第1章_操作系统引论

最关键的问题是如何使用户能与自己的作业 进行交互。 （1） 及时接收
（2） 及时处理
3、分时系统的特征
(1) 多路性。
(3) 及时性。
(2) 独立性。 (4) 交互性。
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1.2.5 实时系统
实时系统(Real-Time System)是指系统能及时(或即时) 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地运行。
第一章 操作系统引论
❖ 什么是操作系统？ 一种特殊的软件，特殊子程序，是软硬资源的控 制中心, 它以尽量合理有效的方法组织多个进程共享使用 计算机的各种资源,并提供使用接口。（接口的 概念）
❖ 操作系统实现了： 资源管理：多进程同时运行，而且效率更高 人机接口：方便使用，方便编程，编程变得简 单
第一章 操作系统引论
这门课
❖ 考察目标：
1.掌握操作系统的基本概念、基本原理和基本 功能，理解操作系统的整体运行过程。
2.掌握操作系统进程、内存、文件和I/O管理的 策略、算法、机制以及相互关系。
（3.能够运用所学的操作系统原理、方法与技 术分析问题和解决问题，并能利用C语言描述 相关算法。）
❖ 这门课特点：概念比较多、术语比较多、算法 比较多、自学比较难
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1.1.2 操作系统的作用 1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口*
OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使
用计算机系统。
用户
应用程序
系统调用 命令 图标、窗口 操作系统
计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
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1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口*
(1) 命令方式：OS提供了一组联机命令(语言)， 用 户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
(2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户 可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵 计算机。
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图 标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
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2、OS作为计算机系统资源的管理者*
计算机资源： （1）处理器 （2）存储器 （3）I/O设备 （4）各类数据
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1.2.3 多道批处理系统
1、多道程序设计的基本概念 在60年代中期引入了多道程序设计技术，形成了多道
批处理系统。
（1）同时在内存中装有若干道程序，并使它们交 替地运行。
（2）保持了CPU处于忙碌状态。 （3）进一步提高了资源的利用率和系统吞吐量！
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2、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。
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1.2.4 分时系统
1、分时系统(Time-Sharing System)
1）推动多道批处理系统形成和发展的主要动力，是提 高资源利用率和系统吞吐量。
2）推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的
需求。
用户的需求：
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。 (3) 便于用户上机。
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2、分时系统实现中的关键问题
OS的主要功能（资源管理）： （1）处理机管理 （2）存储器管理 （3）I/O设备管理 （4）文件管理
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3、OS （1）裸机：一台完全无软件的计算机系
统，难于使用。 （2）虚机器：通常把覆盖了软件的机器
称为扩充机器或虚机器，比裸机功能更强、 使用更方便。
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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
1、人工操作方式 从第一台计算机诞生(1945年)到50年代中期的计算机，属 于第一代，这时还未出现OS。
穿孔、纸带、卡片、纸带输入机、卡片输入机 人工操作方式有以下两方面的缺点：
(1) 用户独占全机。 (2) CPU等待人工操作。
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2、脱机输入/输出(Off-Line I/O)
图 1-3 脱机I/O示意图
第一章 操作系统引论
计算机为什么必须要有操作系统； 没有操作系统会怎么样？
❖ 两种没有操作系统的情况：
1. 早期的计算机。人工管理。 2. 单片机---编程复杂，需要对硬件很了解。
❖ 并且都是单道程序运行。
❖ 有了操作系统实现了：
并发运行 （硬件管理） 方便使用（操作系统就是管家，使用方便，编程
方便） 典型的就是编程简单，嵌入式系统
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3、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
OS（功能） * 资源管理
* 处理机管理 * 存储器管理 * 设备管理 * 文件管理
* 进程管理
（6）人机接口
* 人机接口
操作系统：
是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对 各类作业进行调度，以及方便用户的程序的集合。
资源管理， 人机接口
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
1.1.1 操作系统的目标
通常在计算机硬件上配置的OS，其目标有以下几点：
1、方便性——便于使用 2、有效性 ——效率高 3、可扩充性 ——方便增加模块 4、开放性 ——兼容性
应用程序
系统操调作用系命统令（图O标S、）窗口
操作系统 计算机硬件
第一章 操作系统引论
2.计算机为什么必须要有操作系统； 没有操作系统会怎么样？
计算机就是用来执行程序的。 ❖ 程序：指令的集合 ❖ CPU执行指令，不停的一条一条执行指令
PC=PC+1
❖ 计算机的工作原理，冯诺依曼工作原理 即存储式工作原理：cpu、内存。
❖ 效果：对计算机胸有成竹
第一章 操作系统引论
❖ 54学时授课，18学时实验:linux ❖ 平时成绩占30-50%（考勤、实验、
作业） 期望：大家听课多动脑子思考。
第一章 操作系统引论
❖ 我们知道的操作系统
Windows，Unix，MAC，Linux，Android，
❖ 计算机的安装过程
硬件—操作系统—应用软件 用户
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1.2.2 单道批处理系统
1、单道批处理系统的处理过程
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
程序
图 1-4 单道批处理系统的处理流程 单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地说，它只 能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解的OS。