操作系统概述

第 2 阶段
硬件昂贵，人力便宜
简单批处理：装入程序、运行、打印结 果、撤出、再重复 用户把程序（卡片或磁带）交给负责调 度的操作员（系统管理员） 常驻监控程序自动地装入程序、运行、 撤出作业
多道程序批处理系统
在磁盘上多个作业等待运行 多道程序 - 同时运行多个作业 - 选择若干作业准备运行（调度） 并装入内存（存储管理） - 运行一个作业，当它等待时切换至内 存中的另一个作业（如需安装磁带，等 键按下）
操作系统必须随时对以不可预测的次序发生 的事件进行响应 如何考虑周密、设计适当
进程的运行速度不可预知：分时系统中，多个进程并发执 行，“走走停停”，无法预知每个进程的运行推进快慢 难以重现系统在某个时刻的状态（包括重现运行中的错误） 性能保证：实时系统与分时系统相似，但通过资源预留以 保证性能
四、研究操作系统的几种观点
操作系统---资源管理者 硬件资源： CPU，内存，外部设备(I/O设备，外存， 时钟，网络接口等) 软件资源： 硬盘上的文件，信息
对资源进行什么样的管理


记录资源使用状况 如 哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用, 使用多长时间等 合理的分配资源
静态分配策略 (在程序运行前分配，但效率不高) 动态分配策略 (在程序运行过程中何时用资源，何时分配。 其缺点是会出现死锁)

操作系统特征（补充）
虚拟：
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
操作系统特征（补充）
随机性：

作为软件来看的观点 资源管理的观点 进程的观点 虚机器观点 服务提供者观点
1.作为软件来看的观点
软件的特性 外在特性： 软件是种语言,是界面 界面:使用方式 （命令,系统调用等) 内在特性： 软件的结构 a.由有几部分组成 b.每个部分的功能 c.部分之间的关系
2.资源管理的观点
第一章 操作系统概述
• • • • • • • 操作系统的基本概念 操作系统的特征 研究操作系统的几种观点 操作系统的技术发展过程 著名的操作系统 操作系统的分类 操作系统的功能
一、操作系统的地位
计算机系统由硬件和软件组成 操作系统在硬件基础上的第一层软件 是其他软件和硬件之间的接口
游戏 编译器
1.概述 操作系统历史划分为4个阶段
第 1 阶段 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，用户思 考/反应） • 程序通过卡片装入 • 用户在控制台前调试程序
那个时代的特点：工作效率非常低
每一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
有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足与否，内存、外部设备是 否忙碌） 合理： 公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿” 方便：两种角度： 用户界面 编程接口
三、操作系统的特征 并发：
在计算机系统中同时存在多个程序 宏观上：这些程序是同时在执行的 微观上：任何时刻只有一个程序在执行 即微观上这些程序在CPU上轮流执行
4.虚机器观点
从操作系统内部结构来看： 把操作系统分成若干层 每一层完成其特定功从而构成一个虚机器， 并对上一层提供支持 通过逐层功能扩充,最终完成整个操作系统 虚机器 而操作系统虚机器向用户提供各种功能, 完成用户请求
5. 服务提供者的观点
从用户角度来看： 操作系统为用户提供一组功能强大的、 方便易用的命令或系统调用


具体完成分配 回收资源
资源管理的目的
实现资源共享 提高资源利用率 操作系统功能
CPU(进程)管理
存储管理 文件管理 作业管理 设备管理
来自百度文库
----操作系统学习的主线索
3.进程的观点
从操作系统运行的角度动态的观察操作 系统 从这个观点来看： 操作系统是由一些可同时独立运行的 进程和一个对这些进程进行协调的核 心组成
用户接口
操作系统对外提供两种接口： 系统命令：供用户用于组织和控制自己的作业 运行。命令行、菜单式或GUI（联机）；命令 脚本（脱机） 编程接口：供用户程序和系统程序调用操作系 统功能。系统调用和高级语言库函数
6.其他观点
平台之争 企业竞争的范围已经超出了市场、 操作系统作为 仲裁者（协调者） 资本和技术 使多个应用程序/用户高效，公平地一起工作 保护用户不互相干扰 竞争的焦点： • 表面上：平台（标准）
MIS 命令解释器
。 。 。 应用软件设计者
应用软件设计者 网络，数据库
操作系统设计者
操作系统 机器语言 微程序 物理设备
二、操作系统的定义
操作系统是计算机系统中的一个系统软件， 是一些程序模块的集合——
它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件 资源，合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向 用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效的 使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行
并发(单机)
vs
并行(多CPU或多机)
操作系统特征（续）
共享：
操作系统与多个用户的程序共同使用计算机 系统中的资源（共享有限的系统资源） 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（如音频设备） 同时访问（如可重入代码，磁盘文件） 资源分配难以达到最优化
例子：并发，存储保护，文件系统，网络 • 实质上：争夺产业的制高点 操作系统作为 管理程序
• 硬件平台扩展为运行平台
运行平台是承载应用程序的载体
操作系统作为
幻觉制造者(illusionist)
• 提供硬件的高层界面，取消硬件限制 • 操作系统提供无限的内存、无限的CPU 操作系统作为 管理者(government)
• 有效合理地分配资源，保护用户不受侵犯 • 提供安全、保密措施
操作系统作为
历史教员
• 学习过去，预测未来 操作系统作为 标准服务提供者
程序创建和执行 存取I/O设备 控制对文件的存取 系统存取 错误检测和回应 统计
• 提供每个用户需要的标准工具 • 如标准库、窗口系统
五、操作系统的发展
操作系统发展是随着计算机硬件技 术、应用软件的发展而发展的 发展的方向：充分利用硬件 提供更好的服务