计算机操作系统教程课件——计算机操作系统概述

1.2 操作系统的发展历史
▪ 1.2.1 无操作系统的计算机 ▪ 1.2.2 单道批处理系统与多道批处理
系统及执行系统 ▪ 1.2.3 分时系统 ▪ 1.2.4 实时系统 ▪ 1.2.5 微机操作系统、网络操作系统
与分布式操作系统
1.2.1 无操作系统的计算机
▪ 从第一代计算机诞生到20世纪50年代中 期还未出现操作系统，这时的计算机采 用人工操作方式。其过程是：
3．设备管理的功能
❖ 缓冲管理 ❖ 设备分配 ❖ 设备处理 ❖ 设备独立性和虚拟设备
4．文件管理的功能
文件存储空间的管理 目录管理 文件的操作
1.3.3 操作系统的特征
▪ 1．并发特征（Concurrence） ▪ 2．共享特征（Sharing） ▪ 3．虚拟特征（Virtual） ▪ 4．不确定性
▪ 1．操作系统的对象 ▪ 2．操作系统对象操纵和管理的软件集合 ▪ 3．用户接口
（1）命令接口 （2）程序接口 （3）图形用户接口
1.5 微机操作系统
▪ 1.5.1 DOS操作系统 ▪ 1.5.2 MS-Windows操作系统 ▪ 1.5.3 UNIX操作系统
1.5.1 DOS操作系统
▪ 1981年IBM公司首次推出了IBM-PC个人计算机，在微 机中采用了微软公司开发的MS-DOS操作系统。该操作 系统在8位计算机操作系统CP/M的基础上进行了较大 的扩充，增加了许多内部和外部命令，使该操作系统 具有较强的功能及性能优良的文件系统。随着IBM-PC 及其兼容机的普及和畅销，MS-DOS操作系统也就成了 事实上的16位微机单用户单任务操作系统的标准。
在操作系统中引入多道程序设计技 术以后，会使系统具有以下特征。
▪ （1）多道性 ▪ （2）无序性 ▪ （3）宏观上并行、微观上串行 ▪ （4）调度性
1.2.3 分时系统
▪ 分时技术是把处理机的时间分成很短的时间片，这些 时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。如果某 作业在分配给它的时间片用完时仍未完成，则该作业 就暂时中断，等待下一轮运行，并把处理机的控制权 让给另一个作业使用。这样在一个相对较短的时间间 隔内，每个用户作业都能得到快速响应，以实现人机 交互。
1.5.2 MS-Windows操作系统
▪ 1990年微软公司推出的Windows 3.0以其易学易用、友 好的图形用户界面、支持多任务的优点，很快占领了 市场。
▪ 1992年推出的Windows 3.1版，提供了386增强模式， 提高了运行速度，功能也更强大。
▪ 1993年推出了Windows NT是一个全新的32位多任务操 作系统，成为Windows家族中功能最强并支持网络功能 的操作系统。 1995年推出的Windows 95之后在 Windows 95的基础上又推出了Windows 97、98 ，提供 了Internet浏缆器和网络功能，使它们成了当今个人 计算机上最广泛使用的操作系统。
Thank you very much !
▪本章到此结束， ▪谢谢您的光临！
▪ 分时系统与多道批处理系统相比， 具有完全不同的特征，由上所述可 以归纳成以下几点：
（1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性
1.2.4 实时系统
▪ 1．实时操作系统的分类 ▪ 2．实时操作系统的主要目标
1．实时操作系统的分类
▪ l 实时控制：当计算机应用于生产过程的控制形成 以计算机为中心的控制系统时，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 动地控制相应的执行机构，使某些参数（如湿度、压 力、液位）能按预定的规律变化，以保证产品的质量 和提高产量。
图1.2 手工操作计算机
1.2.2 单道批处理系统与多 道批处理源自文库统及执行系统
▪ 所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个 系统软件，在它的控制下，计算机能够自动 地成批地处理一个或多个用户的作业。
▪ 首先出现的是联机批处理系统。如下图1.3所 示。
脱离主机控制的输入/输出批处理系统
▪ 在外设处理数据时，主机处理“忙等” 状态，这样高速的主机与慢速的外设矛 盾就显现出来。为了克服与缓解主机与 外设的矛盾。我们引入脱机批处理系统， 即脱离主机控制的输入/输出批处理系统。 如图1.4所示。
1.5.3 UNIX操作系统
▪ UNIX操作系统是目前大、中、小型计算机上广泛使用 的多用户多任务操作系统，在32位微机上也有不少配 置多用户多任务操作系统。
▪ UNIX操作系统是美国电报电话公司的Bell实验室开发 的，至今已有20多年的历史，它最初是配置在DEC公 司的PDP小型机上，后来在微机亦可使用。 UNIX操作 系统是唯一能在微机工作站、小型机到大型机上都能 运行的操作系统，也是当今世界最流行的多用户、多 任务操作系统。
计算机网络
▪ 计算机技术和通讯技术的结合使得微机用户 资源共享及相互通信的愿望成为可能，即在 一台计算机上可以使用其他机器上的资源或 进行通信。这样计算机网络的概念得以产生。 一些独立自治的计算机利用通信线路相互连 接形成的计算机的集合，称为计算机网络。
分布式操作系统
▪ 大量的实际应用要求一个一体化的系统，用户希望以统 一的界面，标准的接口去使用系统的各种资源，实现所 需的各种操作。这就导致了分布式系统的出现。一个分 布式系统是若干计算机的集合，它们都有自己的局部存 储器和外部设备，但分布式系统是一个一体化的系统， 在系统中有一个全局操作系统，即分布式操作系统，它 负责整个系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、 控制协调等工作，为用户提供一个统一的界面，标准的 接口，用户通过这一界面实现所需的操作和使用系统的 资源，但操作和计算是在哪一台计算机上执行或使用哪 个计算机的资源则由操作系统自动完成，用户不用知道， 即分布或操作系统是透明的。
1.4 操作系统的逻辑模型
▪ 近年来，大型软件都是采用层次式结构，也就是将一 个软件分为若干个逻辑层次。如下图1.7所示，简要地 示意了操作系统的分层逻辑结构。
用户接口 （命令接口、程序接口、图形用户接口）
对对象操纵和管理的软件集合 （处理机管理软件、存储器管理软件、设备管理软件、文件管理软件）
操作系统对象 （处理机、存储器、设备、文件）
1.3.2 操作系统的基本功能
▪ 1．存储器管理的功能 ▪ 2．处理机管理的功能 ▪ 3．设备管理的功能 ▪ 4．文件管理的功能
1．存储器管理的功能
▪ l 内存分配 ▪ l 内存保护 ▪ l 地址映射 ▪ l 内存扩充
2．处理机管理的功能
▪ l 进程控制 ▪ l 进程同步 ▪ l 进程通信 ▪ l 调度
图1.1 存储程序计算机的组成
1.1.1 作为扩展机器的操作系统
▪ 一台完全无软件的计算机系统称为裸机，即便其性能再 强，相对于用户来讲，如果要面对计算机的指令集、存 储组织、I/O总线结构的编程则是十分困难的。对于一般 程序员也并不想涉足硬件编程的种种具体细节，而希望 针对数据结构抽象地使用硬件。如果我们在裸机上覆盖 一层I/O设备管理软件，用户便可以利用这层I/O设备管 理软件提供给用户的接口来进行数据的输入和输出，那 么用户此时看到的计算机是一台功能强大、使用方便的 计算机，但实际上，计算机的硬件丝毫没有变化，这样 的计算机称为软件扩充的机器，或称软件虚拟机。
1.1.2 作为资源管理的操作系统
▪ 从作为机器功能扩充的观点看，操作系统是为用户提 供基本的方便的接口，这是一种自顶向下的观点或是 自内向外的观点。但是从用户向机器的观点或自底向 上的观点来看，操作系统则用来管理一个复杂计算机 系统的各个部分。现代计算机包含处理器、存储器、 时钟、磁盘、终端、网络接口、打印机以及许多其他 设备。从这个角度来看，操作系统的任务是在相互竞 争的程序之间有序地控制对处理器、存储器以及其他 I/O接口设备的分配。
▪ l 实时信息处理：通常，我们把要求对信息进行实 时处理的系统称为实时信息处理系统。
2．实时操作系统的主要目标
▪ （1）实时时钟管理。 ▪ （2）连续人机对话。 ▪ （3）过载防护。 ▪ （4）高可靠性。
1.2.5 微机操作系统、网络操 作系统与分布式操作系统
▪ 微机操作系统
▪ 到20世纪80年代，随着超大规模集成电路的发 展产生了微型计算机，配置在微机上的操作系 统称为微机操作系统。最早出现的微机操作系 统是8位微机上的CP/M，它是一个单用户单任 务操作系统，即只允许一个用户上机，且只允 许用户程序作为一个任务运行。
▪ 1.1.1 作为扩展机器的操作系统 ▪ 1.1.2 作为资源管理的操作系统
储程序式计算机模型
▪ 储程序式计算机模型的基本方案是，如要使计 算机能够自动地计算，必须有一个存储器用来 存储程序和数据；同时要有一个运算器，用以 执行指定的操作；有一个控制器，以便实现自 动操作；另外，辅以输入/输出部件，以便输入 原始数据和输出计算结果。于是形成了现代计 算机的基本组成形式。如图1.1所示。
图1.4 脱机批处理系统
▪ 在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，中断和 通道技术出现以后，虽然可以实现输入/输出设备与 中央处理机并行操作，但由于属于同一道作业的可并 发执行的进程不多，大多数进程是有同步关系的，这 使系统中仍有较多的空闲资源，致使系统的性能较差。 为了进一步提高资源的利用率和系统对作业的吞吐量， 在60年代中期，引入了多道程序设计技术，由此而形 成了多道批处理系统。单道程序与多道程序的执行过 程如图1.5和图1.6所示。
1.3 操作系统的基本概念
▪ 1.3.1 操作系统的定义 ▪ 1.3.2 操作系统的基本功能 ▪ 1.3.3 操作系统的特征
1.3.1 操作系统的定义
▪ 操作系统是用户和系统的界面，系统内部虽 然十分复杂，但这些复杂性由于有操作系统 的存在而不显现在用户面前。计算机操作系 统向用户提供系统调用，用户通过操作系统 提供的命令，简单方便地把自己的意图告诉 系统，让操作系统去完成工作。由于操作系 统的卓越工作，才能保证系统资源的充分利 用，又使用户能方便使用计算机。
第1章 计算机操作系统概述
▪ 1.1 存储程序式计算机模型 ▪ 1.2 操作系统的发展历史 ▪ 1.3 操作系统的基本概念 ▪ 1.4 操作系统的逻辑模型 ▪ 1.5 微机操作系统
本章学习目标
➢操作系统的作用 ➢操作系统的发展 ➢操作系统的特征与功能 ➢多道程序设计的概念 ➢操作系统的模型
1.1 存储程序式计算机模型