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1、Operating SystemOperating SystemPage 12023/2/17Operating SystemOperating SystemOperating System你知道哪些操作系统？qUnixHP-UX-HPAIX-IBMSolaris Open Solaris-SunOS-SunBSD系列（FreeBSD、NetBSD、OpenBSD）qLinuxq苹果苹果 Mac OS X：猎豹(Cheetah)美洲豹(Puma)美洲虎(Jaguar)黑豹(Panther)虎(Tiger)豹(Leopard)雪豹(Snow Leopard)狮(Lion)美洲狮(Mountain
2、 Lion)巨浪(Mavericks)优胜美地(Yosemite)qWindowsPage 22023/2/17Operating SystemOperating SystemPage 32023/2/17Operating SystemOperating System20152015年年年年7 7月全球桌面操作系统占比月全球桌面操作系统占比月全球桌面操作系统占比月全球桌面操作系统占比Page 42023/2/17Operating SystemOperating System讨论讨论qWindows和Mac系统的优缺点？vWindows先入为主，易用性高vWindows上软硬件丰富：软件包括
3、各类插件和游戏v安全性：windows的漏洞、黑客攻击、流氓软件多，稳定性差Page 52023/2/17Operating SystemOperating System迫切需要国产操作系统迫切需要国产操作系统迫切需要国产操作系统迫切需要国产操作系统q20142014年上半年政府首次明确提出：年上半年政府首次明确提出：“所有计算机类所有计算机类产品不允许安装产品不允许安装Windows 8Windows 8操作系统。操作系统。”棱镜事件已经给各个国家敲响警钟q苹果公司承认系统留有后门还敢自拍艳照、发暧昧苹果公司承认系统留有后门还敢自拍艳照、发暧昧短信吗？短信吗？苹果公司可通过留在苹果手机系统中
4、的后门，在用户不知情的情况下提取iPhone中短信、通讯录和照片等个人数据。Page 62023/2/17Operating SystemOperating System国产操作系统国产操作系统国产操作系统国产操作系统Page 72023/2/172014-12-20 来源：来源：中国信息产业网中国信息产业网，戴尔近日宣，戴尔近日宣布与国内操作系统厂商中标软件有限公司签署合作协布与国内操作系统厂商中标软件有限公司签署合作协议，计划在戴尔商用电脑系列产品预装基于议，计划在戴尔商用电脑系列产品预装基于Lunix的的中标麒麟操作系统中标麒麟操作系统Operating SystemOperating
5、System 国产操作系统是以Linux 为基础二次开发的操作系统。国内暂且还没有独立开发系统。q主要产品主要产品1 深度Linux（Deepin）2 红旗Linux（RedflagLinux）：2014年2月10日解散，2014年8月被收购3.中标麒麟（NeoKylin)：上海中标软件有限公司发布的面向桌面应用的操作系统产品4.银河麒麟：是由国防科技大学、中软公司、联想公司、浪潮集团和民族恒星公司合作研制的5.起点操作系统（StartOS 原雨林木风OS）；6.凝思磐石安全操作系统；。Page 82023/2/17国产操作系统国产操作系统国产操作系统国产操作系统Operating Syste
6、mOperating System常见智能手机操作系统常见智能手机操作系统常见智能手机操作系统常见智能手机操作系统qiOS是由苹果公司为iPhone开发的操作系统q Android是Google开发的基于Linux平台的开源手机操作系统Page 92023/2/17Operating SystemOperating SystemPage 102023/2/17操作系统的地位操作系统的地位操作系统的地位操作系统的地位紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）Operating SystemOperating SystemPage 112023/2/17什么是操作系统？操作系统的定
7、义什么是操作系统？操作系统的定义q是计算机系统的总管家是计算机系统的总管家v管理计算机的软硬件资源管理计算机的软硬件资源v方便用户使用计算机方便用户使用计算机v的系统软件的系统软件Operating SystemOperating SystemPage 122023/2/17 操作系统是现代计算机最重要的大型系统软件之一操作系统是现代计算机最重要的大型系统软件之一q操作系统这门课程主要讲述操作系统的操作系统这门课程主要讲述操作系统的工作原理工作原理，包括包括进程管理进程管理、存储管理存储管理、I/O设备管理设备管理、文件管文件管理理。课程性质与教学目的课程性质与教学目的Operating Sy
8、stemOperating SystemPage 132023/2/17前期课程及后续课程前期课程及后续课程q前期课程前期课程 高级语言程序设计高级语言程序设计 数据结构数据结构 计算机组成原理计算机组成原理或或微机原理微机原理Operating SystemOperating SystemPage 142023/2/17q课程特点课程特点：1.内容庞杂、涉及面广内容庞杂、涉及面广 2.理论性强，实践难度较大理论性强，实践难度较大Operating SystemOperating SystemPage 152023/2/17q学习方法学习方法 1.抓住一个基本点：抓住一个基本点：OS在计算机系
9、统中的地位在计算机系统中的地位 2.牢记两根红线：牢记两根红线：面向系统面向系统提高资源利用率提高资源利用率 面向用户面向用户提供良好的用户界面，方便用户提供良好的用户界面，方便用户 What Why HowOperating SystemOperating SystemPage 162023/2/17q学习要求学习要求 上课认真听讲！上课认真听讲！q成绩分配成绩分配 期末考试占期末考试占60%，平时与上机实习占，平时与上机实习占40%Operating SystemOperating SystemPage 172023/2/17教材教材 q计算机操作系统计算机操作系统，汤小丹、梁红兵、哲凤屏
10、、，汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛，西安电子科技大学出版社，第四版汤子瀛，西安电子科技大学出版社，第四版Operating SystemOperating SystemPage 182023/2/17参考书目参考书目q操作系统原理操作系统原理，苏开根等，武汉大学出版社，苏开根等，武汉大学出版社 q操作系统操作系统，冯耀霖，杜舜国，西安电子科技，冯耀霖，杜舜国，西安电子科技大学出版社大学出版社q操作系统概念操作系统概念，美美Abraham Silberschatz,Peter Baer Galvin,Greg Gagne著，郑扣根译，高等教育出版社郑扣根译，高等教育出版社Operating Sy
11、stemOperating SystemPage 192023/2/17课程主要内容课程主要内容q操作系统引论操作系统引论q进程管理进程管理q处理机调度与死锁处理机调度与死锁q存储器管理存储器管理q设备管理设备管理q文件管理文件管理q磁盘存储器管理磁盘存储器管理q操作系统接口（略讲）操作系统接口（略讲）操作系统的功能操作系统的功能管理系统软硬件资源管理系统软硬件资源向用户提供服务向用户提供服务Operating SystemOperating SystemPage 202023/2/17Operating SystemOperating SystemPage 212023/2/17操作系统的地
12、位操作系统的地位操作系统的地位操作系统的地位紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）第一章第一章第一章第一章 操作系统引论操作系统引论操作系统引论操作系统引论Operating SystemOperating SystemPage 222023/2/17第一章第一章 操作系统引论操作系统引论1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特征操作系统的基本特征1.4 操作系统的主要功能操作系统的主要功能1.5 操作系统的结构设计操作系统的结构设计Operating SystemOperating SystemP
13、age 232023/2/17操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用q操作系统的目标操作系统的目标q操作系统的作用操作系统的作用q推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力Operating SystemOperating SystemPage 242023/2/17操作系统目标操作系统目标操作系统目标操作系统目标q方便性（用户的观点）方便性（用户的观点）v提供提供良好良好的、的、一致一致的用户的用户接口接口，弥补硬件系统的类型和数量差别，弥补硬件系统的类型和数量差别，使计算机更容易使用使计算机更容易使用q有效性（系统管理人员的观点）有效性（
14、系统管理人员的观点）v提高系统资源提高系统资源(CPU,I/O,内外存等内外存等)的利用率；的利用率；v加速程序运行，缩短运行周期，提高系统的吞吐量；加速程序运行，缩短运行周期，提高系统的吞吐量；q可扩充性可扩充性v适应计算机硬件和体系结构的不断发展，可以方便的增加新的功适应计算机硬件和体系结构的不断发展，可以方便的增加新的功能层次和模块，并能修改老的功能层次和模块能层次和模块，并能修改老的功能层次和模块q开放性开放性v遵循标准规范，方便地实现互连，实现应用的可移植性和互操作遵循标准规范，方便地实现互连，实现应用的可移植性和互操作性性Operating SystemOperating Syst
15、emPage 252023/2/17操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用q操作系统的目标操作系统的目标q操作系统的作用操作系统的作用q推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力Operating SystemOperating SystemPage 262023/2/17操作系统的作用操作系统的作用操作系统的作用操作系统的作用q操作系统的作用操作系统的作用vOS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口vOS作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者vOS增强系统功能增强系统功能,隐藏对硬件操作的细节隐藏
16、对硬件操作的细节Operating SystemOperating SystemPage 272023/2/171.OS1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统来使用计算机系统q命令方式命令方式q系统调用系统调用v形式上类似于函数形式上类似于函数 OS作为接口的示意图 调用，在应用编程中使用调用，在应用编程中使用q图形用户接口图形用户接口v图形、窗口等图形、窗口等命令接口命令接口程序接口程序接
17、口图形用户接口图形用户接口Operating SystemOperating SystemPage 282023/2/172.OS2.OS作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者作为计算机系统资源的管理者q计算机的硬件资源包括处理机、存储器、计算机的硬件资源包括处理机、存储器、I/O设设备及数据和程序等备及数据和程序等v处理机管理处理机管理v存储器管理存储器管理vI/OI/O设备管理设备管理v文件管理文件管理q管理的内容：资源的当前状态（数量和使用情况）管理的内容：资源的当前状态（数量和使用情况）、资源的分配、回收和访问操作，相应管理策略、资源的分配、回收
18、和访问操作，相应管理策略（包括用户权限）（包括用户权限）Operating SystemOperating SystemPage 292023/2/173.OS3.OS用作扩充机器用作扩充机器用作扩充机器用作扩充机器qOS是扩展机是扩展机(extended machine)/虚拟机虚拟机(virtual machine)v完全无软件的计算机系统称为裸机完全无软件的计算机系统称为裸机v覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，操作系统的
19、非形式化定义（关键点）：系统软件，程序模块的集合，资源管理和用户接口功能程序模块的集合，资源管理和用户接口功能程序模块的集合，资源管理和用户接口功能程序模块的集合，资源管理和用户接口功能OS能把一台能把一台“裸裸机机”改造成功能更改造成功能更强大、用户使用更强大、用户使用更方便灵活、更安全方便灵活、更安全可靠的虚拟机可靠的虚拟机裸机裸机I/O设备管理软件设备管理软件文件管理软件文件管理软件窗口软件窗口软件Operating SystemOperating SystemPage 302023/2/17操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用q操作系统的目标
20、操作系统的目标q操作系统的作用操作系统的作用q推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力Operating SystemOperating SystemPage 312023/2/17推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力q提高资源的利用率和系统性能提高资源的利用率和系统性能v计算机发展的初期，计算机系统昂贵，需提高资源利用率计算机发展的初期，计算机系统昂贵，需提高资源利用率q方便用户方便用户v改善用户上机、调试程序的环境，尤其方便非专业用户（商改善用户上机、调试程序的环境，尤其方便非专业用户（商业和办公、家庭）的使用
21、业和办公、家庭）的使用q器件的发展器件的发展v电子管电子管-晶体管晶体管-小规模集成电路小规模集成电路-大规模集成电路大规模集成电路vCPU的位宽度（指令和数据）、计算速度，快速外存的发的位宽度（指令和数据）、计算速度，快速外存的发展展q计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展v从单处理机到多处理机；从单机到网络从单处理机到多处理机；从单机到网络Operating SystemOperating SystemPage 322023/2/17第一章第一章第一章第一章 操作系统引论操作系统引论操作系统引论操作系统引论q操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用q操作系统的发展过程操作系统的发展过程q
22、操作系统的基本特征操作系统的基本特征q操作系统的主要功能操作系统的主要功能q操作系统的结构设计操作系统的结构设计Operating SystemOperating SystemPage 332023/2/17操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程q无操作系统的计算机系统（无操作系统的计算机系统（1946 50年代）年代）q单道批处理系统（单道批处理系统（50年代末年代末 60年代中）年代中）q多道批处理系统（多道批处理系统（60年代中年代中 70年代中）年代中）q分时系统分时系统（70年代中期至今）年代中期至今）q实时系统实时系统（70年代中期至今）年代中期至
23、今）q嵌入式操作系统嵌入式操作系统Operating SystemOperating SystemPage 342023/2/17第一代计算机第一代计算机Operating SystemOperating SystemPage 352023/2/17人工操作方式人工操作方式人工操作方式人工操作方式(慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼)q1946 50年代（电子管），集中计算（计算中年代（电子管），集中计算（计算中心），计算机资源昂贵心），计算机资源昂贵q工作方式工作方式v用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机专业人员；专业人员
24、；v编程语言：机器语言编程语言：机器语言v输入输出：纸带或卡片输入输出：纸带或卡片Operating SystemOperating SystemPage 362023/2/17人工操作方式人工操作方式人工操作方式人工操作方式(慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼)Operating SystemOperating SystemPage 372023/2/17人工操作方式人工操作方式人工操作方式人工操作方式(慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼)Operating SystemOperating SystemPage 382023/2/17人工操作方式人工操作方式的工作
25、特点的工作特点用户独占全机：资源不被其他用户占用，资源利用率用户独占全机：资源不被其他用户占用，资源利用率低低CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低利用率低人工操作方式人工操作方式人工操作方式人工操作方式(慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼)严重降低了计算机资源的利用率严重降低了计算机资源的利用率人机矛盾！人机矛盾！Operating SystemOperating SystemPage 392023/2/17脱机输入脱机输入脱机输入脱机输入/输出（输出（输出
26、（输出（Off-Line I/OOff-Line I/O）方式）方式）方式）方式(慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼慢羊羊的烦恼.续续续续)q磁带出现，引入外围磁带出现，引入外围机机v事先将用户程序或数事先将用户程序或数据的纸带或卡片装入据的纸带或卡片装入纸带输入机，在外围纸带输入机，在外围机的控制下输入到磁机的控制下输入到磁带上，带上，CPU从磁带上从磁带上读入数据；输出过程读入数据；输出过程正好相反正好相反q特点特点v减少了减少了CPU的空闲时的空闲时间间v提高提高I/O速度速度随着硬件不断发展，随着硬件不断发展，CPU速度的提高、系统规模扩大，速度的提高、系统规模扩大，人机矛盾日益严重
27、，如何解决？提高输入速度人机矛盾日益严重，如何解决？提高输入速度磁带磁带磁带磁带Operating SystemOperating System40q将程序编写到卡片上将程序编写到卡片上q将卡片拿到将卡片拿到1401q把卡片读到磁带上把卡片读到磁带上q将磁带放到将磁带放到7094上进行计算上进行计算 q将磁带放到将磁带放到 1401 上打印输出上打印输出Operating SystemOperating SystemPage 412023/2/17无操作系统的主要问题无操作系统的主要问题无操作系统的主要问题无操作系统的主要问题q主要矛盾主要矛盾v计算机处理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪计
28、算机处理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪费）费）每个程序运行都需手工操作每个程序运行都需手工操作；例如例如 原来：程序运行原来：程序运行1小时，手工操作小时，手工操作3分钟分钟 计算能力提高后：程序运行计算能力提高后：程序运行6分钟，手工操作分钟，手工操作3分钟分钟 。0.6 。3。v用户独占全机的所有资源；用户独占全机的所有资源；q提高效率的途径提高效率的途径v专门的操作员专门的操作员v批处理批处理 Operating SystemOperating SystemPage 422023/2/17操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程q无操作系统的计算机系
29、统无操作系统的计算机系统q单道批处理系统单道批处理系统q多道批处理系统多道批处理系统q分时系统分时系统q实时系统实时系统q嵌入式操作系统嵌入式操作系统Operating SystemOperating SystemPage 432023/2/17单道批处理系统（单道批处理系统（单道批处理系统（单道批处理系统（Simple Batch Processing SystemSimple Batch Processing System）q5050年代末年代末 60 60年代中（晶体管）：年代中（晶体管）：主要针对第二主要针对第二代通用计算机，如代通用计算机，如IBM 1401,IBM 7094,etc
30、.外存外存有了有了磁带磁带(每盘磁带含多个用户程序每盘磁带含多个用户程序)q将将一批一批作业输入到磁带上，由系统中的一个专门作业输入到磁带上，由系统中的一个专门的的监督程序监督程序（MonitorMonitor）依次处理每个作业。可使）依次处理每个作业。可使用汇编语言开发用汇编语言开发q批处理中的作业的组成批处理中的作业的组成v用户程序用户程序v数据数据v作业说明书（作业控制语言）作业说明书（作业控制语言）Operating SystemOperating SystemPage 442023/2/17单道批处理系统的处理流程单道批处理系统的处理流程单道批处理系统的处理流程单道批处理系统的处理流
31、程把下一个作业的源把下一个作业的源程序转换为目标程程序转换为目标程序序源程序源程序有错吗？有错吗？否否装装 配配目标程序目标程序还有下还有下一个作业？一个作业？是是否否停止停止运运 行行目标程序目标程序是是开始开始Operating SystemOperating SystemPage 482023/2/17单道批处理系统的特征单道批处理系统的特征单道批处理系统的特征单道批处理系统的特征q自动性自动性v在顺利的情况下，磁带上的一批作业能自动地逐个地在顺利的情况下，磁带上的一批作业能自动地逐个地依次运行，而无需人工干预依次运行，而无需人工干预q顺序性顺序性v磁带上的各道作业是顺序地进入内存，完成
32、顺序与进磁带上的各道作业是顺序地进入内存，完成顺序与进入内存顺序相同入内存顺序相同q单道性单道性v内存中只有一道程序运行内存中只有一道程序运行Operating SystemOperating SystemPage 492023/2/17单道批处理的主要问题单道批处理的主要问题单道批处理的主要问题单道批处理的主要问题qCPUCPU和输入输出设备的运行是串行的，不能同时和输入输出设备的运行是串行的，不能同时工作。工作。CPUCPU和和I/OI/O设备的使用忙闲不均（取决于当设备的使用忙闲不均（取决于当前作业的特性）。前作业的特性）。v以计算为主的作业，外设空闲；以计算为主的作业，外设空闲；v以以
33、I/OI/O为主的作业，为主的作业，CPUCPU空闲；且外设速度慢空闲；且外设速度慢q内存充裕但利用率不高，很多程序用不完内存空内存充裕但利用率不高，很多程序用不完内存空间。间。q用户不在现场，无法控制自己程序的的开始和结用户不在现场，无法控制自己程序的的开始和结束束Operating SystemOperating SystemPage 502023/2/17操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程q无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统q单道批处理系统单道批处理系统q多道批处理系统多道批处理系统q分时系统分时系统q实时系统实时系统q嵌入式操作系统嵌入式
34、操作系统Operating SystemOperating SystemPage 512023/2/17多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统(Multiprogramed Batch System)(Multiprogramed Batch System)q60年代中年代中 70年代中（集成电路），年代中（集成电路），引入多道程序技术：在内存中允许存在多道程序，让它们交替的使用cpu。同时运行多个程序。q举例举例v在当前运行的作业需作在当前运行的作业需作I/O处理时，处理时，CPU转而执行另一转而执行另一个作业个作业CPU、I/O设备忙闲不均、内存利用率低，如何解决？设备忙
35、闲不均、内存利用率低，如何解决？Operating SystemOperating SystemPage 522023/2/17单道与多道程序运行情况单道与多道程序运行情况单道与多道程序运行情况单道与多道程序运行情况Operating SystemOperating SystemPage 532023/2/17例：设内存中有三道程序例：设内存中有三道程序A、B、C，他们按，他们按A、B、C的优的优先次序执行。他们的计算和先次序执行。他们的计算和I/O操作时间如下所示（单位：操作时间如下所示（单位：ms）：）：假设三道作业使用相同设备进行假设三道作业使用相同设备进行I/O操作，即程序以串行方操作
36、，即程序以串行方式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图（忽式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图（忽略程序调度时间），并计算完成三道作业各花多少时间。略程序调度时间），并计算完成三道作业各花多少时间。程序操作程序操作ABC计算计算306020I/O操作操作403040计算计算101020Operating SystemOperating SystemPage 542023/2/17q多道批处理系统的优缺点多道批处理系统的优缺点v资源利用率高资源利用率高v系统吞吐量大系统吞吐量大v周转时间长周转时间长v无交互能力无交互能力Operating SystemOperating S
37、ystemPage 552023/2/17单道与多道批处理的比较单道与多道批处理的比较单道与多道批处理的比较单道与多道批处理的比较不严格对应不严格对应需要需要交替占用交替占用多道多道多道批处理多道批处理严格对应严格对应不需要不需要独占独占一道一道单道批处理单道批处理程序完成次序与其进入程序完成次序与其进入内存次序间的关系内存次序间的关系是否需要作业和进程调度是否需要作业和进程调度占用占用CPUCPU的情况的情况内存中驻留程序数目内存中驻留程序数目Operating SystemOperating SystemPage 562023/2/17多道批处理系统的特点多道批处理系统的特点多道批处理系统
38、的特点多道批处理系统的特点q优点优点v资源利用率高：资源利用率高：CPU、I/O设备和内存利用率较高；设备和内存利用率较高；v作业作业吞吐量吞吐量吞吐量吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大大：单位时间内完成的工作总量大q缺点缺点v用户交互性差：从作业提交到整个作业完成后，才与用户交互性差：从作业提交到整个作业完成后，才与用户交互，不利于调试和修改用户交互，不利于调试和修改v作业作业平均周转时间平均周转时间平均周转时间平均周转时间长：因为可能要等，作业的周转时长：因为可能要等，作业的周转时间增长间增长Operating SystemOperating SystemPage 572023/2/17
39、多道批处理系统需要解决的问题多道批处理系统需要解决的问题多道批处理系统需要解决的问题多道批处理系统需要解决的问题q处理机管理：如何共享、分配及回收处理机、提高利用处理机管理：如何共享、分配及回收处理机、提高利用率率q内存管理：如何分配、互不重叠及干扰内存管理：如何分配、互不重叠及干扰qI/O设备管理：如何共享及分配、方便用户、提高利用设备管理：如何共享及分配、方便用户、提高利用率率q文件管理：如何组织数据和程序、便于使用、保证数据文件管理：如何组织数据和程序、便于使用、保证数据的安全性及一致性的安全性及一致性q作业管理：如何根据作业类型进行组织作业管理：如何根据作业类型进行组织操作系统是一组控
40、制和管理计算机硬件和软件资源，合理操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理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调度，以及方便用户使用的程序集合地对各类作业进调度，以及方便用户使用的程序集合地对各类作业进调度，以及方便用户使用的程序集合地对各类作业进调度，以及方便用户使用的程序集合Operating SystemOperating SystemPage 582023/2/17 多道批处理系统需要解决的问题多道批处理系统需要解决的问题(1)处理机管理问题。(2)内存管理问题。(3)I/O设备管理问题。(4)文件
41、管理问题。(5)作业管理问题。第三章第三章 处理机调度与死锁 第四章第四章 存储器管理第五章第五章 设备管理第六章第六章 文件管理第三章第三章 处理机调度与死锁 Operating SystemOperating SystemPage 592023/2/17操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程q无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统q单道批处理系统单道批处理系统q多道批处理系统多道批处理系统q分时系统分时系统q实时系统实时系统q嵌入式操作系统嵌入式操作系统Operating SystemOperating SystemPage 602023/2/17分
42、时系统分时系统分时系统分时系统(Time-Sharing System)(Time-Sharing System)q分时操作系统是在一台主机上同时连接多台终端，多个用分时操作系统是在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机，共享计算户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机，共享计算机资源。机资源。q产生原因：用户需要产生原因：用户需要v人人机交互：边运行边修改、调试程序机交互：边运行边修改、调试程序v共享主机：计算机昂贵，多用户共享一台计算机共享主机：计算机昂贵，多用户共享一台计算机v便于用户上机：远程联机便于用户上机：远程联机q时间：时间：70年代中期至今，
43、主要针对第三代计算机，如年代中期至今，主要针对第三代计算机，如PDP,VAX,CRAYq原理：原理：把计算机的系统资源（尤其是把计算机的系统资源（尤其是CPUCPU时间）进行时间时间）进行时间上的分割，每个时间段称为一个上的分割，每个时间段称为一个时间片时间片时间片时间片（time slicetime slice），），每个用户依次轮流使用时间片每个用户依次轮流使用时间片Operating SystemOperating SystemPage 612023/2/17分时系统的特征分时系统的特征分时系统的特征分时系统的特征q多路性多路性v一台主机同时链接多个终端，多个用户同时工作，共享系一台主机
44、同时链接多个终端，多个用户同时工作，共享系统资源统资源 q独立性独立性v每个用户一台终端，互不干扰，感觉像一个人独占计算机每个用户一台终端，互不干扰，感觉像一个人独占计算机q及时性及时性v 系统能及时对用户的操作进行响应系统能及时对用户的操作进行响应q交互性交互性v用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话，请求系统提用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话，请求系统提供多方面的服务，如文件编辑、数据处理、资源共享等供多方面的服务，如文件编辑、数据处理、资源共享等Operating SystemOperating SystemPage 622023/2/17操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系
45、统的发展过程操作系统的发展过程q无操作系统的计算无操作系统的计算机系统机系统q单道批处理系统单道批处理系统q多道批处理系统多道批处理系统q分时系统分时系统q实时系统实时系统q嵌入式操作系统嵌入式操作系统如何解决紧急任务？如何解决紧急任务？Operating SystemOperating SystemPage 632023/2/17实时系统是指系统能实时系统是指系统能及时响应及时响应外部事件的请求，外部事件的请求，在规定的时间在规定的时间内完成对事件处理的操作系统。内完成对事件处理的操作系统。实时系统实时系统实时系统实时系统(Real-Time System)(Real-Time System
46、)Operating SystemOperating SystemPage 642023/2/17实时系统实时系统实时系统实时系统(Real-Time System)(Real-Time System)q应用：用于工业过程控制、军事实时控制、金融应用：用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域，包括：等领域，包括：v实时控制：生产过程的控制系统要求能实时采集现场实时控制：生产过程的控制系统要求能实时采集现场数据，并对所采集的数据进行及时处理，从而自动地数据，并对所采集的数据进行及时处理，从而自动地控制相应的执行机构，使某些参数（如湿度、压力、控制相应的执行机构，使某些参数（如湿度、压力、液位）
47、能按预定的规律变化，以保证产品的质量和提液位）能按预定的规律变化，以保证产品的质量和提高产量。高产量。v实实时时信信息息处处理理：能能及及时时接接收收从从远远程程终终端端发发来来的的服服务务请请求求，对对信信息息进进行行检检索索和和处处理理，并并在在很很短短时时间间内内作作出出回回答答q主要设计目标：响应时间短；高度可靠性和安全主要设计目标：响应时间短；高度可靠性和安全Operating SystemOperating SystemPage 652023/2/17实时系统实时系统实时系统实时系统(Real-Time System)(Real-Time System)任务的类型任务的类型任务的类
48、型任务的类型q根据是否呈现周期性根据是否呈现周期性v周期性实时任务周期性实时任务v非周期性实时任务：截止时间非周期性实时任务：截止时间(deadline)(deadline)，开始截止，开始截止时间（最晚开始时间）和完成截止时间（最晚完成时时间（最晚开始时间）和完成截止时间（最晚完成时间）间）q根据对截止时间的要求根据对截止时间的要求v硬实时任务（硬实时任务（hard real-time taskhard real-time task）：必须满足截）：必须满足截止时间要求止时间要求v软实时任务（软实时任务（soft real-time tasksoft real-time task）：对截止时
49、间）：对截止时间要求不严格，偶尔错过影响不会太大要求不严格，偶尔错过影响不会太大Operating SystemOperating SystemPage 662023/2/17q通用操作系统通用操作系统通常通常把兼有分时、实时和批处理三者或其中两者把兼有分时、实时和批处理三者或其中两者的操作系统，的操作系统，称作称作通用操作系统通用操作系统。可适用于计算、。可适用于计算、事务处理等多种领域，能运行在多种硬件平台上，事务处理等多种领域，能运行在多种硬件平台上，如如 UNIXUNIX系统、系统、Windows NTWindows NT等。通用化、小型等。通用化、小型化化Operating Syst
50、emOperating SystemPage 672023/2/17操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程操作系统的发展过程q无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统q单道批处理系统单道批处理系统q多道批处理系统多道批处理系统q分时系统分时系统q实时系统实时系统q嵌入式操作系统嵌入式操作系统Operating SystemOperating SystemPage 682023/2/17嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统 Embedded Operating SystemEmbedded Operating Systemq用于嵌入式系统的操作系统用于嵌入