【正文】 統(tǒng)必須具有控制和管理各種并發(fā)活動的能力 。這是最簡單的微機操作系統(tǒng)，主要配置在 8位和 16位微機上。 實時控制 此類實時控制系統(tǒng)主要用于 生產過程的自動控制 ，實驗數據自動采集， 武器的控制 ：導彈的制導系統(tǒng)。 分時技術 ? 分時技術 ： 把處理機的響應時間分成若于個大小相等 （ 或不相等 ） 的時間單位 ， 稱為時間片 （ 如 100毫秒 ） ， 每個終端用戶獲得 CPU， 就等于獲得一個時間片 ， 該用戶程序開始運行 ， 當時間片到 （ 用完 ） ，用戶程序暫停運行 ， 等待下一次運行 。 (3) I/O設備管理問題。 (2) 系統(tǒng)吞吐量大。可使用匯編語言開發(fā)。 ? 用戶：用戶既是程序員，又是操作員；用戶是計算機專業(yè)人員； ? 編程語言：為機器語言； ? 輸入輸出：紙帶或卡片； ? 計算機的工作特點 ? 用戶獨占全機：不出現(xiàn)資源被其他用戶占用，資源利用率低； ? CPU等待人工操作：計算前，手工裝入紙帶或卡片；計算完成后，手工卸取紙帶或卡片；CPU利用率低； ? 例如：上機操作要 1 分鐘 ， 運行時間 20分鐘 （ 10萬次 /sec） ? 上機操作要 1分鐘 ， 運行時間 （ 1000萬次 /sec） ? 主要矛盾 ? 計算機處理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪費）； ? 用戶獨占全機的所有資源； ? 提高效率的途徑 ? 專門的操作員，批處理 2. 脫機輸入 /輸出方式 為解決低速輸入設備與 CPU速度不匹配的問題 ， 可將用戶程序和數據 ， 在一臺外圍計算機的控制下 ， 預先從低速輸入設備輸入到磁帶上 ， 當 CPU需要這些程序和數據時 ， 再直接從磁帶機高速輸入到內存 ， 從而大大加快了程序的輸入過程 ， 減少了 CPU等待輸入的時間 。 計算機操作系統(tǒng) 朱會東 Email: 第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 操作系統(tǒng)的目標和作用 ? 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 ? 操作系統(tǒng)的基本特性 ? 操作系統(tǒng)的主要功能 ? 操作系統(tǒng)的結構設計 硬件系統(tǒng) （ 裸機 ） ： CPU、 存儲器 （ 主存 、 輔存 ） 、 I/O、 I/O控制系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) ：系統(tǒng)軟件、應用軟件 系統(tǒng)軟件 ：管理計算機本身的操作。 2. 脫機輸入 /輸出方式 當程序運行完畢或告一段落 ，CPU需要輸出時 ， 無須直接把計算結果送至低速輸出設備 ， 而是高速地把結果送到磁帶上 ， 然后再另一臺外圍機地控制下 ， 把磁帶上的計算結果由相應的輸出設備輸出 ， 著就大大加快了程序的輸出過程 。 ? 批處理中的作業(yè)的組成： ? 用戶程序 ? 數據 ? 作業(yè)說明書（作業(yè)控制語言） ? 批： ? 供一次加載的磁帶或磁盤，通常由若干個作業(yè)組裝成，在處理中使用一組相同的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)帶） 單道批處理系統(tǒng) 卡片 IBM1401 IBM7094 IBM1401 輸入磁帶 磁帶機 卡片閱讀機 輸出磁帶 打印機 早期批處理系統(tǒng) 圖 13 單道批處理系統(tǒng)的處理流程 單道批處理系統(tǒng) ? 單道批處理系統(tǒng)是最早出現(xiàn)的一種OS，嚴格地說，它只能算作是 OS的前身而并非是現(xiàn)在人們所理解的 OS。 系統(tǒng)吞吐量是指系統(tǒng)在單位時間內所完成的總工作量。 (4) 文件管理問題。 例如：我們上課 。 實時信息處理系統(tǒng) 這類系統(tǒng)主要用于 實時信息處理 ，比如飛機訂票系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)、 股市行情 實時信息處理系統(tǒng) 等。最有代表性的單用戶單任務微機操作系統(tǒng)是 CP/M和MSDOS。 ? 通常的程序是靜態(tài)實體，在多道程序系統(tǒng)中，它們是不能獨立運行的，更不能和其它程序并發(fā)執(zhí)行。根據 資源屬性不同，可有 互斥共享 和 同步共享 兩種不同的共享方式。 ? 資源共享是以程序的并發(fā)為條件的 ， 若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行 ， 自然不存在資源共享問題 。 2．空分復用技術 ? 早在上世紀初，電信業(yè)中就使用頻分復用技術來提高信道的利用率。 ? 當用戶作業(yè)要運行時 ， 應為之建立一個或多個進程 ， 并為它分配除處理機以外的所有資源 ， 將它放入進程就緒隊列 。 ? 進程調度是指按一定算法，如最高優(yōu)先算法，從進程就緒隊列中選出一進程，把處理機分配給它，為該進程設置運行現(xiàn)場，并使之投入運行。 系統(tǒng)按照一定的內存分配算法為用戶程序分配內存空間； ? (3) 內存回收功能。 ? 系統(tǒng)必須具有內存擴充機制，用于實現(xiàn)下述各功能： ? (1) 請求調入功能。 文件管理功能 ? 文件存儲空間的管理 ? 目錄管理 ? 文件讀 、 寫管理 ? 文件保護 1．文件存儲空間的管理 ? 為了方便用戶的使用，對于一些當前需要使用的系統(tǒng)文件和用戶文件，都必須放在可隨機存取的磁盤上。此外，還應能提供快速的目錄查詢手段，以提高對文件的檢索速度。該接口通?？煞譃閮纱箢悾? ? (1) 用戶接口。在完成指定功能后，控制又返回到終端或控制臺上，等待用戶鍵入下一條命令。 2．程序接口 程序接口就是系統(tǒng)調用方式。 2. 軟件工程是指運用系統(tǒng)的 、 規(guī)范的和可定量的方法 ， 來開發(fā) 、 運行和維護軟件 。 2. 模塊化 OS結構 2. 模塊化 OS結構 ? 模塊的獨立性 ? 模塊獨立性指每個模塊只完成系統(tǒng)要求的獨立的子功能 ,并且與其他模塊的聯(lián)系最少且接口簡單 . 。 OS結構 ? 為了將模塊 ― 接口法中“決定順序”的無序性變?yōu)橛行蛐?，引入了有序分層法? 在內核中還應具有其它一些機構 ， 用于實現(xiàn)與硬件緊密相關的一些較基本的功能 。一次完整的交互過程可分成以下四步： 2．客戶 /服務器之間的交互 ? (1) 客戶發(fā)送請求消息。 ? (4) 易于改編應用軟件。一個類同樣定義了一組變量和針對該變量的一組方法，用它們來描述一組對象的共同屬性和行為。 微內核 OS結構 微內核技術的引入 微內核技術 ， 是指精心設計的 、 能實現(xiàn)現(xiàn)代 OS核心功能的小型內核 ， 它運行在核心態(tài) ， 且開機后常駐內存 。它通常用于： ① 實現(xiàn)與硬件緊密相關的處理； ② 實現(xiàn)一些較基本的功能； ③ 負責客戶和服務器之間的通信。例如，為實現(xiàn)進程 (線程 )調度功能，對屬于調度功能的機制部分的內容放入微內核中。由服務器調用相應的處理程序來進行后期處理。 3．微內核操作系統(tǒng)的優(yōu)點 5) 融入了面向對象技術 在設計微內核 OS時，采用了面向對象的技術，其中的 “ 封裝 ” ， “ 繼承 ” ， “ 對象類 ” 和 “ 多態(tài)性 ” ，以及在對象之間采用消息傳遞機制等，都十分有利于提高系統(tǒng)的“ 正確性 ” 、 “ 可靠性 ” 、 “ 易修改性 ” 、“ 易擴展性 ” 等，而且還能顯著地減少開發(fā)系統(tǒng)所付出的開銷。其中最主要的是，較之早期 OS，微內核 OS的運行效率有所降低。與此同時，也必然改善系統(tǒng)的靈活性，不僅可在操作系統(tǒng)中增加新的功能，還可修改原有功能，以及刪除已過時的功能。 2．微內核的基本功能 2) 低級存儲器管理 通常在微內核中，只配置最基本的低級存儲器管理機制。 客戶與服務器之間是借助微內核提供的消息傳遞機制來實現(xiàn)信息交互的 。 (2) 存儲器管理。對象類中所定義的變量在實例中均有具體的值。 該技術是基于 “ 抽象 ” 和 “ 隱蔽