计算机操作系统课件第一章.ppt

第一章 操作系统引论 1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计 1.1 操作系统的目标和作用 1.计算机系统的组成 硬件系统（裸机）：CPU、存储器（主存、辅存）、I/O、I/O控制系统 软件系统：系统软件、应用软件 系统软件：管理计算机本身的操作。如操作系统、编译…. 应用软件：提供给用户进行解题。如，科学计算、事物管理 2.计算机系统的层次结构 3.操作系统的目标 目前存在着多种类型的OS，不同类型的OS，其目标各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的OS，其目标有以下几点： 1. 方便性 2. 有效性 3. 可扩充性 4. 开放性 4. 操作系统的地位 计算机系统由硬件和软件组成 操作系统在硬件基础上的第一层软件 是其他软件和硬件之间的接口 5. 操作系统的作用 OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS作为计算机系统资源的管理者 OS用作扩充机器 6. 推动操作系统发展的主要动力 不断提高计算机资源利用率（批处理系统） 方便用户（分时系统） 器件的不断更新换代（微机操作系统） 计算机体系结构的不断发展（网络操作系统） 1.2 操作系统的发展过程 1.2.1 无操作系统的计算机系统 1. 人工操作方式 从第一台计算机诞生(1945年)到50年代中期的计算机，属于第一代，这时还未出现OS。计算机操作是由用户采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统，即由程序员将事先已穿孔(对应于程序和数据)的纸带(或卡片)装入纸带输入机(或卡片输入机)，再启动它们将程序和数据输入计算机， 然后启动计算机运行。当程序运行完毕并取走计算结果后， 才让下一个用户上机。 2.人工操作方式的特点 特点: 独占性（用户独占全机） 串行性（CPU等待人工操作） 缺点: 计算机的有效机时严重浪费 效率低 3. 脱机输入/输出方式 在采用脱机输入输出方式时，程序和数据的输入输出都是在外围计算机的控制下完成的，即它们是脱离主机进行的，故称之为脱机输入输出操作。脱机I/O方式的主要优点如下： （1）减少了CPU的空闲时间。 （2) 提高I/O速度。 1.2.2 单道批处理系统 单道批处理系统的处理过程 批处理是指计算机系统对一批作业自动进行处理的一种技术。 单道批处理在内存中仅有一道作业。 2. 单道批处理系统的特征 单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地说，它只能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解的OS。 该系统的主要特征如下： (1) 自动性 (2) 顺序性  (3) 单道性 1.2.3 多道批处理系统 1. 多道程序设计的基本概念 在计算机内存中同时存放若干道已开始运行尚未结束的程序，它们交替运行，共享系统中的各种硬、软件资源，从而使处理机得到充分利用。 在该系统中， 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。 2.多道批处理系统的特点 多道： 多道指某个作业占用CPU，若由于某种原因暂时不用CPU 则系统让第二个作业占用CPU 成批处理： 用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正，并延长开发软件时间，所以适用于成熟的程序。 无序性 调度性 3.多道批处理系统的优缺点 资源利用率高 (2) 系统吞吐量大 (3)可提高内存和I/O设备利用率 (4)平均周转时间长 (5)无交互能力。 适合大型科学计算、数据处理。 4.多道批处理需要解决的问题 处理机管理问题。 (2) 内存管理问题。 (3) I/O设备管理问题。 (4) 文件管理问题。 (5) 作业管理问题。 1.2.4 分时系统 1. 分时系统(Time-Sharing System)的产生 分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型OS。它与多道批处理系统之间，有着截然不同的性能差别。用户的需求具体表现在以下几个方面： (1) 人—机交互 (2) 共享主机 (3) 便于用户上机 2.分时系统的思想 采用时间片轮的方法，同时为许多终端用户服务，对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话的功能。 时间片：将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片，操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务 设计目标：对用户的请求及时响应，并在可能条件下尽