【正文】 程序 C 調(diào)度程序 A:I/O請求 A:I/O B:I/O請求 B:I/O C:I/O A:完成 t t 1）多道程序設(shè)計原理 【多道程序設(shè)計原理】： 在計算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序，它們在管理程序的控制下相互穿插地運(yùn)行， 共享 CPU和外設(shè)等資源 。2 OS的發(fā)展史 — 單道 【單道批處理的特征】： – 自動性 :磁帶上一批作業(yè)能自動逐個依次運(yùn)行 – 對 I/O為主的作業(yè)， CPU空閑； – 順序性 :作業(yè)順序進(jìn)入內(nèi)存 ,執(zhí)行與完成的順序和調(diào)入的順序完全相同。 – 作業(yè)控制命令由監(jiān)督程序 (monitor)來執(zhí)行，完成如裝入程序、編譯、運(yùn)行等操作。2 OS的發(fā)展史 — 單道 2）脫機(jī)批處理 讀卡機(jī) 打印機(jī) 輸入帶 運(yùn)行日志 主機(jī) 衛(wèi)星機(jī) 執(zhí)行帶 系統(tǒng)庫 輸出帶 1 1）聯(lián)機(jī)批處理 – 用戶提交作業(yè)：以紙帶或卡片為介質(zhì)； – 操作員合成批作業(yè)：結(jié)果為磁帶介質(zhì)； – 批作業(yè)處理：對批作業(yè)中的每個作業(yè)進(jìn)行相同的處理：從磁帶讀入用戶作業(yè)和編譯鏈接程序，編譯鏈接用戶作業(yè)，生成可執(zhí)行程序；啟動執(zhí)行；執(zhí)行結(jié)果輸出。2 OS的發(fā)展史 — 單道 ?單道批處理系統(tǒng) （ 50年代末 ~ 60年代中，晶體管） 【特點(diǎn)】： 利用磁帶把若干個作業(yè)分類編成作業(yè)執(zhí)行序列，每個批作業(yè)由一個專門的監(jiān)督程序（ Monitor） 自動依次處理。 4）計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展 。 1 編程更為容易，軟件可移植性增強(qiáng)；使用更為方便。1 什么是操作系統(tǒng) ?從軟件分層、擴(kuò)允機(jī)器的觀點(diǎn) —— 虛擬機(jī)： 提供硬件的高層界面 (虛擬機(jī) ),取消硬件限制 1）操作系統(tǒng)提供無限的內(nèi)存、無限的 CPU 2）擴(kuò)充機(jī)器，功能更強(qiáng)大，使用更方便 【虛擬機(jī)】：使用戶和程序員在不必涉及和了解硬件工作細(xì)節(jié)的情況下能方便的使用計算機(jī)，而為用戶所提供的一個等價的擴(kuò)展計算機(jī)，稱為虛擬計算機(jī)。 3） 回收資源 ：回收用戶釋放的資源 ， 以便下次重新分配 。1 什么是操作系統(tǒng) 引入操作系統(tǒng)的目標(biāo) ?有效性 （系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)）： 管理和分配硬件、軟件資源，合理地組織計算機(jī)的工作流程 ?方便性 （用戶的觀點(diǎn)） 提供良好的、一致的用戶接口，彌補(bǔ)硬件系統(tǒng)的類型和數(shù)量差別 ?可擴(kuò)充性 （開放的觀點(diǎn)）： 硬件類型和規(guī)模、操作系統(tǒng)本身的功能和管理策略、多個系統(tǒng)間的資源共享和互操作。 4） 掌握操作系統(tǒng)并發(fā)性 、 共享性 、 虛擬性和異步性等特征 ， 了解現(xiàn)代操作系統(tǒng)特征 ， 熟悉操作系統(tǒng)功能 。 ?操作系統(tǒng)課程是計算機(jī)專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，主要研究操作系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，是計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。 課 程 簡 介 課程名稱： 操作系統(tǒng)（ Operating System ） 教 材： 《操作系統(tǒng)基礎(chǔ)教程 》 廈門大學(xué)出版社 教學(xué)方式：授課（ 57 ） +上機(jī)實(shí)習(xí)（ 19） 教學(xué)手段：多媒體教學(xué) +黑板板書 考試類別：考試 參考教材： 計算機(jī)操作系統(tǒng) ，湯子贏 操作系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn) ，王鵬等譯，電子工業(yè)出版社 現(xiàn)代操作系統(tǒng) ，陳向群等譯，機(jī)械工業(yè)出版社 計算機(jī)操作系統(tǒng)教程 ， 張堯?qū)W、史美林，清華大學(xué)出版社 操作系統(tǒng) Operating System 第一章 操 作 系 統(tǒng) 概 述 教學(xué)目的 ?操作系統(tǒng)（ Operating System， OS） —— 在今天的計算機(jī)系統(tǒng)中舉足輕重的系統(tǒng)軟件，就是在計算機(jī)發(fā)展鏈上從無到有、從簡單到復(fù)雜地逐步發(fā)展起來的 ?因此在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)這門課之前，我們要對操作系統(tǒng)這個學(xué)科的發(fā)展和整體情況作一個了解 本章重點(diǎn) 1） 熟悉操作系統(tǒng)作用和定義 ， 了解操作系統(tǒng)的歷史 。 第一章 操作系統(tǒng)概論 什么是操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的發(fā)展史 操作系統(tǒng)的功能和主要特征 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計算機(jī)系統(tǒng)的組成 1 1 4） 保護(hù)資源 ：負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源的保護(hù) ， 避免受破壞 。 1 12 操作系統(tǒng)的發(fā)展史 操作系統(tǒng)發(fā)展的 主要動力是用戶的需求 ，并隨著計算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展完善。 1可使用匯編語言開發(fā)。 【存在的問題】： 慢速的輸入輸出處理仍直接由主機(jī)來完成。2 OS的發(fā)展史 — 單道 2）脫機(jī)批處理 利用衛(wèi)星機(jī)完成輸入輸出功能。 【優(yōu)點(diǎn)】： 同一批內(nèi)各作業(yè)的自動依次更替，改善了主機(jī) CPU和 I/O設(shè)備的使用效率，提高了吞吐量。 – 單道性 :內(nèi)存中僅有一道程序 ,只有該程序完成或發(fā)生異常時 ,才調(diào)入后繼程序進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行 【單道批處理的主要問題】： 一個用戶獨(dú)占全部資源 CPU負(fù)責(zé)計算，也負(fù)責(zé)傳輸 ,CPU與外設(shè)速度不匹配。 采用多道程序設(shè)計技術(shù)的批處理系統(tǒng)稱為多道批處理系統(tǒng) 。 多道程序共享同一個處理機(jī)，因此存在處理機(jī)的調(diào)度問題。2 OS的發(fā)展史 — 多道 1 都處于運(yùn)行狀態(tài)，但都未運(yùn)行完； – 微觀串行。 單道 多道 內(nèi)存使用 每次一個作業(yè) 每次多個作業(yè)（充分利用內(nèi)存） 作業(yè)次序 順序，先進(jìn)先出 無確定次序 多道批處理系統(tǒng)的資源利用 多道批處理系統(tǒng)的資源利用效率特征是基于各作業(yè)對系統(tǒng)資源的需求差異得到的。 出現(xiàn)了： 作業(yè)管理、處理機(jī)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理 (file system) 1 4）各設(shè)備的 利用率 指 該設(shè)備的使用時間同作業(yè)進(jìn)程組全部完成所占用最長時間的比率 。 B: (1)利用效率； (2)可靠性； (3)穩(wěn)定性； (4)兼容性 。 主要采用 時鐘 和 中斷技術(shù) 。 分時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 1 1 【注意】： 分時系統(tǒng)在輪轉(zhuǎn)處理多個終端用戶的請求時，在調(diào)入 /調(diào)出上增加了許多時間消耗，其中 主要是主存與后援存儲器之間的信息交換時間 。 A： (1)計算機(jī)具有足夠的運(yùn)行速度； (2)內(nèi)存容量應(yīng)足夠大； (3)系統(tǒng)能及時地接收多個用戶輸入； (4)能在一短的時間內(nèi) ， 使所有用戶程序都能運(yùn)行； (5)能快速進(jìn)行內(nèi)外存對換 。 1） 實(shí)時系統(tǒng)的分類： – 實(shí)時控制： 要求與被控制的變化速度相比，其反應(yīng)速度足夠快；工作安全可；需要人工干預(yù)時，操作簡便。 1 – 中斷管理。 1實(shí)時系統(tǒng)一般大多是專用性的系統(tǒng)，其種類與規(guī)模相差較大，因此，要求實(shí)時操作系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的生成能力，以便根據(jù)需要裁剪或補(bǔ)貼系統(tǒng)功能，使之與應(yīng)用系統(tǒng)相適應(yīng)。分時系統(tǒng)是提供一種隨時可供多個用戶使用的通用型很強(qiáng)的操作系統(tǒng)，而實(shí)時操作系統(tǒng)大多數(shù)是具有特殊用途的專用系統(tǒng)。分時只要能滿足一般用戶能接收的等待時間即可，而實(shí)時系統(tǒng)的相應(yīng)時間要求嚴(yán)格。 12 OS的發(fā)展史 — 網(wǎng)絡(luò) 【 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 】 ： 1） 主機(jī) (HOST)： 主機(jī)是組成網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立自主的計算機(jī)系統(tǒng) ， 用于運(yùn)行用戶程序 (即應(yīng)用程序 )。 12 OS的發(fā)展史 — 分布 ?分布式操作系統(tǒng) （ Distributed Operating System） 1） 分布式計算機(jī)系統(tǒng) 是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的計算機(jī)系統(tǒng) ， 包含多臺處理機(jī) ， 每臺處理機(jī)完成系統(tǒng)中指定的一部分功能 。 – 堅強(qiáng)性 － 高可靠性 2）分布式操作系統(tǒng) 分布式和集中式操作系統(tǒng)的主要區(qū)別在于通訊、資源管理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三個方面。 不存在主從關(guān)系或