现代操作系统课件
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问题：如何共享资源、如何互斥和同步、如何提 高内存使用率、如何证程序安全
现代操作系统
12
CPU执行: 程序A
I/O请求
程序B
程序C 调度程序
I/O操作: I/O结束 A再调度 A完成
I/O请求
I/O结束 B再调度 B完成
I/O请求
T
图1-3 CPU与I/O并行图
现代操作系统
13
• 1.2.3 基本操作系统类型 1.批处理系统 用户不能直接干预作业的运行过程
作业提交之前用作业控制语言编制成作业说明书或作 业控制卡,与程序和数据一起提交给系统
引入多道程序后,批处理系统有以下特征:
(1) 多道性
(2) 无序性
(3) 调度性：作业从提交到运行完成需要经过两次调度，即作
业调度和进程调度。作业调度是指按照一定作业调度算法，从 后备作业队列中选择一个或几个作业调入内存。进程调度是指 按照一定进程调度算法，从在内存的进程中选择一个进程，将 处理机分配给它，使之执行。
机
卡片机
2.改善速度匹配
脱 2.改机批善处速理度技匹术配 脱机批处理技术
计
输入/出设备
卫
算
星
机
机
现代操作系统
11
3.实现多道程序系统 系统结构：以中央处理器为中心→主存为中心 中断技术和通道技术 通过软件技术使CPU和I/O设备并行工作——多道程序系统
多道程序系统——是指允许多个相互独立的程序同时存 在于内存中，而且处于同时运行的过程中。各道程序轮 流占用CPU，交替执行。
用户1 用户2 用户3
…
用户n
Word Photoshop IE
…
应用软件与部分系统软件
操作系统 (O perating System)
硬件(物理设备)
D elphi
计算机系统的组成
现代操作系统
3
引入操作系统主要可完成以下两个方面的工作：
(1) 方便用户使用。 操作系统应该提供给用户一个良好的界面，用
2.作业差异
3.CPU与外部设备的充分利用
现代操作系统
10
• 11.2..23.3解解决办决法办法 11..减减少少人人工工干干预预
批 批处 处理 理技 技术术 作 作业 业执 执行 行序序列列、、监监督督或或管管理理程程序 序、 、自 自动动转转换换 联 联机 机批 批处 处理理方方式式
计接 算口
作系统
应用 领域
运算 速度
科学计算
5000至 3万次/秒
科学计算 数据处理 过程控制
几十万至 百万次/秒
科学计算 系统设计等 科技工程领
域
百万至 几百万次/
秒
各行各业
几百万至 千亿次/秒
典型 ENIAC UNIVACⅡ IBM360 ILLIAC-Ⅳ
机种 EDVAC IBM7094 PDP 11 VAX 11
计算机操作系统
吴桂军 wugj@cqupt.edu.cn
参考书目:汤子瀛等著.计算机操作系统 西安电子科技大学出版社
现代操作系统
wenku.baidu.com
第一章 引论
本章要点 • 操作系统的定义 • 操作系统的发展过程及基本操作系统类型和新型
操作系统 • 操作系统的功能和特征
现代操作系统
2
• 1.1 操作系统的基本概念
• 1.1.1 操作系统的定义
现代操作系统
14
批处理系统，特别是多道批处理系统的主要优点是资源 利用率高和系统吞吐量大。
批处理系统的缺点主要体现在以下两个方面： (1) 平均周转时间长。作业的周转时间是指从作业进入 系统开始，直到作业完成并退出系统为止所经历的时 间。在批处理系统中，由于作业需要排队来依次进行 处理，因而作业的周转时间较长。 (2) 无交互能力。在作业提交后，用户不能与自己的作 业进行交互，不便于对作业的控制。
IBM705 CDC6600 NOVA12 IBM PC
现代操作系统
00
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• 1.2 操作系统的发展
一方面操作随着充分发挥计算机硬件性能的要求不断发展,另 一方面它也促进了计算机硬件种类的扩充,使计算机体系结构不 断改进,功能越来越强大.
• 1.2.1 问题的提出 1.速度问题 人工操作速度和处理机计算速度严重不匹配
现代操作系统
6
• 1.1.3 研究操作系统的几种观点 1.用户观点
2.资源管理的观点
计算机资源按性质分四类:CPU、内存、处部设备、信息文件
对于操作系统来说，资源管理要做如下工作： (1) 对资源使用情况进行登记，这是资源管理的依据。 (2) 决定分配策略。 (3) 提供分配与回收算法。
3.进程观点
电子管
第二代 19581964
晶体管
第三代 19651970
集成电路
第四代 1971-现在
大规模集成 电路
存储 器
处理 方式
延迟线、 磁芯、磁鼓 磁带、纸带
机器语言 汇编语言
磁芯、磁鼓 磁带、磁盘
监控程序 高级语言
半导体存储 器
磁芯、磁鼓 磁带、磁盘
实时处理 操作系统
半导体存储 器
磁带、磁盘 光盘
实时/分时 处理网络操
进程——分析计算机操作系统在处理过程中的基本对象，是系
统中的活动实体。
现代操作系统
7
请求分配资源队列
请求释放资源队列
按原则进入
Y
请求分配 ?
N
该资源可用 ?
N 插队 N
Y
资源够用 ? Y
分配
释放? Y
回收
N 出错处理
修改资源分配 状态表
图1-2 资源现分代操配作系统与释放过程
8
年代
电子 器件
第一代 19461957
资源——包括处理器、存储器、输入/输出设备等硬 件资源和程序与数据等软件资源。
现代操作系统
5
• 1.1.2 操作系统在计算机系统中的作用
1.对外职能——用户与计算机之间的接口 必须为用户提供良好的界面，使用户能够感觉
计算机是可用而且易用的。
2.对内职能——组织和管理计算机资源，充分发挥资 源的效能，提高利用率
户不必了解硬件和其它软件的细节，就可以方便地 使用计算机。 (2) 充分利用资源。
操作系统应该最大限度地发挥计算机系统资源 的使用效率，合理地组织工作流程，使得计算机资 源能为多用户共享。
现代操作系统
4
定义：操作系统是为了方便用户和提高计算机的利用 率，对计算机资源进行组织和管理的程序集合。
用户 ——广义的概念，包括一般用户和软件开发人 员等；
现代操作系统
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2．分时系统
分时——就是多个用户对系统资源进行时间上的分 享。
终端
终端
计算
终端
机接
口
终端
终端
终端
分时系统示意图
微观上，每个用户作业轮 流运行一个时间片；宏观 上，多个用户同时工作， 共享系统资源。
分时系统作为多道程序系统的一 个典型代表，集中体现了多道程 序系统的一些技术特征，成为当 今的计算机操作系统主流
现代操作系统
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CPU执行: 程序A
I/O请求
程序B
程序C 调度程序
I/O操作: I/O结束 A再调度 A完成
I/O请求
I/O结束 B再调度 B完成
I/O请求
T
图1-3 CPU与I/O并行图
现代操作系统
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• 1.2.3 基本操作系统类型 1.批处理系统 用户不能直接干预作业的运行过程
作业提交之前用作业控制语言编制成作业说明书或作 业控制卡,与程序和数据一起提交给系统
引入多道程序后,批处理系统有以下特征:
(1) 多道性
(2) 无序性
(3) 调度性：作业从提交到运行完成需要经过两次调度，即作
业调度和进程调度。作业调度是指按照一定作业调度算法，从 后备作业队列中选择一个或几个作业调入内存。进程调度是指 按照一定进程调度算法，从在内存的进程中选择一个进程，将 处理机分配给它，使之执行。
机
卡片机
2.改善速度匹配
脱 2.改机批善处速理度技匹术配 脱机批处理技术
计
输入/出设备
卫
算
星
机
机
现代操作系统
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3.实现多道程序系统 系统结构：以中央处理器为中心→主存为中心 中断技术和通道技术 通过软件技术使CPU和I/O设备并行工作——多道程序系统
多道程序系统——是指允许多个相互独立的程序同时存 在于内存中，而且处于同时运行的过程中。各道程序轮 流占用CPU，交替执行。
用户1 用户2 用户3
…
用户n
Word Photoshop IE
…
应用软件与部分系统软件
操作系统 (O perating System)
硬件(物理设备)
D elphi
计算机系统的组成
现代操作系统
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引入操作系统主要可完成以下两个方面的工作：
(1) 方便用户使用。 操作系统应该提供给用户一个良好的界面，用
2.作业差异
3.CPU与外部设备的充分利用
现代操作系统
10
• 11.2..23.3解解决办决法办法 11..减减少少人人工工干干预预
批 批处 处理 理技 技术术 作 作业 业执 执行 行序序列列、、监监督督或或管管理理程程序 序、 、自 自动动转转换换 联 联机 机批 批处 处理理方方式式
计接 算口
作系统
应用 领域
运算 速度
科学计算
5000至 3万次/秒
科学计算 数据处理 过程控制
几十万至 百万次/秒
科学计算 系统设计等 科技工程领
域
百万至 几百万次/
秒
各行各业
几百万至 千亿次/秒
典型 ENIAC UNIVACⅡ IBM360 ILLIAC-Ⅳ
机种 EDVAC IBM7094 PDP 11 VAX 11
计算机操作系统
吴桂军 wugj@cqupt.edu.cn
参考书目:汤子瀛等著.计算机操作系统 西安电子科技大学出版社
现代操作系统
wenku.baidu.com
第一章 引论
本章要点 • 操作系统的定义 • 操作系统的发展过程及基本操作系统类型和新型
操作系统 • 操作系统的功能和特征
现代操作系统
2
• 1.1 操作系统的基本概念
• 1.1.1 操作系统的定义
现代操作系统
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批处理系统，特别是多道批处理系统的主要优点是资源 利用率高和系统吞吐量大。
批处理系统的缺点主要体现在以下两个方面： (1) 平均周转时间长。作业的周转时间是指从作业进入 系统开始，直到作业完成并退出系统为止所经历的时 间。在批处理系统中，由于作业需要排队来依次进行 处理，因而作业的周转时间较长。 (2) 无交互能力。在作业提交后，用户不能与自己的作 业进行交互，不便于对作业的控制。
IBM705 CDC6600 NOVA12 IBM PC
现代操作系统
00
9
• 1.2 操作系统的发展
一方面操作随着充分发挥计算机硬件性能的要求不断发展,另 一方面它也促进了计算机硬件种类的扩充,使计算机体系结构不 断改进,功能越来越强大.
• 1.2.1 问题的提出 1.速度问题 人工操作速度和处理机计算速度严重不匹配
现代操作系统
6
• 1.1.3 研究操作系统的几种观点 1.用户观点
2.资源管理的观点
计算机资源按性质分四类:CPU、内存、处部设备、信息文件
对于操作系统来说，资源管理要做如下工作： (1) 对资源使用情况进行登记，这是资源管理的依据。 (2) 决定分配策略。 (3) 提供分配与回收算法。
3.进程观点
电子管
第二代 19581964
晶体管
第三代 19651970
集成电路
第四代 1971-现在
大规模集成 电路
存储 器
处理 方式
延迟线、 磁芯、磁鼓 磁带、纸带
机器语言 汇编语言
磁芯、磁鼓 磁带、磁盘
监控程序 高级语言
半导体存储 器
磁芯、磁鼓 磁带、磁盘
实时处理 操作系统
半导体存储 器
磁带、磁盘 光盘
实时/分时 处理网络操
进程——分析计算机操作系统在处理过程中的基本对象，是系
统中的活动实体。
现代操作系统
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请求分配资源队列
请求释放资源队列
按原则进入
Y
请求分配 ?
N
该资源可用 ?
N 插队 N
Y
资源够用 ? Y
分配
释放? Y
回收
N 出错处理
修改资源分配 状态表
图1-2 资源现分代操配作系统与释放过程
8
年代
电子 器件
第一代 19461957
资源——包括处理器、存储器、输入/输出设备等硬 件资源和程序与数据等软件资源。
现代操作系统
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• 1.1.2 操作系统在计算机系统中的作用
1.对外职能——用户与计算机之间的接口 必须为用户提供良好的界面，使用户能够感觉
计算机是可用而且易用的。
2.对内职能——组织和管理计算机资源，充分发挥资 源的效能，提高利用率
户不必了解硬件和其它软件的细节，就可以方便地 使用计算机。 (2) 充分利用资源。
操作系统应该最大限度地发挥计算机系统资源 的使用效率，合理地组织工作流程，使得计算机资 源能为多用户共享。
现代操作系统
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定义：操作系统是为了方便用户和提高计算机的利用 率，对计算机资源进行组织和管理的程序集合。
用户 ——广义的概念，包括一般用户和软件开发人 员等；
现代操作系统
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2．分时系统
分时——就是多个用户对系统资源进行时间上的分 享。
终端
终端
计算
终端
机接
口
终端
终端
终端
分时系统示意图
微观上，每个用户作业轮 流运行一个时间片；宏观 上，多个用户同时工作， 共享系统资源。
分时系统作为多道程序系统的一 个典型代表，集中体现了多道程 序系统的一些技术特征，成为当 今的计算机操作系统主流