N計算機操作系統(tǒng)教程第一章

1、 計算機操作系統(tǒng)教程計算機操作系統(tǒng)教程-Linux實例分析程驊程驊信息科學(xué)與工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院第第 1 1 章章 操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能2操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)的類型4操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程3 3操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的概念3 1Linux概述概述6操作系統(tǒng)的特征操作系統(tǒng)的特征3 51.11.1操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念v計算機系統(tǒng)軟硬件資源的計算機系統(tǒng)軟硬件資源的管理者管理者v為用戶提供一臺等價的擴展機器（為用戶提供一臺等價的擴展機器（Extended Extended MachineMachine）或）或虛擬機虛擬機（Virtual

2、 MachineVirtual Machine）v最重要、最基本、最復(fù)雜的系統(tǒng)程序，最重要、最基本、最復(fù)雜的系統(tǒng)程序，控制應(yīng)用控制應(yīng)用程序執(zhí)行的程序程序執(zhí)行的程序操作系統(tǒng)的定義：操作系統(tǒng)的定義：計算機操作系統(tǒng)是指控制和管計算機操作系統(tǒng)是指控制和管理計算機的軟、硬件資源，合理組織計算機的工理計算機的軟、硬件資源，合理組織計算機的工作流程，方便用戶使用程序集合作流程，方便用戶使用程序集合, ,它合理地組織它合理地組織多道程序運行，是用戶與計算機之間的接口。多道程序運行，是用戶與計算機之間的接口。 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念 計算機的硬件和軟件以及應(yīng)用之間是一種層次結(jié)構(gòu)的計算機的硬件和軟件以及應(yīng)用之間

3、是一種層次結(jié)構(gòu)的關(guān)系。裸機在最里層，它的外面是操作系統(tǒng)，關(guān)系。裸機在最里層，它的外面是操作系統(tǒng)，經(jīng)過操作系經(jīng)過操作系統(tǒng)提供的資源管理功能和方便用戶的各種服務(wù)功能把裸機統(tǒng)提供的資源管理功能和方便用戶的各種服務(wù)功能把裸機改造成為功能更強、使用更為方便的機器改造成為功能更強、使用更為方便的機器，通常稱之為虛，通常稱之為虛擬機或擴展機，而各種實用程序和應(yīng)用程序運行在操作系擬機或擴展機，而各種實用程序和應(yīng)用程序運行在操作系統(tǒng)之上，它們以操作系統(tǒng)作為支撐環(huán)境，同時又向用戶提統(tǒng)之上，它們以操作系統(tǒng)作為支撐環(huán)境，同時又向用戶提供完成其作業(yè)所需的各種服務(wù)。供完成其作業(yè)所需的各種服務(wù)。應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件軟件軟件操作

4、系統(tǒng)操作系統(tǒng)裸機裸機編輯軟件編輯軟件/編譯軟件等編譯軟件等計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)軟件軟件硬件及硬件及固件固件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件Text in here操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)編輯軟件編輯軟件編譯軟件編譯軟件硬件：硬件：改進(jìn)的Von Neuman 機的五大部件(輸/出設(shè)備、運算器、控制器、存貯器)軟件：軟件：系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：管理計算機本身的操作，并為應(yīng)用程序提供編程環(huán)境應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件：直接面向用戶，為之解決各類問題v方便性（用戶的觀點）方便性（用戶的觀點）：引入操作系統(tǒng)是為了給用戶使引入操作系統(tǒng)是為了給用戶使用計算機提供一個良好的界面，以使用戶無需了解許多用計算機

5、提供一個良好的界面，以使用戶無需了解許多有關(guān)硬件和系統(tǒng)軟件的細(xì)節(jié)，就能方便靈活地使用計算有關(guān)硬件和系統(tǒng)軟件的細(xì)節(jié)，就能方便靈活地使用計算機。機。v有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點）有效性（系統(tǒng)管理人員的觀點）：引入操作系統(tǒng)是為了引入操作系統(tǒng)是為了合理地組織計算機工作流程，管理和分配計算機系統(tǒng)硬合理地組織計算機工作流程，管理和分配計算機系統(tǒng)硬件及軟件資源，使之能為多個用戶高效率地共享。因此件及軟件資源，使之能為多個用戶高效率地共享。因此，操作系統(tǒng)是，操作系統(tǒng)是計算機資源的管理者計算機資源的管理者。v可擴充性（升級的觀點）可擴充性（升級的觀點）：引入操作系統(tǒng)是為了給計算引入操作系統(tǒng)是為了給計算機系統(tǒng)的功

6、能擴展提供支撐平臺，使之在追加新的服務(wù)機系統(tǒng)的功能擴展提供支撐平臺，使之在追加新的服務(wù)和功能時更加容易和不影響原有的服務(wù)與功能。和功能時更加容易和不影響原有的服務(wù)與功能。v開放性（兼容的觀點）開放性（兼容的觀點）引入操作系統(tǒng)的目標(biāo)引入操作系統(tǒng)的目標(biāo)(1)(1)處理機管理處理機管理(2)(2)存儲器管理存儲器管理(3)(3)設(shè)備管理設(shè)備管理(4)(4)文件管理文件管理(5)(5)用戶接口用戶接口1.2 1.2 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能1212操作級接口程序級接口命令界面命令界面圖形界面圖形界面系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 我們從資源管理和作業(yè)管理等不同角度來說明操作我們從資源管理和作業(yè)管理等不同角度來說

7、明操作系統(tǒng)的基本功能。系統(tǒng)的基本功能。在多道程序或多用戶的情況下，要組織多個作業(yè)同時運在多道程序或多用戶的情況下，要組織多個作業(yè)同時運行，就要解決對處理機行，就要解決對處理機分配調(diào)度分配調(diào)度策略、策略、分配實施分配實施和和資源資源回收回收等問題。這就是處理機管理功能。等問題。這就是處理機管理功能。 正是由于操作系統(tǒng)對處理機管理策略的不同，其提正是由于操作系統(tǒng)對處理機管理策略的不同，其提供的作業(yè)處理方式也就不同，例如成批處理方式、分時供的作業(yè)處理方式也就不同，例如成批處理方式、分時處理方式和實時處理方式。從而呈現(xiàn)在用戶面前，成為處理方式和實時處理方式。從而呈現(xiàn)在用戶面前，成為具有不同性質(zhì)功能的操

8、作系統(tǒng)。具有不同性質(zhì)功能的操作系統(tǒng)。1.2.1 處理機管理處理機管理存儲管理的主要工作是對內(nèi)部存儲器進(jìn)行分配、保護(hù)和存儲管理的主要工作是對內(nèi)部存儲器進(jìn)行分配、保護(hù)和擴充。擴充。(1) 內(nèi)存分配。內(nèi)存分配。如何分配內(nèi)存，以保證系統(tǒng)及各用戶程如何分配內(nèi)存，以保證系統(tǒng)及各用戶程序的存儲區(qū)互不沖突。序的存儲區(qū)互不沖突。(2) 存儲保護(hù)。存儲保護(hù)。保證一道程序在執(zhí)行過程中不會有意或保證一道程序在執(zhí)行過程中不會有意或無意地破壞另一道程序，保證用戶程序不會破壞系統(tǒng)程無意地破壞另一道程序，保證用戶程序不會破壞系統(tǒng)程序。序。(3) 內(nèi)存擴充內(nèi)存擴充。當(dāng)用戶作業(yè)所需要的內(nèi)存量超過計算機當(dāng)用戶作業(yè)所需要的內(nèi)存量超過

9、計算機系統(tǒng)所提供的內(nèi)存容量時，把內(nèi)部存儲器和外部存儲器系統(tǒng)所提供的內(nèi)存容量時，把內(nèi)部存儲器和外部存儲器結(jié)合起來管理，為用戶提供一個容量比實際內(nèi)存大得多結(jié)合起來管理，為用戶提供一個容量比實際內(nèi)存大得多的虛擬存儲器。的虛擬存儲器。1.2.2 存儲管理存儲管理(1) 通道、控制器、輸入輸出設(shè)備的分配和管理。通道、控制器、輸入輸出設(shè)備的分配和管理。設(shè)備設(shè)備管理的任務(wù)就是根據(jù)一定的分配策略，把通道、控制管理的任務(wù)就是根據(jù)一定的分配策略，把通道、控制器和輸入輸出設(shè)備分配給請求輸入輸出操作的程序，器和輸入輸出設(shè)備分配給請求輸入輸出操作的程序，并啟動設(shè)備完成實際的輸入輸出操作。為了盡可能發(fā)并啟動設(shè)備完成實際的

10、輸入輸出操作。為了盡可能發(fā)揮設(shè)備和主機的并行工作能力，常需要采用虛擬技術(shù)揮設(shè)備和主機的并行工作能力，常需要采用虛擬技術(shù)和緩沖技術(shù)。和緩沖技術(shù)。(2) 設(shè)備獨立性。設(shè)備獨立性。輸入輸出設(shè)備種類很多，使用方法各輸入輸出設(shè)備種類很多，使用方法各不相同。設(shè)備管理應(yīng)為用戶提供一個良好的界面，而不相同。設(shè)備管理應(yīng)為用戶提供一個良好的界面，而不必去涉及具體的設(shè)備特性，以使用戶能方便、靈活不必去涉及具體的設(shè)備特性，以使用戶能方便、靈活地使用這些設(shè)備。地使用這些設(shè)備。1.2.3 1.2.3 設(shè)備管理設(shè)備管理上述三種管理是針對計算機的硬件資源的管理。文件系上述三種管理是針對計算機的硬件資源的管理。文件系統(tǒng)管理統(tǒng)管

11、理(信息管理信息管理) 是對系統(tǒng)的軟件資源的管理。是對系統(tǒng)的軟件資源的管理。 文件如不能很好管理，就會引起混亂，甚至遭受破文件如不能很好管理，就會引起混亂，甚至遭受破壞。這就是管理信息文件需要解決的問題。壞。這就是管理信息文件需要解決的問題。 信息的共享、保密和保護(hù)，也是文件系統(tǒng)所要解決信息的共享、保密和保護(hù)，也是文件系統(tǒng)所要解決的。如果系統(tǒng)允許多個用戶協(xié)同工作，那么就應(yīng)該允許的。如果系統(tǒng)允許多個用戶協(xié)同工作，那么就應(yīng)該允許用戶共享信息文件。但這種共享應(yīng)該是受控制的，應(yīng)該用戶共享信息文件。但這種共享應(yīng)該是受控制的，應(yīng)該有授權(quán)和保密機制。還要有一定的保護(hù)機制以免文件被有授權(quán)和保密機制。還要有一定

12、的保護(hù)機制以免文件被非授權(quán)用戶調(diào)用和修改，即使在意外情況下，如系統(tǒng)失非授權(quán)用戶調(diào)用和修改，即使在意外情況下，如系統(tǒng)失效、用戶對文件使用不當(dāng)，也能盡量保護(hù)信息免遭破壞效、用戶對文件使用不當(dāng)，也能盡量保護(hù)信息免遭破壞。也就是說，系統(tǒng)是安全可靠的。也就是說，系統(tǒng)是安全可靠的。1.2.4 文件系統(tǒng)管理文件系統(tǒng)管理 作業(yè)是指用戶在一次算題過程中或一次事物處理過程作業(yè)是指用戶在一次算題過程中或一次事物處理過程中，要求計算機系統(tǒng)所做工作的集合。作業(yè)管理實現(xiàn)中，要求計算機系統(tǒng)所做工作的集合。作業(yè)管理實現(xiàn)作業(yè)調(diào)度和控制作業(yè)的執(zhí)行。作業(yè)管理是根據(jù)系統(tǒng)條作業(yè)調(diào)度和控制作業(yè)的執(zhí)行。作業(yè)管理是根據(jù)系統(tǒng)條件和用戶需要，對

13、作業(yè)的運作進(jìn)行合理的組織、調(diào)度件和用戶需要，對作業(yè)的運作進(jìn)行合理的組織、調(diào)度及相應(yīng)的控制，主要功能如下及相應(yīng)的控制，主要功能如下: :作業(yè)的組織與管理作業(yè)的組織與管理: :其主要功能是對系統(tǒng)中所有的用戶作業(yè)進(jìn)行其主要功能是對系統(tǒng)中所有的用戶作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一的組織和管理，以提高整個系統(tǒng)的運行效率。統(tǒng)一的組織和管理，以提高整個系統(tǒng)的運行效率。作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度: :是指根據(jù)系統(tǒng)的能力和當(dāng)前作業(yè)的運行情況，按照一是指根據(jù)系統(tǒng)的能力和當(dāng)前作業(yè)的運行情況，按照一定策略，為后備作業(yè)隊列中的一批作業(yè)，分配所需定策略，為后備作業(yè)隊列中的一批作業(yè)，分配所需I/OI/O設(shè)備和存設(shè)備和存儲空間，并調(diào)入內(nèi)存并為之建立相應(yīng)的

14、進(jìn)程，使成為具有獲得儲空間，并調(diào)入內(nèi)存并為之建立相應(yīng)的進(jìn)程，使成為具有獲得處理機資格的候選進(jìn)程。處理機資格的候選進(jìn)程。 作業(yè)控制作業(yè)控制: :是指用戶對系統(tǒng)發(fā)出指令，可對自己的作業(yè)進(jìn)行控制是指用戶對系統(tǒng)發(fā)出指令，可對自己的作業(yè)進(jìn)行控制和管理。和管理。1.2.5 作業(yè)管理作業(yè)管理操作系統(tǒng)提供兩種方式的接口來為用戶服務(wù)。操作系統(tǒng)提供兩種方式的接口來為用戶服務(wù)。 一種用戶接口是一種用戶接口是程序一級的接口程序一級的接口，即提供一組廣，即提供一組廣義指令義指令(或稱系統(tǒng)調(diào)用、程序請求或稱系統(tǒng)調(diào)用、程序請求)供用戶程序和其他系供用戶程序和其他系統(tǒng)程序調(diào)用。當(dāng)這些程序要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、文件操作統(tǒng)程序調(diào)用。

15、當(dāng)這些程序要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、文件操作或有其他資源要求時，通過這些廣義指令向操作系統(tǒng)提或有其他資源要求時，通過這些廣義指令向操作系統(tǒng)提出申請，并由操作系統(tǒng)代為完成。出申請，并由操作系統(tǒng)代為完成。 另一種接口是另一種接口是作業(yè)一級的接口作業(yè)一級的接口，提供一組控制操作，提供一組控制操作命令命令(或稱作業(yè)控制語言，或像或稱作業(yè)控制語言，或像UNIX中的中的Shell命令語言命令語言)供用戶去組織和控制自己作業(yè)的運行。作業(yè)控制方式分供用戶去組織和控制自己作業(yè)的運行。作業(yè)控制方式分兩大類：脫機控制和聯(lián)機控制。操作系統(tǒng)提供脫機控制兩大類：脫機控制和聯(lián)機控制。操作系統(tǒng)提供脫機控制作業(yè)語言和聯(lián)機控制作業(yè)控制語

16、言。作業(yè)語言和聯(lián)機控制作業(yè)控制語言。用戶接口用戶接口1.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)的發(fā)展多道程序系統(tǒng):內(nèi)存同時存在多個獨立的程序，它們宏觀上并行，微觀上穿行。手工操作手工操作階段階段早期批處早期批處理階段理階段多道程序多道程序系統(tǒng)階段系統(tǒng)階段1.41.4操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計算機硬件技術(shù)、應(yīng)用軟件的發(fā)展而操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計算機硬件技術(shù)、應(yīng)用軟件的發(fā)展而發(fā)展的。發(fā)展的。目標(biāo)：充分利用硬件，提供更好的服務(wù)。目標(biāo)：充分利用硬件，提供更好的服務(wù)。第一代：手工操作（第一代：手工操作（電子管時代，無操作系統(tǒng)電子管時代，無操作系統(tǒng)）、）、第二代：單道批處理系統(tǒng)（第二代：單道批處理

17、系統(tǒng)（晶體管時代，批處理系統(tǒng)）晶體管時代，批處理系統(tǒng)）第三代：多道批處理系統(tǒng)第三代：多道批處理系統(tǒng) （集成電路時代，多道程序集成電路時代，多道程序設(shè)計設(shè)計）第四代：分時系統(tǒng)（第四代：分時系統(tǒng)（大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代）大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代）新發(fā)展：個人計算機、實時系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)、新發(fā)展：個人計算機、實時系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)、移動計算、移動計算、第一代：手工操作第一代：手工操作（無操作系統(tǒng)）（無操作系統(tǒng)） 上機完全是手工操作：先把程序紙帶上機完全是手工操作：先把程序紙帶( (或卡片或卡片) )裝上輸入機，裝上輸入機，然后啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送入計算機，接著通過控制臺開關(guān)然

18、后啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送入計算機，接著通過控制臺開關(guān)啟動程序運行。計算完畢，打印機輸出計算結(jié)果，用戶取走并卸啟動程序運行。計算完畢，打印機輸出計算結(jié)果，用戶取走并卸下紙帶下紙帶( (或卡片或卡片) )。5050年代后期，計算機的運行速度有了很大提高年代后期，計算機的運行速度有了很大提高，手工操作的慢速度和計算機的高速度之間形成矛盾。唯一的解，手工操作的慢速度和計算機的高速度之間形成矛盾。唯一的解決辦法是擺脫人的手工操作，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡。這樣就出現(xiàn)決辦法是擺脫人的手工操作，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡。這樣就出現(xiàn)了批處理。了批處理。機器的特點機器的特點語言：機器語言語言：機器語言操作系統(tǒng)：無操作系統(tǒng)

19、：無用途：數(shù)學(xué)計算用途：數(shù)學(xué)計算輸入輸出：插件板、輸入輸出：插件板、紙帶、卡片紙帶、卡片存在問題：計算機處理能力的提高，手工操作的低效率，造成浪費。存在問題：計算機處理能力的提高，手工操作的低效率，造成浪費。第二代：單道批處理系統(tǒng)第二代：單道批處理系統(tǒng)v19551965 19551965 大型機，語言：匯編語言，大型機，語言：匯編語言，F(xiàn)ORTRAN, FORTRAN, 作作業(yè)業(yè)(job)(job)v操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：FMSFMS（Fortran Monitor SystemFortran Monitor System），），IBSYSIBSYS（IBMIBM為為70947094機配備的操作

20、系統(tǒng)）機配備的操作系統(tǒng)）v用途：較復(fù)雜的科學(xué)工程計算用途：較復(fù)雜的科學(xué)工程計算聯(lián)機批處理聯(lián)機批處理脫機批處理脫機批處理IBM 7094聯(lián)機批處理聯(lián)機批處理 慢速的輸入輸出慢速的輸入輸出(I/O)(I/O)設(shè)備是和主機直接相連。作設(shè)備是和主機直接相連。作業(yè)的執(zhí)行過程為業(yè)的執(zhí)行過程為: :(1) (1) 用戶提交作業(yè)：作業(yè)程序、數(shù)據(jù)，用作業(yè)控制語言編用戶提交作業(yè)：作業(yè)程序、數(shù)據(jù)，用作業(yè)控制語言編寫的作業(yè)說明書寫的作業(yè)說明書; ;(2) (2) 作業(yè)被作成穿孔紙帶或卡片作業(yè)被作成穿孔紙帶或卡片; ;(3) (3) 操作員有選擇地把若干作業(yè)合成一批，通過輸入設(shè)備操作員有選擇地把若干作業(yè)合成一批，通過輸

21、入設(shè)備( (紙帶輸入機或讀卡機紙帶輸入機或讀卡機) ) 把它們存入磁帶把它們存入磁帶; ;(4) (4) 監(jiān)督程序讀入一個作業(yè)監(jiān)督程序讀入一個作業(yè)( (若系統(tǒng)資源能滿足該要求若系統(tǒng)資源能滿足該要求););(5) (5) 從磁帶調(diào)入?yún)R編程序或編譯程序，將用戶作業(yè)源程序從磁帶調(diào)入?yún)R編程序或編譯程序，將用戶作業(yè)源程序翻譯成目標(biāo)代碼翻譯成目標(biāo)代碼; ;(6) (6) 連接裝配程序把編譯后的目標(biāo)代碼及所需的子程連接裝配程序把編譯后的目標(biāo)代碼及所需的子程序裝配成一個可執(zhí)行程序序裝配成一個可執(zhí)行程序; ;(7) (7) 啟動執(zhí)行啟動執(zhí)行; ;(8) (8) 執(zhí)行完畢，由善后處理程序輸出計算結(jié)果執(zhí)行完畢，由善

22、后處理程序輸出計算結(jié)果; ;(9) (9) 再讀入一個作業(yè)，重復(fù)再讀入一個作業(yè)，重復(fù)(5)(9)(5)(9)各步；各步；(10) (10) 一批作業(yè)完成，返回到一批作業(yè)完成，返回到(3)(3)，處理下一批作業(yè)。，處理下一批作業(yè)。 這種聯(lián)機批處理方式解決了這種聯(lián)機批處理方式解決了作業(yè)自動轉(zhuǎn)接作業(yè)自動轉(zhuǎn)接，從而，從而減少作業(yè)建立和人工操作時間。但是在作業(yè)的輸入和減少作業(yè)建立和人工操作時間。但是在作業(yè)的輸入和執(zhí)行結(jié)果的輸出過程中，主機執(zhí)行結(jié)果的輸出過程中，主機CPUCPU仍處在停止等待狀態(tài)仍處在停止等待狀態(tài)，這樣慢速的輸入輸出設(shè)備和快速主機之間仍處于串，這樣慢速的輸入輸出設(shè)備和快速主機之間仍處于串行

23、工作，行工作，CPUCPU的時間仍有很大的浪費。的時間仍有很大的浪費。聯(lián)機批處理聯(lián)機批處理 這種方式的顯著特征是增加一臺不與主機直接相連而專門用于與輸入輸出設(shè)備打交道的衛(wèi)星機。如圖1.2所示。 衛(wèi)星機的功能是：衛(wèi)星機的功能是：(1) (1) 輸入設(shè)備通過它把作業(yè)輸入到輸入磁帶；輸入設(shè)備通過它把作業(yè)輸入到輸入磁帶；(2) (2) 輸出磁帶將作業(yè)執(zhí)行結(jié)果輸出到輸出設(shè)備。輸出磁帶將作業(yè)執(zhí)行結(jié)果輸出到輸出設(shè)備。 這樣，主機不是直接與慢速的輸入輸出設(shè)備打交道，而是與速度相對較快的磁帶機發(fā)生關(guān)系。主機與衛(wèi)星機可以并行工作，二者分工明確，以充分發(fā)揮主機的高速度計算能力。因此脫機批處理和早期聯(lián)機批處理相比大大

24、提高了系統(tǒng)的處理能力。脫機批處理脫機批處理圖圖1.2 早期脫機批處理模型早期脫機批處理模型 批處理出現(xiàn)于批處理出現(xiàn)于20世紀(jì)世紀(jì)50年代末到年代末到60年代初。它年代初。它的出現(xiàn)促使了軟件的發(fā)展。再有重要的是的出現(xiàn)促使了軟件的發(fā)展。再有重要的是監(jiān)督程序監(jiān)督程序，它管理作業(yè)的運行它管理作業(yè)的運行負(fù)責(zé)裝入和運行各種系統(tǒng)處理負(fù)責(zé)裝入和運行各種系統(tǒng)處理程序，如匯編程序、編譯程序、連接裝配程序、程序程序，如匯編程序、編譯程序、連接裝配程序、程序庫庫(如輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)程序等如輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)程序等);完成作業(yè)的自動過渡，同完成作業(yè)的自動過渡，同時也出現(xiàn)程序覆蓋等程序設(shè)計技術(shù)。時也出現(xiàn)程序覆蓋等程序設(shè)計技術(shù)。 批

25、處理仍有些缺點：磁帶需人工拆裝，既麻煩又批處理仍有些缺點：磁帶需人工拆裝，既麻煩又易出錯；而另一個更重要的問題是系統(tǒng)的保護(hù)。易出錯；而另一個更重要的問題是系統(tǒng)的保護(hù)。 監(jiān)督程序管理下的解題過程：監(jiān)督程序管理下的解題過程：監(jiān)督程序監(jiān)督程序管理下的管理下的解題過程解題過程 在進(jìn)行批處理過程中，在進(jìn)行批處理過程中，監(jiān)督程序監(jiān)督程序、系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序和和用戶程序用戶程序之間之間存在著一種調(diào)用關(guān)系，任何一個環(huán)節(jié)出問題，整個系統(tǒng)都會停頓存在著一種調(diào)用關(guān)系，任何一個環(huán)節(jié)出問題，整個系統(tǒng)都會停頓; 用戶程序也可能會破壞監(jiān)督程序和系統(tǒng)程序，這時，只有操作員用戶程序也可能會破壞監(jiān)督程序和系統(tǒng)程序，這時，只有操作員

26、進(jìn)行干預(yù)才能恢復(fù)。進(jìn)行干預(yù)才能恢復(fù)。20世紀(jì)世紀(jì)60年代初期，硬件獲得了兩方面年代初期，硬件獲得了兩方面(即即通道通道和和中斷中斷技術(shù)技術(shù))的進(jìn)展，導(dǎo)致操作系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行系統(tǒng)階段。的進(jìn)展，導(dǎo)致操作系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行系統(tǒng)階段。 通道通道是一種專用處理部件，它能控制一臺或多臺輸入輸出設(shè)是一種專用處理部件，它能控制一臺或多臺輸入輸出設(shè)備工作，負(fù)責(zé)輸入輸出設(shè)備與主存之間的信息傳輸。它一旦被啟備工作，負(fù)責(zé)輸入輸出設(shè)備與主存之間的信息傳輸。它一旦被啟動就能獨立于動就能獨立于CPU運行，這樣可使運行，這樣可使CPU和通道并行操作，而且和通道并行操作，而且CPU和多種輸入輸出設(shè)備也能并行操作。和多種輸入輸出設(shè)備也能并

27、行操作。 中斷中斷是指當(dāng)主機接到外部信號是指當(dāng)主機接到外部信號(如輸入輸出設(shè)備完成信號如輸入輸出設(shè)備完成信號)時時，馬上停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理這一事件，處理完畢后，主機回，馬上停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理這一事件，處理完畢后，主機回到原來的斷點繼續(xù)工作。到原來的斷點繼續(xù)工作。 借助于通道、中斷技術(shù)和輸入輸出可在主機控制下完成借助于通道、中斷技術(shù)和輸入輸出可在主機控制下完成批處理。這時，原來的監(jiān)督程序的功能擴大了，它不僅要負(fù)批處理。這時，原來的監(jiān)督程序的功能擴大了，它不僅要負(fù)責(zé)作業(yè)運行的自動調(diào)度，而且還要提供輸入輸出控制功能。責(zé)作業(yè)運行的自動調(diào)度，而且還要提供輸入輸出控制功能。這個發(fā)展了的監(jiān)督程序常駐

28、內(nèi)存稱為這個發(fā)展了的監(jiān)督程序常駐內(nèi)存稱為執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)。 執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)的也是輸入輸出聯(lián)機操作，和早期批處理實現(xiàn)的也是輸入輸出聯(lián)機操作，和早期批處理系統(tǒng)不同的是：輸入輸出工作是由在主機控制下的通道完成系統(tǒng)不同的是：輸入輸出工作是由在主機控制下的通道完成的。主機和通道、主機和輸入輸出設(shè)備都可以并行操作。用的。主機和通道、主機和輸入輸出設(shè)備都可以并行操作。用戶程序的輸入輸出工作都是由系統(tǒng)執(zhí)行而沒有人工干預(yù)，由戶程序的輸入輸出工作都是由系統(tǒng)執(zhí)行而沒有人工干預(yù)，由系統(tǒng)檢查其命令的合法性，以避免不合法的輸入輸出命令造系統(tǒng)檢查其命令的合法性，以避免不合法的輸入輸出命令造成對系統(tǒng)的影響，從而提高系統(tǒng)

29、的安全性。成對系統(tǒng)的影響，從而提高系統(tǒng)的安全性。 此時，除了輸入輸出中斷外，其他中斷如算術(shù)溢出和非此時，除了輸入輸出中斷外，其他中斷如算術(shù)溢出和非法操作碼中斷等可以克服錯誤停機，而時鐘中斷可以解決用法操作碼中斷等可以克服錯誤停機，而時鐘中斷可以解決用戶程序中出現(xiàn)的死循環(huán)等。戶程序中出現(xiàn)的死循環(huán)等。 許多成功的批處理系統(tǒng)在許多成功的批處理系統(tǒng)在20世紀(jì)世紀(jì)50年代末和年代末和60年代初出現(xiàn)年代初出現(xiàn)， 典型的操作系統(tǒng)是典型的操作系統(tǒng)是FMS(Fortran Monitor System)即即FORTRAN監(jiān)督系統(tǒng)和監(jiān)督系統(tǒng)和IBM/7094機上的機上的IBM操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)IBSYS。 執(zhí)行系統(tǒng)

30、實現(xiàn)了主機、通道和輸入輸出設(shè)備的并行操作，執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)了主機、通道和輸入輸出設(shè)備的并行操作，提高了系統(tǒng)效率，方便用戶對輸入輸出設(shè)備的使用。但是，這提高了系統(tǒng)效率，方便用戶對輸入輸出設(shè)備的使用。但是，這時計算機系統(tǒng)運行的特征是單道順序地處理作業(yè)，即用戶作業(yè)時計算機系統(tǒng)運行的特征是單道順序地處理作業(yè)，即用戶作業(yè)仍然是一道一道作業(yè)順序處理。那么可能會出現(xiàn)兩種情況仍然是一道一道作業(yè)順序處理。那么可能會出現(xiàn)兩種情況: 對于對于以計算為主以計算為主的作業(yè)，輸入輸出量少，外圍設(shè)備空閑的作業(yè)，輸入輸出量少，外圍設(shè)備空閑;然然而對于而對于以輸入輸出為主以輸入輸出為主的作業(yè)，又會造成主機空閑。這樣總的的作業(yè)，又會

31、造成主機空閑。這樣總的來說，計算機資源使用效率仍然不高。因此操作系統(tǒng)進(jìn)入了來說，計算機資源使用效率仍然不高。因此操作系統(tǒng)進(jìn)入了多多道程序道程序階段階段:多道程序合理搭配交替運行，充分利用資源，提高多道程序合理搭配交替運行，充分利用資源，提高效率。效率。通道和中斷技術(shù)通道和中斷技術(shù)v 單道批處理系統(tǒng)：單道批處理系統(tǒng)： 優(yōu)點：同一批內(nèi)各作業(yè)自動依次更替，改善了主機優(yōu)點：同一批內(nèi)各作業(yè)自動依次更替，改善了主機CPU和和I/O設(shè)備的使用效率，提高了吞吐量。設(shè)備的使用效率，提高了吞吐量。 主要問題：主要問題：CPU和和I/O設(shè)備使用忙閑不均，取決于作設(shè)備使用忙閑不均，取決于作業(yè)特性。業(yè)特性。 計算為主的

32、作業(yè)，外設(shè)空閑；計算為主的作業(yè)，外設(shè)空閑；I/O為主的作業(yè)，為主的作業(yè)，CPU空閑；空閑；v通道和中斷技術(shù)通道和中斷技術(shù) 通道通道：用于控制：用于控制I/O設(shè)備與內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。啟動設(shè)備與內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。啟動后可獨立于后可獨立于CPU運行，實現(xiàn)運行，實現(xiàn)CPU與與I/O的并行。的并行。 中斷中斷：指：指CPU在收到外部中斷信號后，停止原來工在收到外部中斷信號后，停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理該中斷事件，完畢后回到原來斷點繼作，轉(zhuǎn)去處理該中斷事件，完畢后回到原來斷點繼續(xù)工作。續(xù)工作。第三代：多道第三代：多道批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)- 現(xiàn)代操作系統(tǒng)雛型現(xiàn)代操作系統(tǒng)雛型v運行一個作業(yè)的步驟：運行一個

33、作業(yè)的步驟：將程序?qū)懺诩埳希ㄓ酶呒壵Z言或匯編語言）將程序?qū)懺诩埳希ㄓ酶呒壵Z言或匯編語言）穿孔成卡片，再將卡片盒交給操作員穿孔成卡片，再將卡片盒交給操作員計算結(jié)果從打印機上輸出計算結(jié)果從打印機上輸出操作員到打印機上撕下運算結(jié)果送到輸出室操作員到打印機上撕下運算結(jié)果送到輸出室程序員稍后可從輸出室取到結(jié)果程序員稍后可從輸出室取到結(jié)果操作員從輸入室的卡片盒中讀入另一個任務(wù)操作員從輸入室的卡片盒中讀入另一個任務(wù)如果需要如果需要FORTRAN編譯器，還要把它取來讀編譯器，還要把它取來讀入計算機入計算機v缺點：機時在走來走去時浪費掉缺點：機時在走來走去時浪費掉上述批處理系統(tǒng)，每次只調(diào)用一個用戶作業(yè)程序進(jìn)入上

34、述批處理系統(tǒng)，每次只調(diào)用一個用戶作業(yè)程序進(jìn)入內(nèi)存并運行，稱為單道運行。內(nèi)存并運行，稱為單道運行。單道程序工作示例單道程序工作示例多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)多道程序工作示例多道程序工作示例多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng) 在單處理機系統(tǒng)中，在單處理機系統(tǒng)中，多道程序運行的特點是多道程序運行的特點是:(1) 多道多道：計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序。：計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序。(2) 宏觀上并行宏觀上并行：同時進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序都處于運行過：同時進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序都處于運行過程中，即它們先后開始了各自的運行，但都未運行完畢。程中，即它們先后開始了各自的運行，但都未運行完畢。(3) 微觀

35、上串行微觀上串行：實際上，各道程序輪流使用：實際上，各道程序輪流使用CPU，交，交替執(zhí)行。替執(zhí)行。優(yōu)點優(yōu)點：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大、系統(tǒng)切換開銷：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大、系統(tǒng)切換開銷小小缺點缺點：無交互能力、作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間較長：無交互能力、作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間較長 在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)，就形在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)，就形成了成了多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)。 要處理的許多作業(yè)存放在外部存儲器中，形成要處理的許多作業(yè)存放在外部存儲器中，形成作業(yè)隊列，等待運行。當(dāng)需要調(diào)入作業(yè)時，將由操作業(yè)隊列，等待運行。當(dāng)需要調(diào)入作業(yè)時，將由操作系統(tǒng)中的作業(yè)調(diào)度程序?qū)ν獯嬷械囊慌鳂I(yè)

36、，根作系統(tǒng)中的作業(yè)調(diào)度程序?qū)ν獯嬷械囊慌鳂I(yè)，根據(jù)其對資源的要求和一定的調(diào)度原則，調(diào)幾個作業(yè)據(jù)其對資源的要求和一定的調(diào)度原則，調(diào)幾個作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存，讓它們交替運行。當(dāng)某個作業(yè)完成，然進(jìn)入內(nèi)存，讓它們交替運行。當(dāng)某個作業(yè)完成，然后再調(diào)入一個或幾個作業(yè)。這種處理方式，在內(nèi)存后再調(diào)入一個或幾個作業(yè)。這種處理方式，在內(nèi)存中總是同時存在幾道程序，系統(tǒng)資源得到比較充分中總是同時存在幾道程序，系統(tǒng)資源得到比較充分的利用。的利用。v 并行運行的程序要共享計算機系統(tǒng)的硬件和軟件資源并行運行的程序要共享計算機系統(tǒng)的硬件和軟件資源，既有對資源的競爭，但又須相互同步。因此，既有對資源的競爭，但又須相互同步。因此同步與同

37、步與互斥互斥機制成為操作系統(tǒng)設(shè)計中的重要問題。機制成為操作系統(tǒng)設(shè)計中的重要問題。v 隨著多道程序的增加，出現(xiàn)了內(nèi)存不夠用的問題，提隨著多道程序的增加，出現(xiàn)了內(nèi)存不夠用的問題，提高高內(nèi)存的使用效率內(nèi)存的使用效率也成為關(guān)鍵。因此出現(xiàn)了諸如覆蓋也成為關(guān)鍵。因此出現(xiàn)了諸如覆蓋技術(shù)、對換技術(shù)和虛擬存儲技術(shù)等內(nèi)存管理技術(shù)。技術(shù)、對換技術(shù)和虛擬存儲技術(shù)等內(nèi)存管理技術(shù)。v 由于多道程序存在于內(nèi)存，為了保證系統(tǒng)程序存儲區(qū)由于多道程序存在于內(nèi)存，為了保證系統(tǒng)程序存儲區(qū)和各用戶程序存儲區(qū)的安全可靠，提出了和各用戶程序存儲區(qū)的安全可靠，提出了內(nèi)存保護(hù)內(nèi)存保護(hù)的的要求。要求。 多道程序系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著在操作系統(tǒng)漸趨成熟

38、的階多道程序系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著在操作系統(tǒng)漸趨成熟的階段先后出現(xiàn)了作業(yè)調(diào)度管理、處理機管理、存儲器管理、段先后出現(xiàn)了作業(yè)調(diào)度管理、處理機管理、存儲器管理、外部設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理等功能。外部設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理等功能。 多道程序系統(tǒng)要解決的問題多道程序系統(tǒng)要解決的問題 同步同步就是你叫我去吃飯，我聽到了就和你去吃飯；就是你叫我去吃飯，我聽到了就和你去吃飯；如果沒有聽到，你就不停的叫，直到我告訴你聽到了，才如果沒有聽到，你就不停的叫，直到我告訴你聽到了，才一起去吃飯。一起去吃飯。 異步異步就是你叫我，然后自己去吃飯，我得到消息后就是你叫我，然后自己去吃飯，我得到消息后可能立即走，也可能等到下班才

39、去吃飯?？赡芰⒓醋撸部赡艿鹊较掳嗖湃コ燥?。 同步同步：提交請求：提交請求-等待服務(wù)器處理等待服務(wù)器處理-處理完畢返回處理完畢返回 這個這個期間客戶端瀏覽器不能干任何事期間客戶端瀏覽器不能干任何事異步異步: : 請求通過事件觸發(fā)請求通過事件觸發(fā)-服務(wù)器處理（這是瀏覽器仍然服務(wù)器處理（這是瀏覽器仍然可以作其他事情）可以作其他事情）-處理完畢處理完畢 去吃拉面，點了一份，拉面師傅拉了一份，然后客人去吃拉面，點了一份，拉面師傅拉了一份，然后客人吃掉了，這叫吃掉了，這叫同步同步。拉面師傅不管有沒有人點，反正不。拉面師傅不管有沒有人點，反正不停的一份一份的拉，客人隨到隨吃，這叫停的一份一份的拉，客人隨到

40、隨吃，這叫異步。異步。t1t2t3t4t5t6t7t8結(jié)束中斷I/O 完成啟動 I/OI/O 中斷請求I/O 完成啟動 I/OI/O 中斷請求用戶程序監(jiān)督程序I/O 操作(a) 單道程序運行情況程 序 A程序A I/O 請求程序A I/O 完成程 序 B程序B I/O 請求程 序 C程序C I/O 請求程 序 D程序D I/O 請求C I/O 完成C 再 被 調(diào) 度程序B I/O 完成程序A再被調(diào)度程 序 A程 序 B程 序 C程 序 D調(diào) 度 程 序(b) 四 道 程 序 運 行 情 況A完成結(jié)束中斷Example 兩個程序：兩個程序：A程序按順序使用程序按順序使用CPU 10秒，使用設(shè)秒，

41、使用設(shè)備甲備甲5秒，使用秒，使用CPU 5秒，使用設(shè)備乙秒，使用設(shè)備乙10秒，最后秒，最后使用使用CPU 10秒。秒。B程序順序使用設(shè)備甲程序順序使用設(shè)備甲10秒，使秒，使用用CPU 10秒，使用設(shè)備乙秒，使用設(shè)備乙5秒，使用秒，使用CPU 5秒，秒，使用設(shè)備乙使用設(shè)備乙10秒。計算（不計程序切換時間）：秒。計算（不計程序切換時間）：(1)順序環(huán)境下執(zhí)行順序環(huán)境下執(zhí)行A程序和程序和B程序，程序，CPU的利用率的利用率是多少是多少?(2) 多道程序環(huán)境下，多道程序環(huán)境下，CPU的利用率是多少？的利用率是多少？ v程序程序A和程序和程序B順序執(zhí)行時，程序順序執(zhí)行時，程序A執(zhí)行完畢，程執(zhí)行完畢，程序

42、序B才開始執(zhí)行。兩個程序共耗時才開始執(zhí)行。兩個程序共耗時80秒，其中占秒，其中占用用CPU時間為時間為40秒。故順序執(zhí)行時秒。故順序執(zhí)行時CPU利用率利用率為為50%。v多道程序環(huán)境下，兩個程序并發(fā)的執(zhí)行，如圖所多道程序環(huán)境下，兩個程序并發(fā)的執(zhí)行，如圖所示?？梢钥闯鰞蓚€程序共耗時示?？梢钥闯鰞蓚€程序共耗時45秒，其中占用秒，其中占用CPU時間為時間為40秒。故此時秒。故此時CPU利用率為利用率為40/45=88.89%。 特性特性v優(yōu)點：優(yōu)點： 資源利用率高（資源利用率高（CPU、內(nèi)存、內(nèi)存、I/O）；）； 作業(yè)吞吐量大作業(yè)吞吐量大v缺點：缺點： 用戶交互性差；用戶交互性差； 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間

43、長作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間長 根據(jù)環(huán)境和作業(yè)處理方式，操作系統(tǒng)的基本類型有：根據(jù)環(huán)境和作業(yè)處理方式，操作系統(tǒng)的基本類型有：(1) 單用戶操作系統(tǒng)單用戶操作系統(tǒng)(Personal computer operating system)(2) 批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)(Batch processing operating system)(3) 分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)(Time sharing operating system)(4) 實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)(Real time operating system)(5) 通用操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng)(General operating system )(6

44、) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Network operating system)(7) 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)(Distributed operating system)1.4 操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的基本類型1.4 操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)的類型1.4.2 1.4.2 批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)作業(yè)作業(yè): :是用戶定義的、由計算機完成的工作單位。是用戶定義的、由計算機完成的工作單位。 用戶將作業(yè)成批的交給計算機系統(tǒng)用戶將作業(yè)成批的交給計算機系統(tǒng), ,系統(tǒng)則自系統(tǒng)則自動地選擇作業(yè)運行。動地選擇作業(yè)運行。 批處理系統(tǒng)的特征批處理系統(tǒng)的特征 多道：計算機內(nèi)存同時駐留多個用戶的作業(yè)多道：計算機內(nèi)存

45、同時駐留多個用戶的作業(yè), ,互不干擾?；ゲ桓蓴_。 成批：計算機系統(tǒng)可同時接納多個用戶的作業(yè)。成批：計算機系統(tǒng)可同時接納多個用戶的作業(yè)。 脫機工作：用戶不需與計算機進(jìn)行交流。脫機工作：用戶不需與計算機進(jìn)行交流。 1.4.1 1.4.1 單用戶操作系統(tǒng)單用戶操作系統(tǒng)第四代第四代 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)v70年代中期至今，年代中期至今，Time-Sharing Systemv多個用戶分享使用同一臺計算機。多個程序分時共享多個用戶分享使用同一臺計算機。多個程序分時共享硬件和軟件資源。硬件和軟件資源。v通常按通常按時間片時間片(Time Slice)分配：各個程序在分配：各個程序在CPU上上執(zhí)行的輪換時間。執(zhí)

46、行的輪換時間。v操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)： CTSS(M. I. T.) Multics(computer community)批處理方式下，用戶以脫機操作方式使用計算機，只有等該批處理方式下，用戶以脫機操作方式使用計算機，只有等該批作業(yè)處理結(jié)束，用戶才能得到計算結(jié)果。根據(jù)結(jié)果再作下批作業(yè)處理結(jié)束，用戶才能得到計算結(jié)果。根據(jù)結(jié)果再作下一步處理。它的好處是計算機效率高。一步處理。它的好處是計算機效率高。 不過，用戶十分留戀手工操作階段的聯(lián)機工作方式，獨不過，用戶十分留戀手工操作階段的聯(lián)機工作方式，獨占計算機，并直接控制程序運行。但獨占計算機方式會造成占計算機，并直接控制程序運行。但獨占計算機方式會造成

47、資源效率低。既能保證計算機效率，又能方便用戶使用，成資源效率低。既能保證計算機效率，又能方便用戶使用，成為一種新的追求目標(biāo)。為一種新的追求目標(biāo)。 20世紀(jì)世紀(jì)60年代中期，計算機技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展使這年代中期，計算機技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展使這種追求成為可能。由于種追求成為可能。由于CPU速度不斷提高和采用速度不斷提高和采用分時技術(shù)分時技術(shù)，一臺計算機可同時連接多個用戶終端，而每個用戶可在自己一臺計算機可同時連接多個用戶終端，而每個用戶可在自己的終端上聯(lián)機使用計算機，好像自己獨占機器一樣。的終端上聯(lián)機使用計算機，好像自己獨占機器一樣。分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng) 所謂所謂分時技術(shù)分時技術(shù)，就是把處理

48、機的運行時間分成很短的，就是把處理機的運行時間分成很短的時間片，按時間片輪流把處理機分配給各聯(lián)機作業(yè)使用。若時間片，按時間片輪流把處理機分配給各聯(lián)機作業(yè)使用。若某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計算，則該作業(yè)某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計算，則該作業(yè)暫時中斷，把處理機讓給另一作業(yè)使用，等待下一輪時再繼暫時中斷，把處理機讓給另一作業(yè)使用，等待下一輪時再繼續(xù)其運行。由于計算機速度很快，作業(yè)運行輪轉(zhuǎn)得很快，給續(xù)其運行。由于計算機速度很快，作業(yè)運行輪轉(zhuǎn)得很快，給每個用戶的印象是好像他獨占了一臺計算機。而每個用戶可每個用戶的印象是好像他獨占了一臺計算機。而每個用戶可以通過自己終端向系統(tǒng)發(fā)出

49、各種操作控制命令，完成作業(yè)的以通過自己終端向系統(tǒng)發(fā)出各種操作控制命令，完成作業(yè)的運行。運行。 多用戶分時操作系統(tǒng)多用戶分時操作系統(tǒng)是當(dāng)今計算機操作系統(tǒng)中最普遍使是當(dāng)今計算機操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。用的一類操作系統(tǒng)。分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)特性特性v同時性同時性：也稱為：也稱為多路性多路性。若干用戶同時與一臺計算機相。若干用戶同時與一臺計算機相連，宏觀上看各個用戶在同時使用計算機，他們是并行連，宏觀上看各個用戶在同時使用計算機，他們是并行的；微觀上看各個用戶在輪流使用計算機。的；微觀上看各個用戶在輪流使用計算機。v交互性交互性：用戶通過終端設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)）向系統(tǒng)發(fā)：用戶通過終端設(shè)

50、備（如鍵盤、鼠標(biāo)）向系統(tǒng)發(fā)出請求，并根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果再向系統(tǒng)發(fā)出請求，直出請求，并根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果再向系統(tǒng)發(fā)出請求，直至得到滿意的結(jié)果。至得到滿意的結(jié)果。v獨立性獨立性：每個用戶使用各自的終端與系統(tǒng)交互，彼此獨：每個用戶使用各自的終端與系統(tǒng)交互，彼此獨立、互不干擾。立、互不干擾。v及時性及時性：指用戶向系統(tǒng)發(fā)出請求后，應(yīng)該在較短的時間：指用戶向系統(tǒng)發(fā)出請求后，應(yīng)該在較短的時間內(nèi)得到響應(yīng)。內(nèi)得到響應(yīng)。響應(yīng)時間：響應(yīng)時間：指從用戶發(fā)出命令到系統(tǒng)給予反應(yīng)所經(jīng)歷的時間。分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)的特征分時系統(tǒng)的特征同時性：同時性：若干用戶可同時上機使用計算機系統(tǒng)。若干用戶可同時上機使用計算機系統(tǒng)。

51、交互性：交互性：用戶能方便地與系統(tǒng)進(jìn)行人用戶能方便地與系統(tǒng)進(jìn)行人機對話。機對話。及時性：及時性：用戶能在很短時間內(nèi)得到系統(tǒng)的響應(yīng)。用戶能在很短時間內(nèi)得到系統(tǒng)的響應(yīng)。 一臺計算機可同時為多個終端用戶服務(wù)一臺計算機可同時為多個終端用戶服務(wù), ,每個用每個用戶通過自己使用的終端采用人機對話的方式控制自戶通過自己使用的終端采用人機對話的方式控制自己的程序運行己的程序運行, ,而系統(tǒng)則將處理機分成時間片為每個而系統(tǒng)則將處理機分成時間片為每個終端用戶服務(wù)終端用戶服務(wù)。獨立性：獨立性：每個用戶各自獨立的工作。用戶各自獨立的工作。 1.4 操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)的類型 20世紀(jì)世紀(jì)60年代中期計算機進(jìn)入第三代

52、，計算機的性能和可年代中期計算機進(jìn)入第三代，計算機的性能和可靠性有了很大提高，造價亦大幅度下降，導(dǎo)致計算機應(yīng)用越來越靠性有了很大提高，造價亦大幅度下降，導(dǎo)致計算機應(yīng)用越來越廣泛。廣泛。 計算機由于用于工業(yè)過程控制、軍事實時控制等形成了各種計算機由于用于工業(yè)過程控制、軍事實時控制等形成了各種實時處理系統(tǒng)。針對實時處理的實時操作系統(tǒng)是以在允許時間范實時處理系統(tǒng)。針對實時處理的實時操作系統(tǒng)是以在允許時間范圍之內(nèi)做出圍之內(nèi)做出響應(yīng)響應(yīng)為特征的。它要求計算機對于外來信息能以為特征的。它要求計算機對于外來信息能以足夠足夠快的速度快的速度進(jìn)行處理，并在被控對象允許時間范圍內(nèi)作出快速響應(yīng)進(jìn)行處理，并在被控對象

53、允許時間范圍內(nèi)作出快速響應(yīng)，其響應(yīng)時間要求在秒級、毫秒級甚至微秒級或更小。，其響應(yīng)時間要求在秒級、毫秒級甚至微秒級或更小。 近年來，實時操作系統(tǒng)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是非近年來，實時操作系統(tǒng)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是非PC機和機和PDA（個人數(shù)字助理）等新設(shè)備的出現(xiàn)，更加強了這一（個人數(shù)字助理）等新設(shè)備的出現(xiàn)，更加強了這一趨勢。趨勢。實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)實時系統(tǒng)實時系統(tǒng) 對外來信息以足夠快的速度予以響應(yīng)的高可靠的系統(tǒng)對外來信息以足夠快的速度予以響應(yīng)的高可靠的系統(tǒng). .實時系統(tǒng)的用途實時系統(tǒng)的用途 實時數(shù)據(jù)處理 實時工業(yè)控制 多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)的不斷改進(jìn)、實時系統(tǒng)的出現(xiàn)多道批

54、處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)的不斷改進(jìn)、實時系統(tǒng)的出現(xiàn)及其應(yīng)用日益廣泛，致使操作系統(tǒng)日益完善。在此基礎(chǔ)上，出及其應(yīng)用日益廣泛，致使操作系統(tǒng)日益完善。在此基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了通用操作系統(tǒng)。它可以同時兼有多道批處理、分時、實時現(xiàn)了通用操作系統(tǒng)。它可以同時兼有多道批處理、分時、實時處理的功能，或其中兩種以上的功能。處理的功能，或其中兩種以上的功能。 例如，將實時處理和批處理相結(jié)合構(gòu)成例如，將實時處理和批處理相結(jié)合構(gòu)成實時批處理系統(tǒng)實時批處理系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，它首先保證優(yōu)先處理任務(wù)，插空進(jìn)行批作業(yè)在這樣的系統(tǒng)中，它首先保證優(yōu)先處理任務(wù)，插空進(jìn)行批作業(yè)處理。通常把實時任務(wù)稱為前臺作業(yè)，批作業(yè)稱為后臺作業(yè)。處理。通常

55、把實時任務(wù)稱為前臺作業(yè)，批作業(yè)稱為后臺作業(yè)。將批處理和分時處理相結(jié)合可構(gòu)成將批處理和分時處理相結(jié)合可構(gòu)成分時批處理系統(tǒng)分時批處理系統(tǒng)。在保證分。在保證分時用戶的前提下，沒有分時用戶時可進(jìn)行批量作業(yè)的處理。同時用戶的前提下，沒有分時用戶時可進(jìn)行批量作業(yè)的處理。同樣，分時用戶和批處理作業(yè)可按前后臺方式處理。樣，分時用戶和批處理作業(yè)可按前后臺方式處理。通用操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng) 20 20世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期開始，國際上開始研制大型年代中期開始，國際上開始研制大型通用操作通用操作系統(tǒng)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在解決其可靠性、可維護(hù)性、可理解性和開。這些系統(tǒng)在解決其可靠性、可維護(hù)性、可理解性和開放性等方面都遇到很大的困難。放性等方面都遇到很大的困難。 相比之下相比之下 UNIXUNIX 操作系統(tǒng)卻是一個例外。這是一個通用操作系統(tǒng)卻是一個例外。這是一個通用的多用戶分時交互型的操作系統(tǒng)。它首先建立的