操作系统zxj-1操作系统引论
计算机操作系统-操作系统引论
多道程序设计优点 提高CPU利用率（图1-5） 提高内存和I/O设备利用率 增加了系统吞吐量
特征 多道性、宏观上并行、 微观上串行
多道批处理优点 资源利用率高、系统吞吐率大
缺点 平均周转时间长、无交互能力（怎么办？？）
第一章 操作系统引论
图1－5
第一章 操作系统引论
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
（第一代计算机）
1. 人工操作方式
如纸带输入机 特点：无任何软件、独占性、独占性、 串行性
缺点： (1) 用户独占全机 (2) CPU等待人工操作
第一章 操作系统引论
1.2.1 无操作系统的计算机系统
人工操作方式缺点：
机器 速度
作业在机器上 人工操 计算所需时间 作时间
1万次/秒 1小时 60万次/秒 1分钟
3分钟 3分钟
操作时间与机器 有效运行时间之比
1 ：20 3 ：1
导致人机矛盾、CPU和I/O设备速度不匹配
第一章 操作系统引论 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式
引入I/O机的概念，解 决CPU和I/O设备
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 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计
第一章 操作系统引论
教学目的： 掌握操作系统的定义及其基本特性、主
要功能 了解操作系统的发展历史和几种类型的
操作系统 教学难重点： 操作系统的定义 操作系统的基本特征 OS结构设计
操作 文件管理：文件存取、共享和保护
计算机操作系统第一章+操作系统引论
设备驱动程序是操作系统的重要组成部分，它负责与硬件交互，实现设备的控制和管理 功能。同时，设备驱动程序也依赖于操作系统的内核提供的接口和功能。
03 操作系统的结构 与组成
操作系统的结构
层次结构
操作系统可以按照功能和抽象程度的不同，自底向上分为多个层 次。
微内核结构
将操作系统的核心功能模块化，每个模块都是一个独立的进程，通 过消息传递进行通信。
操作系统可靠性保障措施
容错技术
容错技术用于提高操作系统的可靠性，通 过在系统中引入冗余资源来保证系统在出
现故障时仍能正常运行。
入侵检测与防御技术
入侵检测与防御技术用于实时监测和防御 针对操作系统的攻击，保护系统的安全性
。
备份与恢复技术
备份与恢复技术用于在系统出现故障或数 据丢失时恢复系统和数据，保证系统的可 用性。
05 操作系统的性能 评价与优化
操作系统的性能评价
01
响应时间
用户从发出请求到接收到响应所 经过的时间，是评价操作系统性 能的重要指标之一。
吞吐量
02
03
资源利用率
单位时间内系统处理的作业数或 事件数，反映了系统的处理能力 。
系统中各种资源的使用情况，包 括CPU、内存、磁盘等，反映了 系统的资源利用效率。
操作系统负责创建、调度和终止进程，以 及处理进程之间的并发和同步问题。
内存管理
文件系统
操作系统负责管理计算机的内存空间，包 括内存的分配、回收、保护等。
பைடு நூலகம்
操作系统提供文件存储和访问的功能，包 括文件的创建、删除、修改、查找等。
操作系统的服务
系统调用
操作系统提供了一组系统调用接口，供 应用程序使用，以请求操作系统提供服
第一章 操作系统引论
31
操 作 系 统
网络OS和分布式OS的区别
(1) 分布具有各个计算机间相互通讯， 无主从关系；网络有主从关系； (2) 分布式系统资源为所有用户共享；
第 一 章 操 作 系 统 引 论
而网络有限制地共享； (3) 分布式系统对用户是透明的。
32
操 作 系 统
3.微型机(个人）操作系统
计算机在某一时间内为单用户服务,其追求目 标是界面友好，使用方便，丰富的应用软件。
借助于通道和中断技术，输入输出操作可以在中央 处理机控制之下完成。这时，原有的监督程序不仅要负 责调度作业自动运行，而且还要提供输入输出控制功能， 它比原有的监督程序的功能增强了。这个发展了的监督 程序常驻内存，称为执行系统。 20
操 作 系 统
二、 操作系统的完善
1． 多道批处理系统
多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放多 个作业，它们在管理程序控制之下交替执行，共享系统 中的各种资源。 多道程序运行的特征： 1）主存中存放多道程序； 2）宏观上并行； 3）微观上串行。
28
操 作 系 统
三、操作系统的发展
1．网络操作系统
计算机网络是通过通信设备和通信线路将地理上分散的多 个计算机系统相互连接起来，实现信息交换、资源共享、 可互操作和协作处理的系统。 网络环境下的操作系统是网络用户和网络之间的接口， 它除了具有通常操作系统的资源管理功能外，还具有网络 管理、网络通信、网络资源共享、系统安全和多种网络应 用服务的功能。 网络操作系统既要为本机用户提供使用网络资源的手 段，又要为网络用户使用本机资源提供服务。
•错综复杂、纵横交叉： 与硬件有关、与其它软件有关、与用户有关、 讲课过程中往往用到后面的知识。
3
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计算机系统有硬件和软件两部分组成。
操作系统（OS，Operating System）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。
1.1 操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.效率（1）提高系统资源利用率。
（2）提高系统的吞吐量2.方便性3.可扩充性（适应于不同的计算机体系结构）4.开放性1.1.2 操作系统的作用1.OS作为应用程序和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可通过三种方式使用计算机：（1）命令方式（2）系统调用方式（3）图形、窗口方式2.OS作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中，通常都会含有各种各样的引荐和软件资源。
归纳起来可将资源分为四类：处理器、存储器、I/O设备广丽，负责I/O设备以及信息（数据和程序）。
相应地，OS的主要功能也正是针对负责内存的分配与回收；I/O设备管理，负责I/O设备的分配和控制分配与操纵；文件管理，负责文件的存取、共享和保护。
3.OS实现了针对计算机资源的抽象OS是一种虚拟机。
1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作的计算机系统1.人工操作方式人工操作方式严重降低了计算机资源的利用率，此即所谓的人机矛盾12.脱机输入/输出方式输入/输出（Off-Line I/O）技术是事先将装有用户程序和数据的纸带输入机，在一个外围机的控制下。
把纸带上的数据输入到磁带上。
1.2.2单道批次处理系统(Simple Batch Processing System9)1.单道批次处理系统的处理过程通常把一个批次作业以脱机的方式输入到磁带上，并在操作系统配上监督程序(Monitor)，在它的控制下是这批作业能一个接着一个地连续处理。
其自动护理过程是：首先，由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并把运行控制权交给该作业。
当该作业处理完成时，又把控制权交给监督程序，再由监督程序把磁带（盘）上的地问个作业调入内存。
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。
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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 VIP用户有效期内可使用VIP专享文档下载特权下载或阅读完成VIP专享文档（部分VIP专享文档由于上传者设置不可下载只能 阅读全文），每下载/读完一篇VIP专享文档消耗一个VIP专享文档下载特权。
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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。
返回
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。
第一章 - 操作系统引论
●两者有实质差别：过程调用只能在用户态下运行， 不能进入核心态；而系统调用可以实现从用户态 到核心态的转变。 • 系统调用可分为5个类别：进程控制、文件管理、 设备管理、信息维护和通信。 ② 系统程序 它们解决带共性的问题，并为程序的开发和执行 提供更方便的环境。 ▲系统程序不是 不是操作系统的组成部分 不是 ★最重要的系统程序就是命令解释程序
3.实时系统
■实时系统的引入 • 实时系统——具有实时特性，能够支持实 时控制系统工作的操作系统。 重要特征：对时间有严格限制和要求 • 三种典型应用形式 ▲过程控制系统 ▲信息查询系统 ▲事务处理系统
■实时系统与分时系统的差别
• • • 交互性 实时性 可靠性
1.4 操作系统结构设计
■单体系统
1.1.1 计算机硬件结构
■指令是控制计算机执行某种操作（如加、 减、传送、转移等）的命令。 ■特权指令 特权指令是一类具有特殊权限的指令，只 特权指令 用于操作系统或其他系统软件，普通用户不 能直接使用。 ■非特权指令也称为用户指令或普通指令， 是普通用户能够直接使用的指令。这是指令 集中除特权指令外的所有指令。 ■CPU的两种运行模式：内核态 内核态（又称核心 内核态 态、系统态、管态）和用户态 用户态（又称目态）。 用户态
●程序接口 #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> …… fd=open("file.c",2); ●命令行接口 $ date ●图形用户接口（GUI）
1.3 操作系统的形成和基本类型
1.3.1操作系统的形成和发展
软件。 软件。
1.1.5 操作系统的特征和服务 ■操作系统的特征
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，操作系统就像是一个默默工作的幕后英雄，为我们的各种操作提供了稳定、高效的支持。
但你是否真正了解它是什么，又是如何发挥作用的呢？操作系统，简单来说，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。
它就像是一个大管家，负责协调和分配计算机的各种资源，让计算机的各个部件能够有条不紊地协同工作，以满足用户的需求。
想象一下，如果计算机没有操作系统，那将会是怎样的混乱场景？每次我们要使用某个硬件设备，比如打印机，都需要自己去编写复杂的控制程序；每运行一个新的软件，都要从头开始了解计算机的硬件配置和底层工作原理。
这几乎是不可能完成的任务，而且效率极其低下。
而有了操作系统，这一切都变得简单和便捷。
操作系统的主要功能可以概括为几个方面。
首先是进程管理。
进程就像是计算机里的一个个任务，操作系统要负责合理地安排这些任务的执行顺序和时间，确保它们能够高效地运行，不会出现互相冲突或者抢占资源的情况。
比如，当你同时打开多个程序时，操作系统会根据它们的优先级和资源需求，合理地分配 CPU 时间，让每个程序都能得到及时的处理。
其次是内存管理。
内存是计算机存储数据和程序的地方，操作系统要确保内存的合理分配和使用，防止某个程序占用过多的内存导致其他程序无法正常运行。
它就像一个精明的仓库管理员，知道如何把有限的内存空间分配给不同的需求，并且在程序不再需要时及时回收内存，以便给其他程序使用。
然后是文件管理。
我们在计算机中存储的各种文档、图片、视频等都以文件的形式存在，操作系统要负责对这些文件进行组织、存储和检索。
它为我们提供了一个清晰的文件目录结构，让我们能够方便地找到和操作自己需要的文件。
还有设备管理。
计算机连接着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，确保它们能够正常工作，并且在多个设备同时请求服务时进行协调。
操作系统还提供了用户接口，让我们能够与计算机进行交互。
操作系统实用教程第1章-操作系统引论
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
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问题与讨论：
1、你如何理解分时系统与实时系统的区别？
2、如果将操作系统分类为传统与现代两类，你将 如何划分？说说想法。
第1章 操作系统引论 1.3 操作系统的功能与性能
操作系统实用教程
－windows2003
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
－windows2003
分时系统
同时性 交互性 独立性 及时性
分时系统：在不同的时间间隔内，不同程序访问 （共享）同一个设备或其他资源。
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
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实时系统
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
－windows2003
问题1：单道批处理系统与多道批处理系统的系统 吞吐量、资源利用率，谁高？为什么？
问题2：单道批处理系统与多道批处理系统的作业 周转时间，谁长？为什么？
问题3：单道批处理系统需要作业调度程序吗？多 道批处理系统的作业调度程序需要解决哪些问题？
1.4 操作系统的特征与内部结构
操作系统的内部结构 模块化结构：由功能模块构成OS，模块间接口调
用。
层次化结构：模块间按照某种关系排成若干层， 层间模块只单向依赖。
虚拟机结构：在裸机上扩展了一层软件，向上提 供了若干台虚拟机。
C/S结构：客户/服务器结构。 对象结构：操作系统管理的信息和资源均为对象
实时系统：能及时响应随机发生的外部事件，并 在规定的时间内完成对该事件处理的系统。
操作系统原理 第1章 操作系统引论-精品资料PPT课件
读入一个作业(若系统资源能满足该作业要 求);
17
(5)从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源程 序翻译成目标代码;
(6)连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序 装配成一个可执行程序;
创建、撤消进程，进程状态转换 通过原语或系统调用实现 （2）进程同步 协调进程间的关系 互斥和同步 同步机制 如锁、信号量 （3）进程通信 进程间的信息交换 直接通信和间接通信 （4）进程调度 为进程分配处理机 核心为调度算法
6
2.存储管理
（1）存储分配 为进程分配存储空间 静态分配和动态分配
（2）存储保护 防止程序相互干扰 硬、软件结合实现
第1章 操作系统引论
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
一、操作系统的概念
3
操作系统定义：
操作系统是一组有效控制和管理计算机系统的硬件和软 件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户的 程序集合。
有效：系统效率，资源利用率（如：CPU的充分利用； 内存、外部设备是否忙碌年代末－60年代中）多道程 序系统
单道程序工作示例
20
多道程序工作示例 多道程序运行的特点是: (1) 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。 (2) 宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过 程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。 (3) 微观上串行：实际上，各道程序轮流使用CPU，交替 执行。
1操作系统引论
第一章 操作系统引论
通常把覆盖了上述软件的机器称为扩充机器或虚机器。 它向用户(进程)提供了一个对硬件操作的抽象模型，用户可
利用抽象模型提供的接口使用计算机，而无需了解物理接口
实现的细节，从而使用户更容易地使用计算机硬件资源。由 该层软件实现了对计算机硬件操作的第一个层次的抽象。
第一章 操作系统引论
时相应OS的功能和性能也都有显著的增强和提高。
第一章 操作系统引论
在多处理机快速发展的同时，外部设备也在迅速发展。 例如，早期的磁盘系统十分昂贵，只能配置在大型机中。随
着磁盘价格的不断降低且小型化，很快在中、小型机以及微
型机上也无一例外地配置了磁盘系统，而且其容量还远比早 期配置在大型机上的大得多。现在的微机操作系统(如
(1) 提高系统资源利用率。在未配置OS的计算机系统中， 诸如CPU、I/O设备等各种资源，都会因它们经常处于空闲状
态而得不到充分利用；内存及外存中所存放的数据太少或者
无序而浪费了大量的存储空间。配置了OS之后，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，且可使内存
和外存中存放的数据因有序而节省了存储空间。
第一章 操作系统引论
3．器件的不断更新换代 微电子技术的迅猛发展，推动着计算机器件，特别是微机 芯片的不断更新，使得计算机的性能迅速提高，规模急剧扩大，
从而推动了OS的功能和性能也迅速增强和提高。例如，当微机
芯片由8位发展到16位、32位，进而又发展到64位时，相应的 微机OS也就由8位发展到16位和32位，进而又发展到64位，此
(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
2. OS作为计算机系统资源的管理者 在一个计算机系统中，通常都含有各种各样的硬件和 软件资源。归纳起来可将资源分为四类：处理器、存储器、 I/O设备以及信息(数据和程序)。相应地，OS的主要功能 也正是针对这四类资源进行有效的管理，即：处理机管理， 用于分配和控制处理机；存储器管理，主要负责内存的分 配与回收；I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵；文 件管理，负责文件的存取、共享和保护。可见，OS确是计 算机系统资源的管理者。事实上，当今世界上广为流行的 一个关于OS作用的观点，正是把OS作为计算机系统的资
第1章_操作系统引论
最关键的问题是如何使用户能与自己的作业 进行交互。 （1） 及时接收
（2） 及时处理
3、分时系统的特征
(1) 多路性。
(3) 及时性。
(2) 独立性。 (4) 交互性。
20
1.2.5 实时系统
实时系统(Real-Time System)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。
第一章 操作系统引论
❖ 什么是操作系统？ 一种特殊的软件，特殊子程序，是软硬资源的控 制中心, 它以尽量合理有效的方法组织多个进程共享使用 计算机的各种资源,并提供使用接口。（接口的 概念）
❖ 操作系统实现了： 资源管理：多进程同时运行，而且效率更高 人机接口：方便使用，方便编程，编程变得简 单
第一章 操作系统引论
这门课
❖ 考察目标：
1.掌握操作系统的基本概念、基本原理和基本 功能，理解操作系统的整体运行过程。
2.掌握操作系统进程、内存、文件和I/O管理的 策略、算法、机制以及相互关系。
（3.能够运用所学的操作系统原理、方法与技 术分析问题和解决问题，并能利用C语言描述 相关算法。）
❖ 这门课特点：概念比较多、术语比较多、算法 比较多、自学比较难
8
1.1.2 操作系统的作用 1、OS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OS来使
用计算机系统。
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
9
1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口*
(1) 命令方式：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。
操作系统讲义-第一章操作系统引论
缓冲管理
通过缓冲区来匹配设备之间速 度的差异，提高数据传输效率
。
文件管理
文件存储空间的管理
管理文件的存储空间，包括文件的创建、删 除、读写等操作。
文件的读/写Leabharlann 理和保护提供文件的读写接口，并确保文件的安全性 和保密性。
目录管理
提供文件目录结构，方便用户查找和组织文 件。
操作系统讲义-第一 章操作系统引论
目录
• 操作系统概述 • 操作系统的功能 • 操作系统的结构 • 操作系统与用户的接口 • 操作系统的运行环境 • 操作系统引论总结与展望
01
操作系统概述
操作系统的定义
01
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
02
是计算机系统中最基本的系统软 件，是裸机之上的第一层软件， 是对硬件功能的首次扩充，其他 软件则在操作系统的支持下工作
操作系统的历史与发展
01
02
03
04
第一代计算机（1945-1955）： 真空管和插件板，无操作系统
第二代计算机（1955-1965）： 晶体管和批处理系统，出现操
作系统概念
第三代计算机（1965-1980）： 集成电路和多道程序设计、分 时系统，操作系统开始广泛流
分布式
随着云计算、边缘计算等分布式计算模式的兴起 ，未来操作系统将更加注重分布式系统的设计和 实现，支持大规模并发处理、数据一致性和容错 性等关键特性。
虚拟化
虚拟化技术已经成为现代操作系统的重要组成部 分，未来操作系统将进一步推动虚拟化技术的发 展，实现更高效、更灵活的虚拟化管理，提高资 源利用率和系统安全性。
现代操作系统第1章操作系统引论
现代操作系统第1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1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性1.4 现代操作系统的新特征1.5 传统操作系统的主要功能 1.6 现代操作系统新增功能1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性 1.4 现代操作系统的新特征 1.5 传统操作系统的主要功能1.6 现代操作系统新增功能1.1 操作系统的目标和作用1.操作系统的目标1.操作系统的目标目前存在着多种类型的OS,不同类型的OS,其目标各有所侧重。
通常在计算机硬件上配置的OS,其目标有以下几点：(1)方便性(2)有效性(3)可扩充性(4)开放性1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性 1.4 现代操作系统的新特征 1.5 传统操作系统的主要功能1.6 现代操作系统新增功能1.1 操作系统的目标和作用2.操作系统的作用2.操作系统的作用(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口(2)OS作为计算机系统资源的管理者(3)OS实现了对计算机资源的抽象1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性 1.4 现代操作系统的新特征 1.5 传统操作系统的主要功能1.6现代操作系统新增功能1.1 操作系统的目标和作用3.推动操作系统发展的主要动力3.推动操作系统发展的主要动力(1)不断提高计算机系统资源的利用率(2)方便用户(3)器件的不断更新换代(4)计算机体系结构的不断发展(5)不断提出新的应用需求返回1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性 1.4 现代操作系统的新特征 1.5 传统操作系统的主要功能1.6 现代操作系统新增功能1.2 操作系统的发展过程1.未配置操作系统的计算机系统1.未配置操作系统的计算机系统2.单道批处理系统 2.单道批处理系统3.多道批处理系统 3.多道批处理系统4.分时系统 4.分时系统5.实时系统 5.实时系统返回1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性 1.4 现代操作系统的新特征 1.5 传统操作系统的主要功能1.6 现代操作系统新增功能1.未配置操作系统的计算机系统(1)人工操作方式早期的操作方式是由程序员将事先已穿孔的纸带(或卡片),装入纸带输入机(或卡片输入机),再启动它们将纸带(或卡片)上的程序和数据输入计算机，然后启动计算机运行。
操作系统_第一章 操作系统引论
– (1) 硬实时任务(hard real-time task)：系 统必须满足任务对截止时间的要求，否 则可能出现难以预测的结果。
– (2) 软实时任务(Soft real-time task)：它 也联系着一个截止时间， 但并不严格 ，若偶尔错过了任务的截止时间， 对 系统产生的影响也不会太大。
(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
(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。
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1.1.2 操作系统的作用
2. OS作为计算机系统资源的管理者
在一个计算机系统中，通常都含有各种各样的硬件 和软件资源。归纳起来可将资源分为四类：
程序A
A完成
程序B I/ O请求
程序B
程序B I/ O完成
程序C I/ O请求
C I/ O完成 C 再 被 调 度
程序C
程序D I/O请求
程序D
(b) 四 道 程 序 运 行 情 况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
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1.2.3 多道批处理系统
• (2) 可提高内存和I/O设备利用率
– 为了能运行较大的作业，通常内存都具有较大容 量，但由于80%以上的作业都属于中小型，因此在 单道程序环境下，也必定造成内存的浪费。
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1.2.2 单道批处理系统
•1. 单道批处理系统的处理过程
开始
还有下 一个作业？
否
停止
是
把下一个作业的源程序
转换为目标程序
是
源程序
有错吗？
否
运行 目标程序