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第一章 操作系统引论1.0什么是操作系统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 1.0什么是操作系统1.0.1 计算机系统的组成1.0.2 操作系统的定义1.0.3 操作系统在软硬件层次中的地位 运算器控制器CPU 主机随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器 内存硬件输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等计算机系统外部设备操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 系统软件软件办公软件包、数据库管理系统 应用软件1.0.1 计算机系统的组成 1.0.2 操作系统的定义 操作系统是计算机系统的一个系统软件，它直接控制和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理的组织计算机工作流程，以便有效的利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。 操作系统（operating system，简称OS）应用软件编译软件操作系统裸机1.0.3 操作系统在软硬件层次中的地位 1.1 操作系统的目标和作用1.1.1 操作系统的目标1.1.2 操作系统的作用1.1.3 推动操作系统发展的主要动力1.1.1 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 1.1.2 操作系统的作用 1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是：OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。或者说，用户在OS帮助下，能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。应注意，OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。 用 户应用程序系统调用 命令 图标、窗口操作系统计算机硬件图 1-1 OS作为接口的示意图 (1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语言)， 用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。 (2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。 (3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。 2. OS作为计算机系统资源的管理者 处理机管理， 用于分配和控制处理机； 存储器管理，主要负责内存的分配与回收； I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵； 文件管理，负责文件的存取、共享和保护。 3. OS用作扩充机器 把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。 OS包含了若干个层次，因此在裸机上覆盖OS后，便可获得一台功能显著增强，使用极为方便的多层扩充机器或多层虚机器。1.1.3 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 2.方便用户 3.器件的不断更新换代 4.计算机体系结构的不断发展 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1.2.2 单道批处理系统1.2.3 多道批处理系统1.2.4 分时系统1.2.5 实时系统1.2.1 无操作系统的计算机系统 1. 人工操作方式 电子管计算机时代（1945年到50年代中期），无操作系统。由手工控制作业的输入输出,通过控制台开关启动程序运行。 用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，启动输入机把程序和数据送入计算机，然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用户拿走打印结果，并卸下纸带。 缺点：(1) 用户独占全机 (2) CPU等待人工操作。 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，在外围机的控制下，输入到磁带上，当CPU需要时，从磁带高速调入内存。 输出时，CPU直接高速把数据从内存送到磁带，然后在另一台外围机的控制下，将磁带上的结果通过输出设备输出。脱机输入/输出（Off－Line I/O）方式 脱离主机的情况下输入输出程序和数据联机输入/输出（On－Line I/O）方式 在主机的直接控制下输入输出程序和数据输入设备外围机磁盘主机输出设备外围机脱机I/O方式的主要优点如下：减少了CPU的空闲时间。 (2) 提高I/O速度。 图 1-2 脱机I/O示意图开始是把下一个作业的源程序转换为目标程序还有下一个作业？否停止是源程序有错吗？否运 行装 配目标程序目标程序1.2.2 单道批处理系统(Simple B