操作系统第1章操作系统发展.pptx
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操作系统概述演示课件
06
未来操作系统展望
云操作系统
云操作系统定义
云操作系统是一种基于云计算技术的 操作系统，它能够将硬件资源虚拟化， 并提供统一的管理和调度。
云操作系统的特点
云操作系统的应用场景
云操作系统广泛应用于企业级应用、 云计算平台、大数据处理等领域，为 企业提供高效、灵活、可靠的计算服 务。
云操作系统具有弹性可扩展、高可用 性、高可靠性、资源池化等特点，能 够满足企业不断变化的业务需求。
03
学习曲线
Linux操作系统对大特色。Unix操作系统则更注重系统管理和
自动化，需要具备一定的系统管理经验。
Android与iOS比较
开放性
Android操作系统是开源的，厂商可以根据其进行定制和修改。而iOS操作系统则是闭源 的，只能由苹果公司进行开发和更新。
程序安装与卸载
安装
从软件商店下载应用程序，双击安装 程序，按照提示完成安装。
卸载
在应用程序列表中找到并选择要卸载 的应用程序，点击卸载或删除选项， 按照提示完成卸载。
系统设置与优化
设置
进入系统设置界面，可以对系统进行各种个性化设置，如主题、壁纸、声音等。
优化
定期清理系统垃圾文件、禁用不必要的启动项、关闭不必要的服务，以提高系统运行速度和稳定性。
输入设备支持
支持各种输入设备，如键盘、鼠标、触摸屏等。
ABCD
命令行界面
提供命令行界面（CLI），使用户可以通过文本 命令与操作系统交互。
输出显示
将操作系统界面和应用程序的输出结果显示在屏 幕上。
03
操作系统基本操作
启动与关闭
启动
按下电源键，系统开始启动，自检后加载操作系统。
计算机操作系统第1章课件.ppt
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
第一章 操作系统引论
2. 多道批处理系统的特征 (1) 多道性。 (2)宏观上并行 (3) 微观上串行。
第一章 操作系统引论
3. 多道批处理系统的优缺点 (1) 资源利用率高。 (2) 系统吞吐量大。 (3) 平均周转时间长。 (4) 无交互能力。
第一章 操作系统引论
2) (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。
第一章 操作系统引论
3. 进程通信
在多道程序环境下，为了加速应用程序的运行，应在系统 中建立多个进程，并且再为一个进程建立若干个线程，由这些 进程(线程)相互合作去完成一个共同的任务。而在这些进程(线 程)之间，又往往需要交换信息。例如，有三个相互合作的进 程， 它们是输入进程、计算进程和打印进程。输入进程负责 将所输入的数据传送给计算进程；计算进程利用输入数据进行 计算， 并把计算结果传送给打印进程；最后，由打印进程把 计算结果打印出来。进程通信的任务就是用来实现在相互合作 的进程之间的信息交换。
第一章 操作系统引论
1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)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
《计算机操作系统》ppt课件完整版
线程的实现方式
1 2
用户级线程 在用户空间中实现的线程，内核对其无感知，线 程管理和调度由用户程序自己完成。
内核级线程 在内核空间中实现的线程，内核负责线程的创建、 撤销和调度等操作，线程管理开销较大。
3
混合实现方式 结合用户级线程和内核级线程的特点，将部分线 程管理功能交给用户程序完成，以提高效率。
进程的状态与转换
进程的基本状态包括就绪、执行和阻塞三种。
进程状态转换的典型情况包括：运行到就绪、就绪到运行、运行到阻塞、阻塞到就 绪等。
进程状态转换由操作系统内核中的进程调度程序完成。
进程控制与管理
进程控制包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
进程管理包括进程同步、进程通信、进程调度和进程死锁 等问题。
优点
提高了系统的并发性和响应速度，充分利用了多核处理器 的优势。
缺点
线程间的同步和通信可能增加编程的复杂度和出错概率。
对象管理技术
对象管理概念
对象管理是指操作系统 采用面向对象的思想来 管理系统的资源，如文 件、设备、进程等。
优点
提高了系统的模块化程 度，便于扩展和维护； 增强了系统的安全性， 通过封装和访问控制保 护对象。
THANKS
感谢观看
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统概念
嵌入式操作系统是用于嵌入式系统的专用操作系统， 负责管理和控制嵌入式设备的硬件和软件资源。
优点
嵌入式操作系统具有实时性、可靠性和可定制性等特 点，适用于各种嵌入式应用场景。
缺点
嵌入式操作系统的资源受限，如处理器速度、内存大 小和存储容量等，需要针对特定应用进行优化。
享内存等。
调度与分配
按照一定策略对进程进 行调度，分配处理机资
操作系统完整ppt课件
程序I/O方式
CPU等待I/O操作完成
适用于简单、少量的I/O操作
2024/1/26
26
I/O控制方式
CPU响应中断并处理I/O操 作结果
I/O操作完成后中断CPU
中断驱动I/O方式
01
2024/1/26
03 02
27
I/O控制方式
2024/1/26
01
提高了CPU的利用率
02
DMA（直接内存访问）I/O方式
PCB的内容
PCB通常包含进程标识符、处理机状态、进程调度信息和进程控 制信息等内容。
PCB的组织方式
PCB可以采用线性方式、链接方式或索引方式进行组织。
9
进程调度算法
2024/1/26
先来先服务（FCFS）调度算法
按照进程到达的先后顺序进行调度，先到达的进程先得到服务。
短作业优先（SJF）调度算法
根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到服务。
优先级调度算法
为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先得到服务。
时间片轮转（RR）调度算法
将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片 。
10
进程同步与通信
进程同步的概念
多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证正确 的执行顺序和结果。
2024/1/26
进程的状态
进程在执行过程中会经历 多种状态，如就绪态、运 行态、阻塞态等。
进程控制块PCB
每个进程都有一个唯一的 进程控制块，用于存储进 程的标识符、状态、优先 级等关键信息。
8
进程控制块PCB
2024/1/26
PCB的作用
PCB是进程存在的唯一标识，操作系统通过PCB来感知进程的存 在，并对其进行控制和管理。
CPU等待I/O操作完成
适用于简单、少量的I/O操作
2024/1/26
26
I/O控制方式
CPU响应中断并处理I/O操 作结果
I/O操作完成后中断CPU
中断驱动I/O方式
01
2024/1/26
03 02
27
I/O控制方式
2024/1/26
01
提高了CPU的利用率
02
DMA（直接内存访问）I/O方式
PCB的内容
PCB通常包含进程标识符、处理机状态、进程调度信息和进程控 制信息等内容。
PCB的组织方式
PCB可以采用线性方式、链接方式或索引方式进行组织。
9
进程调度算法
2024/1/26
先来先服务（FCFS）调度算法
按照进程到达的先后顺序进行调度，先到达的进程先得到服务。
短作业优先（SJF）调度算法
根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到服务。
优先级调度算法
为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先得到服务。
时间片轮转（RR）调度算法
将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片 。
10
进程同步与通信
进程同步的概念
多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证正确 的执行顺序和结果。
2024/1/26
进程的状态
进程在执行过程中会经历 多种状态，如就绪态、运 行态、阻塞态等。
进程控制块PCB
每个进程都有一个唯一的 进程控制块，用于存储进 程的标识符、状态、优先 级等关键信息。
8
进程控制块PCB
2024/1/26
PCB的作用
PCB是进程存在的唯一标识，操作系统通过PCB来感知进程的存 在，并对其进行控制和管理。
《操作系统第一章》PPT课件
精选ppt
17
小结
专用系统影响着OS
❖ 实时嵌入式系统
汽车发动机、制造业的机器人、录像机、手机、微波炉，等等进行 监控和管理
整个房间可以计算机化，控制取暖、照明、警报系统、电饭锅煮饭 等等，通过web访问通知房间加热
❖ 多媒体系统
MP3、MP4 DVD 电影/网上电影
帧的视频必须按照时间限制分流（30帧/秒）
目态 管态
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23
小结
分时系统的特点
❖ 多路性 ❖ 独占性 ❖ 交互性 ❖ 及时性
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24
小结
实时系统特点
❖ 及时响应 ❖ 高可靠性和安全性 ❖ 系统的整体性强 ❖ 交互会话活动较弱 ❖ 专用系统 ❖ 种类：实时信息处理、实时控制
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25
小结
局微域型机网
网关 微型机
局域网间的连接
Andrew S. Tanenbaum等, 清华大学出版社，1997年9月
Operating Systems Internals and Design Principles
William Stallings,电子工业出版社
计算机操作系统教程
张尧学，史美林，清华大学出版社，1993年9月
操作系统实验指导
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26
小结
客户-服务器系统的一般结构
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27
小结
分布式系统
❖ 分布式系统 是一个一体化的系统 在整个系统中有一个全局的操作系统称为分布式操作系统 有网络作为底层支持 ❖ 具有模块性 ❖ 并行性 常规网络中的并行性仅仅意味着独立性 而分布式系统中的并行性还意味着合作 原因在于，分布式系统 ❖ 是一个物理上的松散耦合系统 ❖ 又是一个逻辑上的紧密耦合的系统 ❖ 自治性 ❖ 通信性等特点
操作系统PPT
计算机硬件主要由以下5个部分组成：
（1）运算器 （2）存贮器 （3）控制器 （4）输入设备 （5）输出设备
1. 运算器：直接完成各种算术运算和逻辑运算。在控制 器的指挥下对数据进行加工处理，所需的运算数据从 存贮器中取出，运算结果一般也送回存贮器单元中。 2. 存贮器：存放数据和程序。在计算机内不论是数据或 指令都是一些用二进制表示的代码。存贮器的基本功 能是能够把二进制代码，按需要存进去（称为“写 入”）或者取出来（称为“读出”），这种功能可以 比喻为人的“记忆”。所以，存贮器也叫做记忆装置。 3. 控制器：计算机的指挥部，其功能是根据存贮的程序， 指挥计算机各部件进行各种操作，以确保计算机系统 协调、自动运行。
算机完成的一个独立的程序任务。 作业管理的目的是实现作业的调度、控制作业 的执行，使得各作业都能有效运行。
1.2.1 操作系统的功能
从用户角度来看，操作系统是一台虚拟机，它掩
蔽了计算机硬件的操作细节，使用户或程序员与 硬件隔离开来，这点是通过操作系统提供的接口 实现的。 操作系统提供二级服务接口：面向程序级的内层 接口（程序接口）和面向作业控制级的外层接口 （命令接口）。内层接口提供给用户编程使用， 而外层接口提供给用户在终端上使用。在目前流 行的Windows系列操作系统中，则又向用户提供 了图形用户接口。
1.2.1 操作系统的功能
2. 存储管理 存储器分内存和外存两大类。内存与CPU直接
打交道，程序必须进驻内存，方可被CPU执行； 外存中的信息仅当需要时才装入内存，CPU不 能直接访问外存。 存储管理主要负责内存的分配与回收，进行内 存中程序和数据的存储保护，以及进行内存扩 充等，存储管理的目的是提高内存的利用率。
批处理方式1：联机批处理
（1）运算器 （2）存贮器 （3）控制器 （4）输入设备 （5）输出设备
1. 运算器：直接完成各种算术运算和逻辑运算。在控制 器的指挥下对数据进行加工处理，所需的运算数据从 存贮器中取出，运算结果一般也送回存贮器单元中。 2. 存贮器：存放数据和程序。在计算机内不论是数据或 指令都是一些用二进制表示的代码。存贮器的基本功 能是能够把二进制代码，按需要存进去（称为“写 入”）或者取出来（称为“读出”），这种功能可以 比喻为人的“记忆”。所以，存贮器也叫做记忆装置。 3. 控制器：计算机的指挥部，其功能是根据存贮的程序， 指挥计算机各部件进行各种操作，以确保计算机系统 协调、自动运行。
算机完成的一个独立的程序任务。 作业管理的目的是实现作业的调度、控制作业 的执行，使得各作业都能有效运行。
1.2.1 操作系统的功能
从用户角度来看，操作系统是一台虚拟机，它掩
蔽了计算机硬件的操作细节，使用户或程序员与 硬件隔离开来，这点是通过操作系统提供的接口 实现的。 操作系统提供二级服务接口：面向程序级的内层 接口（程序接口）和面向作业控制级的外层接口 （命令接口）。内层接口提供给用户编程使用， 而外层接口提供给用户在终端上使用。在目前流 行的Windows系列操作系统中，则又向用户提供 了图形用户接口。
1.2.1 操作系统的功能
2. 存储管理 存储器分内存和外存两大类。内存与CPU直接
打交道，程序必须进驻内存，方可被CPU执行； 外存中的信息仅当需要时才装入内存，CPU不 能直接访问外存。 存储管理主要负责内存的分配与回收，进行内 存中程序和数据的存储保护，以及进行内存扩 充等，存储管理的目的是提高内存的利用率。
批处理方式1：联机批处理
计算机操作系统概述课件
计算机操作系统概述课件
contents
目录
• 计算机操作系统基本概念 • 计算机操作系统体系结构 • 计算机操作系统用户界面与交互方式 • 计算机操作系统资源管理与调度策略 • 计算机操作系统安全性与保护机制 • 计算机操作系统发展趋势与挑战
01
计算机操作系统基本 概念
操作系统定义与功能
定义
操作系统是一组控制和管理计算机软 硬件资源、合理组织计算机工作流程 以及方便用户使用的程序的集合。
将内存和外存结合起来管理，为用户提供比实际内存空间大的多的逻 辑内存空间，包括请求分页存储管理和请求分段存储管理。
I/O设备管理
设备独立性
用户程序独立于具体使用的物理设备， 提高设备分配的灵活性和设备利用率。
设备驱动程序
连接I/O设备和操作系统的桥梁，实 现设备的控制和管理功能。
设备分配策略
根据设备请求队列和设备状态进行设 备分配，包括独占设备、共享设备和 虚拟设备的分配策略。
第四代（1980s至今）
分时操作系统和实时操作系统，如UNIX、 Windows等。
网络操作系统和分布式操作系统，如Linux 、Windows NT等。
常见操作系统类型及特点
分时操作系统
允许多个用户同时与计算机交 互，每个用户都获得一部分 CPU时间。
网络操作系统
提供网络通信和网络服务支持 ，如文件共享、打印服务等。
自动化管理
云计算环境下，操作系统需要实现 自动化管理，包括自动部署、自动 扩展、自动容错等功能。
物联网时代嵌入式操作系统需求
实时性
物联网应用场景对实时性 要求较高，嵌入式操作系 统需要支持实时任务调度 和响应。
低功耗
物联网设备通常采用电池 供电，因此嵌入式操作系 统需要优化功耗管理，延 长设备续航时间。
contents
目录
• 计算机操作系统基本概念 • 计算机操作系统体系结构 • 计算机操作系统用户界面与交互方式 • 计算机操作系统资源管理与调度策略 • 计算机操作系统安全性与保护机制 • 计算机操作系统发展趋势与挑战
01
计算机操作系统基本 概念
操作系统定义与功能
定义
操作系统是一组控制和管理计算机软 硬件资源、合理组织计算机工作流程 以及方便用户使用的程序的集合。
将内存和外存结合起来管理，为用户提供比实际内存空间大的多的逻 辑内存空间，包括请求分页存储管理和请求分段存储管理。
I/O设备管理
设备独立性
用户程序独立于具体使用的物理设备， 提高设备分配的灵活性和设备利用率。
设备驱动程序
连接I/O设备和操作系统的桥梁，实 现设备的控制和管理功能。
设备分配策略
根据设备请求队列和设备状态进行设 备分配，包括独占设备、共享设备和 虚拟设备的分配策略。
第四代（1980s至今）
分时操作系统和实时操作系统，如UNIX、 Windows等。
网络操作系统和分布式操作系统，如Linux 、Windows NT等。
常见操作系统类型及特点
分时操作系统
允许多个用户同时与计算机交 互，每个用户都获得一部分 CPU时间。
网络操作系统
提供网络通信和网络服务支持 ，如文件共享、打印服务等。
自动化管理
云计算环境下，操作系统需要实现 自动化管理，包括自动部署、自动 扩展、自动容错等功能。
物联网时代嵌入式操作系统需求
实时性
物联网应用场景对实时性 要求较高，嵌入式操作系 统需要支持实时任务调度 和响应。
低功耗
物联网设备通常采用电池 供电，因此嵌入式操作系 统需要优化功耗管理，延 长设备续航时间。
操作系统第一张ppt课件
经应用于从嵌入式处理器到工作站、桌面系统，乃 至服务于大群用户的高性能多处理机系统。主要有 System V和BSD两种版本。
操作系统引论36
补充 Linux系列的发展 Linux是UNIX的变种，是一个源代码开放的，多 用户多任务操作系统。
Linux支持几乎所有的硬件平台，并广泛支持各 种周边设备，是自由软件。
1.2
二、 批处理系统
操作系统的发展过程
（50年代末-60年代中，晶体管）：
1.单道批处理： 每批作业由一个专门的监督程序（Monitor） 自动依次处理。 可使用汇编语言开发。
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，
操作系统引论14
开始 把下一个程 序的源程序 读入内存
创建进程
是
操作系统引论35
补充 UNIX系列的发展
1969年，Ken thompson用汇编语言写了一个简化的 MULTICS系统，简称UNICS，即UNIX。 1973年，Thompson和Retchie一起用C语言重写UNIX， 之后免费扩散，80年代出现商业版本。
UNIX从一开始就是一个多用户多任务操作系统已
操作系统引论8
1.2
操作系统的发展过程
一、手工操作阶段（无OS） 二、批量处理系统（批处理系统）
三、分时操作系统
四、实时操作系统
操作系统引论9
1.2
操作系统的发展过程
一、无操作系统时代 1.手工操作 1945年-50年代（电子管） 手工操作计算机控制台开关 用机器语言编写程序 操作繁琐、易出错，效率低
第一章 操作系统引论
什么是操作系统？ 1. 操作系统的目标、作用和模型
2. 操作系统的发展过程
3. 操作系统的基本特征 4. OS（Operating Systems)的主要功能
操作系统引论36
补充 Linux系列的发展 Linux是UNIX的变种，是一个源代码开放的，多 用户多任务操作系统。
Linux支持几乎所有的硬件平台，并广泛支持各 种周边设备，是自由软件。
1.2
二、 批处理系统
操作系统的发展过程
（50年代末-60年代中，晶体管）：
1.单道批处理： 每批作业由一个专门的监督程序（Monitor） 自动依次处理。 可使用汇编语言开发。
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，
操作系统引论14
开始 把下一个程 序的源程序 读入内存
创建进程
是
操作系统引论35
补充 UNIX系列的发展
1969年，Ken thompson用汇编语言写了一个简化的 MULTICS系统，简称UNICS，即UNIX。 1973年，Thompson和Retchie一起用C语言重写UNIX， 之后免费扩散，80年代出现商业版本。
UNIX从一开始就是一个多用户多任务操作系统已
操作系统引论8
1.2
操作系统的发展过程
一、手工操作阶段（无OS） 二、批量处理系统（批处理系统）
三、分时操作系统
四、实时操作系统
操作系统引论9
1.2
操作系统的发展过程
一、无操作系统时代 1.手工操作 1945年-50年代（电子管） 手工操作计算机控制台开关 用机器语言编写程序 操作繁琐、易出错，效率低
第一章 操作系统引论
什么是操作系统？ 1. 操作系统的目标、作用和模型
2. 操作系统的发展过程
3. 操作系统的基本特征 4. OS（Operating Systems)的主要功能
《操作系统的介绍》PPT课件
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3
手工操作系统
1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期，还未出现操作 系统，计算机工作采用手工操作方式。程序员将对应于程序和 数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机 把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开关启动程序 针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结 果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。
实时系统可分成两类：
（1）实施控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时，
要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行
控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化
等工业生产控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据，
然后控制相应的执行机构。
（2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、
处理系统，是现代操作系统的原型。
不足：每次主机内存中仅存放一道作业，每当它运行期间发出输入/
输出（I/O）请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态，致使
CPU空闲。
为改善CPU的利用率，又引入了多道程序系统。即输入/输出脱离主
机控制。
精选课件ppt
9
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10
多道程序系统
多道程序设计技术 所谓多道程序设计技术，就是指允许
别于批处理系统，因而，分时系统又被称为交互式系统。
（3）独立性。用户之间可以相互独立操作，互不干扰。系统保证各
用户程序运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。
（4）及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的
主要指标之一是响应时间，它是指：从终端发出命令到系统予以应答所
操作系统 第1章操作系统发展
操作系统第1章操作系统发展在计算机技术的广袤领域中，操作系统宛如一座坚实的基石，支撑着整个计算机系统的高效运行。
它是管理计算机硬件与软件资源的核心程序，负责为用户和应用程序提供便捷、稳定和安全的服务。
操作系统的发展历程，是一部充满创新与变革的历史，见证了计算机技术从萌芽到蓬勃发展的伟大进程。
早期的计算机并没有操作系统的概念。
那时，计算机的操作极为复杂，需要专业的操作人员通过手动设置开关和插拔线缆来输入指令和控制计算机的运行。
这种方式不仅效率低下，而且极易出错。
随着计算机技术的不断进步，批处理操作系统应运而生。
批处理系统将多个作业组成一批，一次性提交给计算机进行处理。
这种方式在一定程度上提高了计算机的资源利用率和工作效率，但仍然存在着交互性差的问题，用户无法实时干预作业的执行过程。
为了改善批处理系统的交互性，分时操作系统登上了历史舞台。
分时系统允许多个用户同时使用计算机，通过时间片轮转的方式为每个用户分配一定的处理时间。
这样，用户感觉好像自己独占了整个计算机系统，大大提高了用户的使用体验和计算机的资源利用率。
在分时操作系统的基础上，实时操作系统应运而生。
实时系统主要用于对时间要求极为严格的应用场景，如工业控制、航空航天等领域。
它能够在规定的时间内响应和处理外部事件，确保系统的稳定性和可靠性。
接下来，个人计算机操作系统的出现彻底改变了人们的生活和工作方式。
以微软的 Windows 操作系统和苹果的 Mac OS 为代表的个人计算机操作系统，具有友好的图形用户界面（GUI），使得计算机的操作变得直观和简单。
用户可以通过鼠标点击和拖拽等操作轻松完成各种任务，不再需要记忆复杂的指令。
随着网络技术的飞速发展，网络操作系统应运而生。
网络操作系统不仅能够管理本地资源，还能够管理网络中的资源，实现资源共享和协同工作。
它为企业和组织构建信息化平台提供了有力的支持。
近年来，移动操作系统成为了操作系统领域的新宠儿。
以安卓和iOS 为代表的移动操作系统，为智能手机和平板电脑等移动设备提供了强大的功能和便捷的使用体验。
第一章 操作系统PPT课件
6
1.1 操作系统的目标和作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 不断提高计算机资源的利用率---初期目标 方便用户---主要矛盾 器件的不断更新换代---物质基础 计算机体系结构的不断发展---动态发展
7
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 人工操作方式---资源利用率低 脱机输入/输出方式---输入和输出脱离主机 参考图1-3(p.6)
分时系统的特征--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性；
14
1.2 操作系统的发展过程
1.2.5 实时系统
实时系统的应用需求---及时！ a).实时控制；b).实时处理信息
实时任务---周期和截止时间！
实时与分时系统的特征比较--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性； e).可靠性；
思考：单道批处理系统有哪些缺点？
10
1.2 操作系统的发展过程
开始
还有下 一个作业？
是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
否
停止
是
源程序
有错吗？
否
运行 目标程序
装配 目标程序
图1-4 单道批处理系统的处理流程
11
1.2 操作系统的发展过程
1.2.3 多道批处理系统
多道程序设计的基本概念---参考图1-5(p.8) a).系统对作业的处理成批进行； b).内存中可保持多道作业；
启 动 I/O
t3 t4
t5 t6
I/O 完 成
结束中断
t7 t8
(a) 单 道 程 序 运 行 情 况
程序A 程序B 程序C 程序D
程 序 A I/ O请 求
程 序 A I/ O完 成 程 序 A 再 被 调 度
1.1 操作系统的目标和作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 不断提高计算机资源的利用率---初期目标 方便用户---主要矛盾 器件的不断更新换代---物质基础 计算机体系结构的不断发展---动态发展
7
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 人工操作方式---资源利用率低 脱机输入/输出方式---输入和输出脱离主机 参考图1-3(p.6)
分时系统的特征--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性；
14
1.2 操作系统的发展过程
1.2.5 实时系统
实时系统的应用需求---及时！ a).实时控制；b).实时处理信息
实时任务---周期和截止时间！
实时与分时系统的特征比较--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性； e).可靠性；
思考：单道批处理系统有哪些缺点？
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1.2 操作系统的发展过程
开始
还有下 一个作业？
是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
否
停止
是
源程序
有错吗？
否
运行 目标程序
装配 目标程序
图1-4 单道批处理系统的处理流程
11
1.2 操作系统的发展过程
1.2.3 多道批处理系统
多道程序设计的基本概念---参考图1-5(p.8) a).系统对作业的处理成批进行； b).内存中可保持多道作业；
启 动 I/O
t3 t4
t5 t6
I/O 完 成
结束中断
t7 t8
(a) 单 道 程 序 运 行 情 况
程序A 程序B 程序C 程序D
程 序 A I/ O请 求
程 序 A I/ O完 成 程 序 A 再 被 调 度
操作系统 第1章操作系统发展
操作系统第1章操作系统发展在我们日常使用的电脑和各种智能设备中，操作系统是一个至关重要的组成部分。
它就像是一个大管家，默默地管理着设备的硬件和软件资源，让我们能够方便、高效地完成各种任务。
那么，操作系统是如何一步步发展到今天这个样子的呢？让我们一起来回顾一下操作系统的发展历程。
早期的计算机并没有操作系统，那时候的编程和计算都是通过手动设置开关和插拔线缆来完成的。
这种方式不仅效率低下，而且容易出错。
随着计算机技术的不断进步，人们开始意识到需要一种更有效的方式来管理计算机资源，于是操作系统应运而生。
在操作系统发展的早期阶段，出现了单道批处理系统。
在这个系统中，用户把作业提交给计算机管理员，管理员把这些作业按照顺序组织成一批，然后一次一个地将它们送入计算机运行。
这种方式虽然提高了计算机的利用率，但由于每次只能处理一个作业，效率仍然有限。
为了进一步提高计算机的效率，多道批处理系统出现了。
在多道批处理系统中，多个作业可以同时被加载到内存中，操作系统会根据一定的算法和策略来分配 CPU 时间，让多个作业交替执行。
这样，在一个作业等待 I/O 操作的时候，CPU 可以去处理其他作业，从而大大提高了 CPU 的利用率和系统的吞吐量。
然而，批处理系统的缺点也很明显，那就是用户无法与计算机进行实时交互。
为了解决这个问题，分时操作系统应运而生。
分时操作系统将 CPU 的时间分成很短的时间片，然后按照一定的规则轮流分配给各个终端用户。
这样，每个用户都感觉自己在独占计算机，从而实现了人机交互。
随着计算机技术的不断发展，个人计算机逐渐普及。
在个人计算机上，常用的操作系统是单用户操作系统，如早期的 DOS 操作系统。
这类操作系统主要为单个用户提供服务，功能相对简单，但操作方便、易于上手。
随着计算机网络的发展，网络操作系统也逐渐兴起。
网络操作系统能够将多个计算机通过网络连接起来，实现资源共享和协同工作。
它不仅要管理本地的资源，还要负责协调网络中的资源分配和通信。
操作系统发展史.pptx
Windows 2003是微软最新一代的服务器端操作系统，相 比之前的任何一个版本，它功能更多、速度更快、更安 全、更稳定。无论大中小型企业都能在Windows 2003中 找到适合的组件，尤其是其在网络、管理、安全、性能 等方面的改进更让以前对Windows持有偏见的人们“大 饱眼福”。
左图为 Windows ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.0
1990年5月份微软推出Windows 3.0并一炮打红。这个“千呼万唤始出来”的 操作系统一经面世便在商业上取得惊人的成功：不到6周，Microsoft公司销出 50万份Windows 3.0拷贝，打破了任何软件产品的6周销售记录，从而一举奠 定了Microsoft在操作系统上的垄断地位。1994年Windows 3.2发布，这也是 Windows系统第一次有了中文版！在我国得到了较为广泛的应用。其后续的版 本在3.0的基础上作了一些改进，引入TrueType字体技术，并且改进了性能； 另外还引入了一种新设计的文件管理程序，从而改进了系统的可靠性。更重要 的是增加对象链接合嵌入技术（OLE）和多媒体技术的支持。
2000年Windows 2000(又称Win NT5.0)发布，一共四个版本：Professional、 Server、Advanced Server和Datacenter Server。这是号称有史以来最为稳 定的一款操作系统。 Windows 2000系列产品有许多新特性和新功能，对于普通用户来讲，今后 将大量使用Windows2000 Professional（专业版）。与Windows 9x和 Windows NT Wokstation 相比,Windows2000 Professional为局域网、广域 网以及Internet/Intranet环境提供了许多新特性。
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2. 实现方法
1) 作业直接进入内存。
2) 不允许某作业长期占用处理机, 将响应周期 分为很短的时间片, 在该周期内每个作业轮 流执行一次(占一个时间片)。每个作业可以 及时接收用户的命令和数据, 并能及时得到 处理。 - 易于使用,提高人的生产力 - 磁盘便宜,故可在线存放程序和数据 - 引入文件系统,使用户可存取数据
第一台数字计算机
英国数学家Charles Babbage(1792-1871)设计 他投入了毕生精力 但却没能让它成功地运行起来
因为当时的技术不可能达到需要的精度
当然，这个分析机没有操作系统
1. 真空管计算机时代—人工操作
二战对武器设计的需要 美国、英国和德国等国家 开始了电子数字计算机的研究工作
四. 实时系统
需要实时处理 1) 实时控制：生产过程控制, 武器控制, 宇航
自动控制。
2) 实时信息处理：飞机订票系统, 情报检索
系统, 期货、股票交易系统。
3) 特征
4) 实时系统除了与分时系统相似的特征外对 系
5) 统的及时性和可靠性要求更高。
五.回归简单
硬件非常便宜，人力昂贵
目标： 充分利用人和时间,个人计算雏形 CPU 便宜到可在每台终端上安装，功能强大有
• 分时系统的特点
1) 多路性: 一台主机同时联接多个终端,系统按 分时的原则为每个用户服务, 共享资源。
2) 独立性: 用户各占一个终端, 感觉像独占主机 3) 及时性: 用户请求能在容许的响应周期内及时
获得响应,响应周期通常在3秒以内。 4) 交互性: 用户通过终端与系统进行广泛的人机
对话, 以请求系统提供多方面的服务。
存中的另一个作业并运行之。 • 增加: 存储管理重定位保护,并发程序设计技术。
采用缓冲, DMA, 中断处理 • 优点: 多道程序共享资源,资源利用率高。
系统吞吐量大,资源保持忙,系统开销小。 • 缺点: 作业平均周转时间长,无交互能力。
单道：
用户程序 监督程序
I/O请求 启动I/O
I/O请求 I/O完成
用机器语言,无程序设计 语言,更谈不上操作系统。
程序员提前预约一段时 间,然后到机房将他的插件 板插到计算机里。然后,期 盼着在接下来的时间中,几 万个真空管不会烧断,从而 可以计算自己的题目。
50年代早期
出现了穿孔卡片 程序写在卡片上然后读入计算机 但计算过程则依然如旧
2. 晶体管计算机时代
三. 分时系统 硬件速度更快，人力较以前昂贵
1. 分时系统的产生—用户需要
交互:所有用户看似独占全机,都能直接修改错 误,立即人--机交互
共享:多个用户用便宜终端,共享一台计算机。 方便:用户对自己的作业进行控制,调试方便。
分时系统是一台主机带多个终端,同时允许多个 用户用终端,共享一台主机,每个用户都可以通过 终端方便地以交互方式使用主机。
哈佛大学的Howard Aiken 普林斯顿高等研究院的John Neuman（冯·诺依曼） 宾夕法尼亚大学的J.Presper Eckert和William Mauchley 德国电话公司的Konraad Zuse以及其他一些人 都使用真空管成功地建造了运算机器
ENIAC计算机
数万个真空管, 占地100平方米 运算速度：5000次/每秒,
I/O操作
t
多道：
程序A 程序B
A:I/O请求 A:I/O B:I/O请求
程序C
调度程序
B:I/O
A:完成
C:I/O
t
特征
1) 多道性: 内存同时驻留多道程序允许并发执 行。
2) 无序性: 作业完成顺序与进入内存顺序五严 格对应关系。
3) 调度性: 作业从提交到完成经两次调度。
4) 作业调度、进程调度。
一个用户独占计算机的全部资源, 资 源利用率低,工作效率非常低。
每个用户都要自行编写涉及到硬件的 源代码。工作量大, 难度高, 易出错, 需要 大量人力和物力。
人机矛盾, 人低速与机器利用率。
CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾。
为了解决这两个矛盾出现了脱机I/O方 式, I/O设备由外围机控制。
二. 批处理
1. 单道批处理 用户把程序(卡片)交给系统管理员,他把 一批作业以脱机方式输入到磁带上,常驻监 督程序(Moniter)对这批作业一个接一个连 续处理。 批处理过程：重复进行 装入程序、运行、打印结果、撤出、
2. 多道程序批处理系统
• 在磁盘上多个作业等待运行排成“后备队列”。
•多道程序 – 内存中同时有多个作业。 -选择(调度)若干作业装入内存(存储管理)。 -运行的作业遇到I/ O请求时, 切换(调度)至内
效, 成为大众的计算机 使OS回归简单 使用户再次与系统交互, 增强文件系统
• 操作系统的历史:变化! • 意味着技术总在改变,要适应、折衷权衡
六. 历史上的操作系统
随历史线索，介绍一些重要的操作系统 •真空管时代(1946年-1955年) •晶体管时代(1955年-1965年) •集成电路时代(1965年-1980年) •大规模集成电路时代(1980年-至今)
第1章 操作系统引论
1.2 操作系统的发展
操作系统是随着计算机硬件技术、 软件技术的发展而发展的。
目标：充分地利用资源 更好的提供服务
一. 人工操作 硬件非常昂贵，没有操作系统 控制台 一个用户
• 一次完成一个功能 （计算，I/O，用户操作三者串行）
• 程序通过穿孔机或卡片装入 • 用户在控制台前调试程序
• 具有“前台”和“后台”的多道分时系 统
内存中同时存放多道作业, 道数和位置都 不固定, 某些称为“前台区”存放按时间片调 度的前台作业流, 其余道为“后台区”存放批 处理作业流。
只有当前台调进调出或前台无可运行的作 业时才运行后台作业。
既有分时系统多台终端共享主机交互性好, 又有多道批处理系统资源利用率高的优点。
• 成功之例：
AT&T公司贝尔实验室的两个计算机迷 Dennis Ritchie 和 Ken Thompson, 首先在 PDP-7 上实现了UNIX系统。 (这样他们可在一台无人使用的 DEC PDP-7 小型计算机上玩星际探险游戏）
Ken Thompson 和 Dennis Ritchie 1983年图灵奖获得者 1999年4月 美国国家技术金奖