ch操作系統(tǒng)形成和發(fā)展

1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展和形成

1.2.1人工操作階段1.2.2管理程序階段1.2.3多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)的形成1.2.4操作系統(tǒng)的分類12/21/202211.2.1人工操作階段

算題過程人工把源程序用穿孔機(jī)穿制在卡片或紙帶上將準(zhǔn)備好的匯編解釋程序或編譯系統(tǒng)裝入計算機(jī)匯編程序或編譯系統(tǒng)讀入人工裝在輸入機(jī)上的穿孔卡或穿孔帶執(zhí)行匯編過程或編譯過程，產(chǎn)生目標(biāo)程序，并輸出目標(biāo)卡片迭或紙帶通過引導(dǎo)程序把裝在輸入機(jī)上的目標(biāo)程序讀入計算機(jī)啟動目標(biāo)程序執(zhí)行，從輸入機(jī)上讀入人工裝好的數(shù)據(jù)卡或數(shù)據(jù)帶產(chǎn)生計算結(jié)果，執(zhí)行結(jié)果從打印機(jī)上或卡片機(jī)上輸出12/21/20222人工操作階段的缺點(diǎn)用戶上機(jī)獨(dú)占全機(jī)資源，造成資源利用率不高，系統(tǒng)效率低下手工操作多，浪費(fèi)處理機(jī)時間，也極易發(fā)生差錯數(shù)據(jù)的輸入，程序的執(zhí)行、結(jié)果的輸出均聯(lián)機(jī)進(jìn)行，從上機(jī)到下機(jī)的時間拉得非常長12/21/202231.2.2管理程序階段(1)

工作流程如下：操作員集中一批用戶提交的作業(yè)，由管理程序?qū)⒆鳂I(yè)從紙帶或卡片機(jī)輸入到磁帶上，每當(dāng)一批作業(yè)輸入完成后，管理程序自動把磁帶上的第一個作業(yè)裝入主存，并把控制權(quán)交給作業(yè)。當(dāng)該作業(yè)執(zhí)行完成后，作業(yè)又把控制權(quán)繳回管理程序，管理程序再調(diào)入磁帶上的第二個作業(yè)到主存執(zhí)行12/21/20224.管理程序階段(2)管理程序主存組織中斷處理設(shè)備驅(qū)動作業(yè)定序命令和JCL語言解釋器用戶程序區(qū)12/21/20225管理程序階段(3)

管理程序的主要功能:自動控制和處理作業(yè)流提供一套操作命令提供設(shè)備驅(qū)動和I/O控制功能提供庫程序和程序裝配功能提供簡單的文件管理功能12/21/20226管理程序階段

(4)

程序算題過程

管理程序還有未處理作業(yè)取下一個作業(yè)步控制卡讀Job卡登記新作業(yè)End作業(yè)卡回收資源撤離作業(yè)執(zhí)行作業(yè)步作業(yè)步正常結(jié)束分析原因作相應(yīng)處理作業(yè)繼續(xù)執(zhí)行轉(zhuǎn)向某作業(yè)步SSSFFF結(jié)束12/21/20227

1.2.3多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)形成

1.

多道程序設(shè)計的概念中斷與通道多道程序設(shè)計是指允許多個程序同時進(jìn)入一個計算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器并啟動進(jìn)行計算的方法從宏觀上看:從微觀上看:引入多道程序設(shè)計技術(shù)的目的:12/21/20228多道程序設(shè)計例(1)

單道算題運(yùn)行時處理器的使用效率

P1=78,52,20

78輸入機(jī)處理器磁帶機(jī)130150228280300378430450時間12/21/20229多道程序設(shè)計例(2)

兩道算題運(yùn)行時處理器的使用效率

P1=78,52,20

P2=20,42,88

78輸入機(jī)處理器磁帶機(jī)1130150228280300378430450時間磁帶機(jī)2打印機(jī)P1P2P1P212/21/202210多道程程序設(shè)設(shè)計的的效果果(1)52/（（78十52十十20）≈≈35%（52+42））/150≈≈63％12/20/202211多道程序序設(shè)計的的效果(2)采用多道道程序設(shè)設(shè)計提高高了系統(tǒng)統(tǒng)效率，，即增加加了單位位時間的的算題量量，但對對每道程程序來說說，通常常會延長長了計算算時間。。多道程序序設(shè)計技技術(shù)提高高資源利利用率和和系統(tǒng)吞吞吐率是是以犧牲牲用戶的的響應(yīng)時時間為代代價的。。12/20/202212多道程序序設(shè)計與與操作系系統(tǒng)形成成2多道程序序設(shè)計的的道數(shù)問問題程序等待待I/O操作的的時間占占其運(yùn)行行時間的的比例為為p，當(dāng)當(dāng)主存中中有n道道程序時時，所有有程序都都等待I/O的的概率是是pn，那么，，CPU利利用率=1-pnn稱多道道程序的的道數(shù)或或度數(shù)，，可見CPU的的利用率率是n的的函數(shù)12/20/202213多道程序序設(shè)計與與操作系系統(tǒng)形成成多道程序序設(shè)計的的優(yōu)點(diǎn)與與缺點(diǎn)提高了CPU的的利用率率提高了主主存和I/O設(shè)設(shè)備的利利用率改進(jìn)了系系統(tǒng)的吞吞吐率充分發(fā)揮揮了系統(tǒng)統(tǒng)的并行行性其主要缺缺點(diǎn)是:作業(yè)業(yè)周轉(zhuǎn)時時間延長長12/20/202214多道程序序設(shè)計與與操作系系統(tǒng)形成成3多道道程序設(shè)設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)與多重重處理系系統(tǒng)多重處理理系統(tǒng)是是指配置置了多個個物理CPU，，能真正正同時執(zhí)執(zhí)行多道道程序的的系統(tǒng)。。要有效效地使用用多重處處理系統(tǒng)統(tǒng)，必須須采用多多道程序序設(shè)計技技術(shù)；反反過來，，多道程程序設(shè)計計不一定定要求有有多重處處理系統(tǒng)統(tǒng)支持。。12/20/202215多道程序序設(shè)計與與操作系系統(tǒng)形成成實(shí)現(xiàn)多道道程序設(shè)設(shè)計必須須解決三三個問題題：存儲保護(hù)護(hù)與程序序浮動；；處理器的的管理和和調(diào)度；；系統(tǒng)資源源的管理理和調(diào)度度。12/20/202216多道程序序設(shè)計與與操作系系統(tǒng)形成成操作系統(tǒng)統(tǒng)資源管管理水平平和操作作自動化化程度進(jìn)進(jìn)一步提提高，主主要表現(xiàn)現(xiàn)在:1提供虛虛存管理功功能2支持分分時操作3文件管管理功能有有改進(jìn)4多道程程序設(shè)計趨趨于完善12/20/2022171.2.4操作系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展與與分類7種基本的操操作系統(tǒng)類類型：1批處處理操作系系統(tǒng)2分時操操作系統(tǒng)3實(shí)時操操作系統(tǒng)4微機(jī)操操作系統(tǒng)5網(wǎng)絡(luò)操操作系統(tǒng)6分布式式操作系統(tǒng)統(tǒng)7嵌入式式操作系統(tǒng)統(tǒng)擁有前三個個或者其中中的兩個的的操作系統(tǒng)統(tǒng)被稱為通用操操作系統(tǒng)12/20/202218批處理操作作系統(tǒng)何謂“批””?作業(yè)流流與批處理理批處理操作作系統(tǒng)（BatchOS））批處理系統(tǒng)統(tǒng)的主要特特征：用戶脫機(jī)工工作成批處理作作業(yè)多道程序運(yùn)運(yùn)行作業(yè)周轉(zhuǎn)時時間長12/20/202219分時操作系系統(tǒng)為什么要有有分時操作作系統(tǒng)?分時操作系系統(tǒng)(TimeSharingOperatingSystem)分時系統(tǒng)的的特征同時性獨(dú)立性及時性交互性12/20/202220分時與批處處理操作系系統(tǒng)的區(qū)別別目標(biāo)不同適應(yīng)作業(yè)的的性質(zhì)不同同資源使用率率不同作業(yè)控制方方式不同12/20/202221實(shí)時時操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)(1)三種種典典型型的的實(shí)實(shí)時時系系統(tǒng)統(tǒng):過程程控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)(生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程控控制制)信息息查查詢詢系系統(tǒng)統(tǒng)(情情報報檢檢索索)事務(wù)務(wù)處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)(銀銀行行業(yè)業(yè)務(wù)務(wù))12/20/202222實(shí)時時操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)(2)實(shí)時時操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)(RealTimeOS)處處理理流流程程：：?數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集?加工處理理：?操作控制制：?反饋處理理：12/20/202223操作系統(tǒng)的進(jìn)進(jìn)一步發(fā)展操作系統(tǒng)發(fā)展展的主要動力力：1器件快速速更新?lián)Q代。。2計算體系系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)發(fā)展。3提高計算算機(jī)系統(tǒng)資源源利用率的需需要。4讓用戶使使用計算機(jī)越越來越方便的的需要。5滿足用戶戶新要求，提提供給用戶新新服務(wù)。12/20/202224微機(jī)操作系統(tǒng)統(tǒng)新一代微機(jī)操操作系統(tǒng)具有以下功能能：GUI、、多用戶和多多任務(wù)、虛擬擬存儲管理、、網(wǎng)絡(luò)通信支支持、數(shù)據(jù)庫庫支持、多媒媒體支持、應(yīng)應(yīng)用編程支持持API（應(yīng)用程序編編程接口）。。具有以下特點(diǎn)點(diǎn)：(1)開放性性(2)通用性性(3)高性能能12/20/202225并行操作系統(tǒng)統(tǒng)計算機(jī)的應(yīng)用用每前進(jìn)一步步都要求增加加計算機(jī)的處處理能力。為為達(dá)到極高性性能，除提高高元器件速度度外，必須改改進(jìn)計算機(jī)系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這這主要采用增增加同一時間間間隔內(nèi)的操操作數(shù)量，通通過并行處理理技術(shù)，研究究并行計算機(jī)機(jī)。12/20/202226網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)統(tǒng)(NetworkOperatingSystem)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)該具有的的功能：1網(wǎng)絡(luò)通信信2資源管理理3網(wǎng)絡(luò)管理理4網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)12/20/202227分布式操作系系統(tǒng)分布式計算機(jī)機(jī)系統(tǒng)由多臺臺分散的計算算機(jī)經(jīng)互連網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接而成成,具備四四項基本功能能1進(jìn)程通信信2資源共享享3并行計算算4網(wǎng)絡(luò)管理理分布式操作系系統(tǒng)與單機(jī)集集中式操作系系統(tǒng)的主要區(qū)區(qū)別在于:資源管理進(jìn)程通信：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：12/20/202228嵌入式操作系系統(tǒng)(1)?3C：計計算機(jī)是貫穿穿社會信息化化的核心技術(shù)術(shù)，網(wǎng)絡(luò)和通通信是社會信信息化賴以存存在的基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施，電子消消費(fèi)產(chǎn)品是人人與社會信息息化的主要接接口。嵌入式(計算算機(jī))系統(tǒng)的的應(yīng)用環(huán)境帶帶來了對嵌入入式系統(tǒng)軟件件(embeddedsoftware)的要求12/20/202229嵌入式操作系系統(tǒng)(2)嵌入式OS指指運(yùn)行在嵌入入式(計算機(jī)機(jī))環(huán)境中，，對整個系統(tǒng)統(tǒng)及所有操作作的各種部件件、裝置等資資源進(jìn)行統(tǒng)一一協(xié)調(diào)、處理理、指揮和控控制的系統(tǒng)軟軟件嵌入式式OS具有有通常常操作作系統(tǒng)統(tǒng)的功功能，，包括括：與與硬件件相關(guān)關(guān)的底底層軟軟件、、操作作系統(tǒng)統(tǒng)核心心功能能，功功能強(qiáng)強(qiáng)大的的還提提供圖圖形界界面、、通信信協(xié)議議、小小型瀏瀏覽器器等設(shè)設(shè)施12/20/202230嵌入式式操作作系統(tǒng)統(tǒng)特征征微型化化：可定制制：實(shí)時性：可靠性：易移植性：：開發(fā)環(huán)境：：12/20/202231嵌入式操作作系統(tǒng)實(shí)例例(1)VxWorks是美美國WindRiver公公司開發(fā)的的嵌入式實(shí)實(shí)時操作系系統(tǒng)，可靠靠性高、性性能卓越、、界面友好好，廣泛地地應(yīng)用在通通信、軍事事、航空、、航天等高高精尖技術(shù)術(shù)及實(shí)時性性要求極高高的領(lǐng)域中中，在美國國的F-16、FA-18戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱形形轟炸機(jī)、、愛國者導(dǎo)導(dǎo)彈，和火火星探測器器(97年年4月在火火星表面登登陸)上使使用。12/20/202232嵌入式操作作系統(tǒng)實(shí)例例(2)Windo