一定的策略对计算机的软硬件资源进行分配、管理和调度，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统高效地运行。 （从计算机系统设计者的角度） 3. 操作系统设计目标或作用 1）方便性：向用户提供方便、简单的使用计算机的环境。 2）有效性：使计算机系统高效地工作，提高系统资源的利用率。 3) OS实现了对计算机资源的抽象 1.2 操作系统的形成与发展 1.2.1顺序处理(手工操作阶段) 1. 硬件非常昂贵，没有操作系统 [操作方式]：由程序员直接使用计算机硬件系统，启动计算机运行。当程序运行完毕后，才让下一个用户上机操作。 2. 这种早期的计算机存在两个问题： 人工负责计算机的调度 将各用户上机时间，并预先登记在一张纸上。 人工负责作业编排顺序 用户自己安排程序运行的步骤。 作业和作业步的定义： 作业：把用户在一次算题过程中要求计算机所做工作的集合叫做一个作业。 作业步：在计算机上算题时，通常要经历以下步骤：编辑、编译、连接装配和运行程序。这相对独立的每一步骤叫做作业步。 一个作业的各作业步之间总是相互联系的，在逻辑上是顺序执行的。 3.手工操作方式的缺点： 用户独占全机； CPU等待人工操作浪费大量的时间，系统利用率很低。 二、简单的批处理系统(BATCH PROCESS SYSTEM) 1. 简单的批处理模式的中心思想: [设计一个监控程序软件自动控制作业的运行] 用户：不再直接与计算机打交道，而是将自己的作业(卡片叠或纸带)交给机房的操作员。 操作员：将多个作业按序成批地放在一个输入设备上。 监控程序：自动控制作业的输入/计算/输出。实现各作业之间的自动转接。 2. 手工操作阶段的两个问题已得到圆满解决： 监控程序处理调度问题。 一批排队的作业以尽可能快的速度执行。 监控程序负责作业的编排处理问题。 用户使用系统提供的作业控制语言命令通过作业控制卡（或作业说明书）把对作业的控制意图提交给监控程序。 减少了人工干预和等待时间，不再存在空闲的机器时间。 监控程序自动读和识别作业控制卡或说明书中的命令，控制作业的执行。 当作业运行中发生错误或意外时，监控程序通过控制台打字机输出信息向操作员报告。 控制卡 功能 $JOB 启动一个程序 $FORTRON 调用FORTRAN编译程序 $LOAD 调用装入程序 $RUN 运行程序 $DATA 数据卡 $END 作业结束卡 3. 批处理系统的优点 系统吞吐量大，资源利用率高。 （适合处理计算量大的、自动化程度高的成熟的作业。） 4. 缺点 作业的周转时间长，用户无法对作业进行控制。 5.简单的批处理在硬件结构上有两种不同的控制方式。 早期的联机批处理 早期的脱机批处理 早期联机批处理： 操作方式：CPU直接控制,中速的应用带，和低速的打印机。 缺点： CPU的利用效率极低。 早期的脱机批处理 特点： 卫星机代替主机完成作业的输入/输出工作。 脱机输入技术：卫星机预先控制将作业从低速输入设备输入到中速的磁带上 CPU从中速磁带机装入程序和数据到内存，将运行结果送磁带上，减少了CPU等待输入的时间。 脱机输出技术：卫星机控制把磁带上的计算结果送输出设备输出。 主机与慢速外设可以并行工作,提高了主机运行效率。 三、多道成批处理系统 1.多道程序设计技术(MultiProgramming System) 硬件通道和中断的出现，