操作系统原理教学ppt课件

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1、操作系统原理PrinciplesofOperatingSystem第一章概述计算机系统概述操作系统的形成与发展多道程序设计操作系统的功能与特性操作系统的类型现代操作系统1.1计算机系统概述硬件组织软件层次硬件组织中央处理机、存储器、I/O设备软件层次一、软件分类系统软件：实现资源的管理和控制程序的执行。应用软件：按特定需要专门编写的程序，完成特定功能。二、虚拟机的概念通过附加软件，把裸机改造成为功能更强、使用更为方便的机器。应用软件其它系统软件操作系统裸机三、硬件与软件的层次关系1.2操作系统的形成和发展操作系统的定义操作系统的发展阶段一、操作系统的定义控制和管理计算机系统资源

2、，方便用户使用计算机的程序集合。二、操作系统的形成和发展控制台一个用户一次完成一个功能（计算，I/O，用户思考/反应）程序通过卡片装入用户在控制台前调试程序第一阶段：手工操作阶段硬件非常昂贵，没有操作系统工作效率非常低每一用户都要自行编写涉及到硬件的源代码工作量大，难度高，易出错，需要大量人力和物力第二阶段：硬件昂贵，人力便宜简单批处理：装入程序、运行、打印结果、撤出、再重复用户把程序（卡片或磁带）交给负责调度的操作员（系统管理员）常驻监控程序自动地装入程序、运行、撤出作业多道程序批处理：在磁盘上多个作业等待运行多道程序-同时运行多个作业-选择若干作业准备运行（调度）并

3、装入内存（存储管理）-运行一个作业，当它等待时切换至内存中的另一个作业（如需安装磁带，等键按下）多道程序设计：多个用户共享系统增加：存储保护，重定位利用率高（多个作业）有必要采用并发程序设计技术操作系统成为研究焦点：需要处理复杂性第3阶段硬件较以前便宜，人力昂贵交互式分时处理一台计算机，多个便宜终端-所有用户可与系统立即交互-调试比较方便成功：一群计算机迷(Tomson,Ritchie)在贝尔实验室发展出了UNIX。第4阶段硬件非常便宜，人力昂贵目标：充分利用人和时间个人计算雏形CPU便宜到可在每台终端上安装，功能强大有效-成为大众的计算机放弃多道程序、并发和保护机制，使OS

4、回归简单使用户再次与系统交互增强文件系统响应时间、保护更为重要网络允许不同机器很容易共享资源-共享，安全1.3多道程序设计多道程序设计的概念引入多道程序设计的目的应用程序操作系统磁盘磁带t启动磁带中断处理启动磁盘中断处理CPU运行CPU空闲应用程序A操作系统磁盘磁带tCPU运行CPU空闲应用程序B启动磁盘AABABABB例在有一台CPU和两台输入/输出设备磁盘和磁带的多道程序系统中，同时投入运行2个程序A和B。这2个程序对CPU和磁盘和磁带的使用顺序和使用时间为：程序A：磁带（30S）、CPU（10S）、磁盘（30S）、CPU（10S）、磁带（20S）程序B：磁盘（20S）、C

5、PU（30S）、磁带（40S）假定：CPU、磁盘和磁带都能并行工作试问：1、程序A和B从投入运行到运行完成所用的时间分别是多少？2、CPU、磁盘和磁带的利用率是多少？程序A磁带30S程序B磁盘20SCPU20S空闲20SCPU10S磁带40S磁盘30SCPU10S磁带20S顺序执行时间A：100SB：90S并行执行时间120SCPU空闲20S使用40S空闲30S使用10S空闲20StCPU利用率50/120磁盘利用率50/120磁盘利用率90/1201.4操作系统的功能与特性一、操作系统的功能处理机管理存储管理设备管理文件管理二、操作系统的特性并行性：在计算机系统中同时存在多个

6、程序。宏观上，这些程序是同时在执行的微观上，任何时刻只有一个程序在执行即微观上这些程序在CPU上轮流执行共享性：操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源1.5操作系统的类型多道批处理操作系统分时系统实时系统网络操作系统分布式操作系统嵌入式操作系统一、多道批处理系统批处理系统中引入多道程序设计优点：系统吞吐量大，资源利用率高。缺点：平均周转时间长，用户不能与自己作业对话。三、分时系统一台主机上连接多个键盘显示终端，用户可以各自的终端，以交互方式使用计算机，共享计算机软硬资源。时间片：操作系统将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端

7、用户服务每次服务一个时间片分时操作系统特点多路性交互性“独占”性及时性同时有多个用户使用一台计算机宏观上：是多个人同时使用一个CPU微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU用户根据系统响应结果进一步提出新请求(用户直接干预每一步)用户感觉不到计算机为其他人服务系统对用户提出的请求及时响应四、实时系统设计实时操作系统要考虑：快速及时实时时钟管理连续的人机对话过载保护高度可靠性和安全实时操作系统分类：第一类：实时过程控制第二类：实时通信（信息）处理五、网络操作系统计算机网络网络操作系统功能计算机网