1-操作系統(tǒng)概述-2014-96030584解析

操作系統(tǒng)

operatingsystem教學目標

掌握操作系統(tǒng)的基本概念和名詞術語了解操作系統(tǒng)的功能與工作原理為操作系統(tǒng)的使用、管理、及應用開發(fā)打基礎為后續(xù)課程學習提供背景知識批處理分時Linux中斷嵌入式系統(tǒng)虛擬存儲器進程實時進程調度文件系統(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)的主要功能計算機系統(tǒng)層次結構一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成硬件是組成計算機的物質實體實際呈現(xiàn)在用戶面前的計算機是經過若干層軟件改造的計算機軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類操作系統(tǒng)用戶面對的計算機硬件操作系統(tǒng)虛擬機什么是操作系統(tǒng)是計算機最核心的系統(tǒng)軟件其功能是：有效地組織和管理計算機中的各種軟硬件資源合理地組織計算機工作流程，控制程序的執(zhí)行為用戶提供使用計算機的友好界面（各種服務功能）什么是操作系統(tǒng)把計算機硬件包裝起來，并擴展其功能，使其成為功能更強、使用更方便的計算機人們可以從更高層次對電腦進行操作，而不用關心其底層的運作幾乎所有的應用程序都是基于操作系統(tǒng)的計算機硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具基礎性平臺應用軟件計算機系統(tǒng)(層次結構)軟件硬件及固件（裸機）應用軟件系統(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)展歷史推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力手工操作階段單道批處理系統(tǒng)(simplebatchprocessing)多道批處理系統(tǒng)(multiprogrammingsystem)分時系統(tǒng)(time-sharingsystem)返回軟硬件技術的發(fā)展和用戶需求是推動操作系統(tǒng)不斷發(fā)展的動力主機紙帶機打印機引導帶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，獨占機器用戶：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…編程語言：機器語言、BASIC語言…問題：上機過程離不開人CPU利用率低（CPU等待用戶操作，等待外設）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)隊列監(jiān)控程序卡片機輸入設備用戶程序打印機業(yè)度作調外存（磁盤）硬件技術的發(fā)展內存軟盤輸入機工作方式先將若干用戶作業(yè)（程序及數(shù)據(jù)）放到外存，然后由一個調度程序依次將它們讀入內存執(zhí)行，從而把用戶從計算機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)”是指用戶提交給計算機系統(tǒng)的一個獨立的處理單位用戶程序＋數(shù)據(jù)＋作業(yè)控制語言優(yōu)點

輸入的一批作業(yè)可以自動地一個接一個地順序執(zhí)行，節(jié)省了人工干預時間，解決了人工操作與機器運行速度不匹配的矛盾，提高了主機利用率單道批處理$END$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和低速外設之間的矛盾。因等待I/O而浪費了CPU時間操作系統(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)輸入隊列調度程序卡片機輸入設備用戶程序1打印機用戶程序2用戶程序3作業(yè)輸出隊列

內存主機321核心思想讓計算機同時做幾件工作，充分利用計算機的各種資源，減少空閑狀態(tài)和等待狀態(tài)。多道概念在內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），當一道程序在執(zhí)行過程中遇到I/O操作時，系統(tǒng)就讓它在一旁等待，而啟動另一道程序運行，以減少CPU的空閑時間。操作系統(tǒng)發(fā)展史多道批處理系統(tǒng)的運行特征多道：內存中同時存放幾個作業(yè)宏觀上并行運行，微觀上輪流運行（交替使用CPU）作業(yè)輸入、輸出及主機的工作同時進行，并行工作多道批處理優(yōu)點：系統(tǒng)資源不再為單一程序獨占，而是為多個程序共享，提高了系統(tǒng)資源的利用率（CPU、內存…)作業(yè)吞吐量大：單位時間內完成的工作總量大問題：人機交互差（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，人力昂貴分時系統(tǒng)主機終端CPU輪流為終端用戶服務用戶通過“終端命令”親自指揮計算機工作“分時”的含義

指系統(tǒng)（特別是CPU）分時、輪流地為各個終端用戶服務，及時響應用戶的請求

特點是多個用戶分享使用同一臺計算機（多用戶）多個程序分時共享硬件和軟件資源（多任務）操作系統(tǒng)發(fā)展史實現(xiàn)了會話式的上機操作（以人為本）人機交互性好：在調試和運行程序時由用戶自己操作多個用戶分時（多用戶）共享主機：多個用戶同時使用用戶獨立性：對每個用戶而言好象獨占主機多個程序分時（多任務）前后臺程序共享系統(tǒng)資源（保證前臺）分時系統(tǒng)操作系統(tǒng)成型－綜合性的操作系統(tǒng)當前，操作系統(tǒng)正由單一型向復合類型發(fā)展，即兼有批處理、分時、以及網絡等功能操作系統(tǒng)的多樣化單道批處理多道批處理分時操作系統(tǒng)PC機操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)多處理機操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)基本功能進程和處理器管理－CPU和進程的調度存儲管理－存儲器（內存分配、虛擬存儲器技術）設備管理－外部設備（設備驅動程序、輸入輸出）文件管理－文件（文件的組織結構、權限、文件訪問）用戶接口－面向用戶（用戶操作界面，程序中調用接口)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算機提供了手段，操作系統(tǒng)也正是通過其接口封裝了系統(tǒng)的內在功能，并為用戶呈現(xiàn)了一臺功能更強、使用更加方便的計算機兩種類型的用戶接口（兩個層次）程序級的接口---系統(tǒng)提供了一組“系統(tǒng)調用”供用戶在編程時調用。通過這些系統(tǒng)調用，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---顯示當前目錄下的內容（文件和子目錄）C:\>CD---顯示或改變當前目錄C:\>PATH---顯示或設置可執(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)€人電腦上運行的操作系統(tǒng)22Windows系列操作系統(tǒng)類Unix操