【正文】 操作系統(tǒng)及應(yīng)用 操作系統(tǒng)概述 ? 操作系統(tǒng)是管理計算機資源的系統(tǒng)軟件，是用戶使用計算機的重要人 機接口，它是隨著計算機硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，而產(chǎn)生并逐漸得到完善的。 操作系統(tǒng)的定義 ? 操作系統(tǒng)負責(zé)有效而安全地管理計算機系統(tǒng)的一切軟、硬件資源，合理組織計算機的工作流程，并方便用戶使用計算機的一組程序的集合。 ? 操作系統(tǒng)通過文件系統(tǒng)管理軟件資源 ? 操作系統(tǒng)提供二類接口：命令方式（用戶級）、系統(tǒng)調(diào)用方式（程序員級） 操作系統(tǒng)的目標(biāo) ? 操作系統(tǒng)的目標(biāo)：不類型的操作系統(tǒng)目標(biāo)各有側(cè)重。 （ 1）方便性：方便用戶使用計算機。 （ 2）有效性：提高系統(tǒng)資源的利用率。 （ 3）可擴充性：具有適應(yīng)計算機硬件與體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的能力。 （ 4）開放性：不同計算機硬件與體系結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)之間可以相互進行數(shù)據(jù)通信。 操作系統(tǒng)的作用 ? 操作系統(tǒng)的作用：從三個側(cè)面進行觀察 （ 1）操作系統(tǒng)是用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的（軟件）接口，共有兩類接口： ①命令方式：面向普通用戶，操作系統(tǒng)提供一組聯(lián)機命令或圖形界面。 ②系統(tǒng)調(diào)用方式：面向程序員，提供一組系統(tǒng)調(diào)用功能，在應(yīng)用程序中調(diào)用相應(yīng)系統(tǒng)功能來操作計算機硬件。 操作系統(tǒng)的接口示意 操作系統(tǒng)的作用 （ 2）計算機系統(tǒng)資源的管理者：管理著計算機系統(tǒng)中的一切資源，包括硬件資源和軟件資源 ①處理器管理：把 CPU的運行時間有效、全理地分配給各個正在運行的程序，它是通過進程來實施管理的。進程是程序的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和 CPU調(diào)度的基本單位。線程是輕量級進程。 ②存儲器管理：虛擬內(nèi)存管理、存儲器分配、地址轉(zhuǎn)換、信息保護。 操作系統(tǒng)的作用 ③ I/O設(shè)備管理：對除 CPU、內(nèi)存以外的所有輸入、輸出設(shè)備的管理，提供五方面的功能：設(shè)備驅(qū)動程序；即插即用；通用即插即用；集中管理，動態(tài)更新設(shè)備驅(qū)動程序；提高設(shè)備的使用效率。 ④文件管理：實現(xiàn)對軟件資源的管理，專門負責(zé)管理數(shù)據(jù)信息，為用戶提供一個簡單、統(tǒng)一的訪問文件的方法，用戶可以按照文件名高效、快速、透明和方便地存取信息。 操作系統(tǒng)的作用 （ 3）機器的擴充者 ? 通常把覆蓋了軟件的機器稱為擴充機器或虛擬機器。 ? 操作系統(tǒng)是最接近硬件的軟件，是對硬件的首次擴充 ? 當(dāng)裸機上覆蓋上操作系統(tǒng)后，便可獲得一臺功能顯著增強，使用極為方便的多層擴充機器或多層虛擬機器 操作系統(tǒng)的分類及其特點 批處理操作系統(tǒng) ? 是早期的操作系統(tǒng)，具有成批處理作業(yè)的能力，可解決人工操作嚴(yán)重降低計算機資源利用率的問題，分為單道與多道批處理系統(tǒng)。 ? 單道批處理系統(tǒng)：是一種獨占式批處理系統(tǒng)，每次只允許一道作業(yè)進入內(nèi)存運行。 ? 多道批處理系統(tǒng)：允許多道程序同時裝入內(nèi)存中運行，輪流使用 CPU。 “ 多道 ” 是指同時在內(nèi)存中的作業(yè)有多個，宏觀上多道并以操作（同時處于運行與結(jié)束的過程當(dāng)中），但微觀上某一時刻CPU卻只能處理一個作業(yè)。 操作系統(tǒng)的分類及其特點 ? 多道批處理操作系統(tǒng)的主要優(yōu)點 （ 1）資源利用率高：可實現(xiàn) CPU與 I/O設(shè)備并行工作，即某一作業(yè)在 CPU上運行，另一作業(yè)可同時使用 I/O設(shè)備進行輸入 /輸出操作。 （ 2）系統(tǒng)吞吐量大：可提高系統(tǒng)在單位時間內(nèi)處理作業(yè)的數(shù)量（吞吐量）。 ? 缺點 （ 1）無交互能力：用戶一旦將作業(yè)將提交給系統(tǒng)后就失去了對作業(yè)的控制。 （ 2）作業(yè)的 平均響應(yīng)時間 長。 操作系統(tǒng)的分類及其特點 分時操作系統(tǒng) ? 是一種聯(lián)機的多用戶交互式操作系統(tǒng)，其典型的工作方式為多個用戶使用終端同時使用一臺主機。 ? 將 CPU的處理時間按一定的單位（毫秒級）劃分成若干相等的時間片 ? 多個用戶作業(yè)按時間片輪流使用 CPU ? 每一個用戶作業(yè)只在其規(guī)定的時間片內(nèi)運行，時間片到后，系統(tǒng)將強行中斷其運行，并調(diào)度下一個作業(yè)運行 分時系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的分類及其特點 ? 分時操作系統(tǒng)的特點 （ 1）交互性：用戶可使用鍵盤、鼠標(biāo)與顯示器（終端）和計算機系統(tǒng)進行人機對話。 （ 2）及時性： 用戶請求能夠在要求時間內(nèi)得到響應(yīng)，通常在 2~3秒鐘之內(nèi)。 （ 3）獨立性：用戶相互間無影響，每個用戶感覺獨自使用一臺計算機 （ 4）同時性 (多路性 )：多個用戶同時在各自的終端上機。 操作系統(tǒng)的分類及其特點 實時操作系統(tǒng) ? 能及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對事件的處理。分為實時控制系統(tǒng)和實時信息處理系統(tǒng)。其特點為： （ 1）較弱的交互性：只允許訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。 （ 2）實時性：不同用途的實時系統(tǒng)有不同的實時性要求，實時控制系統(tǒng)對外部事件的反應(yīng)要快于實時信息處理系統(tǒng)。 （ 3）高可靠性：防止軟、硬件故障給系統(tǒng)帶來的嚴(yán)重后果，可采用雙機或多機容錯系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)的分類及其特點 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) ? 在計算機原有操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，用于管理網(wǎng)絡(luò)通信和共享資源，協(xié)調(diào)計算機上任務(wù)的運行，并向用戶提供統(tǒng)一、有效的網(wǎng)絡(luò)接口的軟件集合。其特點為： （ 1）硬件獨立；（ 2）橋 /路由連接； （ 3）多用戶支持；（ 4）網(wǎng)絡(luò)管理； （ 5）安全性和存取控制；（ 6）用戶界面。 操作系統(tǒng)的分類及其特點 分布式操作系統(tǒng) ? 能直接對系統(tǒng)中的各類資源進行動態(tài)分配和管理，有效控制和協(xié)調(diào)任務(wù)的并行執(zhí)行，允許系統(tǒng)中的處理單元無主次之分，并向用戶提供統(tǒng)一、有效的網(wǎng)絡(luò)接口的軟件集合。其特點為： （ 1）分布性； （ 2）并行性； （ 3）透明性； （ 4）可靠性。 操作系統(tǒng)的分類及其特點 嵌入式操作系統(tǒng) ? 嵌入式系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用的嵌入式 CPU，能夠把通用 CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化，移動能力大大增強。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活中的每個角落，工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費電子，例如一個手持的 mp3就是一種嵌入式系統(tǒng) 。其特點為： （ 1）體積小；（ 2）實時性；（ 3）特殊的開發(fā)調(diào)試環(huán)境。 ? 手工操作 ——操作系統(tǒng)的史前 “ 文明 ” ? 監(jiān)督程序（早期批處理）：操作系統(tǒng)的雛形 ? 多道批處理：現(xiàn)代意義上的操作系統(tǒng) ? 分時與實時系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志操作系統(tǒng)步入實用化 ? 用高級語言書寫的可移植操作系統(tǒng)： UNIX ? 面向各種用戶群的通用操作系統(tǒng)：大眾化的趨勢 ? 當(dāng)代操作系統(tǒng)的兩大發(fā)展方向：宏觀應(yīng)用與微觀應(yīng)用