操作系统引论

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操作系统引论

第一章操作系统引论●什么是操作系统?操作系统：是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。

1)OS是什么：是系统软件（一整套程序组成，如UNIX由上千个模块组成）2)管什么：控制和管理系统资源（记录和调度）●操作系统的主要功能?操作系统的功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口管理1.存储器管理：内存分配，地址映射，内存保护和内存扩充2.处理机管理：作业和进程调度，进程控制和进程通信3.设备管理：缓冲区管理，设备分配，设备驱动和设备无关性4.文件管理：文件存储空间的管理，文件操作的一般管理，目录管理，文件的读写管理和存取控制5.用户接口：命令界面，程序界面，图形界面●操作系统的地位操作系统是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。

它是整个系统的控制管理中心，既管硬件，又管软件，它为其它软件提供运行环境。

●操作系统的发展历程1.最初是手工操作阶段，需要人工干预，有严重的缺点，此时尚未形成操作系统2.早期批处理分为联机和脱机两类，其主要区别在与I/O是否受主机控制3.多道批处理系统中允许多道程序并发执行，与单道批处理系统相比有质的飞跃●操作系统的基本特征？操作系统基本特征：并发，共享和异步性。

1. 并发：并发性是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。

2. 共享：共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。

3. .异步性：每个程序什么时候执行，向前推进速度快慢，是由执行的现场所决定。

但同一程序在相同的初始数据下，无论何时运行都应获得同样的结果。

●操作系统的主要类型？多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统1.多道批处理系统1)批处理系统的特点：多道、成批2)批处理系统的优点：资源利用率高、系统吞吐量大3)批处理系统的缺点：等待时间长、没有交互能力2.分时系统1)分时：指若干并发程序对CPU时间的共享。

操作系统_第一章操作系统引论

操作系统_第一章操作系统引论在我们日常使用的电脑和各种智能设备中，操作系统扮演着至关重要的角色。

它就像是一个幕后的大管家，默默地协调着硬件和软件的资源，为我们提供了一个稳定、高效、便捷的计算环境。

那么，操作系统到底是什么？它是如何工作的？又有哪些重要的功能和特点呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。

首先，我们来谈谈操作系统的定义。

简单来说，操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。

它负责控制和管理计算机的硬件设备，如处理器、内存、硬盘、输入输出设备等，同时为应用程序提供一个稳定、安全、高效的运行环境。

操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：进程管理是操作系统的核心功能之一。

在计算机中，多个程序可以同时运行，而操作系统需要合理地分配处理器资源，让每个程序都能得到适当的执行时间。

它通过进程调度算法，决定哪个进程先执行，哪个进程后执行，以及如何在多个进程之间切换，以确保系统的高效运行。

内存管理也至关重要。

计算机的内存是有限的，而操作系统需要合理地分配和管理内存空间，确保每个程序都能得到所需的内存，并且避免内存泄漏和内存冲突等问题。

它采用了虚拟内存技术，让程序看起来拥有比实际物理内存更大的内存空间。

文件管理是操作系统的另一个重要功能。

它负责管理计算机中的文件和目录，包括文件的创建、删除、读取、写入、存储等操作。

通过文件系统，我们可以方便地组织和管理数据，并且可以对文件进行权限设置，保护数据的安全性。

设备管理则负责管理计算机的各种输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。

操作系统需要为设备驱动程序提供接口，使得设备能够正常工作，并且能够处理设备的中断和错误情况。

除了以上这些功能，操作系统还提供了用户接口，让用户能够方便地与计算机进行交互。

比如，图形用户界面（GUI）让我们可以通过点击图标和菜单来操作计算机，而命令行界面则适合那些熟悉计算机命令的用户。

接下来，让我们了解一下操作系统的分类。

操作系统引论

用户应用程序系统调用命令图标、窗口
操作系统计算机硬件
图 1.2 OS作为接口的示意图
(1) 命令接口。这是指由OS提供了一组联机命令(语言), 用户可通过键盘输入有关命令, 来直接操纵计算机系统。
(2) 程序接口。OS提供了一组系统调用, 用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用, 来操纵计算机。
(1) 用户独占全机。 (2) CPU等待人工操作。
2.脱机输入/输出(Off-Line I/O)
这种脱机I/O方式的主要优点如下: 减少了CPU的空闲时间。 (2) 提高I/O速度。
输入设备
图
外围机
1.3 I/O
脱
机
主机
示意图
外围机
磁盘输出设备
1.2.2 单道批处理系统
1.单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式
从第一台计算机诞生(1946年)到50年代中期的计算机，属于第一代，这时还未出现OS。这时的计算机操作是由用户(即程序员)采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统，即由程序员将事先已穿孔(对应于程序和数据)的纸带(或卡片)装入纸带输入机(或卡片输入机)，再启动它们将程序和数据输入计算机，然后启动计算机运行。当程序运行完毕并取走计算结果后，才让下一个用户上机。这种人工操作方式有以下两方面的缺点:
3. OS
对于一台完全无软件的计算机系统(即裸机), 即使其功能再强, 也必定是难于使用的。如果我们在裸机上覆盖上一层 I/O设备管理软件, 用户便可利用它所提供的I/O命令, 来进行数据输入和打印输出。此时用户所看到的机器, 将是一台比裸机功能更强、使用更方便的机器。通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。如果我们又在第一层软件上再覆盖上一层文件管理软件, 则用户可利用该软件提供的文件存取命令, 来进行文件的存取。此时, 用户所看到的是一台功能更强的虚机器。如果我们又在文件管理软件上再覆盖一层面向用户的窗口软件, 则用户便可在窗口环境下方便地使用计算机, 形成一台功能更强的虚机器。

第一章操作系统引论

3．可扩充性
随着VLSI技术和计算机技术的迅速发展，计算机硬件和体系结构也随之得到迅速发展，相应地，它们也对OS提出了更高的功能和性能要求。此外，多处理机系统、计算机网络，特别是Internet的发展，又对OS提出了一系列更新的要求。因此，OS必须具有很好的可扩充性，方能适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求。这确实是说，现代 OS应采用新的OS结构，如微内核结构和客户服务器模式，以便于方便地增加新的功能和模块，并能修改老的功能和模块。关于新的OS结构将在本章最后一节中介绍。
输出设备
输出
打印机运算结果
指令数据线控制信号线
CPU（由运算器和控制器组成）
1.1.1 操作系统的目标
1．有效性
在早期(20世纪50～60年代)，由于计算机系统特别昂贵，操作系统最重要的目标无疑是有效性。事实上，那时有效性是推动操作系统发展最要紧的动力。正因如此，现在的大多数操作系统书籍，都着重于介绍如何提高计算机系统的资源利用率和系统的吞吐量问题。操作系统的有效性可包含如下两方面的含意：
1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的要紧动力
1.1.3 推动操作系统发展的要紧动力
1．不断提高计算机资源的利用率在计算机发展的初期，计算机系统特别昂贵，人们必须千方百计地提高计算机系统中各种资源的利用率，这确实是 OS最初发展的推动力。由此形成了能自动地对一批作业进行处理的多道批处理系统。
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1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的要紧动力
1.1 操作系统的目标和作用
存储程序并自动执行
外部存储器

1操作系统 - 操作系统引论

操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软
件资源，合理地组织计算工作流程，以及方便用户使用的程序集合。
17
1.2操作系统的发展过程
1.2.4 分时系统（分享处理器时间）分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。分时系统的产生 • 人机交互：随时修改程序 • 共享主机：共享而透明 • 便于用户上机：远程的传输分时系统实现中的关键问题 • 及时接收和及时处理：直接进入内存，时间片分时系统的特征 • 多路性、独立性、及时性和交互性。
3
1.1操作系统的目标和作用
1.1.2操作系统的作用
1、作为用户与计算机硬件系统之间的接口 2、作为计算机系统资源的管理者 3、实现对计算机资源的抽象
4
1.1操作系统的目标和作用
1.1.2操作系统的作用 1、作为用户与计算机硬件系统之间的接口 • 命令方式用户 • 系统调用方式 • 图形、窗口方式应用程序系统调用命令图标、窗口操作系统计算机硬件
(b ) 四道程序运行情况
16
1.2操作系统的发展过程
1.2.3多道批处理系统
需解决问题:
处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作业管理问题
操作系统的形成:
为解决上述问题，在多道程序系统中增设一组软件以有效加以解决，同时增设方便用户使用计算机的软件，这样便形成了操作系统。
33
1.5操作系统的结构设计
1.5.1传统的操作系统结构 2、模块化结构OS • OS是采用“模块化程序设计”技术，按其功能划分为若干个独立的模块，管理相应的功能，同时规定好各模块之间的接口，以实现其交互，对较大模块又可按子功能进一步细分下去。 • 优点 – 提高了OS设计的正确性，可理解性和可维护性 – 加速了OS的开发过程 • 缺点： – 模块及接口划分较困难

第一章操作系统引论

第一章操作系统引论1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性进程管理1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构为此，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况，以供分配存储空间时参考；系统还应具有对存储空间进行分配和回收的功能。

操作系统引论

第一章操作系统引论一、什么是操作系统操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。

解释：资源的概念被计算机系统工作时所引用的一切客体都称为资源。

这里所说的客体可能是处理机、设备、内存、外存等硬件，也可能是程序、数据、信息等软件。

为了资源可以被引用，资源都有名字。

控制资源的使用，有两条资源管理命令：申请资源和释放资源。

我们约定：申请命令在程序使用资源前发出，如果所申请的资源可以使用，则程序可立即得到该资源的使用权，称为程序占有该资源或把这个资源分配给申请它的程序。

释放命令在程序使用资源后发出，表示程序放弃对于资源的使用权，称为程序释放该资源或把这个资源由占有它的程序处收回。

操作系统需要管理的资源一般多是下面三种类型：单一资源--由一个资源实体组成的资源。

如一台打字机、一台处理机等。

根据单一资源被占用的情况，分为“空闲”和“工作”两个状态。

有限资源--由若干个相同的单一资源组成的资源集合。

它的使用限制与集合中元素的个数有关，它可以被多次占用，也可以被不同的程序同时占用。

如内存是由多个单一资源即单元构成的，是有限资源。

无穷资源--由无限多个相同单一资源组成的资源集合。

如果有限资源中的元素个数多到充分够用，可以看作由无穷多个单一资源所组成。

如当内存的容量无限大时，可以看成是无穷资源。

二、操作系统的主要功能操作系统主要有五大功能：存储器管理内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充。

处理机管理作业和进程调度、进程控制和进程通信。

设备管理缓冲区管理、设备分配、设备驱动和设备无关性。

文件管理文件存储空间的管理、文件操作的一般管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制。

用户界面管理命令界面、程序界面和图形界面。

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第一章操作系统引论
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
(2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
第一章操作系统引论
用户应用程序系统调用命令图标、窗口
操作系统计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
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第一章操作系统引论

第一章操作系统引论操作系统的目标有方便性，有效性，可扩充性，开放性。

操作系统的作用有：作为用户与计算机硬件系统之间的接口，作为计算机系统资源的管理者，用作扩充机器。

用户使用计算机的三种方式：命令方式，系统调用方式，图形、窗口方式。

资源分为四种：处理器，存储器，I/O设备，信息（数据和程序）。

推动操作系统发展的主要动力有：不断提高计算机资源利用率，方便用户，器件的不断更新换代，计算机体系结构的不断发展。

操作系统同计算机系统发展的几个阶段：无操作系统的计算机系统，单道批处理系统，多道批处理系统，分时系统，实时系统。

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行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

实时系统是指，系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

实时任务可分为周期性实时任务和非周期性实时任务，也可分为硬实时任务和软实时任务。

操作系统都具有四个基本特征：（程序）并发，（资源）共享，虚拟和异步。

并行性指两个或多个事件在同一时间发生，并发性指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

共享指系统中地资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用，可分为互斥共享方式和同时访问方式。

虚拟指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

如果n是某物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的平均速度必然是物理设备速度的1/n。

操作系统的功能：处理机管理，存储器管理，设备管理和文件管理。

处理器管理包括：进程控制，进程同步，进程通信，调度。

存储器管理包括：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充。

设备管理包括：缓冲管理，设备分配，设备处理。

文件管理包括：文件存储空间管理，目录管理，文件的读写管理和保护。

第一章操作系统引论

第一章操作系统引论在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统是那个默默在背后工作，却对我们的体验起着至关重要作用的“幕后英雄”。

那么，操作系统到底是什么？它又是如何影响我们的生活和工作的呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。

操作系统，简单来说，就是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。

它负责协调和控制计算机系统中各种硬件和软件组件的运行，为用户和应用程序提供一个方便、高效、稳定和安全的工作环境。

想象一下，如果我们的电脑没有操作系统，那会是怎样一番混乱的景象？每次我们想要运行一个程序，都需要自己去了解硬件的各种细节，手动配置各种参数，这简直是不可想象的。

而有了操作系统，这一切都变得简单起来。

它就像是一个尽职尽责的管家，把计算机系统中的各种资源管理得井井有条。

操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：首先是处理器管理。

计算机的中央处理器（CPU）是其核心部件，但在同一时间内，只能执行一个程序。

操作系统通过合理地分配 CPU时间，让多个程序能够并发执行，从而提高了 CPU 的利用率和系统的效率。

这就好比在一个繁忙的餐厅里，服务员合理地安排客人的座位，让更多的人能够享受到服务。

其次是内存管理。

内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的地方。

操作系统需要确保不同的程序能够安全、有效地共享内存资源，避免出现内存泄漏和冲突等问题。

它就像一个精明的仓库管理员，合理地安排货物的存放位置，确保仓库的空间得到充分利用，同时货物也能被快速找到和取出。

然后是设备管理。

计算机系统中有各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。

操作系统要负责管理这些设备的驱动程序，协调它们与 CPU 的工作，使得用户能够方便地使用这些设备。

这就像是一个交通警察，指挥着不同的车辆有序地行驶，确保道路的畅通。

再就是文件管理。

我们在计算机中存储了大量的文件和数据，操作系统需要提供一个有效的文件系统，方便我们对文件进行创建、删除、读取、写入和搜索等操作。

第1章操作系统引论PPT课件

多道批处理系统的好处： ➢ 提高CPU的利用率；
➢ 提高内存和I/O设备利用率；
➢ 增加系统吞吐量。
多道批处理系统的特征：
➢
多道
➢ 无序
➢ 调度性
➢ 宏观上并行
➢ 微观上串行
2020/11/13
操作系统讲义
13
1.3 操作系统的发展过程
3. 多道批处理系统
程序A 程序A I/O请求
程序A
程序B
✓ 操作系统的概念
操作系统（Operating System-OS）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行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
2020/11/13
操作系统讲义
5
1.1 操作系统概述
2. 理解操作系统
✓ 下面哪些是操作系统？
UNIX，SQL Server，Word，DOS， WindowsXP， PowerPoint，Linux
1.3 操作系统的发展过程
3. 多道批处理系统
将作业在外存上排成一个队列，称为后备队列，由作业调
度程序按照一定的算法从后备队列中选择若干个（并不是同时）
作业进入内存，形成多道批处理。即指多个作业同时进入内存，处于运行状态，可并行运行，但在某一时刻，真正在CPU上运行的只有一个作业，为此引入多道程序设计技术。
❖操作系统有“五大类型”和“五大功能” （批处理，分时，实时，网络，分布；进程、存储、文件、作业和设备管理）
知识点：
“五大类型”和“五大功能” 的基本知识和应用技能
第一章操作系统引论
2020/11/13
操作系统讲义
3
主要内容
1.1 操作系统的概述 1.2 操作系统的目标和作用 1.3 操作系统的发展过程 1.4 操作系统的基本特性 1.5 操作系统的主要功能 1.6 操作系统的结构设计

第1章-操作系统引论

第1章操作系统引论
操作系统的目标和作用操作系统的发展过程操作系统的基本特征操作系统的主要功能操作系统的结构设计 **UNIX系统简介本章作业
OS引论
1.1 操作系统的目标和作用
一、操作系统目的/目标二、计算机系统组成三、操作系统的作用
返回目录
OS引论
二、计算机系统组成
待I/O的完成，特别因为I/O设备的低速性，从而使机器的利用率很低。
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OS--------Introduction
1.2.4 多道批处理系统
特征：（1）调度性
（2）无序性（3）多道性
优点：（1）资源的利用率高（2）系统吞吐量大
缺点：（1）平均周转周期长（2）无交互能力
需解决问题
处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作业管理问题
多用户多任务：UNIX, Solaris x86, Linux。
返回
OS--------Introduction
六、多处理机操作系统
多处理机系统引入原因增加系统的吞吐量节省投资提高系统的可靠性
多处理机系统的类型紧密耦合MPS 松散耦合MPS
多处理机操作系统的类型非对称多处理模式对称多处理模式
精心设计的，能实现现代OS核心功能的小型内核，它小而精炼，运行在核心态下，开机后常驻内存，不会因内存紧张而换出，它为构建通用OS提供了一个重要基础。
微内核的基本功能
进程管理存储器管理进程通信管理 I/O设备管理
特点
小而精练系统的灵活性和可扩充性好系统的可靠性高适用于分布式系统
1.2.3 单道批处理系统用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算
1、工作流程：机系统所做的全部工作。

第1章操作系统引论

2.进程同步 1）进程同步的任务主要任务是为多个进程(含线程)的运行进行协调。 2）进程同步协调方式： ①进程互斥方式 ②进程同步方式
24
操作系统的主要功能 3.进程通信主要是指进程之间的信息交换。 4.调度 1）作业调度作业调度的基本任务，是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配其必需的资源。 2）进程调度进程调度的任务，是从就绪队列中选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场使进程投入执行。
25
操作系统的主要功能二、存储器管理功能 1.内存分配 1）内存分配的主要任务为每道程序分配内存空间；提高存储器的利用率；允许正在运行的程序申请附加的内存空间。 2）内存分配方式 ①静态分配方式 ②动态分配方式
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操作系统的主要功能 3）内存分配机制中的结构和功能 ①内存分配数据结构 ②内存分配功能 ③内存回收功能 2.内存保护 1）内存保护的主要任务确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰。 2）内存保护机制一种比较简单的内存保护机制，是设置两个界限寄存器，分别用于存放正在执行程序的上界和下界。
1
操作系统的目标和作用一、操作系统的目标 1.方便性配置OS后可使计算机系统更容易使用。一个未配置OS 的计算机系统是极难使用的，因为计算机硬件只能识别0和1 这样的机器代码。 2.有效性配置了OS后，可使CPU和I/O设备由于能保持忙碌状态而得到有效的利用，且由于可使内存和外存中存放的数据有序而节省了存储空间。此外，OS还可以通过合理地组织计算机的工作流程，而进一步改善资源的利用率及提高系统的吞吐量。
1.多道程序设计的基本概念
1）概念：让多个作业（算题）同时进入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计方法称为多道程序设计。 2）多道程序设计技术可带来以下好处: (1)提高CPU的利用率。 (2)可提高内存和I/O设备利用率。 (3)增加系统吞吐量。

第一章操作系统引论

推动操作系统发展的主要动力
不断提高计算机资源利用率：方便用户：器件的不断更新换代：计算机体系结构的不断发展：不断提出新的应用需求：
1.2操作系统的发展过程
在20世纪50年代中期，出现了第一个简单的批处理 OS；60年代中期开发出多道程序批处理系统；不久又推出分时系统，与此同时，用于工业和武器控制的实时OS 也相继问世。20世纪70到90年代，是VLSI和计算机体系结构大发展的年代，导致了微型机、多处理机和计算机网络的诞生和发展，与此相应地，也相继开发出了微机 OS、多处理机OS和网络OS，并得到极为迅猛的发展。
多道批处理系统是一种十分有效，但又非常复杂的系统，为使系统中的多道程序间能协调地运行，系统必须解决下述一系列问题：
(1) 处理机争用问题。既要能满足各道程序运行的需要，又要能提高处理机的利用率。
(2) 内存分配和保护问题。系统应能为每道程序分配必要的内存空间，使它们“各得其所”，且不会因某道程序出现异常情况而破坏其它程序。
(5) 作业管理问题。系统中存在着各种作业(应用程序)，系统应能对系统中所有的作业进行合理的组织，以满足这些作业用户的不同要求。
(6) 用户与系统的接口问题。为使用户能方便的使用操作系统，OS还应提供用户与OS之间的接口。
4、分时系统(Time Sharing System)
分时系统的引入：
前面所介绍的多道批处理系统、分时系统和实时系统这三种基本操作系统都具有各自不同的特征，如批处理系统有着高的资源利用率和系统吞吐量；分时系统能获得及时响应；实时系统具有实时特征。除此之外，它们还共同具有并发、共享、虚拟和异步四个基本特征。
并发
并行与并发：
并行性：多个事件在同一时刻发生并发性：多个事件在同一时间间隔内发生。

第一章操作系统引论

第一章操作系统引论
1.设计现代的操作系统的主要目标是提高资源的利用率和方便用户。

2.单批道处理系统是在解决人机矛盾和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾中发展起来的。

3.在单道处理机系统下的多道程序设计具有多道，宏观上同时运行和微观上交替运行的特点。

4.现在操作系统的两个最基本的特征是并发和资源共享，除此之外，它还具有虚拟性和异步性的特征。

5.从资源管理角度看，操作系统具有四大功能：处理机管理，存储器管理，设备管理和文件管理；为了方便用户，操作系统还必须提供友好的用户接口。

6.操作系统的基本类型主要有批处理系统，分时系统和实时系统。

7.批处理系统的主要有点是资源利用率高和系统吞吐量大；主要的缺点是无交互作业能力和作业平均周转时间长。

8.实现分时系统的关键问题是人机交互，为此必须引入时间片的概念，并采用时间片轮转调度算法。

9.分时系统的基本特征是：多路性，独立性，交互性，及时性。

10.若干事件在同一时间间隔内发生称为并发；若干事件在同一时刻发生称为并行。

11.实时系统可分为实时信息处理系统和实时控制系统；民航售票系统属于实时信息处理系统，而导弹飞行控制系统属于实时控制系统。

12.为了使实时系统高度可靠和安全，通常不强求资源利用率。

13.当前比较流行的微内核的操作系统结构，是建立在层次化结构的基础上的，而且还采用了客户机/服务器模式和面向对象程序设计。

计算机操作系统——操作系统引论

三、UNIX
多用户多任务，16/32/64位,BSD, SVR4（模块式结构）, OSF/1（微内核结构）

诞生

1965年，麻省理工学院（MIT）、通用电子公司（GE）及AT&T的贝尔实验室联和开发了一个叫做Multics （多路复用信息与计算服务）的实验操作系统。 1969年，AT&T贝尔实验室的肯.汤姆森（Ken Thompson）和丹尼斯. 里奇（Dennis Ritchie）和其他的研究人员在DEC PDP-7上开发出最初的UNIX系统雏形－UNICS（单道信息与计算服务），后来谐音拼写成UNIX。 1970年，UNIX被移植到PDP-11上，第一次得到实用。此时的系统全部用汇编语言写成。 1971年，丹尼斯.里奇发明了Ｃ语言。 1973年，肯.汤姆森和丹尼斯.里奇用C语言对UNIX核心进行重写，使系统便于理解、修改和移植。
1.2 OS的发展过程

无OS
OS分类
1.2 OS的发展过程

无OS 一、人工操作方式
• 1946-50年代中：电子管时代，计算机速度慢，无操作系统，集中计算，计算机资源昂贵； • 工作方式：用户：既是程序员又是操作员；用户是专业人员；输入输出：纸带或卡片；缺点：用户独占全机， CPU等待人工操作
一、批处理系统

批处理系统
原理：用户使用系统提供的作业控制语言（JCL）来描述自己对作业运行的控制意图，并将这些控制信息连同作业一起提交给计算机。由OS去控制、调度各作业的运行并输出结果。由于作业进入系统后用户不再干预，从而提高了效率。设计目标：提高系统资源的使用效率；提高作业吞吐量单道批处理系统；多道批处理系统

操作系统引论

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操作系统_第一章 操作系统引论

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第1章 操作系统引论PPT课件

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