【正文】 個(gè)或若干個(gè)作業(yè)裝入內(nèi)存執(zhí)行。– 解決 CPU與 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高系統(tǒng)吞吐量? 單道批處理系統(tǒng)的特征– 自動(dòng)性– 順序性– 單道性 單道批處理系統(tǒng)的特征第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 解決了作業(yè)間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換問題，減少了機(jī)器時(shí)間的浪費(fèi)。第一章 操作系統(tǒng)引論 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Φ谝徽? 操作系統(tǒng)引論 ? 不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率? 方便用戶? 器件的不斷更新?lián)Q代? 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展： 單處理機(jī)系統(tǒng)、多處理機(jī)系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ? 更正軟件錯(cuò)誤 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)歷? 50年代中期，第一個(gè)簡(jiǎn)單批處理操作系統(tǒng)? 60年代中期，多道程序批處理系統(tǒng)? 不久，分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)? 80年代，微機(jī)、多處理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 無(wú)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 巴貝奇（ Babbage）機(jī)械式計(jì)算機(jī)（ 1822— ）? 問題：計(jì)算數(shù)值表? 雖然未能實(shí)現(xiàn)，但它是首個(gè)現(xiàn)代架構(gòu)– 獨(dú)立的數(shù)據(jù)與程序內(nèi)存；– 基于操作的指令– 支持條件跳轉(zhuǎn)– 分開的 I/O單元? 差分機(jī)– 實(shí)現(xiàn)了有限差– 有 25,000個(gè)部件，重達(dá) 15噸第一章 操作系統(tǒng)引論 運(yùn)算速度： 50,000指令 /每秒 , 數(shù)萬(wàn)個(gè)真空管 , 占地100平方米，用于精確計(jì)算彈道（甚至沒有匯 編），更談不上操作系統(tǒng) .，然后 到機(jī)房將他的插件板插到計(jì)算機(jī) 里 . 真空管不會(huì)燒斷，從而可以計(jì)算自己的題目 .ENIAC計(jì)算機(jī) 人工操作方式第一章 操作系統(tǒng)引論 人工操作方式? 硬件昂貴，人工便宜? 用戶獨(dú)占全機(jī)? 目標(biāo)是更好地利用硬件– 當(dāng)用戶在控制臺(tái)上思考的時(shí)候，計(jì)算機(jī)處于閑置狀態(tài)– 批量進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入時(shí)，用戶處于等待狀態(tài)? 操作和編程完全由手工進(jìn)行，且編輯只能用機(jī)器語(yǔ)言（二進(jìn)制代碼）? 沒有保護(hù)：如果批處理程序出現(xiàn)了 bug？? 問題：人 — 機(jī)矛盾 CPU—I/O 速度不匹配的矛盾Altair 8080第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 脫機(jī)輸入 /輸出技術(shù)? 脫機(jī) I/O方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下： ?? 減少了 CPU的空閑時(shí)間。? 它也為應(yīng)用程序提供一個(gè)基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間扮演一個(gè)中間者的角色。? 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用– 目標(biāo)：? 方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開放性– 作用：? 接口? 資源管理者? 實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的抽象? 是計(jì)算機(jī)工作流程的組織者第一章 操作系統(tǒng)引論 本章要點(diǎn)（ 2/3）? 操作系統(tǒng)的引入和發(fā)展： 由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低級(jí)到高級(jí)。– 處理器– 存儲(chǔ)器– I/O設(shè)備– 信息（數(shù)據(jù)和程序）? 跟蹤資源的使用狀況，滿足資源請(qǐng)求，提高資源利用率，以及協(xié)調(diào)各程序和用戶對(duì)資源的使用沖突– 監(jiān)視資源– 分配 /回收資源– 保護(hù)資源第一章 操作系統(tǒng)引論 虛擬機(jī)觀點(diǎn)? OS向用戶提供了一個(gè)對(duì)硬件操作的抽象模型，使用戶更容易地使用計(jì)算機(jī)硬件資源， — 實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的第一個(gè)層次的抽象。，并運(yùn)行。 單道批處理系統(tǒng)的評(píng)價(jià) 多道批處理系統(tǒng)? 硬件條件： 小規(guī)模集成電路 —360 機(jī)? 引入目的： 單道批處理系統(tǒng)中，任意時(shí)刻只允許一道作業(yè)在內(nèi)存中運(yùn)行，資源利用率低，為了提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。– 緩沖區(qū)： 暫存用戶鍵入的命令。– 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)按分時(shí)原則為多個(gè)終端用戶服務(wù)。– 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性，則是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來確定，一般為秒級(jí)、百毫秒級(jí)、毫秒級(jí)。? 配置在 32位微機(jī)上。? 進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)需要一定的資源。– 虛擬設(shè)備技術(shù)： 將一臺(tái)物理 I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的 I/O設(shè)備，并允許每個(gè)用戶占用一臺(tái)邏輯上的 I/O設(shè)備。? 只要運(yùn)行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)過多次運(yùn)行，都會(huì)獲得完全相同的結(jié)果。在將它們調(diào)入內(nèi)存后，便分別為它們建立進(jìn)程，使它們都成為可能獲得處理機(jī)的就緒隊(duì)列。系統(tǒng)須對(duì)每條指令所要訪問的地址進(jìn)行檢查，如果發(fā)生越界，則發(fā)出越界中斷請(qǐng)求。設(shè)備處理第一章 操作系統(tǒng)引論 文件管理功能 ? 程序和數(shù)據(jù)都是以文件的形式存儲(chǔ)在磁盤和磁帶上。? 一旦讀（寫）完成，便修改讀（寫）指針，為下一次讀（寫）做好準(zhǔn)備。? Xerox Star： 1981– 最初只是一個(gè)研究項(xiàng)目（ Alto）– 第一個(gè) “鼠標(biāo) ”、 “視窗 ”? Apple Lisa/Machintosh： 1984– “Look and Feel” suit 1988? Microsoft Windows：– Win 7 (1985)第一章 操作系統(tǒng)引論 程序接口? 程序接口是為用戶程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的惟一途徑。第一章 操作系統(tǒng)引論 模塊化 OS結(jié)構(gòu)? 從 資源管理觀點(diǎn) 出發(fā)， 劃分層次 。第一章 操作系統(tǒng)引論 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念圖 17 一個(gè)對(duì)象的示意圖 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)過程 1過程 2過程 3OS中的各類實(shí)體如進(jìn)程、線程、消息、存儲(chǔ)器等，都使用了對(duì)象這一概念。? 在微內(nèi)核 OS中是將進(jìn)程管理、存儲(chǔ)器管理以及 I/O管理的功能一分為二，屬于機(jī)制的很小一部分放入微內(nèi)核中，另外絕大部分放在微內(nèi)核外的各種服務(wù)器中來實(shí)現(xiàn)。第一章 操作系統(tǒng)引論 本章作業(yè)? 預(yù)習(xí)第二章 進(jìn)程管理的內(nèi)容? 6道題：課后題 3道，補(bǔ)充題 3道第一章 操作系統(tǒng)引論 。? 可在 OS中增加新的功能，修改或刪除原有功能? 增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性? 微內(nèi)核是出于精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格測(cè)試，容易保證其正確性。第一章 操作系統(tǒng)引論 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn) 微內(nèi)核 OS結(jié)構(gòu)? 微內(nèi)核（ MicroKernel） OS能有效地支持多處理機(jī)運(yùn)行，非常適用于分布式系統(tǒng)環(huán)境? 典型微內(nèi)核結(jié)構(gòu) OS： Carngie Mellon大學(xué)研制的 Mach OS、 Windows 2022/XP 操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念? 足夠小的內(nèi)核– 內(nèi)核： 精心設(shè)計(jì)的、能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代 OS最基本的核心功能的部分? 實(shí)現(xiàn)與硬件緊密相關(guān)的處理? 實(shí)現(xiàn)一些較基本的功能? 負(fù)責(zé)客戶和服務(wù)器之間的通信第一章 操作系統(tǒng)引論 微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念? 基于客戶 /服務(wù)器模式– 操作系統(tǒng)中最基本的部分放入內(nèi)核，操作系統(tǒng)的絕大部分功能都放在微內(nèi)核外面的一組服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)– 服務(wù)器（進(jìn)程）： 用于提供各種服務(wù)，運(yùn)行在用戶態(tài)– 內(nèi)核： 用來處理客戶和服務(wù)器之間的通信圖 110 單機(jī)環(huán)境下的客戶 /服務(wù)器模式 第一章 操作系統(tǒng)引論 微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念? 應(yīng)用 “機(jī)制與策略分離 ”原理– 機(jī)制： 是指實(shí)現(xiàn)某一功能的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)– 策略： 在機(jī)制基礎(chǔ)上，借助于某些參數(shù)和算法來實(shí)現(xiàn)該功能的優(yōu)化，或達(dá)到不同的功能目標(biāo)– 通常，機(jī)制處理一個(gè)系統(tǒng)的基層，而策略則處理系統(tǒng)的高層– 在微內(nèi)核操作系統(tǒng)中，通常將機(jī)制放在 OS的微內(nèi)核中。系統(tǒng)每加一層，就 構(gòu)成一個(gè)比原來功能更強(qiáng)的虛擬機(jī) 。 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展史? 第一代的 OS：是無(wú)結(jié)構(gòu)的? 第二代的 OS：采用模塊式結(jié)構(gòu)? 第三代的 OS：層次式結(jié)構(gòu)? 現(xiàn)代 OS：微內(nèi) 核結(jié)構(gòu)第一章 操作系統(tǒng)引論 模塊化的 OS 分層式 OS無(wú)結(jié)構(gòu) OS 現(xiàn)代結(jié)構(gòu) OS 傳統(tǒng)的