1-操作系統(tǒng)概述-2014-96030584解析

操作系統(tǒng)

operatingsystem教學(xué)目標(biāo)

掌握操作系統(tǒng)的基本概念和名詞術(shù)語了解操作系統(tǒng)的功能與工作原理為操作系統(tǒng)的使用、管理、及應(yīng)用開發(fā)打基礎(chǔ)為后續(xù)課程學(xué)習(xí)提供背景知識批處理分時(shí)Linux中斷嵌入式系統(tǒng)虛擬存儲器進(jìn)程實(shí)時(shí)進(jìn)程調(diào)度文件系統(tǒng)線程即插即用第一講操作系統(tǒng)概述

什么是操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)發(fā)展史操作系統(tǒng)的主要類型操作系統(tǒng)的主要功能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成硬件是組成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)實(shí)體實(shí)際呈現(xiàn)在用戶面前的計(jì)算機(jī)是經(jīng)過若干層軟件改造的計(jì)算機(jī)軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類操作系統(tǒng)用戶面對的計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)虛擬機(jī)什么是操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)最核心的系統(tǒng)軟件其功能是：有效地組織和管理計(jì)算機(jī)中的各種軟硬件資源合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行為用戶提供使用計(jì)算機(jī)的友好界面（各種服務(wù)功能）什么是操作系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)硬件包裝起來，并擴(kuò)展其功能，使其成為功能更強(qiáng)、使用更方便的計(jì)算機(jī)人們可以從更高層次對電腦進(jìn)行操作，而不用關(guān)心其底層的運(yùn)作幾乎所有的應(yīng)用程序都是基于操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具基礎(chǔ)性平臺應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(層次結(jié)構(gòu))軟件硬件及固件（裸機(jī)）應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件編輯軟件/編譯軟件…操作系統(tǒng)工具軟件…專業(yè)軟件…常見操作系統(tǒng)DebianFreeBSDDBSLINUXMACOSXMandrakeOpenBSDRedHatSolarisSuSEWINDOWSDebianFreeBSDDBSLINUXMACOSXMandrakeOpenBSDRedHatSolarisSuSEWINDOWS操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ止げ僮麟A段單道批處理系統(tǒng)(simplebatchprocessing)多道批處理系統(tǒng)(multiprogrammingsystem)分時(shí)系統(tǒng)(time-sharingsystem)返回軟硬件技術(shù)的發(fā)展和用戶需求是推動(dòng)操作系統(tǒng)不斷發(fā)展的動(dòng)力主機(jī)紙帶機(jī)打印機(jī)引導(dǎo)帶BASIC解釋程序帶用戶程序帶數(shù)據(jù)帶操作系統(tǒng)發(fā)展史背景：1946~50年代，硬件非常昂貴，沒有操作系統(tǒng)工作方式：手工操作，獨(dú)占機(jī)器用戶：既是程序員，又是操作員系統(tǒng)配置輸入輸出：紙帶、卡片、打印機(jī)…編程語言：機(jī)器語言、BASIC語言…問題：上機(jī)過程離不開人CPU利用率低（CPU等待用戶操作，等待外設(shè)）手工操作階段操作系統(tǒng)發(fā)展史背景50年代末~60年代中硬件技術(shù)支持－外存儲器（磁帶、硬盤）軟件支持－出現(xiàn)了管理軟件（監(jiān)控程序）單道批處理作業(yè)隊(duì)列監(jiān)控程序卡片機(jī)輸入設(shè)備用戶程序打印機(jī)業(yè)度作調(diào)外存（磁盤）硬件技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存軟盤輸入機(jī)工作方式先將若干用戶作業(yè)（程序及數(shù)據(jù)）放到外存，然后由一個(gè)調(diào)度程序依次將它們讀入內(nèi)存執(zhí)行，從而把用戶從計(jì)算機(jī)前解脫出來串行地執(zhí)行作業(yè)，因而稱為是“單道批處理”操作系統(tǒng)發(fā)展史批處理中的作業(yè)概念：“作業(yè)”是指用戶提交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立的處理單位用戶程序＋數(shù)據(jù)＋作業(yè)控制語言優(yōu)點(diǎn)

輸入的一批作業(yè)可以自動(dòng)地一個(gè)接一個(gè)地順序執(zhí)行，節(jié)省了人工干預(yù)時(shí)間，解決了人工操作與機(jī)器運(yùn)行速度不匹配的矛盾，提高了主機(jī)利用率單道批處理$END$RUN$LOAD$FORTRAN$JOB,JOBNAME=…數(shù)據(jù)卡片程序卡片作業(yè)控制語言問題：CPU利用率不高，主要原因是高速主機(jī)和低速外設(shè)之間的矛盾。因等待I/O而浪費(fèi)了CPU時(shí)間操作系統(tǒng)發(fā)展史背景：60年代中~70年代中（集成電路）利用多道批處理提高資源的利用率。(源于中斷、通道、磁盤的引入)多道批處理作業(yè)輸入隊(duì)列調(diào)度程序卡片機(jī)輸入設(shè)備用戶程序1打印機(jī)用戶程序2用戶程序3作業(yè)輸出隊(duì)列

內(nèi)存主機(jī)321核心思想讓計(jì)算機(jī)同時(shí)做幾件工作，充分利用計(jì)算機(jī)的各種資源，減少空閑狀態(tài)和等待狀態(tài)。多道概念在內(nèi)存中保持若干道程序，并使這些程序交替執(zhí)行（輪流使用CPU），當(dāng)一道程序在執(zhí)行過程中遇到I/O操作時(shí)，系統(tǒng)就讓它在一旁等待，而啟動(dòng)另一道程序運(yùn)行，以減少CPU的空閑時(shí)間。操作系統(tǒng)發(fā)展史多道批處理系統(tǒng)的運(yùn)行特征多道：內(nèi)存中同時(shí)存放幾個(gè)作業(yè)宏觀上并行運(yùn)行，微觀上輪流運(yùn)行（交替使用CPU）作業(yè)輸入、輸出及主機(jī)的工作同時(shí)進(jìn)行，并行工作多道批處理優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)資源不再為單一程序獨(dú)占，而是為多個(gè)程序共享，提高了系統(tǒng)資源的利用率（CPU、內(nèi)存…)作業(yè)吞吐量大：單位時(shí)間內(nèi)完成的工作總量大問題：人機(jī)交互差（重視了系統(tǒng)資源的利用，忽視了人的因素）操作系統(tǒng)發(fā)展史背景：70年代中期至今硬件較以前便宜，人力昂貴分時(shí)系統(tǒng)主機(jī)終端CPU輪流為終端用戶服務(wù)用戶通過“終端命令”親自指揮計(jì)算機(jī)工作“分時(shí)”的含義

指系統(tǒng)（特別是CPU）分時(shí)、輪流地為各個(gè)終端用戶服務(wù)，及時(shí)響應(yīng)用戶的請求

特點(diǎn)是多個(gè)用戶分享使用同一臺計(jì)算機(jī)（多用戶）多個(gè)程序分時(shí)共享硬件和軟件資源（多任務(wù)）操作系統(tǒng)發(fā)展史實(shí)現(xiàn)了會話式的上機(jī)操作（以人為本）人機(jī)交互性好：在調(diào)試和運(yùn)行程序時(shí)由用戶自己操作多個(gè)用戶分時(shí)（多用戶）共享主機(jī)：多個(gè)用戶同時(shí)使用用戶獨(dú)立性：對每個(gè)用戶而言好象獨(dú)占主機(jī)多個(gè)程序分時(shí)（多任務(wù)）前后臺程序共享系統(tǒng)資源（保證前臺）分時(shí)系統(tǒng)操作系統(tǒng)成型－綜合性的操作系統(tǒng)當(dāng)前，操作系統(tǒng)正由單一型向復(fù)合類型發(fā)展，即兼有批處理、分時(shí)、以及網(wǎng)絡(luò)等功能操作系統(tǒng)的多樣化單道批處理多道批處理分時(shí)操作系統(tǒng)PC機(jī)操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)多處理機(jī)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)基本功能進(jìn)程和處理器管理－CPU和進(jìn)程的調(diào)度存儲管理－存儲器（內(nèi)存分配、虛擬存儲器技術(shù)）設(shè)備管理－外部設(shè)備（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、輸入輸出）文件管理－文件（文件的組織結(jié)構(gòu)、權(quán)限、文件訪問）用戶接口－面向用戶（用戶操作界面，程序中調(diào)用接口)操作系統(tǒng)的用戶接口操作系統(tǒng)通過用戶接口為用戶使用計(jì)算機(jī)提供了手段，操作系統(tǒng)也正是通過其接口封裝了系統(tǒng)的內(nèi)在功能，并為用戶呈現(xiàn)了一臺功能更強(qiáng)、使用更加方便的計(jì)算機(jī)兩種類型的用戶接口（兩個(gè)層次）程序級的接口---系統(tǒng)提供了一組“系統(tǒng)調(diào)用”供用戶在編程時(shí)調(diào)用。通過這些系統(tǒng)調(diào)用，用戶可以在程序中訪問系統(tǒng)的一些資源（包括文件），或要求操作系統(tǒng)完成一些特定的功能。作業(yè)級接口---操作系統(tǒng)用戶界面用戶界面是用戶直接感受到的操作系統(tǒng)外觀和上機(jī)環(huán)境，它通常有兩種形式：終端命令和圖形用戶界面操作系統(tǒng)的用戶接口終端命令DOS命令（運(yùn)行cmd）C:\>HELP---列表顯示常用的終端命令C:\>HELP<命令名>---顯示指定命令的幫助信息C:\>DIR---顯示當(dāng)前目錄下的內(nèi)容（文件和子目錄）C:\>CD---顯示或改變當(dāng)前目錄C:\>PATH---顯示或設(shè)置可執(zhí)行文件的搜索路徑C:\>EXIT---退出終端命令執(zhí)行環(huán)境操作系統(tǒng)的用戶接口圖形用戶界面?zhèn)€人電腦上運(yùn)行的操作系統(tǒng)22Windows系列操作系統(tǒng)類Unix操