第1章操作系统的类型和功能

1、计算机操作系统计算机操作系统Operating SystemOperating System大理学院数学与计算机学院大理学院数学与计算机学院硬件教研室硬件教研室 赵贵文赵贵文使用教材使用教材张尧学张尧学 史美林史美林等等 编著编著计算机操作系统教程计算机操作系统教程（第（第3 3版）版）清华大学出版社清华大学出版社2006.102006.10序序 言言本章是对计算机操作系统的一个概述，本章是对计算机操作系统的一个概述，主要介绍有关计算机操作系统的一些基本主要介绍有关计算机操作系统的一些基本概念，操作系统的形成及发展过程，操作概念，操作系统的形成及发展过程，操作系统的分类，操作系统的功能及几种常

2、用系统的分类，操作系统的功能及几种常用操作系统（操作系统（DOSDOS、WINDOWSWINDOWS，UNIXUNIX、LINUXLINUX）的历史简介。的历史简介。1.1 什么是操作系统什么是操作系统计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统由计算机系统由计算机硬件计算机硬件和和计算机软件计算机软件两部两部分组成。分组成。计算机硬件计算机硬件中央处理单元中央处理单元CPUCPU存储器（存储器（memory,store,storagememory,store,storage）外围设备（外围设备（peripheral devicesperipheral devices）计算机软件计算机软件系统软

3、件（系统软件（system softwaresystem software）应用软件（应用软件（application softwareapplication software）1.1 什么是操作系统什么是操作系统1.1 什么是操作系统操作系统的定义操作系统的定义操作系统是计算机系统中的一个操作系统是计算机系统中的一个系统软件系统软件，它是这样一些程序模块的集合它是这样一些程序模块的集合它们它们管理管理和和控制控制计算机系统中的计算机系统中的硬件及软件资源硬件及软件资源，合，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方这些

4、资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。用户之间起到接口的作用。 计算机操作系统是方便用户管理和控制计算计算机操作系统是方便用户管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。1.1.1操作系统在软操作系统在软硬件层次中的地位硬件层次中的地位3 3、从不同的角度理解操作系统、从不同的角度理解操作系统从人机交互的角度从人机交互的角度从管理者的角度从管理者的角度从计算机系统结构的角度从计算机系统结构的角度从本课程的知识结构的角度从本课程的知识结构的角度1.1.1操

5、作系统在软操作系统在软硬件层次中的地位硬件层次中的地位1.1.2 1.1.2 操作系统的设计观点操作系统的设计观点操作系统的设计观点包括操作系统的设计观点包括用户观点用户观点和和资源资源两方面。两方面。即一方面要面向用户服务；另一方面即一方面要面向用户服务；另一方面还要充分利用计算机的软硬件资源。还要充分利用计算机的软硬件资源。1.2 操作系统的形成和五大类型操作系统的形成和五大类型计算机操作系统是随着计算机硬件的发计算机操作系统是随着计算机硬件的发展而逐步形成和发展起来的，早期的计算机展而逐步形成和发展起来的，早期的计算机操作系统（操作系统（6060年代以前）是以年代以前）是以串行批处理串行

6、批处理的的方式进行工作的；方式进行工作的；6060年代中后期由于年代中后期由于中断中断、通道通道技术的出现，使得技术的出现，使得并行处理并行处理成为可能，成为可能，这为分时操作系统和实时操作系统奠定了基这为分时操作系统和实时操作系统奠定了基础。础。8080年代后，由于年代后，由于计算机网络计算机网络的出现，网的出现，网络操作系统及分布式操作系统开始出现。络操作系统及分布式操作系统开始出现。1.2.1 计算机操作系统的形成计算机操作系统的形成第一代计算机（第一代计算机（1945195519451955）：）：电子管和手电子管和手工操作工操作特点特点：运算速度慢，体积庞大。运算速度慢，体积庞大。这

7、一阶段是手工操作，无操作系统。这一阶段是手工操作，无操作系统。第二代计算机（第二代计算机（1955196519551965）：）：晶体管和批晶体管和批处理系统处理系统为了提高计算机的自动化程度，人们研制为了提高计算机的自动化程度，人们研制了监督程序，由该程序自动依次处理一系列了监督程序，由该程序自动依次处理一系列任务，于是进入了任务，于是进入了“单道批处理阶段单道批处理阶段”。该。该阶段可分为以下三个时期。阶段可分为以下三个时期。第二代计算机第二代计算机1、联机批处理系统、联机批处理系统（1）工作方式（如图）工作方式（如图） （2）系统的优点）系统的优点提高了计算机的自动化程度，减少了人工干提

8、高了计算机的自动化程度，减少了人工干预。预。（3）系统的缺点）系统的缺点 快速的快速的CPU和慢速的和慢速的I/O 设备之间产生矛设备之间产生矛盾，造成盾，造成CPU资源的浪费。资源的浪费。 读卡机读卡机主主 机机 打印机打印机第二代计算机第二代计算机2、脱机批处理系统、脱机批处理系统（1）工作方式）工作方式 如图如图 图图1-2 脱机批处理系统工作方式示意图脱机批处理系统工作方式示意图 （2）系统优点）系统优点缓解了缓解了CPU与与I/O设备之间的矛盾，提高了设备之间的矛盾，提高了CPU的资的资源利用率。源利用率。（3）系统缺点）系统缺点CPU与外围计算机完全隔离，可能造成系统与外围计算机完

9、全隔离，可能造成系统“死机。死机。读卡机读卡机打印机打印机卫星机卫星机输入输入带带输出输出带带主主 机机第二代计算机第二代计算机3、执行系统、执行系统（1）工作方式）工作方式系统的构架同于联机批处理方式，但通道和中断技系统的构架同于联机批处理方式，但通道和中断技术的引进，使术的引进，使CPU和和I/O设备，设备，CPU和通道的并行操作和通道的并行操作成为现实。成为现实。(如图如图)（2）系统优点）系统优点克服了联机批处理系统和脱机批处理系统的缺点克服了联机批处理系统和脱机批处理系统的缺点（3）系统缺点）系统缺点作业的处理仍然是串行的。作业的处理仍然是串行的。输入设备输入设备CPUCPU存储器存

10、储器输出设备输出设备通道通道通道通道1.2.1 计算机操作系统的形成计算机操作系统的形成第三代计算机（第三代计算机（1965-19801965-1980）：）：集成电路芯片和多集成电路芯片和多道程序设计技术道程序设计技术这一阶段操作系统初步形成并逐步完善，形成这一阶段操作系统初步形成并逐步完善，形成了三种基本的操作系统：多道批处理系统，分时操了三种基本的操作系统：多道批处理系统，分时操作系统和实时操作系统。作系统和实时操作系统。第四代计算机（第四代计算机（1980199019801990）：）：大规模集成电路芯大规模集成电路芯片和传统操作系统。片和传统操作系统。操作系统向着改变用户界面，方便用

11、户的方向操作系统向着改变用户界面，方便用户的方向发展。发展。第五代计算机（第五代计算机（1990-1990-）超大规模集成电路和网络超大规模集成电路和网络及分步式操作系统。及分步式操作系统。1.2.2操作系统的五大类型操作系统的五大类型现有的计算机操作系统分为现有的计算机操作系统分为批处理操作系统批处理操作系统（batch processing operating systembatch processing operating system）；）；分时操作系统分时操作系统（time sharing operating systemtime sharing operating system）；

12、）；实时操作系统实时操作系统（real time operating systemreal time operating system）；）；网络操作系统网络操作系统（network operating systemnetwork operating system）；）；分布式操作系统分布式操作系统（distributed operating systemdistributed operating system）；）；操作系统的历史操作系统的历史人们通常按照人们通常按照器件工艺的演变器件工艺的演变把计算机发展过程分为四把计算机发展过程分为四个阶段。个阶段。19461946年年5050年代末：年

13、代末：第一代，电子管时代，无操作系统。第一代，电子管时代，无操作系统。5050年代末年代末6060年代中期：年代中期：第二代，晶体管时代，批处理系统。第二代，晶体管时代，批处理系统。6060年代中期年代中期7070年代中期：年代中期：第三代，集成电路时代，多道程序设计。第三代，集成电路时代，多道程序设计。7070年代中期至今：年代中期至今：第四代，大规模和超大规模集成电路时代，分时系第四代，大规模和超大规模集成电路时代，分时系统。统。操作系统的历史操作系统的历史手工操作阶段手工操作阶段工作过程：工作过程：将程序纸带或卡片装到输入机上将程序纸带或卡片装到输入机上; ;启动输入机将程序和数据送入计

14、算机启动输入机将程序和数据送入计算机; ;利用控制台开关启动程序执行，并监视和控利用控制台开关启动程序执行，并监视和控制其执行情况制其执行情况; ;计算结束后，用户取走打印出来的结果，并计算结束后，用户取走打印出来的结果，并卸下纸带或卡片卸下纸带或卡片; ;整个过程完全在整个过程完全在“人工干预人工干预”下进行。下进行。特点：特点：浪费资源，使用不便浪费资源，使用不便操作系统的历史操作系统的历史早期批处理早期批处理(batch processing)(batch processing)如上所述，在计算机发展的早期阶段，由于如上所述，在计算机发展的早期阶段，由于没有任何用于管理的软件，所有的运行

15、管理和没有任何用于管理的软件，所有的运行管理和具体操作都由用户自己承担。作业由许多作业具体操作都由用户自己承担。作业由许多作业步组成，任何一步的错误操作都可能导致该作步组成，任何一步的错误操作都可能导致该作业从头开始。当时，计算机极其昂贵，计算机业从头开始。当时，计算机极其昂贵，计算机(CPU)(CPU)的时间非常宝贵，尽可能提高的时间非常宝贵，尽可能提高CPUCPU的利用的利用率成为十分迫切的任务。率成为十分迫切的任务。操作系统的历史操作系统的历史早期的批处理可分为两种方式。早期的批处理可分为两种方式。1. 1. 联机联机批处理批处理2. 2. 脱机脱机批处理批处理操作系统的历史操作系统的历

16、史1. 1. 联机批处理联机批处理慢速的输入输出慢速的输入输出(I/O)(I/O)设备是和主机直接相连。作设备是和主机直接相连。作业的执行过程为业的执行过程为: :(1)(1)用户提交作业：作业程序、数据，用作业控制语用户提交作业：作业程序、数据，用作业控制语言编写的作业说明书；言编写的作业说明书；(2)(2)作业被作成穿孔纸带或卡片；作业被作成穿孔纸带或卡片；(3)(3)操作员有选择地把若干作业合成一批，通过输入操作员有选择地把若干作业合成一批，通过输入设备设备( (纸带输入机或读卡机纸带输入机或读卡机) ) 把它们存入磁带；把它们存入磁带；(4)(4)监督程序读入一个作业监督程序读入一个作

17、业( (若系统资源能满足该作若系统资源能满足该作业要求业要求) )；操作系统的历史操作系统的历史1. 1. 联机批处理联机批处理(5) (5) 从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源程序翻译成目标代码；程序翻译成目标代码；(6) (6) 连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序装配成一个可执行程序；序装配成一个可执行程序；(7) (7) 启动执行；启动执行；(8) (8) 执行完毕，由善后处理程序输出计算结果；执行完毕，由善后处理程序输出计算结果；(9) (9) 再读入一个作业，重复再读入一个作业，重复

18、(5)(9)(5)(9)各步；各步；(10) (10) 一批作业完成，返回到一批作业完成，返回到(3)(3)，处理下一批作业。，处理下一批作业。操作系统的历史操作系统的历史2. 脱机批处理脱机批处理这种方式的显著特征是增加一台不与主机直这种方式的显著特征是增加一台不与主机直接相连而专门用于与输入输出设备打交道的卫接相连而专门用于与输入输出设备打交道的卫星机。如图所示。星机。如图所示。早期脱机批处理模型图早期脱机批处理模型图操作系统的历史操作系统的历史批处理出现于批处理出现于2020世纪世纪5050年代末到年代末到6060年代初。它的出现促年代初。它的出现促使了软件的发展。再有重要的是使了软件的

19、发展。再有重要的是监督程序监督程序，它管理作业，它管理作业的运行的运行负责装入和运行各种系统处理程序，如汇编负责装入和运行各种系统处理程序，如汇编程序、编译程序、连接装配程序、程序库程序、编译程序、连接装配程序、程序库( (如输入输出如输入输出标准程序等标准程序等););完成作业的自动过渡，同时也出现程序覆完成作业的自动过渡，同时也出现程序覆盖等程序设计技术。盖等程序设计技术。在进行批处理过程中，监督程序、系统程序和用户程序在进行批处理过程中，监督程序、系统程序和用户程序之间存在着一种调用关系，任何一个环节出问题，整个之间存在着一种调用关系，任何一个环节出问题，整个系统都会停顿系统都会停顿;

20、; 用户程序也可能会破坏监督程序和系统用户程序也可能会破坏监督程序和系统程序，这时，只有操作员进行干预才能恢复。程序，这时，只有操作员进行干预才能恢复。2020世纪世纪6060年代初期，硬件获得了两方面年代初期，硬件获得了两方面( (即即通道通道和和中断中断技术技术) )的进的进展，导致操作系统进入展，导致操作系统进入执行系统阶段执行系统阶段。操作系统的历史操作系统的历史许多成功的批处理系统在许多成功的批处理系统在20世纪世纪50年代末和年代末和60年代初年代初出现，典型的操作系统是出现，典型的操作系统是FMS即即FORTRAN监督系统和监督系统和IBM/7094机上的机上的IBM操作系统操作

21、系统IBSYS。执行系统实现。执行系统实现了主机、通道和输入输出设备的并行操作，提高了了主机、通道和输入输出设备的并行操作，提高了系统系统效率效率，方便用户对输入输出设备的使用。但是，这时计，方便用户对输入输出设备的使用。但是，这时计算机系统运行的特征是算机系统运行的特征是单道顺序单道顺序地处理作业，即用户作地处理作业，即用户作业仍然是一道一道作业顺序处理。那么可能会出现两种业仍然是一道一道作业顺序处理。那么可能会出现两种情况：对于以计算为主的作业，输入输出量少，外围设情况：对于以计算为主的作业，输入输出量少，外围设备空闲备空闲;然而对于以输入输出为主的作业，又会造成主机然而对于以输入输出为主

22、的作业，又会造成主机空闲。这样总的来说，计算机资源使用效率仍然不高。空闲。这样总的来说，计算机资源使用效率仍然不高。因此操作系统进入了因此操作系统进入了多道程序阶段多道程序阶段:多道程序合理搭配交多道程序合理搭配交替运行，充分利用资源，提高效率。替运行，充分利用资源，提高效率。操作系统的历史操作系统的历史多道程序系统多道程序系统上述批处理系统，每次只调用一个用户作业程序进入上述批处理系统，每次只调用一个用户作业程序进入内存并运行，称为单道运行。图内存并运行，称为单道运行。图 (a)给出了单道程序给出了单道程序工作示例。工作示例。而图而图 (b)给出了多道程序工作示例。给出了多道程序工作示例。

23、图图A A 单道程序运行情况单道程序运行情况图图B B 多道（两道）程序运行情况多道（两道）程序运行情况操作系统的历史操作系统的历史在单处理机系统中，多道程序运行的特点是在单处理机系统中，多道程序运行的特点是: :(1)(1)多道多道：计算机内存中同时存放几道相互：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。独立的程序。(2)(2)宏观上宏观上并行并行：同时进入系统的几道程序：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。自的运行，但都未运行完毕。(3)(3)微观上微观上串行串行：实际上，各道程序轮流使：实际上，各道程序轮流

24、使用用CPUCPU，交替执行。，交替执行。操作系统的历史操作系统的历史4 4 分时操作系统分时操作系统批处理方式下，用户以脱机操作方式使用计算机，批处理方式下，用户以脱机操作方式使用计算机，只有等该批作业处理结束，用户才能得到计算结果。根只有等该批作业处理结束，用户才能得到计算结果。根据结果再作下一步处理。它的好处是计算机效率高。不据结果再作下一步处理。它的好处是计算机效率高。不过，用户十分留恋手工操作阶段的联机工作方式，独占过，用户十分留恋手工操作阶段的联机工作方式，独占计算机，并直接控制程序运行。但独占计算机方式会造计算机，并直接控制程序运行。但独占计算机方式会造成资源效率低。既能保证计算

25、机效率，又能方便用户使成资源效率低。既能保证计算机效率，又能方便用户使用，成为一种新的追求目标。用，成为一种新的追求目标。2020世纪世纪6060年代中期，计算年代中期，计算机技术和软件技术的发展使这种追求成为可能。由于机技术和软件技术的发展使这种追求成为可能。由于CPUCPU速度不断提高速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好像自己独占机器一样。使用计算机，好像自己独占机器一样。操作系统的历史操作系统的历史所谓所谓分时技术分时技术，就是把处理机的运

26、行时间分成很短，就是把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的印象是好像他独占了一台行轮转得很快，给每个用户的印象是好像他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己终端向系统发出各种计算机。而每个用户可以

27、通过自己终端向系统发出各种操作控制命令，完成作业的运行。操作控制命令，完成作业的运行。多用户分时操作系统是当今计算机操作系统中最普多用户分时操作系统是当今计算机操作系统中最普遍使用的一类操作系统。遍使用的一类操作系统。操作系统的历史操作系统的历史5 5 实时操作系统实时操作系统2020世纪世纪6060年代中期计算机进入第三代，计算机的性年代中期计算机进入第三代，计算机的性能和可靠性有了很大提高，造价亦大幅度下降，导致能和可靠性有了很大提高，造价亦大幅度下降，导致计算机应用越来越广泛。计算机由于用于工业过程控计算机应用越来越广泛。计算机由于用于工业过程控制、军事实时控制等形成了各种实时处理系统。

28、针对制、军事实时控制等形成了各种实时处理系统。针对实时处理的实时操作系统是以实时处理的实时操作系统是以在允许时间范围之内做在允许时间范围之内做出响应为特征的出响应为特征的。它要求计算机对于外来信息能以足。它要求计算机对于外来信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许时间范围内够快的速度进行处理，并在被控对象允许时间范围内作出快速响应，其响应时间要求在秒级、毫秒级甚至作出快速响应，其响应时间要求在秒级、毫秒级甚至微秒级或更小。近年来，实时操作系统正得到越来越微秒级或更小。近年来，实时操作系统正得到越来越广泛的应用。特别是非广泛的应用。特别是非PCPC机和机和PDAPDA（个人数字助理）等（个

29、人数字助理）等新设备的出现，更加强了这一趋势。新设备的出现，更加强了这一趋势。实时系统与分时系统的比较实时系统与分时系统的比较实时系统实时系统分时系统分时系统多多路路性性体现在对多路的现场信息进行采集体现在对多路的现场信息进行采集 、对多个对象或多个执行机构进行控制对多个对象或多个执行机构进行控制按分时原则为多个终端用户服务按分时原则为多个终端用户服务独独立立性性每个终端用户向系统提出服务请求时每个终端用户向系统提出服务请求时，彼此独立操作彼此独立操作，互不干扰互不干扰；对信息对信息的采集和对象的控制也彼此互不干扰的采集和对象的控制也彼此互不干扰每个用户各占一个终端每个用户各占一个终端 ，彼此

30、互不干彼此互不干扰扰，独立操作独立操作及及时时性性以控制对象所要求的开始截止时间或以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定完成截止时间来确定用户的请求能在短时间用户的请求能在短时间 （用户能接受用户能接受的的）内获得响应内获得响应交交互互性性人与系统的交互人与系统的交互，仅限于访问系统中仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序某些特定的专用服务程序用户与系统进行广泛的人机对话用户与系统进行广泛的人机对话 ，系系统能向终端用户提供数据处理服务统能向终端用户提供数据处理服务 ，资源共享等服务资源共享等服务可可靠靠性性高度可靠高度可靠可靠程度较低可靠程度较低操作系统的历史操作系统的历史6 通

31、用操作系统通用操作系统多道批处理系统和分时系统的不断改进、多道批处理系统和分时系统的不断改进、实时系统的出现及其应用日益广泛，致使操实时系统的出现及其应用日益广泛，致使操作系统日益完善。在此基础上，出现了通用作系统日益完善。在此基础上，出现了通用操作系统。它可以同时兼有多道批处理、分操作系统。它可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。能。 操作系统的历史操作系统的历史7 7 操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展进入进入2020世纪世纪8080年代，一方面迎来了个人计年代，一方面迎来了个人计算机的时代，同时又向计算机网络、分布

32、式处算机的时代，同时又向计算机网络、分布式处理、巨型计算机和智能化方向发展。操作系统理、巨型计算机和智能化方向发展。操作系统有了进一步的发展：有了进一步的发展：个人计算机上的操作系统，例如个人计算机上的操作系统，例如DOSDOS系统。系统。嵌入式操作系统。嵌入式操作系统。网络操作系统。网络操作系统。分布式操作系统。分布式操作系统。智能化操作系统智能化操作系统 1.2.2操作系统的类型操作系统的类型根据其根据其使用环境和对作业处理方式使用环境和对作业处理方式，操作系统的基本类型有：，操作系统的基本类型有：(1)批处理操作系统批处理操作系统(batch processing operating s

33、ystem)(2) 分时操作系统分时操作系统(time sharing operating system)(3) 实时操作系统实时操作系统(real time operating system)(4) 个人计算机操作系统个人计算机操作系统(personal computer operating system)(5) 网络操作系统网络操作系统(network operating system)(6) 分布式操作系统分布式操作系统(distributed operating system)1.2.2操作系统的类型操作系统的类型1 批处理操作系统批处理操作系统现代操作系统大都具有批处理功能。图给现代

34、操作系统大都具有批处理功能。图给出了批处理系统中作业处理步骤及状态。出了批处理系统中作业处理步骤及状态。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型批处理系统的主要特征是：批处理系统的主要特征是：(1)(1)用户脱机使用计算机用户脱机使用计算机。用户提交作业之后直到获得结。用户提交作业之后直到获得结果之前不再和计算机打交道。作业提交的方式可以是直果之前不再和计算机打交道。作业提交的方式可以是直接交给计算中心的管理操作员，也可以是通过远程通讯接交给计算中心的管理操作员，也可以是通过远程通讯线路提交。提交的作业由系统外存收容成为后备作业。线路提交。提交的作业由系统外存收容成为后备作业。(2)(2)成批处

35、理成批处理。操作员把用户提交的作业分批进行处理。操作员把用户提交的作业分批进行处理。每批中的作业将由操作系统或监督程序负责作业间自动每批中的作业将由操作系统或监督程序负责作业间自动调度执行。调度执行。(3)(3)多道程序运行多道程序运行。按多道程序设计的调度原则，从一批。按多道程序设计的调度原则，从一批后备作业中选取多道作业调入内存并组织它们运行，成后备作业中选取多道作业调入内存并组织它们运行，成为多道批处理。为多道批处理。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型不要把不要把多道程序系统多道程序系统和和多重处理系统多重处理系统相混淆。相混淆。一般讲，多重处理系统配制一般讲，多重处理系统配制多个多

36、个CPUCPU，因而能，因而能真正同时执行多道程序真正同时执行多道程序。当然，要想有效地使。当然，要想有效地使用多重处理系统，必须采用多道程序设计技术。用多重处理系统，必须采用多道程序设计技术。反之不然，多道程序设计原则不一定要求有多反之不然，多道程序设计原则不一定要求有多重处理系统的支持。多重处理系统比起单处理重处理系统的支持。多重处理系统比起单处理系统来说，虽系统来说，虽增加了硬件设施增加了硬件设施，却换来了，却换来了提高提高系统吞吐量、可靠性、计算能力和并行处理能系统吞吐量、可靠性、计算能力和并行处理能力力等好处。等好处。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型2 2 分时系统分时系统分时

37、系统一般采用时间片轮转的方式，使一台计算分时系统一般采用时间片轮转的方式，使一台计算机为多个终端用户服务。对每个用户能保证足够快的响机为多个终端用户服务。对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力。具有下述特点。应时间，并提供交互会话能力。具有下述特点。(1)(1)交互性交互性：首先，用户可以在程序动态运行情况下：首先，用户可以在程序动态运行情况下对其加以控制。其次，用户上机提交作业方便。第对其加以控制。其次，用户上机提交作业方便。第三，分时系统还为用户之间进行合作提供方便。三，分时系统还为用户之间进行合作提供方便。(2)(2)多用户同时性多用户同时性：多个用户同时在自己的终端上上：

38、多个用户同时在自己的终端上上机，共享机，共享CPUCPU和其他资源，充分发挥系统的效率。和其他资源，充分发挥系统的效率。(3)(3)独立性独立性：客观效果上用户彼此间感觉不到有别人：客观效果上用户彼此间感觉不到有别人也在使用该台计算机，如同自己独占计算机一样。也在使用该台计算机，如同自己独占计算机一样。UNIXUNIX是最流行的一种多用户分时操作系统。是最流行的一种多用户分时操作系统。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型3 3 实时系统实时系统实时系统主要随着计算机应用于实时控制实时系统主要随着计算机应用于实时控制和实时信息处理领域中而发展起来。和实时信息处理领域中而发展起来。实时系统的主要

39、特点是提供实时系统的主要特点是提供即时响应和高即时响应和高可靠性可靠性。系统必须保证对实时信息的分析和处。系统必须保证对实时信息的分析和处理的速度比其进入系统的速度要快，而且系统理的速度比其进入系统的速度要快，而且系统本身要安全可靠。实时系统往往具有一定的专本身要安全可靠。实时系统往往具有一定的专用性。与批处理系统、分时系统相比，用性。与批处理系统、分时系统相比，实时系实时系统的资源利用率可能较低统的资源利用率可能较低。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型设计实时操作系统要考虑这样一些因素：设计实时操作系统要考虑这样一些因素：(1)(1)实时时钟管理实时时钟管理( (定时处理和延时处理定时处

40、理和延时处理) )。(2)(2)连续的人连续的人- -机对话，这对实时控制往往是必须的。机对话，这对实时控制往往是必须的。(3)(3)要求采取过载保护措施。例如对于短期过载，把要求采取过载保护措施。例如对于短期过载，把输入任务按一定的策略在缓冲区排队，等待调度输入任务按一定的策略在缓冲区排队，等待调度; ; 对对于持续性过载，可能要拒绝某些任务的输入于持续性过载，可能要拒绝某些任务的输入; ; 在实时在实时控制系统中，则及时处理某些任务，放弃某些任务或控制系统中，则及时处理某些任务，放弃某些任务或降低对某些任务的服务频率。降低对某些任务的服务频率。(4)(4)高度可靠性和安全性需采取冗余措施。

41、双机系统高度可靠性和安全性需采取冗余措施。双机系统前后台工作，包括必要的保密措施等。前后台工作，包括必要的保密措施等。 1.2.2操作系统的类型操作系统的类型4 4 通用操作系统通用操作系统批处理系统、分时系统和实时系统是批处理系统、分时系统和实时系统是操作系统的三种基本类型，在此基础上操作系统的三种基本类型，在此基础上又发展了具有多种类型操作特征的操作又发展了具有多种类型操作特征的操作系统，称为通用操作系统。它可以同时系统，称为通用操作系统。它可以同时兼有批处理、分时、实时处理和多重处兼有批处理、分时、实时处理和多重处理的功能，或其中两种以上的功能。理的功能，或其中两种以上的功能。1.2.2

42、操作系统的类型操作系统的类型5 5 个人计算机上的操作系统个人计算机上的操作系统个人计算机上的操作系统是一联机的交互式的单用个人计算机上的操作系统是一联机的交互式的单用户操作系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统所户操作系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统所提供的很相似。由于是个人专用，因此在多用户和分时提供的很相似。由于是个人专用，因此在多用户和分时所要求的对处理机调度、存储保护方面将会简单得多。所要求的对处理机调度、存储保护方面将会简单得多。然而，由于个人计算机的应用普及，对于提供更方便友然而，由于个人计算机的应用普及，对于提供更方便友好的用户接口的要求愈来愈迫切。好的用户接口的要求

43、愈来愈迫切。多媒体技术已迅速进入微型计算机系统，它要求计多媒体技术已迅速进入微型计算机系统，它要求计算机具有高速信号处理、大容量的内存和外存、大数据算机具有高速信号处理、大容量的内存和外存、大数据量宽频带传输等能力，能同时处理多个实时事件。要求量宽频带传输等能力，能同时处理多个实时事件。要求有一个具有高速数据处理能力的实时多任务操作系统。有一个具有高速数据处理能力的实时多任务操作系统。目前在个人计算机上使用的操作系统以目前在个人计算机上使用的操作系统以WindowsWindows系系列和列和linuxlinux系统为主。系统为主。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型6 6 网络操作系统网络操

44、作系统计算机网络是通过通信设施将物理上分散的具有计算机网络是通过通信设施将物理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来的，实现信息交自治功能的多个计算机系统互连起来的，实现信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。它具有换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。它具有这样的特征：这样的特征：(1)(1)计算机网络是一个互连的计算机系统的群体。计算机网络是一个互连的计算机系统的群体。(2)(2)这些计算机是自治的，每台计算机有自己的操这些计算机是自治的，每台计算机有自己的操作系统，各自独立工作，它们在网络协议控制下协作系统，各自独立工作，它们在网络协议控制下协同工作。同工作。(3)(3)系

45、统互连要通过通信设施系统互连要通过通信设施( (硬件、软件硬件、软件) )来实现来实现(4)(4)系统通过通信设施执行信息交换、资源共享、系统通过通信设施执行信息交换、资源共享、互操作和协作处理，实现多种应用要求。互操作和协作处理，实现多种应用要求。1.2.2操作系统的类型操作系统的类型7 分布式操作系统分布式操作系统(1) 计算机网络的开发都遵循协议，而对于各种分计算机网络的开发都遵循协议，而对于各种分布式系统并没有制定标准的协议。当然，计算机网布式系统并没有制定标准的协议。当然，计算机网络也可认为是一种分布式系统。络也可认为是一种分布式系统。(2) 分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系

46、分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系统操作的统一性。统操作的统一性。(3) 分布式操作系统对用户是透明的。但对计算机分布式操作系统对用户是透明的。但对计算机网络，若一个计算机上的用户希望使用另一台计算网络，若一个计算机上的用户希望使用另一台计算机上的资源，则必须明确指明是哪台计算机。机上的资源，则必须明确指明是哪台计算机。(4) 分布式系统的基础是网络。分布式系统已不仅分布式系统的基础是网络。分布式系统已不仅是一个物理上的松散耦合系统，同时还是一个逻辑是一个物理上的松散耦合系统，同时还是一个逻辑上紧密耦合的系统。上紧密耦合的系统。(5) 分布式系统还处在研究阶段。而计算机网络已分布式系统还

47、处在研究阶段。而计算机网络已经在各个领域得到广泛的应用。经在各个领域得到广泛的应用。1.3 操作系统的五大功能操作系统的五大功能 操作系统的五大功能分别为：操作系统的五大功能分别为：（1）作业管理作业管理（job management）；）；（2）文件管理文件管理（file management）；）；（3）存存储管理储管理（store,storage,main storage management）；）；（4）设备管理设备管理（devices management）；）；（5）进程管理进程管理（process management）；）；1.3 操作系统的五大功能操作系统的五大功能 1 作业

48、管理作业管理作业管理包括任务（作业管理包括任务（task）管理，）管理，界面（界面（interface）管理，人机交互的）管理，人机交互的图形界面（图形界面（icon），联机控制（），联机控制（on-line），脱机控制（），脱机控制（off-line），假脱），假脱机（机（spooler）控制和作业调度及调度）控制和作业调度及调度算法。算法。1.3 操作系统的五大功能操作系统的五大功能2 文件管理文件管理文件管理又称为文件管理又称为信息信息（message）管理，它是对计算机的软件资源的管理，管理，它是对计算机的软件资源的管理，其中包括文件的存储、检索、共享、保其中包括文件的存储、检索、共享

49、、保护等的方法、技术及算法。护等的方法、技术及算法。信息管理（文件系统管理）信息管理（文件系统管理） 是对系是对系统的软件资源的管理。统的软件资源的管理。1.3 操作系统的五大功能操作系统的五大功能3 存储管理存储管理主要涉及内存空间充分利用的技术、主要涉及内存空间充分利用的技术、多道、多重处理及内存的分配、保护和多道、多重处理及内存的分配、保护和扩充。扩充。存储管理的主要工作是对内部存储器存储管理的主要工作是对内部存储器进行分配、保护和扩充。进行分配、保护和扩充。(1) 内存分配内存分配(2) 存储保护存储保护(3) 内存扩充内存扩充1.3 操作系统的五大功能操作系统的五大功能4设备管理设备

50、管理它是对计算机硬件的管理，主要包括对它是对计算机硬件的管理，主要包括对I/O设备的分配、启动、完成及回收，主要的设备的分配、启动、完成及回收，主要的技术有假脱机技术（技术有假脱机技术（SPOOLing）、队列及）、队列及缓冲技术、设备驱动程序等。缓冲技术、设备驱动程序等。(1) 通道、控制器、输入输出设备的分配通道、控制器、输入输出设备的分配和管理。和管理。(2) 设备独立性。设备独立性。1.3 操作系统的五大功能操作系统的五大功能5 5 进程管理进程管理 简单的讲，进程就是一段正在简单的讲，进程就是一段正在运行的程序，进程管理的主要内容运行的程序，进程管理的主要内容包括：进程调度及调度算法、进程包括：进程调度及调度算法、进程间的通信、进程的死锁及解决的