1、第3章 操作系统,3.1 引论3.1.1 什么是操作系统 计算机硬件部分是指计算机物理装置本身，即包括处理机、存储器、输入输出设备(通称为IO设备)和各种通信设备。软件部分是指所有的程序和数据的集合，它们由计算机硬件来执行，用以完成某种特定的任务。,3.1.1 什么是操作系统,软件的作用是在硬件的基础上对硬件的性能进行扩充和完善。有了软件的支持后，用户可以用高级语言来编制程序、用简单的命令使用各种外部设备、用键盘和鼠标器与机器进行对话等。,计算机系统中的软件通常可分为系统软件和应用软件两大类：系统软件用于计算机管理、维护、控制和运行，如操作系统、数据库管理系统、语言处理系统以及例行服务程序等；
2、应用软件是用户为解决某一特定问题而编制的程序。,3.1.1 什么是操作系统,3.1.1 什么是操作系统,1手工操作阶段 将源程序卡片放进卡片读入机、启动卡片输入机、启动编译程序、读入数据卡片、启动编译好的目标程序、从打印机取得结果等。程序执行的速度主要依赖操作员的操作速度。,3.1.1 什么是操作系统,2早期批处理阶段(1)早期联机批处理 为减少人工操作时间，操作员事先把用户提交的作业组合成一批作业，利用常驻在内存中的监督程序，把这批作业顺序输入磁带中，然后逐个调入内存中运行并输出结果。,3.1.1 什么是操作系统,(2)早期脱机批处理 用一台价格较低、能力较弱的计算机，称为卫星机，将卡片或纸
3、带上的程序由卫星机转储到磁带上，再送到主机上执行，同时将结果送入到输出磁带上，再由卫星机将输出磁带的结果送到打印机或穿孔机上。,3.1.1 什么是操作系统,3.1.1 什么是操作系统,3.执行系统阶段(单道程序系统)通道是一种硬件，它控制一台或几台外部设备，使外部设备和内存之间能直接进行数据传输，而与中央处理机无关。中断技术使系统能暂时终止当前正在运行的程序，转向各种中断处理程序，而被中止的程序在一定条件下又能被重新恢复运行。各种中断程序以及负责输入输出的控制程序统称为执行系统。,3.1.1 什么是操作系统,4.多道程序系统 多道程序是指在一台机器上同时运行若干道程序。在单处理机系统中，系统按
4、照各个程序在各个时刻对资源的需求，决定在这些程序间分配时间，如果分配得当，可以得到资源的最佳利用，这类系统称为多流批处理监控系统。,3.1.1 什么是操作系统,3.1.1 什么是操作系统,操作系统是一种复杂的系统软件，它是用户与计算机之间的接口。从计算机系统管理方面看，引入操作系统是为了合理组织计算机工作流程，使计算机中的软硬件资源能为多个用户共享，最大限度地发挥计算机的使用效率；从计算机用户角度看，引入操作系统是为了给用户提供一个良好的工作环境，以便使用户程序的开发、调试、运行更加方便、灵活，从而提高用户的工作效率。,操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以
5、及方便用户使用的程序的集合。,3.1.1 什么是操作系统,312 操作系统的分类,通常把操作系统分成三大类：多道批处理系统分时系统实时系统,312 操作系统的分类,1多道批处理操作系统“多道”是指在计算机内存中同时可以存放多道作业；“批处理”是指用户与作业之间没有交互作用，用户不能直接控制作业的运行，一般称为“脱机操作”。,2分时系统 分时系统是指多个用户共享同一台计算机，它将计算机的中央处理机(CPU)在时间上分割成很小的时间段，每个时间段称为一个时间片，系统将CPU的时间片轮流分配给多个用户，每个用户通过终端使用同一台计算机，并通过终端直接控制程序运行，进行人与机器之间的交互。,312 操
6、作系统的分类,3实时系统 实时系统包括实时过程控制和实时信息处理两种。当计算机直接用于工业控制系统或事务处理系统时，要采用实时操作系统。这类系统要求计算机能对外部发生的随机事件作出及时响应，并对它进行处理。,312 操作系统的分类,1操作系统的功能处理机管理存储管理设备管理文件管理功能用户接口功能,313 操作系统的功能和特性,(1)处理器管理 在多道程序系统中，多个程序同时执行，如何把CPU的时间合理地分配给各个程序是处理机管理要解决的问题，它主要解决CPU的分配策略、实施方法以及资源的分配和回收问题。,313 操作系统的功能和特性,(2)存储管理 主要解决多道程序在内存中的分配，保证各道程
7、序互不冲突，并且通过对内外存的联合管理来扩大存储空间。,313 操作系统的功能和特性,(3)设备管理 现代计算机系统都配置多种IO设备，它们具有各不相同的操作性能，设备管理的功能是根据一定的分配原则把设备分配给请求IO的作业，并且为用户使用各种IO设备提供简单方便的命令。,313 操作系统的功能和特性,(4)文件管理 文件管理又称为文件系统，计算机中的各种程序和数据均是计算机的软件资源，它们都以文件形式存放在外存中。文件管理的基本功能是实现对文件的存取和检索，为用户提供灵活方便的操作命令以及实现文件共享、安全、保密等措施。,313 操作系统的功能和特性,(5)用户接口 程序接口 操作系统为用户
8、提供一组系统调用命令，它可以供用户在程序中直接调用，通过系统调用命令向系统提出各种资源请求和服务请求。,313 操作系统的功能和特性,(5)用户接口 作业控制语言和操作命令 在批处理系统中，由于用户无法在程序运行过程中与系统交互，因此必须在提交运行作业的同时，按系统提供的作业控制语言编写作业说明书，告知系统本作业的运行意图及要求的服务。在分时和实时系统中，用户可通过终端和键盘向系统发出各种命令以提出各种操作请求。,313 操作系统的功能和特性,(5)用户接口 图形接口 用多窗口系统向用户提供友善的、菜单、工具和对话框驱动的，具有图形功能的用户接口，用户可以用键盘快捷键输入命令，也可以按动鼠标执
9、行命令，以实现各种操作请求。,313 操作系统的功能和特性,2操作系统的特性(1)并发性“并发性”是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；“并行性”是指两个或多个事件在同一时刻发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。,313 操作系统的功能和特性,(2)共享性 并发活动的目的是达到共享资源和信息。例如多道程序对CPU、主存以及外设的共享。此外还有多个用户共享一个程序副本、多个用户共享同一数据库等。,313 操作系统的功能和特性,(3)不确定性（异步性）不确定性与确定性是相互依存的，对于计算机的使用者来说要求计算结果是确定的，即对于同一个程序、相同的数据，不论何时运行都应产生相同的结果。从这个意义上看，操作系统应当是确定的。,313 操作系统的功能和特性,另一方面，它又必须对发生的不可预测事件进行响应，例如多道程序运行过程中提出对资源的请求，对程序运行中产生错误的处理以及各种外部设备的中断请求等都是不确定的，而操作系统必须随时响应并及时处理这类事件，并确保在处理任何一种事件序列中正确执行各道程序。,313 操作系统的功能和特性,(4)虚拟性(5)可靠及安全性(6)可维护性(7)扩充性,313 操作系统的功能和特性,
