操作系統(tǒng)的介紹課件

電腦操作系統(tǒng)的介紹

電腦操作系統(tǒng)的介紹

電腦操作系統(tǒng)的介紹操作系統(tǒng)的發(fā)展史背景手工操作（無操作系統(tǒng)）批處理系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)通用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展背景操作系統(tǒng)并不是與計(jì)算機(jī)硬件一起誕生的，它是在人們使用計(jì)算機(jī)的過程中，為了滿足兩大需求：提高資源利用率、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)本身及其應(yīng)用的日益發(fā)展，而逐步地形成和完善起來的。批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)：加載在計(jì)算機(jī)上的一個(gè)系統(tǒng)軟件，在它的控制下，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)地、成批地處理一個(gè)或多個(gè)用戶的作業(yè)（這作業(yè)包括程序、數(shù)據(jù)和命令）。批處理系統(tǒng)又分為聯(lián)機(jī)批處理和脫機(jī)批處理。聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)首先出現(xiàn)的是聯(lián)機(jī)批處理，即作業(yè)的輸入/輸出由CPU來處理。主機(jī)與輸入機(jī)之間增加一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備——磁帶，在運(yùn)行于主機(jī)上的監(jiān)督程序的自動(dòng)控制下，計(jì)算機(jī)可自動(dòng)完成：成批地把輸入機(jī)上的用戶作業(yè)讀入磁帶，依次把磁帶上的用戶作業(yè)讀入主機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行并把計(jì)算結(jié)果向輸出機(jī)輸出。完成了上一批作業(yè)后，監(jiān)督程序又從輸入機(jī)上輸入另一批作業(yè)，保存在磁帶上，并按上述步驟重復(fù)處理。監(jiān)督程序不停地處理各個(gè)作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)了作業(yè)到作業(yè)的自動(dòng)轉(zhuǎn)接，減少了作業(yè)建立時(shí)間和手工操作時(shí)間，有效克服了人機(jī)矛盾，提高了計(jì)算機(jī)的利用率。但是，在作業(yè)輸入和結(jié)果輸出時(shí)，主機(jī)的高速CPU仍處于空閑狀態(tài)，等待慢速的輸入/輸出設(shè)備完成工作：主機(jī)處于“忙等”狀態(tài)。脫機(jī)批處理系統(tǒng)為克服與緩解：高速主機(jī)與慢速外設(shè)的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脫機(jī)批處理系統(tǒng)，這種方式的顯著特征是：增加一臺(tái)不與主機(jī)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(jī)。其功能是：（1）從輸入機(jī)上讀取用戶作業(yè)并放到輸入磁帶上。（2）從輸出磁帶上讀取執(zhí)行結(jié)果并傳給輸出機(jī)。這樣，主機(jī)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(duì)較快的磁帶機(jī)發(fā)生關(guān)系，有效緩解了主機(jī)與設(shè)備的矛盾。主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)可并行工作，二者分工明確，可以充分發(fā)揮主機(jī)的高速計(jì)算能力。脫機(jī)批處理系統(tǒng):20世紀(jì)60年代應(yīng)用十分廣泛，它極大緩解了人機(jī)矛盾及主機(jī)與外設(shè)的矛盾。IBM-7090/7094：配備的監(jiān)督程序就是脫機(jī)批處理系統(tǒng)，是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的原型。不足：每次主機(jī)內(nèi)存中僅存放一道作業(yè)，每當(dāng)它運(yùn)行期間發(fā)出輸入/輸出（I/O）請(qǐng)求后，高速的CPU便處于等待低速的I/O完成狀態(tài)，致使CPU空閑。為改善CPU的利用率，又引入了多道程序系統(tǒng)。即輸入/輸出脫離主機(jī)控制。

多道程序系統(tǒng)

多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)所謂多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，就是指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。即同時(shí)把多個(gè)程序放入內(nèi)存，并允許它們交替在CPU中運(yùn)行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬、軟件資源。當(dāng)一道程序因I/O請(qǐng)求而暫停運(yùn)行時(shí)，CPU便立即轉(zhuǎn)去運(yùn)行另一道程序。多道程序的運(yùn)行過程：將A、B兩道程序同時(shí)存放在內(nèi)存中，它們?cè)谙到y(tǒng)的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上運(yùn)行：當(dāng)A程序因請(qǐng)求I/O操作而放棄CPU時(shí)，B程序就可占用CPU運(yùn)行，這樣CPU不再空閑，而正進(jìn)行AI/O操作的I/O設(shè)備也不空閑，顯然，CPU和I/O設(shè)備都處于“忙”狀態(tài)，大大提高了資源的利用率，從而也提高了系統(tǒng)的效率，A、B全部完成所需時(shí)間<<T1+T2。多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)不僅使CPU得到充分利用，同時(shí)改善I/O設(shè)備和內(nèi)存的利用率，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量（單位時(shí)間內(nèi)處理作業(yè)（程序）的個(gè)數(shù)），最終提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率。

單機(jī)處理系統(tǒng)中多道程序運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)：（1）多道：計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序；（2）宏觀上并行：同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序都處于運(yùn)行過程中，即它們先后開始了各自的運(yùn)行，但都未運(yùn)行完畢；（3）微觀上串行：實(shí)際上，各道程序輪流地用CPU，并交替運(yùn)行。多道程序系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著操作系統(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(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、外部設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理等功能。多道批處理系統(tǒng)

20世紀(jì)60年代中期，在前述的批處理系統(tǒng)中，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后形成多道批處理系統(tǒng)（簡稱：批處理系統(tǒng)）。它有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）多道：系統(tǒng)內(nèi)可同時(shí)容納多個(gè)作業(yè)。這些作業(yè)放在外存中，組成一個(gè)后備隊(duì)列，系統(tǒng)按一定的調(diào)度原則每次從后備作業(yè)隊(duì)列中選取一個(gè)或多個(gè)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行，運(yùn)行作業(yè)結(jié)束、退出運(yùn)行和后備作業(yè)進(jìn)入運(yùn)行均由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的、連續(xù)的作業(yè)流。（2）成批：在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不允許用戶與其作業(yè)發(fā)生交互作用，即：作業(yè)一旦進(jìn)入系統(tǒng)，用戶就不能直接干預(yù)其作業(yè)的運(yùn)行。批處理系統(tǒng)的追求目標(biāo)：提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，以及作業(yè)流程的自動(dòng)化。批處理系統(tǒng)的一個(gè)重要缺點(diǎn)：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計(jì)算機(jī)帶來不便。雖然用戶獨(dú)占全機(jī)資源，并且直接控制程序的運(yùn)行，可以隨時(shí)了解程序運(yùn)行情況。但這種工作方式因獨(dú)占全機(jī)造成資源效率極低。

一種新的追求目標(biāo)：既能保證計(jì)算機(jī)效率，又能方便用戶使用計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)60年代中期，計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展使這種追求成為可能。具有上述特征的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為分時(shí)系統(tǒng)，它允許多個(gè)用戶同時(shí)聯(lián)機(jī)使用計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)：（1）多路性。若干個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)。微觀上看是各用戶輪流使用計(jì)算機(jī)；宏觀上看是各用戶并行工作。（2）交互性。用戶可根據(jù)系統(tǒng)對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)結(jié)果，進(jìn)一步向系統(tǒng)提出新的請(qǐng)求。這種能使用戶與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的工作方式，明顯地有別于批處理系統(tǒng)，因而，分時(shí)系統(tǒng)又被稱為交互式系統(tǒng)。（3）獨(dú)立性。用戶之間可以相互獨(dú)立操作，互不干擾。系統(tǒng)保證各用戶程序運(yùn)行的完整性，不會(huì)發(fā)生相互混淆或破壞現(xiàn)象。（4）及時(shí)性。系統(tǒng)可對(duì)用戶的輸入及時(shí)作出響應(yīng)。分時(shí)系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)之一是響應(yīng)時(shí)間，它是指：從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)予以應(yīng)答所需的時(shí)間。分時(shí)系統(tǒng)的主要目標(biāo)：對(duì)用戶響應(yīng)的及時(shí)性，即不至于用戶等待每一個(gè)命令的處理時(shí)間過長。分時(shí)系統(tǒng)可以同時(shí)接納數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)用戶，由于內(nèi)存空間有限，往往采用對(duì)換（又稱交換）方式的存儲(chǔ)方法。即將未“輪到”的作業(yè)放入磁盤，一旦“輪到”，再將其調(diào)入內(nèi)存；而時(shí)間片用完后，又將作業(yè)存回磁盤（俗稱“滾進(jìn)”、“滾出“法），使同一存儲(chǔ)區(qū)域輪流為多個(gè)用戶服務(wù)。多用戶分時(shí)系統(tǒng)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)能獲得較令人滿意的資源利用率和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，但卻不能滿足實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)信息處理兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的需求。于是就產(chǎn)生了實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)完成對(duì)該事件的處理。實(shí)時(shí)系統(tǒng)在一個(gè)特定的應(yīng)用中常作為一種控制設(shè)備來使用。實(shí)時(shí)系統(tǒng)可分成兩類：（1）實(shí)施控制系統(tǒng)。當(dāng)用于飛機(jī)飛行、導(dǎo)彈發(fā)射等的自動(dòng)控制時(shí)，要求計(jì)算機(jī)能盡快處理測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)，及時(shí)地對(duì)飛機(jī)或?qū)椷M(jìn)行控制，或?qū)⒂嘘P(guān)信息通過顯示終端提供給決策人員。當(dāng)用于軋鋼、石化等工業(yè)生產(chǎn)控制時(shí)，也要求計(jì)算機(jī)能及時(shí)處理由各類傳感器送來的數(shù)據(jù)，然后控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（2）實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。當(dāng)用于預(yù)定飛機(jī)票、查詢有關(guān)航班、航線、票價(jià)等事宜時(shí)，或當(dāng)用于銀行系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)時(shí)，都要求計(jì)算機(jī)能對(duì)終端設(shè)備發(fā)來的服務(wù)請(qǐng)求及時(shí)予以正確的回答。此類對(duì)響應(yīng)及時(shí)性的要求稍弱于第一類。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：（1）及時(shí)響應(yīng)。每一個(gè)信息接收、分析處理和發(fā)送的過程必須在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)完成。（2）高可靠性。需采取冗余措施，雙機(jī)系統(tǒng)前后臺(tái)工作，也包括必要的保密措施等。操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)入20世紀(jì)80年代，大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)的飛躍發(fā)展，微處理機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，掀起了計(jì)算機(jī)大發(fā)展大普及的浪潮。一方面迎來了個(gè)人計(jì)算機(jī)的時(shí)代，同時(shí)又向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理、巨型計(jì)算機(jī)和智能化方向發(fā)展。于是，操作系統(tǒng)有了進(jìn)一步的發(fā)展，如：個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)的種類DOS操作系統(tǒng)MacOSX操作系統(tǒng)Window操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)DOS操作系統(tǒng)DOS是DisketteOperatingsystem的縮寫，意思是磁盤操作系統(tǒng)。

DOS是1981~1995年的個(gè)人電腦上使用的一種主要的操作系統(tǒng)。由于早期的DOS系統(tǒng)是由微軟公司為IBM的個(gè)人（PC）電腦開發(fā)的，故而即稱之為PC-DOS，又以其公司命名為MS-DOS，因此后來其他公司開發(fā)的與MS-DOS兼容的操作系統(tǒng)，也延用了這種稱呼方式，如：DR-DOS、Novell-DOS....，以及國人開發(fā)的漢字DOS（CC-DOS）等等。MacOSX操作系統(tǒng)MacOSX是全球領(lǐng)先的操作系統(tǒng)?；趫?jiān)如磐石的UNIX基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)簡單直觀，讓處處創(chuàng)新的Mac安全易用，高度兼容，出類拔萃。UNIX之威力，Mac之簡單MacOSX既簡單易用且功能強(qiáng)大。所有的一切-從啟動(dòng)Mac后所看到的桌面，到你日常使用的應(yīng)用程序，都設(shè)計(jì)得簡約精致。無論是瀏覽網(wǎng)絡(luò)、查看郵件和外地朋友視頻聊天，所有事情都簡單高效、趣味盎然。當(dāng)然，簡化復(fù)雜任務(wù)要求尖端科技，而MacOSX正擁有這些尖端科技。它不僅使用基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)、久經(jīng)考驗(yàn)的UNIX系統(tǒng)提供空前的穩(wěn)定性，還提供超強(qiáng)性能、超炫圖形并支持互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。Window操作系統(tǒng)Windows起源可以追溯到Xerox公司所進(jìn)行的研發(fā)工作。1970年，美國Xerox公司成立了著名的研究機(jī)構(gòu)PaloAltoResearchCenter(PARC)，從事局域網(wǎng)絡(luò)、激光打印機(jī)、圖形使用者接口(GraphicUserInterface，縮寫：GUI)和面向?qū)ο?Object-Oriented)技術(shù)的研究，并于1981年宣布推出世界上第一個(gè)商用的GUI系統(tǒng)：Star8010工作站。但由于種種原因，此技術(shù)上的領(lǐng)先并未得到充份的重視，也沒有進(jìn)一步做商業(yè)化的應(yīng)用。

然而AppleComputer公司的創(chuàng)始人之一SteveJobs在參觀Xerox公司的PARC研究中心后，認(rèn)識(shí)到了GUI的重要性以及廣闊的市場(chǎng)前景，于是開始著手進(jìn)行自己的GUI系統(tǒng)研發(fā)工作，并于1983年研發(fā)成功第一個(gè)GUI系統(tǒng)：Lisa。不久，Apple又推出第二個(gè)GUI系統(tǒng)：Macintosh，這是世界上第一個(gè)成功的商用GUI系統(tǒng)。Apple公司在開發(fā)Macintosh時(shí)，出于市場(chǎng)戰(zhàn)略上的考量，只開發(fā)了能于Apple公司自己的計(jì)算機(jī)上作運(yùn)作的GUI系統(tǒng)，但當(dāng)時(shí)，基于Intelx86微處理器芯片的IBM兼容計(jì)算機(jī)已漸露頭角，因此就給了Microsoft公司所開發(fā)的Windows生存空間和市場(chǎng)。WindowsXP和WindowsServer2003是現(xiàn)在最新的Windows版本。WindowsServer2003有四個(gè)版本：WindowsServer2003Web服務(wù)器版本（WebEdition）、WindowsServer2003標(biāo)準(zhǔn)版（StandardEdition）、WindowsServer2003企業(yè)版（EnterpriseEdition）以及WindowsServer2003數(shù)據(jù)中心版（DatacenterEdition）。WebEdition主要是為網(wǎng)頁服務(wù)器（webhosting）設(shè)計(jì)的，而Datacenter是一個(gè)為極高端系統(tǒng)使用的。標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)版本則介于兩者中間。

WindowsCE系統(tǒng)是1996年開始設(shè)計(jì)的一款專門針對(duì)嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，最開始的時(shí)候微軟打算在Windows98和WindowsNT的基礎(chǔ)上修改，但是項(xiàng)目進(jìn)行不順利，后來經(jīng)過全新設(shè)計(jì)產(chǎn)生了WindowsCE系列產(chǎn)品其中包括后來的PocketPC以及Smartphone，嚴(yán)格的說WindowsCE只是一個(gè)操作系統(tǒng)的核心，在這個(gè)核心的基礎(chǔ)上發(fā)展了針對(duì)不通設(shè)備的不同版本的操作系統(tǒng)。微軟有一系列主動(dòng)的計(jì)劃：.NET