计算机操作系统-第一章-概论

1、生物信息科学与技术学院生物医学软件工程教研室计算机操作系统教材：计算机操作系统汤子瀛 哲凤屏 汤小丹编著 西南电子科技大学出版社计算机操作系统Red Hat Linux指南：基础与系统管理篇Sobell著 杨明军译 人民邮电出版社 课程内容引论处理机和进程资源管理Linux操作系统1、操作系统概论2、进程管理3、处理机调度与死锁4、存储器管理5、设备管理6、文件管理7、Linux概述8、Linux实用工具9、Linux文件系统10、Shell编程第一章 操作系统概论计算机由硬件和软件两部分组成，操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件的首次扩充。第一章 操作系统概论操作系统的概念操作

2、系统的发展过程操作系统的基本特性操作系统的主要功能一、操作系统的概念?问题：你知道哪些操作系统？ OS：Operating SystemOS Examples Dos & Windows Unix （minix) & Solaris & Linux OS/x (IBM) Macintosh (Apple) Netware (NOVELL) 一、操作系统的概念存储程序式计算机OS的地位OS的定义OS的作用1、存储程序式计算机冯诺依曼机（Von Neumann）的结构又称“存储程序式计算机”。存储器用来存储程序和数据；运算器，用以执行指定的操作；控制器，用以实现自动操作；另外，辅以输入/输出部件，

3、以便输入原始数据和输出计算结果。2、OS的地位系统程序与应用程序User1compilerUser2assemblerUser3Text editorUsernDatabase SystemOperating System硬件人、机器 其它计算机利用系统资源解决用户问题的途径控制和协调硬件的使用基本的计算机资源CPU、内存、IO设备33、OS的定义 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，以及方便用户使用的程序集合。OS是计算机系统资源的管理者OS是用户与计算机硬件系统之间的接口：对用户来说，OS就是使用计算机时的界面和工作环境，如命令行和图形用户界面。4、OS

4、的作用二、操作系统的发展过程无操作系统单道批处理系统多道批处理系统分时系统实时系统31、无操作系统人工操作方式用户：既是程序员又是操作员编程语言：机器语言输入输出：纸带或卡片31、无操作系统人工操作方式联机操作的缺点：机器速度作业在机器上所运行的时间人工操作时间手工操作时间占总运行时间 1万次/秒1小时3分钟3/(60+3)=4.7%60万次/秒1分钟3分钟3/(1+3)=75% 3脱机输入/输出（Off-Line I/O方式）事先将装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机的控制下，把纸带上的数据输入到磁盘上，当CPU需要这些数据时，再从磁带上高速地调入内存。优点：减少了CPU的空

5、闲时间。提高I/O速度。3脱机输入/输出（Off-Line I/O方式）32、单道批处理系统单道批处理系统(Simple Batch Processing System)系统对磁带上的一批作业自动、顺序的逐个运行，且在内存中只有一道作业。减少手工操作而导致的CPU空闲，实现程序自动衔接运行。33、多道批处理系统由于中断、磁盘等的引入，使得内存中可以同时存在多个作业。当正执行的作业需要I/O时，可以让出CPU给其它作业去运行。33、多道批处理系统减少因I/O设备与CPU串行工作导致的CPU空闲。宏观上并行运行：同时进入系统的几道程序都处于运行状态，但都未运行完。微观上串行运行：各作业轮流使用CP

6、U，交替执行。33、多道批处理系统多道批处理的优缺点： 资源利用率高 系统吞吐量大 平均周转时间长 无交互能力34、分时系统在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。分时：把CPU时间分割成时间片，每个用户依次轮流使用时间片。实时：用于实时控制和实时信息处理，实现立即响应。35、实时系统系统能及时响应外部事件的请求，在规定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。目前有三种典型的实时系统：过程控制系统、信息查询系统和事务处理系统。 35、实时系统导弹制导系统，飞机自动驾驶系统，火炮自动控制系统都是实时

7、过程控制系统。机票订购系统、情报检索系统属于信息查询系统。银行业务处理系统，属于事务处理系统。每次银行客户发生业务往来，均需修改文件或数据库。3三、操作系统的基本特性并发性是指两个或两个以上的运行程序在同一时间间隔段内同时执行。多个I/O设备同时在输入输出；设备输入输出和CPU计算同时进行；内存中同时有多个程序被启动交替、穿插地执行。3三、操作系统的基本特性并发性并行：多个事件在同一时刻发生。单CPU系统中，程序在宏观上并发，微观上串行执行。多CPU系统中，程序在宏观上并发，微观上并行执行。3三、操作系统的基本特性共享性操作系统中的资源（包括硬件资源和信息资源）可被多个并发执行的进程所使用。3

8、三、操作系统的基本特性共享性资源共享的方式可以分成两种：互斥共享：临界资源。系统中的某些资源如打印机、磁带机、卡片机，虽然它们可提供给多个进程使用，但在同一时间内却只允许一个进程访问这些资源。这种同一时间内只允许一个进程访问的资源称临界资源，许多物理设备，以及某些数据和表格都是临界资源，它们只能互斥地被共享。3三、操作系统的基本特性共享性资源共享的方式可以分成两种：同时访问：如磁盘，可重入程序等。系统中还有许多资源，允许同一时间内多个进程对它进行访问，这里“同时”是宏观上的说法。典型的可供多进程同时访问的资源是磁盘，可重入程序也可被同时共享。并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，它们又是互为

9、存在的条件。一方面，资源共享是以程序的并发执行为条件的，另一方面，资源共享又能使程序更好的并发执行。3三、操作系统的基本特性异步性在多道程序环境中，允许多个进程并发执行，由于资源有限而进程众多，多数情况，进程的执行不是一贯到底，而是“走走停停”。3三、操作系统的基本特性虚拟性指通过某种技术把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物，或把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物的技术，显然，前者是实际存在的而后者是虚构假想的。通过多道程序和分时使用CPU技术，物理上的一个CPU变成逻辑上的多个CPU。3四、操作系统的主要功能处理机管理功能进程控制进程同步进程通信调度进程控制为作业创建进程、撤消已结束

10、的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。进程同步为多个进程的运行进行协调。两种方式：进程互斥方式和进程同步方式。进程通信主要任务是用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。调度包括作业调度和进程调度。3四、操作系统的主要功能存储器管理功能内存分配内存保护地址映射内存扩充内存分配主要任务是为每道程序分配内存空间，使它们各得其所。分为静态和动态两种。内存保护 确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此不干扰。地址映射将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址。内存扩充借助于虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量.3四、操作系统的主要功能设备管理功能缓冲管理设备分配设备处理缓冲管

11、理在I/O设备和CPU之间引入缓冲，可有效地缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU的利用率，进而提高系统吞吐量。设备分配根据用户进程的I/O请求、系统的现有资源情况以及按照某种设备分配策略，为之分配其所需的设备。设备处理实现CPU和设备控制器之间的通信。3四、操作系统的主要功能文件管理功能文件存储空间的管理目录管理文件的读/写管理和保护文件存储空间的管理多用户环境下，需要由文件系统对诸多文件及文件的存储空间，实施统一的管理。为每个文件分配必要的外存空间，提高外存利用率，并能有助于提高文件系统的运行速度。目录管理为每个文件建立其目录项，并对众多的目录项加以有效的组织，以实现方便的按名存取。文件的读/写管理和保护 读/写管理：根据用户的请求，从外存中读取数据，或将数据写入外存。 文件保护：提供有效的存取控制功能。3四、操作系统的主要功能用户接口命令接口程序接口图形接口命令接口用户通过该接口向作业发出命令以控制作业的运行。程序接口为用户程序在执行中访问系统资源而设置，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。图形接口采用图形化的操作界面，用非常容易识别的各种图标来将系统的各项功能、各种应用程序和文件，直观、逼真的表示出来。习题批处理系统的主要缺点是：ACPU利用率低。 B不能并发执行。C缺少交互性。 D以上都不是。习题批处理系统主要解决（ ）问题，分时系统