第一章操作系統(tǒng)概述

第一章操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用一、操作系統(tǒng)的定義（作用）?OS是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件第一層軟件，對硬件功能的首次擴(kuò)充應(yīng)用程序?qū)嵱贸绦虿僮飨到y(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者終端用戶程序員應(yīng)用程序?qū)嵱贸绦虿僮飨到y(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者終端用戶程序員圖1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次視圖OS是一些程序模塊的集合，這些程序模塊的作用是：（1）有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件和軟件的資源。（2）合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程控制程序的執(zhí)行，如：指令和數(shù)據(jù)裝入主存，1/0設(shè)備和文件初始化，I/O設(shè)備的訪問，對文件的訪問。向用戶提供各種服務(wù)的功能：如提供多種工具（編輯器，調(diào)試器等）各種系統(tǒng)調(diào)用。OS的目的是使用戶能夠靈活方便和有效地使用計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。二、操作系統(tǒng)的功能（0S是計(jì)算機(jī)資源的管理者）（P17）1、CPU管理多道程序技術(shù)進(jìn)程管理、調(diào)度、（虛擬處理機(jī)管理）2、存儲管理多個(gè)程序共享內(nèi)存資源（互不干擾共享）內(nèi)存擴(kuò)充（虛擬存儲管理）3、文件管理——資源（信息資源）文件安全訪問管理文件存儲空間管理4、設(shè)備管理對I/O設(shè)備管理（設(shè)備分配，設(shè)備驅(qū)動(dòng)）虛擬設(shè)備管理三．操作系統(tǒng)特征并發(fā)：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)程序，從宏觀上看這些程序是同時(shí)在執(zhí)行的。從微觀上講任何時(shí)刻只有一個(gè)程序在執(zhí)行，微觀上說這些程序在CPU上輪流執(zhí)行。并行：（與并發(fā)相同，但多指硬件支持）共享：操作系統(tǒng)與多個(gè)用戶的程序共同使用計(jì)算機(jī)上的資源。操作系統(tǒng)的目標(biāo)?方便性:用戶界面?有效性：系統(tǒng)效率（如CPU用的充足與否）

資源利用率（如內(nèi)存，外部設(shè)備是否忙碌）?可擴(kuò)充性?開放性操作系統(tǒng)發(fā)展過程外圍機(jī)輸出設(shè)備外圍機(jī)輸出設(shè)備一．手工操作階段人工處理上、下作業(yè)操作二、脫機(jī)輸入輸出方式輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤三、監(jiān)督程序（單道批處理系統(tǒng)）——操作系統(tǒng)的雛形?一批作業(yè)（任務(wù)）同時(shí)提交?由監(jiān)督程序處理作業(yè)切換工作?單道一內(nèi)存中只存一道作業(yè)的程序，一道作業(yè)完成后才調(diào)入下一道作業(yè)（P6圖（P6圖1-4）單道批處理系統(tǒng)的處理流程單道程序運(yùn)行過程：cpu運(yùn)行等待I/O執(zhí)行cpu運(yùn)行等待I/O執(zhí)行時(shí)間（a）單道程序設(shè)計(jì)?四、多道批處理——現(xiàn)代意義上的操作系統(tǒng)出現(xiàn)?多道一多道程序同時(shí)存在于主存之中，由CPU以切換方式為之服務(wù)，使的多個(gè)程序可以同時(shí)執(zhí)行。程序A運(yùn)行等待運(yùn)行等待程序B等待運(yùn)行等待運(yùn)行等待程序C等待運(yùn)行等待運(yùn)行等待運(yùn)行A運(yùn)行B運(yùn)行C等待A運(yùn)行B運(yùn)行C時(shí)間?(c)三個(gè)程序的多道程序設(shè)計(jì)?多道批處理一一OS管理多道程序共享計(jì)算機(jī)資源的各種問題(OS同時(shí)接收一批作業(yè))五、分時(shí)系統(tǒng)?交互一多個(gè)用戶通過終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)交互作用來運(yùn)行自己的作業(yè)，并且共享一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就好像每個(gè)用戶都擁有一臺計(jì)算機(jī)。?分時(shí)一一OS以分時(shí)方式響應(yīng)各終端用戶的請求。六、實(shí)時(shí)系統(tǒng)一一專用?用于生產(chǎn)控制和實(shí)時(shí)處理?實(shí)時(shí)性一一能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請求操作系統(tǒng)的分類一、批處理系統(tǒng)一成批性，早期單道，現(xiàn)代多道。?多道：成批性，用戶不能干預(yù)自己的作業(yè)。?優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)流程自動(dòng)化系統(tǒng)效率高，吞吐率高。?缺點(diǎn)：無交互手段，調(diào)試?yán)щy。二、分時(shí)系統(tǒng)一一交互性?多路性：多個(gè)用戶可以同時(shí)使用一臺計(jì)算機(jī)，每個(gè)用戶輸流使用一個(gè)時(shí)間片。?獨(dú)立性：各個(gè)用戶互不干擾，獨(dú)立占用各自的終端操作。?及時(shí)性：系統(tǒng)對用戶的請求及時(shí)響應(yīng)。?交互性：用戶可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。三、實(shí)時(shí)系統(tǒng)一一實(shí)時(shí)性?實(shí)時(shí)性：能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請求：在規(guī)定的嚴(yán)格時(shí)間內(nèi)完成對事情的處理?高可靠性。分類：第一類：多用于實(shí)時(shí)控制上

第二類：用于實(shí)時(shí)信息四、微機(jī)操作系統(tǒng)單用戶、多任務(wù)（多道）操作系統(tǒng)五、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)?在各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上加上網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享及各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。?一般沒有統(tǒng)一的操作系統(tǒng)六、分布式操作系統(tǒng)?把大量的計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連結(jié)在一起，可以獲得極高的運(yùn)算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。?統(tǒng)一的操作系統(tǒng)來管理分布在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)資源。用戶使用分布式交流感覺像是一臺計(jì)算機(jī)，分布式系統(tǒng)中多個(gè)主機(jī)都處于平等地位。七、嵌入式操作系統(tǒng)、掌上電腦嵌入式計(jì)算機(jī)是專用于實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理某個(gè)設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)，如各種家用電器、工業(yè)過程控制，手持電子產(chǎn)品等。嵌入式OS是在嵌入式交流環(huán)境中，對整個(gè)嵌入式系統(tǒng)以及對它所操作、控制和各種部件裝置等交流進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)變、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。特點(diǎn)：微型化。?專業(yè)化?實(shí)時(shí)性?高可靠性?可剪裁性、命令接口、程序接口、圖形接口、命令接口、程序接口、圖形接口命令接口程序接口圖形接口OS系統(tǒng)調(diào)用P22—P23自學(xué)P291—319（第10章）P448—P495（第15章）學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)方法一、學(xué)習(xí)外部特性——了解操作系統(tǒng)功能OS的界面命令、系統(tǒng)調(diào)用圖形界面?提出問題（OS如何實(shí)現(xiàn)這些功能）二、學(xué)習(xí)內(nèi)在特性?內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方法OS軟件結(jié)構(gòu)三、資源管理觀點(diǎn)?多道，資源的共享管理：有哪些功能、有哪些問題?如何分配和回收資源?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（用于登記資源使用情況）?分配策略、具體算法四、基本原理與實(shí)用操作系統(tǒng)關(guān)系?