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1、第一章操作系统概述 1.1操作系统的概念1.1.1操作系统的地位如图1－1所示. 操作系统是与计算机硬件关系最为密切的一个基本软件，是对硬件机器的第一次扩充.注意上图表示的层次关系具有穿透性：如图1-2所示． 1.1.2操作系统的作用1.管理系统中的各种资源2.为用户提供良好的界面1.1.3操作系统的定义定义：操作系统是位于硬件层之上,所有其它软件层之下的一个系统软件,是管理系统中各种软件和硬件资源使其得以充分利用,方便用户使用计算机系统的程序集合.1.2操作系统的历史操作系统经历了从无到有、由功能单纯到功能完整的演变过程,并且还处于进一步的发展之中.1.2.1操作系统的产生几个主要
2、阶段.1.手工操作阶段(40年代)两个缺点:(1)用户在其作业处理的整个过程中独享系统中的全部资源;(2)手工操作所需的时间很长.2.成批处理阶段(50年代)(1)联机批处理:工作原理如下:操作员将若干个作业合成一批,并将其卡片依次放到读卡机上,监督程序通过内存将这一批作业传送到磁带机上,输入完毕后监督程序开始处理这一批作业.它自动地将第一个作业读入内存,并对该作业的程序进行汇编或编译,然后将产生的目标程序与所需要的例行子程序连接装配在一起,继而执行该程序,计算完成之后输出其结果.第一个作业处理完毕后立即开始处理第二个作业,如此重复直到所有作业处理完毕.(2)脱机批处理:为了克服联机
3、批处理的缺点,引入了脱机批处理.它的思想是把输入输出操作交给一个功能较为单纯的卫星机去做,使主机从繁琐耗时的输入输出操作中解脱出来.其基本原理如图1－3所示. 在此阶段,其它软件也有了相应的发展.如输入输出标准程序、高级语言编译程序、连接装配程序等.3.执行系统阶段(60年代初期)仍有一些缺点:如需要额外的卫星机,磁带机的装卸需要手工操作等.在60年代初期,硬件在两方面取得了重要的进展,一是通道的引入,二是通道中断主机功能的出现.通道也称I/O处理机,它具有自己的指令系统和运控部件,与处理机共享内存资源.通道可以受处理机的委托执行通道程序完成输入输出操作,通道的I/O操作可以同处
4、理机的计算工作完全并行,并在I/O操作完成时向处理机发出中断请求.这样，作业由读卡机到磁带机的传输以及结果由磁带机到打印机的传输可由通道完成，这既非联机，也非脱机，称作“假脱机”或“伪脱机”．通道取代了卫星机,也免去了手工装卸磁带的麻烦.执行系统是操作系统的初级阶段,它为操作系统的最终形成奠定了基础. 1.2.2操作系统的完善1.多道成批处理系统(60年代初期)2.分时系统(60年代初中期)分时系统由一个主机和若干个与其相联的终端所构成,用户可在终端上输入和运行他(她)的程序,系统采用对话的方式为各个终端上的用户服务,便于程序的动态修改和调试,缩短了程序的处理周期.由于多个终端用户可
5、以同时使用同一个系统,因而分时系统也是以多道程序设计为基础的.3.实时处理系统(60年代中期)在60年代中期,集成电路取代了分立元件,计算机进入了第三代.由于性能的提高,计算机的应用范围迅速扩大.从传统的科技计算扩展到商业数据处理,进而深入到各行各业,例如工业自动控制、医疗诊断、航班订票等.这样就出现了实时操作系统.4.通用操作系统(60年代后期)通用操作系统可以同时处理实时任务、接受终端请求、运行成批作业.当然,通用操作系统更加庞大、更加复杂、造价也更高. 1.2.3操作系统的发展70年代至今,人们已经成功地设计出许多优秀的实用操作系统,例如:Atlas(英国曼彻斯特大学)、XDS
6、-940(美国UCBerkeley)、THE(E.W.Dijkstra,荷兰)、RC-4000(P.B.Hansen,丹麦)、CTSS(美国MIT)、Multics(美国MIT)、OS/360(美国IBM)、VMS(美国DEC)、GCOS-8(美国Honeywell)、B7000MCP(德国Broughs)、OS/2(美国IBM)、UNIX(美国BellLabs)、Windows(美国微软)、Linux(自由软件)等.1. 硬件体系结构由集中向分散发展，出现了计算机网络。2.随着微处理机技术的迅猛发展，家庭和商用的微型计算机机得到了广泛普及.3.多处理机并行成为必然选择．4．嵌入式和
7、智能卡操作系统应运而生．1.3操作系统的特性 1.3.1程序并发性(programconcurrency)所谓程序并发是指在计算机系统中同时存在有多个程序,宏观上看来,这些程序是同时向前推进的.程序的并发性具体体现在如下两个方面:(1)用户程序与用户程序之间并发执行;(2)用户程序与操作系统程序之间并发执行.1.3.2资源共享性(resourcesharing)所谓资源共享是指操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源.这种共享是在操作系统的控制下实现
