计算机操作系统原理PPT课件
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7
三、推动操作系统发展的主要动力
1、不断提高计算机资源利用率 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。
8
1.2 操作系统的发展过程
一、无操作系统的计算机系统
1、人工操作方式 （1946 ~ 50年代，电子管时代）
• 【特点】：计算机资源昂贵 ，没有操作系统 • 【工作方式】：
一、并发性(concurrency)
多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一 个并发系统，各进程间的并发，系统与应用间的 并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并 行(parallel)是指在同一时刻发生。 – 在多道程序处理时，宏观上并发，微观上交替
执行（在单处理器情况下） 。 – 程序的静态实体是可执行文件，而动态实体是
– 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率 – 用户独占全机的所有资源；
9
2、脱机输入/输出方式 引入外围机控制数据的提前录入和延后输
出，具体参照P5 图1-2
10
二、单道批处理系统
1、单道批处理系统的处理过程 引入监督程序，成批的作业首先在外存排队等待，
由监督程序负责将每一个作业装入内存，处理完 成后，再掉调入下一个作业，直至运行完毕。 2、单道批处理系统的特征 自动性 顺序性 单道性
– 实时信息处理系统：要求计算机能够在容许的延迟时 间内，相应外部的事件请求，完成对该事件的处理， 并控制所有的实时设备和实时任务协调运行。如飞机 订票系统, 期货、股票交易系统等。
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3、实时系统与分时系统的比较 （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性 （5）高可靠性
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1.3操作系统的基本特性
– 用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片； • 【计算机的工作特点】： – 用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低； – CPU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；CPU利用率低； • 【主要矛盾】：
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三、多道批处理系统
1、多道程序设计的基本概念 用户提交的作业都先存放在外存的后备队列中，由
作业调度程序按一定的算法选择若干作业调入内 存，共享CPU和系统的各种资源。 2、多道批处理的特征 （1）多道性：在内存中有多个程序（严格而言为进 程）同时执行（宏观上）； （2）无序性：进入内存的顺序与执行完的顺序无关； （3）调度性：经过2次调度，先调度到内存，转换 为进程后，进行进程调度，要CPU进行执行。
3
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
4
1.1操作系统的目标和作用
一、操作系统的目标 方便性 有效性 可扩充性 开放性
5
二、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。
计算机操作系统原理
2007.12.3
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
基本授课内容
• 一、操作系统引论 • 二、进程管理 • 三、处理机调度与死锁 • 四、存储器管理 • 五、设备管理 • 六、文件管理 • 七、操作系统接口
应用用户 应用开发人员
应用软件 系统工具 操作系统 计算机硬件
操作系统 开发人员
6
2、作为计算机系统资源的管理者 主要包括四类资源：处理机、存储器、I/O设
备以及信息（数据与程序）。 3、操作系统用作扩充机器 虚拟机：在裸机的基础上，每增加一层新的
操作系统的软件，就变成了功能更为强大 的虚拟机或虚机器。
21
四、异步性(asynchronism)
异步性也称不确定性，指进程的执行顺序和执 行时间及执行结果的不确定性： – 程序执行结果不确定，不可再现。相同输入与
环境下多次运行结果不同。 – 多道程序设计环境下，程序按异步方式运行。
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三、虚拟性(virtual)
一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体（分 时或分空间）。虚拟是操作系统管理系统资源的重 要手段，可提高资源利用率。 – CPU——每个用户（进程）的“虚处理机”。 – 存储器——每个进程都占有的地址空间（指令
＋数据＋堆栈）。 – 显示设备——多窗口或虚拟终端 如虚拟光驱。
操作系统的定义：操作系统是一组控制和管 理计算机硬件和软件资源，合理的组织计 算机工作流程以及方便用户使用的程序的 集合。
四、分时系统 1、定义：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。
14
分时系统的结构示意图
15ห้องสมุดไป่ตู้
2、分时系统实现的关键问题 （1）及时接收：多路卡 （2）及时处理：分时间片的原则。 为此： （1）用户作业可以直接进入内存
（2）时间片选择大小要适当。 3、分时系统的特征： （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性
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五、实时系统
1、理解：系统能及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 任务协调一致的运行。
2、实时系统的应用领域：
– 实时控制：要求与被控制的变化速度相比，其反应速 度足够快；工作安全可；需要人工干预时，操作简便。 如生产过程控制，宇航自动控制等。
进程（或称作任务），并发指的是进程。
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二、共享性(sharing)
多个进程共享有限的计算机系统资源。操作系统 要对系统资源进行合理分配和使用。资源在一个 时间段内交替被多个进程所用。
– 互斥共享方式（如音频设备），资源分配后到 释放前，不能被其他进程所用。
– 同时访问方式，（如可重入代码，磁盘文件）。 – 资源分配难以达到最优化
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3、多道批处理系统的优缺点： （1）资源利用率高了； （2）系统吞吐量大了； （3）平均周转时间长； （4）无交互能力。 4、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）文件管理问题 （5）作业管理问题
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处理上述问题组成一系列程序的集合，由此 构成了完整意义上的操作系统。
三、推动操作系统发展的主要动力
1、不断提高计算机资源利用率 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。
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1.2 操作系统的发展过程
一、无操作系统的计算机系统
1、人工操作方式 （1946 ~ 50年代，电子管时代）
• 【特点】：计算机资源昂贵 ，没有操作系统 • 【工作方式】：
一、并发性(concurrency)
多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一 个并发系统，各进程间的并发，系统与应用间的 并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并 行(parallel)是指在同一时刻发生。 – 在多道程序处理时，宏观上并发，微观上交替
执行（在单处理器情况下） 。 – 程序的静态实体是可执行文件，而动态实体是
– 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率 – 用户独占全机的所有资源；
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2、脱机输入/输出方式 引入外围机控制数据的提前录入和延后输
出，具体参照P5 图1-2
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二、单道批处理系统
1、单道批处理系统的处理过程 引入监督程序，成批的作业首先在外存排队等待，
由监督程序负责将每一个作业装入内存，处理完 成后，再掉调入下一个作业，直至运行完毕。 2、单道批处理系统的特征 自动性 顺序性 单道性
– 实时信息处理系统：要求计算机能够在容许的延迟时 间内，相应外部的事件请求，完成对该事件的处理， 并控制所有的实时设备和实时任务协调运行。如飞机 订票系统, 期货、股票交易系统等。
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3、实时系统与分时系统的比较 （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性 （5）高可靠性
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1.3操作系统的基本特性
– 用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片； • 【计算机的工作特点】： – 用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低； – CPU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；CPU利用率低； • 【主要矛盾】：
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三、多道批处理系统
1、多道程序设计的基本概念 用户提交的作业都先存放在外存的后备队列中，由
作业调度程序按一定的算法选择若干作业调入内 存，共享CPU和系统的各种资源。 2、多道批处理的特征 （1）多道性：在内存中有多个程序（严格而言为进 程）同时执行（宏观上）； （2）无序性：进入内存的顺序与执行完的顺序无关； （3）调度性：经过2次调度，先调度到内存，转换 为进程后，进行进程调度，要CPU进行执行。
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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
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1.1操作系统的目标和作用
一、操作系统的目标 方便性 有效性 可扩充性 开放性
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二、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。
计算机操作系统原理
2007.12.3
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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基本授课内容
• 一、操作系统引论 • 二、进程管理 • 三、处理机调度与死锁 • 四、存储器管理 • 五、设备管理 • 六、文件管理 • 七、操作系统接口
应用用户 应用开发人员
应用软件 系统工具 操作系统 计算机硬件
操作系统 开发人员
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2、作为计算机系统资源的管理者 主要包括四类资源：处理机、存储器、I/O设
备以及信息（数据与程序）。 3、操作系统用作扩充机器 虚拟机：在裸机的基础上，每增加一层新的
操作系统的软件，就变成了功能更为强大 的虚拟机或虚机器。
21
四、异步性(asynchronism)
异步性也称不确定性，指进程的执行顺序和执 行时间及执行结果的不确定性： – 程序执行结果不确定，不可再现。相同输入与
环境下多次运行结果不同。 – 多道程序设计环境下，程序按异步方式运行。
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三、虚拟性(virtual)
一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体（分 时或分空间）。虚拟是操作系统管理系统资源的重 要手段，可提高资源利用率。 – CPU——每个用户（进程）的“虚处理机”。 – 存储器——每个进程都占有的地址空间（指令
＋数据＋堆栈）。 – 显示设备——多窗口或虚拟终端 如虚拟光驱。
操作系统的定义：操作系统是一组控制和管 理计算机硬件和软件资源，合理的组织计 算机工作流程以及方便用户使用的程序的 集合。
四、分时系统 1、定义：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。
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分时系统的结构示意图
15ห้องสมุดไป่ตู้
2、分时系统实现的关键问题 （1）及时接收：多路卡 （2）及时处理：分时间片的原则。 为此： （1）用户作业可以直接进入内存
（2）时间片选择大小要适当。 3、分时系统的特征： （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性
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五、实时系统
1、理解：系统能及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 任务协调一致的运行。
2、实时系统的应用领域：
– 实时控制：要求与被控制的变化速度相比，其反应速 度足够快；工作安全可；需要人工干预时，操作简便。 如生产过程控制，宇航自动控制等。
进程（或称作任务），并发指的是进程。
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二、共享性(sharing)
多个进程共享有限的计算机系统资源。操作系统 要对系统资源进行合理分配和使用。资源在一个 时间段内交替被多个进程所用。
– 互斥共享方式（如音频设备），资源分配后到 释放前，不能被其他进程所用。
– 同时访问方式，（如可重入代码，磁盘文件）。 – 资源分配难以达到最优化
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3、多道批处理系统的优缺点： （1）资源利用率高了； （2）系统吞吐量大了； （3）平均周转时间长； （4）无交互能力。 4、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）文件管理问题 （5）作业管理问题
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处理上述问题组成一系列程序的集合，由此 构成了完整意义上的操作系统。