操作系统operatingsystem教材第一章操作系统引论第一章操作系统引论为什么需要OS?1.1操作系统的目标、作用1.OS的目标2.OS的作用2）OS作为计算机系统资源的管理者*达成有效性目标*处理器存储器I/O设备信息(数据和程序)3）OS实现了对计算机资源的抽象什么是操作系统？1.2操作系统的发展过程计算机工作特点：用户独占全机，资源利用率极低；CPU等待用户，计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低；主要矛盾：人机矛盾----人工操作严重降低了计算机资源的利用率提高效率的途径：脱机输入/输出技术。磁盘脱机I/O方式的主要优点：减少了CPU的空闲时间提高I/O速度3.单道批处理系统(SimpleBatchProcessingSystem)自动性顺序性单道性*一定程度解决人机矛盾，CPU与IO速度矛盾；*提高了资源利用率和系统吞吐量；*最早的一种OS，算做OS的前身，但还不是现在所理解的OS；用户作业、外存上排队，称为“后备队列”；作业调度程序、一定的算法、后备队列中选择若干作业、调入内存入内存的作业、共享CPU和系统中的各种资源，自动批量处理。由此，所谓的多道程序设计即：I/O设三道程序使用同一台设备进行I/O操作,试画出单道运行和多道运行的时间关系图（调度程序的执行时间忽略不计）。在两种情况下，完成这三道程序各花多少时间？I/O课堂练习多道程序设计的好处：1）多道批处理系统的特征：多道性无序性：作业入内存由算法决定，不按提交顺序。入内存后顺序执行。调度性作业调度进程调度2）多道批处理系统的优缺点：优点：资源利用率高：CPU和内存利用率较高；系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；缺点：平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；无交互能力：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互，不利于调试和修改；3）需解决的五大问题：处理机管理问题内存管理问题I/O设备管理问题文件管理问题作业管理问题成形的操作系统，总结如下定义：操作系统是：一组控制和管理计算机硬件和软件资源合理地对各类作业进行调度（多道）方便用户使用的程序的集合。1）分时系统的产生用户的需求是主要动力：人—机交互共享主机便于用户上机2）分时系统实现中的关键问题交互：当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回给用户。共享：强调即使有多个用户同时通过自己的键盘键入命令，系统也应能全部地及时接收并处理。(1)及时接收：多路卡，缓冲区(2)及时处理：终端请求作业直接进入内存，设置时间片分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。分时系统是多道程序的逻辑扩充3）分时系统的特征：多路性：多个用户同时使用一台计算机,共享CPU和其他资源，充分利用系统资源。宏观上：是多个人同时使用一个CPU微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU独立性：用户感觉不到计算机为其他人服务，各用户独立操作，互不干扰。及时性：通过时间片技术和轮转调度算法保证及时响应。交互性：系统及时响应用户的请求，显著提高调试和修改程序的效率：缩短了周转时间。实时系统是指：系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。实时系统的引入（1）实时控制如：火箭发射随时停止，实时根据采集数据进行处理（2）实时信息处理订票系统等，短时间内为用户做出正确回答实时系统的实现系统必修有能够保证其承担的多个任务在规定的时间完成，调度和能力是关键。按任务执行时是否呈现周期性来划分周期性实时任务非周期性实时任务——截止时间根据对截止时间的要求来划分硬实时任务软实时任务在原有的计算机网络中相互独立的机器的操作系统中增加一个模块-网络通信模块。负责本机系统同网上其它系统之间的资源共享和负载均衡，并实现网上信息的传输。目标：相互通信和资源共享8、分布式操作系统课堂练习1.2.6危机操作系统的发展1.3操作系统的基本特征1.并发*并发特征引发的更多内容*2.共享sharing３.虚拟Virtual４.异步性1.4操作系统的主要功能1.处理机管理功能2.存储器管理功能3.设备管理功能4.文件管理功能5.操作系统与用户之间的接口程序接口用户程序在执行中访问系统资源而设置，由一组系统调用组成。早期汇编语言才能使用，后高级语言及C语言中都给出了系统调用对应的库函数。1.5操作系统的结构设计1.传统的OS结构2）模块化OS结构20世纪60年代出现的一种程序设计技术。基于“