操作系统原理principlesofoperatingsystem服务计算技术与系统.ppt

操作系统原理 Principles of Operating System 郑 然 华中科技大学计算机学院 研究方向：  高性能计算及应用 （GPU计算、网格计算、集群计算 医学图像处理、图像有哪些信誉好的足球投注网站应用） 计算系统虚拟化 联系方式： 02787543529-8031 zhraner@ 使用过程中的问题 遇到计算机运行或打开硬盘上的程序的速度变慢，该怎么办？ 游戏中的现象 操作系统做什么 操作系统是目前最复杂的软件成分 涉及到计算机科学的很多领域 计算机体系结构/硬件 软件设计 程序设计语言 数据结构 算法 抽象 无限的CPUs、无限的内存、单一全球计算能力… 大型、复杂系统的系统设计 软件/硬件、性能、易用性、简单性 综合权衡 基本目的 介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境 介绍操作系统原理、设计方法和实现技术 介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想 介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例 掌握操作系统的基本理论，具备开发核心系统软件的技能，设计操作系统或者修改现有的系统 掌握并行处理的思想方法，加深对使用的OS的理解，有利于深入编程 培养分析问题、解决问题的基本能力 为后继课程打好基础——数据库、网络、分布式系统 教材：操作系统原理(第四版) 庞丽萍 华中科技大学出版社 讲课学时安排 成绩评定 教学方式： 多媒体讲授、作业、上机，课程设计 考试方式： 闭卷 笔试 成绩评定： 平时成绩=作业+上机 最终成绩=平时30%+考试70% 第一章 绪 论 （一） 操作系统在计算机系统中的地位 （二） 操作系统的形成和发展 （三） 操作系统的定义 （四） 操作系统的功能 （五） 操作系统的基本类型 计算机系统的组成 （一）操作系统在计算机系统中的地位 （二）操作系统的形成和发展 操作系统发展是随着计算机硬件技术的发展而发展的。 目标： 充分利用硬件， 提供更好的服务 第 1 阶段 手工操作阶段 硬件非常昂贵，没有操作系统 算题过程 人工把源程序用穿孔机穿制在卡片或纸带上 将准备好的汇编解释程序或编译系统装入计算机 汇编程序或编译系统读入人工装在输入机上的穿孔卡或穿孔带 执行汇编过程或编译过程，产生目标程序，并输出目标卡片迭或纸带 通过引导程序把装在输入机上的目标程序读入计算机 启动目标程序执行，从输入机上读入人工装好的数据卡或数据带 产生计算结果，执行结果从打印机上或卡片机上输出 第 1 阶段 手工操作阶段 硬件非常昂贵，没有操作系统 特点： 工作效率极低：手工操作的慢速度与机器处理的高速度 每一用户都要自行编写涉及到硬件的源代码 工作量大，难度高，易出错，需要大量人力和物力 独占性、串行性 问题： 人机矛盾 机器速度 计算所需时间 人工操作时间 操作时间 : 机器运行时间 1万次/秒 1小时 3分钟 1 : 20 60万次/秒 1分钟 3分钟 3 : 1 第2阶段 单道批处理阶段  硬件昂贵，人力便宜，单任务自动批处理 简单批处理： 装入程序、运行、打印结果、撤出、再重复 用户把作业（卡片或磁带）交给负责调度的操作员（系统管理员），由操作员按作业类型分类编成一个作业序列，送到输入设备上。 常驻监督程序自动地装入程序、运行、撤出作业 （1）联机批处理 （2）脱机批处理 （3）执行系统 批 处 理 1. 联机批处理 特点：有监督程序，作业自动过渡 问题：CPU高速与IO慢速的矛盾 解决：由卫星机负责IO 2. 脱机批处理 特点：主机与卫星机并行操作 问题：调度不灵活，保护问题 解决：硬件技术的发展—— 通道技术、中断技术 3. 执行系统： 定义： 借助于通道与中断技术，由主机控制I/O工作。原有的监督程序不仅要负责调度作业自动的运行，而且还要提供I/O控制功能。它常驻内存，称为执行系统。 特点：主机、外设并行操作；增加了保护能力 问题：处理机仍有空闲等待现象 第 3 阶段 多道批处理阶段 硬件较以前便宜，人力昂贵 处理过程 在内存中同时存放几道相互独立的程序 在管理程序控制之下，相互穿插地运行，处理机和外设尽量处于忙碌状态 交互式分时处理 一台计算机，多个便宜终端 所有用户可与系统立即交互 调试比较方便 多道程序设计