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1、跳转到第一页本课的本课的目的：目的：了了解解操操作作系系统统的的内内部部结结构构，掌掌握握操操作作系系统统的的设设计计方方法法，熟熟悉悉操操作作系系统统的的操操作作和和使使用用。OS(OperatingSystem)管管理理和和控控制制资资源源，是是用用户户与与计计算算机机之之间间的的交交互互通通道道。用用户户只只有有理理解解了了OS，才才能能方方便便地地、灵灵活活地地使使用用计计算算机机，掌掌握握了了OS提提供供给给用用户户的的各各种种功功能能强强大大的的系系统统服服务务，才才能能更更好好地地利利用用系系统统提提供供给给用用户户的的资资源源，运运行行自自己己的的程程序序，也也才才能能更更好好
2、地地在在OS的的基基础础上上建建立立自自己己的的应应用用系系统统，开开发发自自己己的的应应用用软软件。件。跳转到第一页第一章第一章 绪论绪论 本章首先介绍操作系统的发展过程，本章首先介绍操作系统的发展过程，旨在使学生从操作系统的的演变过程中对旨在使学生从操作系统的的演变过程中对操作系统的基本概念有一个初步的了解，操作系统的基本概念有一个初步的了解，并能从历史中看到操作系统的发展前景。并能从历史中看到操作系统的发展前景。接下来总结了操作系统的概念，概述了操接下来总结了操作系统的概念，概述了操作系统的基本功能和基本特征，最后介绍作系统的基本功能和基本特征，最后介绍了几种常见的操作系统类型。了几种常
3、见的操作系统类型。跳转到第一页1.1操作系统的形成与发展操作系统的形成与发展1.2什么是操作系统什么是操作系统1.3操作系统的功能和特性操作系统的功能和特性1.4操作系统的类型操作系统的类型本章主要内容 跳转到第一页你知道操作系统不能做什么?不做天气预报 不做房屋设计 不是编译程序总之，操作系统不直接解决最终具体应用总之，操作系统不直接解决最终具体应用问题，也不负责编译源程序，问题，也不负责编译源程序，.。你用过的操作系统能做什么你用过的操作系统能做什么?跳转到第一页操作系统操作系统 为你完成所有为你完成所有“硬件相关、应用无关硬件相关、应用无关”的工作，的工作，以给你以给你方便、效率、安全。
4、方便、效率、安全。跳转到第一页1.1 操作系统的形成与发展操作系统的形成与发展对对一一个个事事物物，了了解解它它的的过过去去，才才能能懂懂得得它它的的现现在在，也也才才能能预预见见它它的的将将来来。是是什什么么推推动动了了操操作作系系统统的的发发展展呢呢？操操作作系系统统在其发展过程中有什么变化呢？在其发展过程中有什么变化呢？1.1.1操作系统发展的基础操作系统发展的基础1.1.计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展2.2.计算机软件资源的发展计算机软件资源的发展3.3.应用环境与需求的发展应用环境与需求的发展1.1.2操作系统的发展过程操作系统的发展过程1.1.手工操作阶段手工操作阶段2.
5、2.单道批处理系统单道批处理系统3.3.多道程序系统多道程序系统跳转到第一页多多道道程程序序设设计计：把把一一个个以以上上的的作作程程序序同同时时存存放放在在主主存存中中，并并且且“同同时时”处处于于运运行行状状态态，这这些些作作业业共共享享处处理理机机时时间间和和外外部部设设备备等等资资源源。对对于于单单处处理理机机系系统统，多多道道程程序序的的特特点点：多多道道、宏宏观观上上并并行行、微微观观上上串串行行。在在批批处处理理系系统统中中采采用用多多道道程程序序技技术术，就就形成了多道批处理系统。形成了多道批处理系统。引入多道程序设计技术的引入多道程序设计技术的根本本目的目的是提高是提高CPU
6、的利用率，充分发的利用率，充分发挥并行性。包括程序之间、设备与挥并行性。包括程序之间、设备与CPU之间均并行工作之间均并行工作。例例1-1：设有设有A、B、C三道程序，其执行过程分别如下：三道程序，其执行过程分别如下：A：C11=30msI12=40msC13=10msB：C21=60msI22=30msC23=10msC：C31=20msI32=40msC33=20ms其中，其中，Cij表示内部计算过程，表示内部计算过程，Iij表示表示I/O操作，三者操作，三者的优先权顺序为的优先权顺序为ABC。结果结果跳转到第一页用户程序操作系统I/O操作t1t2t3t4t5t6t7t8结束中断I/O中断
7、请求I/O中断请求启动I/OI/O完成启动I/OI/O完成(a)单道程序运行情况(b)两道程序运行情况程序A程序B操作系统启动I/OA启动I/OB结束中断结 束 中断I/O中断请求I/O中断请求t1t2t3 t4t7t8t5t6t9t10I/OBI/OA启动I/OA跳转到第一页4.4.个人操作系统个人操作系统5.5.操作系统操作系统发展趋势发展趋势ms程序A程序B程序C3007080100120140130160180（1）个人操作系统；（2）嵌入式操作系统；（3）网络操作系统；（4）分布式操作系统；（5）智能型操作系统。跳转到第一页1.2 1.2 什么是操作系统什么是操作系统硬件OS应用软件
8、事物处理系统事物处理系统各种用户程序系统维护程序系统实用软件跳转到第一页OS的主要作用是：（介于用户和计算机之间）（1）管理系统资源：管理系统资源：CPU、主存、主存、I/O设备、文件。设备、文件。（2）使用户方便使用：为用户提供一个良好的接口。使用户方便使用：为用户提供一个良好的接口。（3）应最大限度地发挥系统资源有使用效率。应最大限度地发挥系统资源有使用效率。操操作作系系统统：是是直直接接控控制制和和管管理理计计算算机机硬硬、软软件件资资源源的的最最基基本本的的系系统统软软件件，它它合合理理地地组组织织计计算算机机的的工工作作流流程程，使使用用户户能能够够灵灵活活、方方便便和和有有效效地地
9、使使用用计计算算机机，使使整整个个计计算算机机系统能有效地运行。系统能有效地运行。跳转到第一页1.3操作系统的功能和特性操作系统的功能和特性1.3.1操作系统的功能操作系统的功能1进程管理进程管理2存储管理存储管理3设备管理设备管理4文件管理文件管理5用户接口用户接口1.3.2操作系统的基本特征操作系统的基本特征多道程序的多道程序的OS具有：具有：1.并发性，由于主存中存放多道程序，并同时处于运行状态，并发性，由于主存中存放多道程序，并同时处于运行状态，即并发运行。即并发运行。并行性：指两个或多个事件在同一时刻发生。并行性：指两个或多个事件在同一时刻发生。并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔
10、内发生。并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。2.共享性，并发运行的程序可共享系统资源。（共享性，并发运行的程序可共享系统资源。（“一段时间内一段时间内”的共享分为的共享分为“互斥互斥”和和“同时同时”）。）。3.不确定性，不确定性，OS面对的是各类随机事件。面对的是各类随机事件。跳转到第一页1.4 操作系统的类型操作系统的类型不同的硬件结构，不同的应用环境，应具有不同类型的不同的硬件结构，不同的应用环境，应具有不同类型的OS，以实现不同的追求目标，通常，将其分成七类：以实现不同的追求目标，通常，将其分成七类：1.4.1批处理系统批处理系统1工工作作方方式式：将将用用户户意意图图、数数
11、据据、程程序序利利用用系系统统提提供供的的作作业业控控制制命命令令提提交交给给操操作作员员，操操作作员员将将其其输输入入外外存存，由由OS控控制制、调调度度各各作作业业的的运运行行，最最后后输输出出结结果果。是是一一种种非非人人工工的的干干预预方方式式。有单道和多道批量系统。有单道和多道批量系统。2目标：是提高作业的吞吐量，同时兼顾作业的周转时间。目标：是提高作业的吞吐量，同时兼顾作业的周转时间。3特征：特征：“批量批量”，成批的完成。，成批的完成。4优点：作业吞吐量大，资源利用率高，优点：作业吞吐量大，资源利用率高，OS开销较小。开销较小。5缺点：使用户使用起来不太方便。缺点：使用户使用起来
12、不太方便。（1）交互能力较弱。）交互能力较弱。（2）作业的平均周转时间长。）作业的平均周转时间长。跳转到第一页1.4.2分时系统分时系统分分时时：把把CPU的的运运行行时时间间划划分分成成一一个个个个微微小小的的时时间间片片，并把这些时间片依次轮流的分配给各终端用户程序。并把这些时间片依次轮流的分配给各终端用户程序。1分分时时系系统统：多多个个用用户户同同时时使使用用同同一一台台计计算算机机，系系统统能能分分时时轮轮流流的的为为各各终终端端用用户户服服务务并并能能及及时时地地对对用用户户的的请请求求予予以以响应。响应。2设设计计目目标标：对对用用户户的的响响应应的的及及时时性性，及及时时地地响
13、响应应和和服服务于联机用户。务于联机用户。3特点：特点：（1）同时性（多路性）同时性（多路性）（2）及时性）及时性（3）独立性（独占性）独立性（独占性（4）交互性）交互性跳转到第一页1.4.3实时系统（立即、即时，具有专用性）实时系统（立即、即时，具有专用性）1按场合作用，分两类按场合作用，分两类（1）实时控制系统）实时控制系统（2）实时信息处理系统）实时信息处理系统2目标：实时响应及处理的能力和高可靠性。目标：实时响应及处理的能力和高可靠性。3特征：特征：（1）及时性）及时性（2）交互性）交互性（3）安全可靠性）安全可靠性（4）多路性）多路性跳转到第一页1.4.5网络操作系统网络操作系统互连
14、的、自治的、独立的协议控制下的协同工作。互连的、自治的、独立的协议控制下的协同工作。网网络络操操作作系系统统与与单单处处理理机机的的操操作作系系统统区区别别：网网络络管管理理、通通信信、资源共享、系统很安全、多种网络应用。资源共享、系统很安全、多种网络应用。1.4.4个个人计算机上的操作系统人计算机上的操作系统个个人人计计算算机机上上的的操操作作系系统统是是一一种种联联机机的的交交互互式式的的单单用用户户操操作作系系统统。由由于于是是个个人人专专用用，因因此此在在多多用用户户和和分分时时所所要要求求的的对对处处理理机机调调度度、存存储储保保护护方方面面将将会会简简单单的的多多。然然而而，由由于于个个人人计计算算机机的的普普及及，对对于于提提供供更更为为方方便便友友好好的的用用户户接接口口的的要要求求会会愈愈来来愈愈迫迫切切。随随着着多多媒媒体体技技术术的的引引入入，要要求求计计算算机机有有一一个个具有高速数据处理能力的实时多任务操作系统。具有高速数据处理能力的实时多任务操作系统。1.4.6分布式操作系统分布式操作系统高级的统一的操作系统、系统的透明性。高级的统一的操作系统、系统的透明性。1.4.7嵌入式操作系统嵌入式操作系统固化的软件，面向特定应用的、支持实时的多任务。固化的软件，面向特定应用的、支持实时的多任务。