第章计算机操作系统概述.ppt

第1章 计算机操作系统概述 1.1 存储程序式计算机模型 1.2 操作系统的发展历史 1.3 操作系统的基本概念 1.4 操作系统的逻辑模型 1.5 微机操作系统 本章学习目标 操作系统的作用 操作系统的发展 操作系统的特征与功能 多道程序设计的概念 操作系统的模型 1.1 存储程序式计算机模型 1.1.1 作为扩展机器的操作系统 1.1.2 作为资源管理的操作系统 储程序式计算机模型 储程序式计算机模型的基本方案是，如要使计算机能够自动地计算，必须有一个存储器用来存储程序和数据；同时要有一个运算器，用以执行指定的操作；有一个控制器，以便实现自动操作；另外，辅以输入/输出部件，以便输入原始数据和输出计算结果。于是形成了现代计算机的基本组成形式。如图1.1所示。 1.1.1 作为扩展机器的操作系统 一台完全无软件的计算机系统称为裸机，即便其性能再强，相对于用户来讲，如果要面对计算机的指令集、存储组织、I/O总线结构的编程则是十分困难的。对于一般程序员也并不想涉足硬件编程的种种具体细节，而希望针对数据结构抽象地使用硬件。如果我们在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，用户便可以利用这层I/O设备管理软件提供给用户的接口来进行数据的输入和输出，那么用户此时看到的计算机是一台功能强大、使用方便的计算机，但实际上，计算机的硬件丝毫没有变化，这样的计算机称为软件扩充的机器，或称软件虚拟机。 1.1.2 作为资源管理的操作系统 从作为机器功能扩充的观点看，操作系统是为用户提供基本的方便的接口，这是一种自顶向下的观点或是自内向外的观点。但是从用户向机器的观点或自底向上的观点来看，操作系统则用来管理一个复杂计算机系统的各个部分。现代计算机包含处理器、存储器、时钟、磁盘、终端、网络接口、打印机以及许多其他设备。从这个角度来看，操作系统的任务是在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配。 1.2 操作系统的发展历史 1.2.1 无操作系统的计算机 1.2.2 单道批处理系统与多道批处理系统及执行系统 1.2.3 分时系统 1.2.4 实时系统 1.2.5 微机操作系统、网络操作系统与分布式操作系统 1.2.1 无操作系统的计算机 从第一代计算机诞生到20世纪50年代中期还未出现操作系统，这时的计算机采用人工操作方式。其过程是： 1.2.2 单道批处理系统与多道批处理系统及执行系统 所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地成批地处理一个或多个用户的作业。 首先出现的是联机批处理系统。如下图1.3所示。 脱离主机控制的输入/输出批处理系统 在外设处理数据时，主机处理“忙等”状态，这样高速的主机与慢速的外设矛盾就显现出来。为了克服与缓解主机与外设的矛盾。我们引入脱机批处理系统，即脱离主机控制的输入/输出批处理系统。如图1.4所示。 在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，中断和通道技术出现以后，虽然可以实现输入/输出设备与中央处理机并行操作，但由于属于同一道作业的可并发执行的进程不多，大多数进程是有同步关系的，这使系统中仍有较多的空闲资源，致使系统的性能较差。为了进一步提高资源的利用率和系统对作业的吞吐量，在60年代中期，引入了多道程序设计技术，由此而形成了多道批处理系统。单道程序与多道程序的执行过程如图1.5和图1.6所示。 在操作系统中引入多道程序设计技术以后，会使系统具有以下特征。 （1）多道性 （2）无序性 （3）宏观上并行、微观上串行 （4）调度性 1.2.3 分时系统 分时技术是把处理机的时间分成很短的时间片，这些时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。如果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成，则该作业就暂时中断，等待下一轮运行，并把处理机的控制权让给另一个作业使用。这样在一个相对较短的时间间隔内，每个用户作业都能得到快速响应，以实现人机交互。 分时系统与多道批处理系统相比，具有完全不同的特征，由上所述可以归纳成以下几点： 1.2.4 实时系统 1．实时操作系统的分类 2．实时操作系统的主要目标 1．实时操作系统的分类 l??实时控制：当计算机应用于生产过程的控制形成以计算机为中心的控制系统时，系统要求能实时采集现场数据，并对所采集的数据进行及时处理，从而自动地控制相应的执行机构，使某些参数（如湿度、压力、液位）能按预定的规律变化，以保证产品的质量和提高产量。 l??实时信息处理：通常，我们把要求对信息进行实时处理的系统称为实时信息处理系统。 2．实时操作系统的主要目标 （1）实时时钟管理。 （2）连续人机对话。 （3）过载防护。 （4）高可靠性。 1.2.5 微机操作系