操作系统原理课件

操作系统原理操作系统原理 Principles of Operating Systemxxxx华中科技大学计算机学院华中科技大学计算机学院1感谢你的观看2019年5月21操作系统原理操作系统原理 Principles of Operatin n n研究方向：研究方向：研究方向：研究方向：高性能计算及应用高性能计算及应用高性能计算及应用高性能计算及应用（GPUGPU计算、网格计算、集群计算计算、网格计算、集群计算计算、网格计算、集群计算计算、网格计算、集群计算医学图像处理、图像搜索应用）医学图像处理、图像搜索应用）医学图像处理、图像搜索应用）医学图像处理、图像搜索应用）计算系统虚拟化计算系统虚拟化计算系统虚拟化计算系统虚拟化n n联系方式：联系方式：联系方式：联系方式：集群与网格计算湖北省重点实验室集群与网格计算湖北省重点实验室服务计算技术与系统教育部重点实验室服务计算技术与系统教育部重点实验室2感谢你的观看2019年5月21集群与网格计算湖北省重点实验室服务计算技术与系统教育部重点集群与网格计算湖北省重点实验室服务计算技术与系统教育部重点使用过程中的问题使用过程中的问题n遇到计算机运行或打开硬盘上的程序的速遇到计算机运行或打开硬盘上的程序的速度变慢，该怎么办？度变慢，该怎么办？原因：硬盘上的卷可能有过多的碎片，原因：硬盘上的卷可能有过多的碎片，可能是由于最近创建了大量的文件或文件可能是由于最近创建了大量的文件或文件夹，或安装了新软件。夹，或安装了新软件。解决方案：如果必要，分析并整理硬盘解决方案：如果必要，分析并整理硬盘上的卷碎片。上的卷碎片。为什么要学习操作系统？为什么要学习操作系统？3感谢你的观看2019年5月21使用过程中的问题遇到计算机运行或打开硬盘上的程序的速度变慢，使用过程中的问题遇到计算机运行或打开硬盘上的程序的速度变慢，游戏中的现象游戏中的现象基本配置基本配置 推荐配置推荐配置CPUCPUPentium3 800MHzPentium3 800MHz以上以上 Pentium4 1GHzPentium4 1GHz以上以上内存内存 256M256M以上以上 512M512M以上以上显卡显卡GeForce2GeForce2以上以上3D3D加速卡加速卡Geforce4 TiGeforce4 Ti以上以上3D3D加速卡加速卡硬盘硬盘 3G3G以上以上为什么要学习操作系统？为什么要学习操作系统？4感谢你的观看2019年5月21游戏中的现象游戏中的现象基本配置基本配置 推荐配置为什么要学习操作系统推荐配置为什么要学习操作系统操作系统做什么操作系统做什么#include int main(int argc,char*argv)puts(hello world);return 0;为什么要学习操作系统？为什么要学习操作系统？操作系统读程序（正文和数据地址）操作系统读程序（正文和数据地址）-创建子进程执行（程序映射为进程）创建子进程执行（程序映射为进程）-分配内存、从磁盘读页面分配内存、从磁盘读页面-系统调用、寻找字串、转换成像素系统调用、寻找字串、转换成像素-写入存储映像区写入存储映像区-模拟信号模拟信号-显示器发射电子束输出显示器发射电子束输出操作系统提供一系列服务：操作系统提供一系列服务：多任务，内存保护，内存管理，多任务，内存保护，内存管理，网络，文件存取，设备控制，用户界面网络，文件存取，设备控制，用户界面错误检测及恢复系统，硬件控制，安全错误检测及恢复系统，硬件控制，安全5感谢你的观看2019年5月21操作系统做什么操作系统做什么#include 为什么为什么操作系统是目前最复杂的软件成分操作系统是目前最复杂的软件成分n涉及到计算机科学的很多领域涉及到计算机科学的很多领域n计算机体系结构/硬件n软件设计n程序设计语言n数据结构n算法n抽象抽象 无限的CPUs、无限的内存、单一全球计算能力 n大型、复杂系统的系统设计大型、复杂系统的系统设计 软件/硬件、性能、易用性、简单性 综合权衡为什么要学习操作系统？为什么要学习操作系统？6感谢你的观看2019年5月21操作系统是目前最复杂的软件成分涉及到计算机科学的很多领域为什操作系统是目前最复杂的软件成分涉及到计算机科学的很多领域为什基本目的基本目的n介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境n介绍操作系统原理、设计方法和实现技术介绍操作系统原理、设计方法和实现技术n介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想思想n介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例n掌握操作系统的基本理论，具备开发核心系统软件的技能，掌握操作系统的基本理论，具备开发核心系统软件的技能，设计操作系统或者修改现有的系统设计操作系统或者修改现有的系统n掌握并行处理的思想方法，加深对使用的掌握并行处理的思想方法，加深对使用的OS的理解，有的理解，有利于深入编程利于深入编程n培养分析问题、解决问题的基本能力培养分析问题、解决问题的基本能力n为后继课程打好基础为后继课程打好基础数据库、网络、分布式系统数据库、网络、分布式系统7感谢你的观看2019年5月21基本目的介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境基本目的介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境7感谢你的感谢你的&教材：教材：操作系统原理操作系统原理(第四版第四版)庞丽萍庞丽萍 华中科技大学出版社华中科技大学出版社&参考教材：参考教材：UNIXUNIX操作系统设计操作系统设计莫里斯莫里斯 贝奇贝奇 机械工业出版社机械工业出版社计算机操作系统计算机操作系统 汤子瀛等汤子瀛等 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社现代操作系统现代操作系统 陈向群等译陈向群等译 机械工业出版社机械工业出版社计算机操作系统教程计算机操作系统教程 张尧学张尧学 史美林史美林 清华大学出版社清华大学出版社操作系统基础操作系统基础 屠立德屠立德 屠祁屠祁 清华大学出版社清华大学出版社8感谢你的观看2019年5月21 教材：教材：操作系统原理操作系统原理(第四版第四版)庞丽萍庞丽萍 华中科技大学出华中科技大学出应用软件应用软件用户程序用户程序操作系统操作系统裸机裸机操作系统的工作：操作系统的工作：（1）程序的执行）程序的执行（2）完成与硬件有关的工作）完成与硬件有关的工作（3）完成与应用无关的工作）完成与应用无关的工作（4）计算机系统的效率与安全问题）计算机系统的效率与安全问题n操作系统课程特点n涉及面广涉及面广n错综复杂错综复杂n实践性强实践性强n怎样学习操作系统n深入理解教学内容深入理解教学内容n独立完成练习题独立完成练习题n做好阶段复习做好阶段复习n理论联系实际理论联系实际9感谢你的观看2019年5月21应用软件操作系统裸机操作系统的工作：操作系统课程特点怎样学习应用软件操作系统裸机操作系统的工作：操作系统课程特点怎样学习讲课学时安排讲课学时安排章节内容章节内容学时学时第一章绪论4 4第二章操作系统的逻辑结构4 4第三章用户界面6 6第四章并发处理1414第五章资源分配与调度2 2第六章处理机调度3 3第七章主存管理6 6第八章输入/输出管理4 4第九章文件系统5 5习题课4 4525212+4/412+4/410感谢你的观看2019年5月21讲课学时安排章节内容学时第一章讲课学时安排章节内容学时第一章 绪绪 论论4第二章第二章 操作系统的操作系统的成绩评定成绩评定n教学方式：教学方式：多媒体讲授、作业、上机，课程设计n考试方式考试方式：闭卷闭卷笔试笔试n成绩评定成绩评定：平时成绩=作业+上机最终成绩=平时30%+考试70%11感谢你的观看2019年5月21成绩评定教学方式：成绩评定教学方式：11感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21第一章第一章 绪绪 论论（一）（一）操作系统在计算机系统中的地位操作系统在计算机系统中的地位（二）（二）操作系统的形成和发展操作系统的形成和发展（三）（三）操作系统的定义操作系统的定义（四）（四）操作系统的功能操作系统的功能（五）（五）操作系统的基本类型操作系统的基本类型12感谢你的观看2019年5月21第一章第一章 绪绪 论（一）论（一）操作系统在计算机系统中的地位操作系统在计算机系统中的地位计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统（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、编译软件操作系统计算机系计算机系统的基础统的基础提高系统效率提高系统效率方便用户使用方便用户使用裸机（硬件）是僵尸裸机（硬件）是僵尸软件是幽灵软件是幽灵13感谢你的观看2019年5月21计算机系统的组成计算机系统计算机系统的组成计算机系统（层次结构）软件硬件及固件（裸机（层次结构）软件硬件及固件（裸机管理信息系统、飞机订票系统、银行系统、地理信息系统、CAD系统、数字计算软件包管理信息系统、飞机订票系统、银行系统、地理信息系统、CAD系统、数字计算软件包语言编译程序、连接装配程序、数据库管理系统、网络软件操作系统（一）操作系统在计算机系统中的地位（一）操作系统在计算机系统中的地位计算机硬件系系统统软软件件应应用用软软件件支支撑撑软软件件用户用户用户用户与硬件的关系：与硬件的关系：控制控制CPUCPU的工作、的工作、访问存储器、访问存储器、设备驱动、中断处理设备驱动、中断处理与用户及应用程序的关系：与用户及应用程序的关系：提供方便的用户界面、提供方便的用户界面、提供优质的服务提供优质的服务14感谢你的观看2019年5月21管理信息系统、飞机订票系统、管理信息系统、飞机订票系统、银行系统、地理信息系统、银行系统、地理信息系统、CA（二）操作系统的形成和发展（二）操作系统的形成和发展操作系统发展是随着计算机硬件技术的发展而发展的。操作系统发展是随着计算机硬件技术的发展而发展的。操作系统发展是随着计算机硬件技术的发展而发展的。操作系统发展是随着计算机硬件技术的发展而发展的。目标：目标：目标：目标：充分利用硬件，充分利用硬件，充分利用硬件，充分利用硬件，提供更好的服务提供更好的服务提供更好的服务提供更好的服务手工操手工操作阶段作阶段批处理批处理联机联机批处理批处理脱机脱机批处理批处理执行执行系统系统操作系统形成操作系统形成多道程序系统多道程序系统多道批处多道批处理系统理系统分时分时系统系统实时系统实时系统个人计算机操作系统个人计算机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15感谢你的观看2019年5月21（二）操作系统的形成和发展操作系统发展是随着计算机硬件技术的（二）操作系统的形成和发展操作系统发展是随着计算机硬件技术的第第 1 1 阶段阶段 手工操作阶段手工操作阶段硬件非常昂硬件非常昂贵，没有操作系统贵，没有操作系统n算题过程算题过程1.人工把源程序用穿孔机穿制在卡片或纸带上2.将准备好的汇编解释程序或编译系统装入计算机3.汇编程序或编译系统读入人工装在输入机上的穿孔卡或穿孔带4.执行汇编过程或编译过程，产生目标程序，并输出目标卡片迭或纸带5.通过引导程序把装在输入机上的目标程序读入计算机6.启动目标程序执行，从输入机上读入人工装好的数据卡或数据带7.产生计算结果，执行结果从打印机上或卡片机上输出16感谢你的观看2019年5月21第第 1 阶段阶段 手工操作阶段手工操作阶段 第第 1 1 阶段阶段 手工操作阶段手工操作阶段硬件非常昂贵，硬件非常昂贵，没有操作系统没有操作系统n n特点：特点：特点：特点：n工作效率极低：手工操作的慢速度与机器处理的高速度n每一用户都要自行编写涉及到硬件的源代码n工作量大，难度高，易出错，需要大量人力和物力n独占性、串行性n n问题：问题：问题：问题：人机矛盾人机矛盾人机矛盾人机矛盾机器速度计算所需时间人工操作时间操作时间:机器运行时间1万次/秒1小时3分钟1:2060万次/秒1分钟3分钟3:117感谢你的观看2019年5月21第第 1 阶段阶段 手工操作阶段手工操作阶段 第第2 2阶段阶段 单道批处理阶段单道批处理阶段 硬件昂贵，人力便宜，单任务自动批硬件昂贵，人力便宜，单任务自动批处理处理n n简单批处理：简单批处理：简单批处理：简单批处理：n装入程序、运行、打印结果、撤出、再重复n用户把作业（卡片或磁带）交给负责调度的操作员（系统管理员），由操作员按作业类型分类编成一个作业序列，送到输入设备上。n常驻监督程序自动地装入程序、运行、撤出作业（1）联机批处理（2）脱机批处理（3）执行系统18感谢你的观看2019年5月21第第2阶段阶段 单道批处理阶段单道批处理阶段 硬件昂贵，人力便宜，硬件昂贵，人力便宜，批批 处处 理理1.1.联机批处理联机批处理联机批处理联机批处理v特点：有监督程序，作业自动过渡v问题：CPU高速与IO慢速的矛盾v解决：由卫星机负责IO2.2.脱机批处理脱机批处理脱机批处理脱机批处理v特点：主机与卫星机并行操作v问题：调度不灵活，保护问题v解决：硬件技术的发展通道技术、中断技术19感谢你的观看2019年5月21批批 处处 理理1.联机批处理联机批处理19感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月3.3.执行系统：执行系统：执行系统：执行系统：n定义：定义：借助于通道与中断技术，由主机控制I/O工作。原有的监督程序不仅要负责调度作业自动的运行，而且还要提供I/O控制功能。它常驻内存，称为执行系统。n特点：特点：主机、外设并行操作；增加了保护能力n问题：问题：处理机仍有空闲等待现象硬件基础：6060年代计算机硬件获得两个重大的进展年代计算机硬件获得两个重大的进展 I/OI/O中断中断:由由I/OI/O部件操作完成后通知处理机运行相应的部件操作完成后通知处理机运行相应的处理程序处理程序.通道通道:能够自主控制外设可与处理机并行工作的、交换能够自主控制外设可与处理机并行工作的、交换数据的数据的I/OI/O装置装置(控制器控制器).).20感谢你的观看2019年5月213.执行系统：硬件基础：执行系统：硬件基础：60年代计算机硬件获得两个重大的年代计算机硬件获得两个重大的磁盘磁盘通道通道主机主机通道通道通道通道卡片机卡片机打印机打印机SPOOLingSPOOLing系统图示用磁盘设备作为主机的直接输入输出设备用磁盘设备作为主机的直接输入输出设备,即主机从磁盘选取即主机从磁盘选取作业运行作业运行,结果也存在磁盘中结果也存在磁盘中.相应的通道则负责磁盘与慢速相应的通道则负责磁盘与慢速外设的传输外设的传输.利用通道和中断机制利用通道和中断机制,作业的输入输出与作业在作业的输入输出与作业在处理机上的运行可很好并行起来处理机上的运行可很好并行起来21感谢你的观看2019年5月21磁盘通道主机通道通道卡片机打印机磁盘通道主机通道通道卡片机打印机SPOOLing系统图示用磁系统图示用磁作业1作业n预输入程序作业调度程序缓 输 出 程序井管理读程序井管理写程序作业的执行作业1结果作业n结果打印机输入机作业1信息作业n信息 :作业1结果作业n结果 :输入井输出井磁盘:SPOOLing系统结构虚拟设备22感谢你的观看2019年5月21作业作业1作业作业n预输入程序作业调度程序缓输出程序井管理作业作业预输入程序作业调度程序缓输出程序井管理作业作业1第第 3 3 阶段阶段多道批处理阶段多道批处理阶段硬件较以硬件较以前便宜，人力昂贵前便宜，人力昂贵n处理过程n在内存中同时存放几道相互独立的程序n在管理程序控制之下，相互穿插地运行，处理机和外设尽量处于忙碌状态n交互式分时处理n一台计算机，多个便宜终端n所有用户可与系统立即交互n调试比较方便23感谢你的观看2019年5月21第第 3 阶段阶段 多道批处理阶段多道批处理阶段 多道程序设计技术多道程序设计技术24感谢你的观看2019年5月21多道程序设计技术多道程序设计技术24感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21多道程序设计技术多道程序设计技术多道程序设计技术多道程序设计技术是在是在计算机内存计算机内存中同时存放中同时存放几道几道相互独立的程序相互独立的程序，在管理程序的控制下相互穿，在管理程序的控制下相互穿插地运行。当某道程序因某种原因不能继续运行下插地运行。当某道程序因某种原因不能继续运行下去时（如等待外部设备传输数据），管理程序便将去时（如等待外部设备传输数据），管理程序便将另一道程序投入运行。另一道程序投入运行。多道运行的特征多道运行的特征多道运行的特征多道运行的特征:多道 宏观上并行 微观上串行 n效果n提高效率：增长了单位时间的算题量，但对每道程序来说，却延长了计算时间n提高资源利用率和系统吞吐率：以牺牲用户的响应时间为代价25感谢你的观看2019年5月21多道程序设计技术多道程序设计技术多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几多道程序设计技术多道程序设计技术n甲、乙两道程序，独占计算机单道运行时每道花一个小时，若此时处理器利用率为30，粗略地说，甲(或乙)程序执行时所需要的处理器时间为：1小时3018分钟n如果按多道程序设计方法运行，处理器的利用率将达50，即提供36分钟的CPU时间，约要运行72分钟。加上系统开销，若共花80分钟。比较单道和采用多道程序设计技术分别运行两道程序的效率和响应时间。n采用多道程序设计方法后可以提高效率：(120-80)12033n单道运行，花60分钟就可得到结果;多道运行时，却要花80分钟才有结果，延长了20分钟，即延长了33的时间。(80-60)/60=33%26感谢你的观看2019年5月21多道程序设计技术甲、乙两道程序，独占计算机单道运行时每道花一多道程序设计技术甲、乙两道程序，独占计算机单道运行时每道花一分时技术与分时处理分时技术与分时处理分时技术分时技术分时技术分时技术：把处理机的响应时间分成若干个大小相等（或不相等）的时间单位，称为时间片，每个终端用户获得CPU，就等于获得一个时间片，该用户程序开始运行，当时间片到（用完），用户程序暂停运行，等待下一次运行。分时计算机系统分时计算机系统分时计算机系统分时计算机系统：由由于于中中断断技技术术的的使使用用，使使得得一一台台计计算算机机能能连连接接多多个个用用户户终终端端，用用户户可可通通过过各各自自的的终终端端使使用用和和控控制制计计算算机机，我我们们把把一一台台计计算算机机连连接接多多个个终终端端的的计计算算机机系系统统称称为为分分时时计计算算机系统，或称分时系统。机系统，或称分时系统。27感谢你的观看2019年5月21分时技术与分时处理分时技术：分时技术与分时处理分时技术：27感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月2实时处理实时处理n什么是什么是“实时实时”n计算机对外来的信息能够以足够快的速度进行处理，并且在被控对象允许的时间范围内作出快速反应。n实时处理实时处理n以快速反应为特征，对实时信号能在截止期限之内处理并作出反应。28感谢你的观看2019年5月21实时处理什么是实时处理什么是“实时实时”28感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21第第 4 4 阶段阶段 操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展硬件非常便宜、人力昂贵硬件非常便宜、人力昂贵n嵌入式操作系统嵌入式操作系统n实时操作系统实时操作系统n并行操作系统并行操作系统n分布式操作系统分布式操作系统29感谢你的观看2019年5月21第第 4 阶段阶段 操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展硬件非常便宜、人力昂贵嵌硬件非常便宜、人力昂贵嵌（三）操作系统的定义（三）操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合些程序模块的集合 以尽量有效合理方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活，方便，有效的使用计算机，使整个计算机系统能高效的运行。n资源共享：多个计算任务对计算机系统资源的共同享用。n资源竞争：多个计算任务对计算机系统资源的争夺。30感谢你的观看2019年5月21（三）操作系统的定义（三）操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件操作系统是计算机系统中的一个系统软件操作系统做什么操作系统做什么n仲裁者（协调者）仲裁者（协调者）n使多个应用程序使多个应用程序/用户高效，公平地一起工作用户高效，公平地一起工作n保护用户不互相干扰保护用户不互相干扰n管理程序管理程序n硬件平台扩展为运行平台硬件平台扩展为运行平台n运行平台是承载应用程序的载体运行平台是承载应用程序的载体n幻觉制造者幻觉制造者n提供硬件的高层界面，取消硬件限制提供硬件的高层界面，取消硬件限制n操作系统提供无限的内存、无限的操作系统提供无限的内存、无限的CPUn管理者管理者n有效合理地分配资源，保护用户不受侵犯有效合理地分配资源，保护用户不受侵犯n提供安全、保密措施提供安全、保密措施n标准服务提供者标准服务提供者n提供每个用户需要的标准工具提供每个用户需要的标准工具n如标准库、窗口系统如标准库、窗口系统31感谢你的观看2019年5月21操作系统做什么仲裁者（协调者）操作系统做什么仲裁者（协调者）31感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率和高度自动化。操作系统是整个计算机系统的核心。操作系统是整个计算机系统的核心。操作系统的定义操作系统的定义32感谢你的观看2019年5月21操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源操作系统的特征操作系统的特征n并发：并发：系统中同时存在多个程序处理多个同时性活动宏观上：这些程序是同时在执行的微观上：任何时刻只有一个程序在执行，即微观上这些程序在CPU上轮流执行n共享：共享：多个计算任务对系统资源的共同享用n操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源（共享有限的系统资源）n操作系统要对系统资源进行合理分配和使用 n资源在一个时间段内交替被多个进程所用n不确定性：不确定性：操作系统能处理大量的、随机的事件序列，使各用户的计算任务正确地完成。33感谢你的观看2019年5月21操作系统的特征并发：系统中同时存在多个程序处理多个同时性活动操作系统的特征并发：系统中同时存在多个程序处理多个同时性活动虚拟性虚拟性n虚拟性：操作系统的一种管理技术，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n通过多道程序和分时技术，将物理上的一个CPU变成逻辑上的多个CPUn通过Spooling技术把物理上的一台独占设备变成逻辑上的多台虚拟设备n通过窗口技术把物理上的一个屏幕变成逻辑上的多个虚拟屏幕n虚拟存储器把物理上的多个存储器(主存和辅存)变成逻辑上的一个虚存34感谢你的观看2019年5月21虚拟性虚拟性：操作系统的一种管理技术，把物理上的一个实体变成虚拟性虚拟性：操作系统的一种管理技术，把物理上的一个实体变成（四）操作系统的功能（四）操作系统的功能虚拟机观点虚拟机观点裸裸机机：没有装配任何软件的计算机称为裸机。虚拟机虚拟机：装配有相应软件的机器称为虚拟机。命令解释、图形用户界面、命令解释、图形用户界面、用户程序用户程序系统调用文件系统处理机调度、内存管理设备驱动，中断处理裸机35感谢你的观看2019年5月21（四）操作系统的功能虚拟机观点命令解释、图形用户界面、用户程（四）操作系统的功能虚拟机观点命令解释、图形用户界面、用户程操作系统的资源管理功能操作系统的资源管理功能处理机处理机存储器存储器I/OI/O设备设备软件资源软件资源处理机处理机管管 理理存储器存储器管管 理理设设 备备管管 理理文文 件件系系 统统系统系统资源资源操作系统操作系统功能模块功能模块 把操作系统看成一个资源管理器。换句话说，从资源管理的角度看操作系统有如下四个功能：36感谢你的观看2019年5月21操作系统的资源管理功能处理机存储器操作系统的资源管理功能处理机存储器I/O设备软件资源处理机设备软件资源处理机操作系统的资源管理功能操作系统的资源管理功能一一 处理机分配处理机分配 1.1.制制定定调调度度策策略略（调调度原则）度原则）2.2.给出调度算法给出调度算法 3.3.具具体体的的实实施施处处理理机机分派分派二二 存储器管理存储器管理 1.1.存储分配和存储无存储分配和存储无关性关性 2.2.存储保护存储保护 3.3.存储扩充存储扩充三三 设备管理设备管理 1.1.设备无关性设备无关性 2.2.设备分配设备分配 3.3.设备的传输控制设备的传输控制四四 软件资源管理软件资源管理为用户提供一种简便、统一的存取和管理信息的方法，解决信息的共享、数据的存取控制和保密等问题。37感谢你的观看2019年5月21操作系统的资源管理功能一操作系统的资源管理功能一 处理机分配三处理机分配三 设备管理设备管理37感谢你的感谢你的（五）操作系统的类型（五）操作系统的类型n n 批处理操作系统n分时操作系统n实时操作系统n个人计算机操作系统n网络操作系统n分布式操作系统n嵌入式操作系统38感谢你的观看2019年5月21（五）操作系统的类型（五）操作系统的类型 批处理操作系统批处理操作系统38感谢你的观看感谢你的观看2019多道批处理系统多道批处理系统n在批处理系统中采用多道程序设计技术，就形成了批量操作系统。n该系统把用户提交的作业成批地送入计算机内存，然后由作业调度程序自动地选择作业运行。n优点优点：缩短作业之间的交接时间，减少处理机的空闲等待时间，提高系统的吞吐量n缺点缺点：用户响应时间较长。用户既不能了解自己程序的运行情况，也不能控制计算机。批处理系统批处理系统 VS.VS.多核系统多核系统?39感谢你的观看2019年5月21多道批处理系统在批处理系统中采用多道程序设计技术，就形成了批多道批处理系统在批处理系统中采用多道程序设计技术，就形成了批特点：特点：u 多路调制性：众多联机用户可同时使用同一台计算机u 独占性：各终端用户感觉到自己独占了计算机u 交互性：用户与计算机之间可进行“会话”分时操作系统分时操作系统40感谢你的观看2019年5月21特点：分时操作系统特点：分时操作系统40感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21批处理操作系统批处理操作系统vs.vs.分时操作系统分时操作系统n目标不同n适应作业的性质不同n资源使用率不同n作业控制方式不同41感谢你的观看2019年5月21批处理操作系统批处理操作系统vs.分时操作系统目标不同分时操作系统目标不同 41感谢你的观看感谢你的观看2实时操作系统实时操作系统n实实时时操操作作系系统统：对对用用户户（外外部部）的的请请求求，实实时时操操作作系系统统能能在在规定的时间内处理完毕。规定的时间内处理完毕。n实时操作系统的类型：实时操作系统的类型：n实时控制：工业过程控制、防空系统等n实时信息处理：情报检索和查询、飞机订票系统n实时操作系统特点：实时操作系统特点：n系统对外部的信号必须能及时响应n要求高可靠性和安全性，效率则放在第二位n系统整体性强n不要求很强的“会话”能力42感谢你的观看2019年5月21实时操作系统实时操作系统：对用户（外部）的请求，实时操作系统实时操作系统实时操作系统：对用户（外部）的请求，实时操作系统网络操作系统网络操作系统 n计算机网络计算机网络:计算机技术与通信技术相结合的产物,是互连起来的计算机的集合。网络操作系统：网络操作系统：基于计算机网络、在各种计算机操作系统上、按网络基于计算机网络、在各种计算机操作系统上、按网络体系结构协议标准开发的软件体系结构协议标准开发的软件,包括网络管理、通讯、安包括网络管理、通讯、安全、资源共享和各种网络应用。全、资源共享和各种网络应用。目标：相互通讯及资源共享目标：相互通讯及资源共享43感谢你的观看2019年5月21网络操作系统网络操作系统 计算机网络计算机网络:网络操作系统：网络操作系统：43感谢你的观看感谢你的观看2分布式系统分布式系统n分布式系统是网络操作系统更高级的形式,它保持了网络操作系统的全部功能。n硬件上与计算机局域网没有任何区别。关键是软件。n特征:1.统一性：一个统一的操作系统2.共享性：资源进一步共享3.透明性:在用户眼中分布式计算机就是一台计算机4.自治性:处于分布式系统的多个主机处于平等地位n网络操作系统与分布式操作系统的主要区别:网络操作系 统可构架于不同的操作系统之上,即在异构系统上通过网 络协议实现网络资源的统一配置,并不要求透明访问。n集群（集群（Cluster）由高速局域网连接多台计算机组成的分布式计算机系统由高速局域网连接多台计算机组成的分布式计算机系统（虚拟计算机系统）。（虚拟计算机系统）。44感谢你的观看2019年5月21分布式系统分布式系统是网络操作系统更高级的形式分布式系统分布式系统是网络操作系统更高级的形式,它保持了网络它保持了网络嵌入式操作系统嵌入式操作系统什么是嵌入式系统？n在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统n它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是“计算机”n通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中n由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统在嵌入式系统中的在嵌入式系统中的OSOS，称为嵌入式操作系统，称为嵌入式操作系统45感谢你的观看2019年5月21嵌入式操作系统什么是嵌入式系统？在嵌入式系统中的嵌入式操作系统什么是嵌入式系统？在嵌入式系统中的OS，称为嵌，称为嵌嵌入式操作系统的应用嵌入式操作系统的应用智能卡智能卡移动通信移动通信计算机外设计算机外设机顶盒机顶盒零售设备零售设备印刷机印刷机复印机复印机互联网服务器互联网服务器电话交换设备电话交换设备46感谢你的观看2019年5月21嵌入式操作系统的应用智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设备印嵌入式操作系统的应用智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设备印手持系统的特性手持系统的特性 完成某一项或有限项功能；不是通用型的完成某一项或有限项功能；不是通用型的内存少，处理机速度慢，屏幕小内存少，处理机速度慢，屏幕小 为了减少手持设备尺寸，使用耗电更小，体积更小，为了减少手持设备尺寸，使用耗电更小，体积更小，速度更慢的处理器；速度更慢的处理器；操作系统和应用程序的设计不能加重处理器的负担操作系统和应用程序的设计不能加重处理器的负担 有些手持设备可使用无线技术，允许远程访问电子邮有些手持设备可使用无线技术，允许远程访问电子邮件和浏览网页件和浏览网页47感谢你的观看2019年5月21手持系统的特性手持系统的特性 完成某一项或有限项功能；不是通用型的完成某一项或有限项功能；不是通用型的47感谢感谢48感谢你的观看2019年5月2148感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21主要操作系统主要操作系统n Microsoft Windows系统nUnix系统n自由软件Linux和FreeBSD49感谢你的观看2019年5月21主要操作系统主要操作系统 Microsoft Windows系统系统49感谢感谢Windows 1.0Windows 1.0（19851985）Windows 2.0Windows 2.0（19871987）Windows 3.0Windows 3.0（19901990）Windows 95Windows 95（19951995）Windows 3.xWindows 3.xWindowsMeWindowsMe（20002000）Windows 98Windows 98（19981998）WindowsXPWindowsXP（20012001）WindowsNT3.1(NTWindowsNT3.1(NT第第1 1版版)（19931993）WindowsNT3.51(NTWindowsNT3.51(NT第第3 3版版)Windows2000(NT5.0)Windows2000(NT5.0)（20002000）Windows CEWindows CE（19981998）WindowsNT3.5(NTWindowsNT3.5(NT第第2 2版版)WindowsNT4.0(NTWindowsNT4.0(NT第第4 4版版)（19961996）微软公司微软公司WindowsWindows操作系统产品线操作系统产品线Windows VistaWindows Vista（20052005）50感谢你的观看2019年5月21Windows 1.0（1985）Windows 2.0（1第一版第一版(1971(1971年年)第三版第三版(1973(1973年年)第六版第六版(1975(1975年年)SYSTEM III(1982SYSTEM III(1982年年)第七版第七版第八版第八版第九版第九版第十版第十版19891989年年SYSTEM V(1983SYSTEM V(1983年年)SVR2(1984SVR2(1984年年)SVR3(1987SVR3(1987年年)SVR4(1989SVR4(1989年年)SUNSolarisSUNSolarisIBM AIXIBM AIXHP UXHP UX1BSD(19781BSD(1978年年)2BSD(19782BSD(1978年年)3BSD(19793BSD(1979年年)4.0BSD(19804.0BSD(1980年年)4.4BSD(19934.4BSD(1993年年)MACH2.5MACH2.5OSF/1(1989OSF/1(1989年年)DEC OSF/1DEC OSF/1Digital UNIXDigital UNIXTru64 UNIXTru64 UNIXUNIXUNIX发展发展 51感谢你的观看2019年5月21第一版第一版(1971年年)第三版第三版(1973年年)第六版第六版(1975年年)LinuxLinux和和FreeBSDFreeBSDLinuxLinux由芬兰赫尔辛基大学计算机系大学生由芬兰赫尔辛基大学计算机系大学生Linus TorvaldsLinus Torvalds，在从，在从19901990年底到年底到19911991年的年的几个月中，为了自己的操作系统课程学习和几个月中，为了自己的操作系统课程学习和后来上网使用而陆续编写的。在后来上网使用而陆续编写的。在20012001年初年初Linux WorldLinux World大会前夕推出了大会前夕推出了Linux2.4Linux2.4内核内核 ，现在推出了，现在推出了Linux2.6Linux2.6。FreeBSDFreeBSD是美国加利福尼亚洲大学伯克利分是美国加利福尼亚洲大学伯克利分校开发的支持校开发的支持POSIXPOSIX标准的免费操作系统，标准的免费操作系统，它基于它基于4.4BSD 4.4BSD。52感谢你的观看2019年5月21Linux和和FreeBSD52感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21第一章第一章 小小 结结1.操作系统在计算机系统中的地位2.操作系统的基本概念：定义、特征3.操作系统的基本功能4.操作系统的基本技术：多道程序设计技术、分时技术5.操作系统的基本类型53感谢你的观看2019年5月21第一章第一章 小小 结结1.操作系统在计算机系统中的地位操作系统在计算机系统中的地位54感谢你的观看2019年5月2154感谢你的观看感谢你的观看2019年年5月月21