1-操作系统概述-2014-96030584解析

操作系统

operatingsystem教学目标

掌握操作系统的基本概念和名词术语了解操作系统的功能与工作原理为操作系统的使用、管理、及应用开发打基础为后续课程学习提供背景知识批处理分时Linux中断嵌入式系统虚拟存储器进程实时进程调度文件系统线程即插即用第一讲操作系统概述

什么是操作系统操作系统发展史操作系统的主要类型操作系统的主要功能计算机系统层次结构一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成硬件是组成计算机的物质实体实际呈现在用户面前的计算机是经过若干层软件改造的计算机软件一般分为系统软件和应用软件两大类操作系统用户面对的计算机硬件操作系统虚拟机什么是操作系统是计算机最核心的系统软件其功能是：有效地组织和管理计算机中的各种软硬件资源合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行为用户提供使用计算机的友好界面（各种服务功能）什么是操作系统把计算机硬件包装起来，并扩展其功能，使其成为功能更强、使用更方便的计算机人们可以从更高层次对电脑进行操作，而不用关心其底层的运作几乎所有的应用程序都是基于操作系统的计算机硬件操作系统系统工具基础性平台应用软件计算机系统(层次结构)软件硬件及固件（裸机）应用软件系统软件编辑软件/编译软件…操作系统工具软件…专业软件…常见操作系统DebianFreeBSDDBSLINUXMACOSXMandrakeOpenBSDRedHatSolarisSuSEWINDOWSDebianFreeBSDDBSLINUXMACOSXMandrakeOpenBSDRedHatSolarisSuSEWINDOWS操作系统的发展历史推动操作系统发展的主要动力手工操作阶段单道批处理系统(simplebatchprocessing)多道批处理系统(multiprogrammingsystem)分时系统(time-sharingsystem)返回软硬件技术的发展和用户需求是推动操作系统不断发展的动力主机纸带机打印机引导带BASIC解释程序带用户程序带数据带操作系统发展史背景：1946~50年代，硬件非常昂贵，没有操作系统工作方式：手工操作，独占机器用户：既是程序员，又是操作员系统配置输入输出：纸带、卡片、打印机…编程语言：机器语言、BASIC语言…问题：上机过程离不开人CPU利用率低（CPU等待用户操作，等待外设）手工操作阶段操作系统发展史背景50年代末~60年代中硬件技术支持－外存储器（磁带、硬盘）软件支持－出现了管理软件（监控程序）单道批处理作业队列监控程序卡片机输入设备用户程序打印机业度作调外存（磁盘）硬件技术的发展内存软盘输入机工作方式先将若干用户作业（程序及数据）放到外存，然后由一个调度程序依次将它们读入内存执行，从而把用户从计算机前解脱出来串行地执行作业，因而称为是“单道批处理”操作系统发展史批处理中的作业概念：“作业”是指用户提交给计算机系统的一个独立的处理单位用户程序＋数据＋作业控制语言优点

输入的一批作业可以自动地一个接一个地顺序执行，节省了人工干预时间，解决了人工操作与机器运行速度不匹配的矛盾，提高了主机利用率单道批处理$END$RUN$LOAD$FORTRAN$JOB,JOBNAME=…数据卡片程序卡片作业控制语言问题：CPU利用率不高，主要原因是高速主机和低速外设之间的矛盾。因等待I/O而浪费了CPU时间操作系统发展史背景：60年代中~70年代中（集成电路）利用多道批处理提高资源的利用率。(源于中断、通道、磁盘的引入)多道批处理作业输入队列调度程序卡片机输入设备用户程序1打印机用户程序2用户程序3作业输出队列

内存主机321核心思想让计算机同时做几件工作，充分利用计算机的各种资源，减少空闲状态和等待状态。多道概念在内存中保持若干道程序，并使这些程序交替执行（轮流使用CPU），当一道程序在执行过程中遇到I/O操作时，系统就让它在一旁等待，而启动另一道程序运行，以减少CPU的空闲时间。操作系统发展史多道批处理系统的运行特征多道：内存中同时存放几个作业宏观上并行运行，微观上轮流运行（交替使用CPU）作业输入、输出及主机的工作同时进行，并行工作多道批处理优点：系统资源不再为单一程序独占，而是为多个程序共享，提高了系统资源的利用率（CPU、内存…)作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大问题：人机交互差（重视了系统资源的利用，忽视了人的因素）操作系统发展史背景：70年代中期至今硬件较以前便宜，人力昂贵分时系统主机终端CPU轮流为终端用户服务用户通过“终端命令”亲自指挥计算机工作“分时”的含义

指系统（特别是CPU）分时、轮流地为各个终端用户服务，及时响应用户的请求

特点是多个用户分享使用同一台计算机（多用户）多个程序分时共享硬件和软件资源（多任务）操作系统发展史实现了会话式的上机操作（以人为本）人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作多个用户分时（多用户）共享主机：多个用户同时使用用户独立性：对每个用户而言好象独占主机多个程序分时（多任务）前后台程序共享系统资源（保证前台）分时系统操作系统成型－综合性的操作系统当前，操作系统正由单一型向复合类型发展，即兼有批处理、分时、以及网络等功能操作系统的多样化单道批处理多道批处理分时操作系统PC机操作系统嵌入式操作系统实时操作系统网络操作系统多处理机操作系统操作系统基本功能进程和处理器管理－CPU和进程的调度存储管理－存储器（内存分配、虚拟存储器技术）设备管理－外部设备（设备驱动程序、输入输出）文件管理－文件（文件的组织结构、权限、文件访问）用户接口－面向用户（用户操作界面，程序中调用接口)操作系统的用户接口操作系统通过用户接口为用户使用计算机提供了手段，操作系统也正是通过其接口封装了系统的内在功能，并为用户呈现了一台功能更强、使用更加方便的计算机两种类型的用户接口（两个层次）程序级的接口---系统提供了一组“系统调用”供用户在编程时调用。通过这些系统调用，用户可以在程序中访问系统的一些资源（包括文件），或要求操作系统完成一些特定的功能。作业级接口---操作系统用户界面用户界面是用户直接感受到的操作系统外观和上机环境，它通常有两种形式：终端命令和图形用户界面操作系统的用户接口终端命令DOS命令（运行cmd）C:\>HELP---列表显示常用的终端命令C:\>HELP<命令名>---显示指定命令的帮助信息C:\>DIR---显示当前目录下的内容（文件和子目录）C:\>CD---显示或改变当前目录C:\>PATH---显示或设置可执行文件的搜索路径C:\>EXIT---退出终端命令执行环境操作系统的用户接口图形用户界面个人电脑上运行的操作系统22Windows系列操作系统类Unix操