操作系统概述PPT课件

联机பைடு நூலகம்处理的优点：
• 作业自动转换，大大缩短了手工操作时间。
• 出现了Monitor及相应软件的支持。
联机批处理的缺点：
作业由读卡机到磁带机的传输需要处理机完成, 由于设备的传输速度远低于处理机的速度, 在 此传输过程中处理机仍会浪费较多时间。即I/O 设备与CPU直接相连，CPU(主机)浪费。
为克服联机批处理的缺点, 引入了脱机批处理。 基本思想是把输入/输出操作交给一个功能较为单纯 的卫星机去做，使主机从繁琐的输入输出操作中解 脱出来。
1.2.2 操作系统的完善
– 多道批处理系统 – 分时系统 – 实时处理系统 – 通用操作系统
1.2.3操作系统的发展
– 网络操作系统 – 分布式操作系统 – 多处理机操作系统 – 单用户操作系统 – 面向对象操作系统 – 嵌入式操作系统 – 智能卡操作系统
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1.2.1 操作系统的产生
一、手工操作阶段 (20世纪40年代)
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库调用 系统调用 机器指令
应用程序 系统库
操作系统 硬件(HAL)
系统库(lib)可调用 操作系统，执行硬 件指令。
应用程序可以调用 lib和操作系统，执 行硬件指令。
操作系统的地位: 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，
是对硬件系统的第一次扩充。 OS在计算机系统中 占据着特殊重要的地位，其它所有软件都依赖于它 的支持，它是与硬件关系最密切的系统软件。
在手工操作阶段，典型的作业处理步骤如下: (1)将程序和数据通过手工操作记录在穿孔纸带上; (2)将程序纸带放到光电输入机上，再通过控制台开关启
动光电机将程序输入内存; (3)通过控制台开关启动程序由第一条指令开始执行; (4)运行结果在电传打印机上输出。
穿孔纸带
纸带输入机
光电 计算机
穿孔卡片
卡片输入机 转换
—— API、GUI (Graphic User Interface) 4
1.1.3 操作系统定义
操作系统是位于硬件层(HAL)之上、所有 其它软件层之下的一个系统软件，是管 理系统中各种软硬件资源、方便用户使 用计算机系统的程序集合。
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1.2 操作系统的历史
1.2.1 操作系统的产生
– 手工操作阶段 – 成批处理阶段 – 执行系统阶段
1.1 操作系统概念
1.1.1 操作系统地位 1.1.2 操作系统作用 1.1.3 操作系统定义
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1.1.1 操作系统地位
硬件抽象层（HAL）之上 所有其它软件层之下
应用软件层
其它系统软件层 OS
硬件（HAL）
注意, 上图所示的层次关系具有穿透性：高层软件可调用 所有低于所在层次的软件,并可与硬件直接打交道。
优点：通道取代卫星机，免去了手工装卸磁带的麻烦。
执行系统阶段，Monitor常驻内存，是OS的初级阶段。
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1.2.2 操作系统的完善
一、多道批处理系统( Multi-programming System 60年代初)
早期批处理系统，无论On-line还是Off-line，作业都一道 一道顺序执行，内存中任意时间内仅有一道作业。
中断： （Interrupt） 中断是指当主机接到某种外部信号(如I/O设备完 成信号)时，马上暂停原来的工作，转去处理这 一事件，处理完毕再回到原来的断点继续工作。
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主机
I/O设备 I/O设备 …… I/O设备
运控部件 通道 ……
运控部件 通道
内存
假脱机(Spooling)：
作业由读卡机到存储区的传输以及运行结果由存储区到 打印机的传输由通道完成，这种方式既非联机，也非脱机， 称为“假脱机”或“伪脱机”。
主机
脱机批处理的优点：卫星机与主机分工明确，并行工作， 提高了CPU的利用率。
脱机批处理的缺点：单任务系统；人工拆装磁带。
批处理系统是操作系统的雏形。
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三、执行系统阶段（Executive System 60年代初）
60年代初，硬件的重要进展：通道、中断技术 通道：（channel）
通道，也称I/O处理机，它具有自己的指令系统 和运控部件，可接受处理机的委托执行通道程 序，完成I/O操作。通道的I/O操作可与处理机的 计算工作完全并行，并在I/O操作完成时向处理 机发出中断请求。
为了提高效率，引入了多道程序设计技术，形成了多道 批处理系统。
工作原理：用户提交的作业都先放在外存上并排成一个 后备队列，然后由作业调度程序按一定的算法从后备队列中 选择若干个作业调入内存。当一道作业因等待I/O传输完成 等原因暂时不能运行时，系统可将CPU资源分配给另一个可 运行的作业。
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(2) 脱机批处理（Off-line Batch Processing）
基本原理：待处理的作业由卫星机负责经读卡 机传送到输入磁带上，主机从输入磁带读入作业、 加以处理，并把处理结果送到输出磁带上，最后由 卫星机负责将输出磁带上的结果在打印机上输出。
纸带机 … …卡片机 … 打…印机
卫星机
输入磁带 输出磁带
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1.1.2 操作系统的作用
管理系统中的软硬件资源
从资源管理的观点，OS是计算机系统资源 的管理者，它负责管理和分配系统中的各种硬 件和软件资源，以保证系统的各种资源得以有 效利用。
—— CPU 、内存、设备、文件
为用户提供良好的界面 从用户的观点， OS为用户提供了一个友好
的界面，使用户无须关心计算机内部的实现细 节，从而更加方便灵活地使用计算机。
结
手工操作方式的缺点:
打印输出 果
(1)用户在其作业处理的整个过程中独享系统的全部资源;
(2) 手工操作所需时间很长。 （人机矛盾）
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二、批处理阶段 （ 20世纪50年代）
缩短手工操作时间，使作业到作业之间的过渡摆脱人的 干预, 实现自动化。成批处理经历了两个阶段:
(1)联机批处理: （On-line Batch Processing）
Job 1
磁带 monitor
Job 2 …
操作员 输入设备
主机
输出设备
Job n
汇编 编译 连接
工作原理：操作员将若干作业合成一批,将其卡片依次 放到读卡机上,监督程序Monitor通过内存将这批作业传送到 磁带机上。输入完毕,监督程序开始处理这一批作业。它自 动将第一个作业读入内存,并对其进行汇编(或编译)、连接、 执行、输出。第一个作业处理完立即开始处理第二个作业, 如此重复,直至所有作业处理完,再处理第二批作业。 8