操作系统原理：第一章.ppt

1、操作系统原理,内蒙古农业大学 李美安,第一章 绪论,主要内容 1、数与数制 2、硬件系统的发展 3、操作系统的引入 4、操作系统的目的 5、操作系统的作用与功能 6、操作系统的发展 7、操作系统的基本特征,1、数与数制,逐鹿之战 苍颉管理后勤 结绳记事 苍颉造字 结绳记事 军用物资的增减用绳结无法表示 在同一类物质旁边挂上贝壳表示 数与数制的形成 道生一，一生二，二生三，三生万物,1、数与数制,道生一，一生二，二生三，三生万物 （1）无极，太极，两仪，三才。九宫 术数的发展：河图洛书 （大道五十，天衍四十九） 九为数之极。 （2）算盘 计算工具的发展：十进制的出现 （3）数术与倍进制：太极，两

2、仪，四相，八卦,2、硬件系统的发展,（1）数与数制的表示与存储：电器开关的两个状态（开和闭） 二进制数的表示与存储 思考：其他电器元件的状态与数字表示与存储的关系？ （2）机械式计算机：1642年法国科学家创造了第一台自动实现加减法的机械计算器；1671年德国科学家制造一台能自动实现乘除法的机械计算器；19世纪30年代英国数学家首先提出了整个计算过程自动化的感念，他设计了第一台通过自动时序控制机械的计算机,2、硬件系统的发展,（3）电子计算机： 20世纪初，电子管的出现，使构成电子记数器和存贮部件成为可能，1946年诞生第一台现代电子计算机ENIAC，它重达30吨，用了18000多个电子管，功

3、率150千瓦，占地均170平方米，运行速度为每秒5000次，当时投资约140万美圆 。 （4）晶体管计算机：1954年，美国贝尔实验室制成第一台晶体管计算机TRADIC，使计算机体积大大缩小第二代现代计算机诞生,3、操作系统的引入,问题：裸机的使用问题 （1）与计算机相关的人与操作,计算机,使用者,拥有者,管理者 与 操作者,使用计算机,管理计算机,3、操作系统的引入,（2）怎样自动的、方便的使用与管理计算机计算机？,计算机,使用者,拥有者,管理者 与 操作者,使用计算机,管理计算机,翻译软件， 管理软件,编程接口， 管理接口,4、操作系统的目的,计算机,使用者,拥有者,管理者 与 操作者,使

4、用计算机,管理计算机,翻译软件， 管理软件,编程接口， 管理接口,目的:(1)提供接口,4、操作系统的目的,用户与计算机之间的接口 方便用户使用 （2）有效管理资源 （3）保护投资：a.可移植性 推动计算机发展的动力 b.可扩充性 c.标准化（开放性）,5、操作系统的作用与功能,（1）方便用户使用：提供用户与计算机之间的接口 a.按形式分的接口的类型：命令接口：包括一般命令与系统调用 图形接口 b.按功能分的接口类型：管理命令与API命令,5、操作系统的作用与功能,计算机,使用者,拥有者,管理者 与 操作者,使用计算机,管理计算机,操作系统,（2）有效地管理资源 作为计算机系统资源的管理者,5

5、、操作系统的作用与功能,管理资源,输入,计算,输出,I/O设备,CPU,存储设备,主机,用户,操作系统,5、操作系统的作用与功能,管理I/O设备I/O管理与作业管理 管理CPU处理机管理进程管理 管理存储设备存储管理与文件管理,I/O设备,CPU,存储设备,主机,用户,操作系统,5、操作系统的作用与功能,（a）I/O管理 缓冲管理 设备分配（设备分配算法） 设备处理（设备驱动或设备的工作过程）,5、操作系统的作用与功能,（b）作业管理（用户管理） 作业的调度 记账,5、操作系统的作用与功能,（c）处理机管理（进程管理） 进程的控制（建立，调度，撤销） 进程的同步（相互制约的进程的协调运行问题）

6、 进程通信 进程调度,5、操作系统的作用与功能,（d）存储管理（内存管理） 内存分配 内存保护 地址映射（虚拟内存） 内存的扩充,5、操作系统的作用与功能,（e）文件管理（外存管理） 文件存储空间的管理 目录管理 文件的读写管理与保护,5、操作系统的作用与功能,（3）提供虚拟机,6、操作系统的发展,（1）手工操作时代 过程：手工输入存储在纸带上计算输出到纸带人工解读结果 特点：a.输入与计算无法并行执行，存在人机矛盾 b.用户独占计算机,6、操作系统的发展,（2）单道批处理系统 过程：事先将一批作业输入纸带或磁带自动调入一个作业计算输出结果还有下一个作业吗？有则自动调入下一个作业，无则结束计算

7、 特点：a.单道性（独占性） b.自动性 c.顺序性,6、操作系统的发展,（3）多道批处理系统 目的：提高CPU与I/O设备，CPU与内存之间的并行性，提高设备利用率，从而提高吞吐量 过程：在计算完一个作业并进行I/O时，调入另外一个作业进行计算，如此循环直到完成所有作业的计算,6、操作系统的发展,特点：a.多道性 b.异步性（无序性） c.调度性,6、操作系统的发展,优点：a.吞吐量大 b.资源利用率高 缺点：a.平均周转时间长 b.无交互能力,6、操作系统的发展,（4）分时系统 目的：提供交互能力；共享主机 关键问题：及时接受、及时处理 过程：查询各多路终端有无作业输入接受作业并存在特定内

8、存区域计算判断计算超时或有I/O请求如果内存中有其他作业，则更换作业继续计算,6、操作系统的发展,特点：a.多路性 b.独立性 c.交互性 d.及时性 e.异步性,6、操作系统的发展,（5）实时系统 特点： a.多路性 b.独立性 c.交互性 d.及时性 e.可靠性,6、操作系统的发展,（6）网络操作系统 特点：,(a) 将联网能力加入到操作系统中，使之成为操作系统功能的一个组成部分； (b) 支持文件复制、电子邮件和远程打印，而无需要求用户在机器上再安装任何的网络服务器软件；,6、操作系统的发展,(c) 包含重定向程序，服务器和传输驱动程序； (d) 支持多个网络协议； (e) 具有开放式结构。,6、操作系统的发展,（7）分布式系统 分布式系统的基础是计算机网络，而不同的是分布式系统具有多机合