操作系统课件 第1章 操作系统简介(华北电力大学科技学院).ppt
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操作系统OperatingSystem(OS)课程安排什么是操作系统?如果没有操作系统?操作系统相当重要!!!学好《操作系统原理》这门课也相当重要!!!多线程??????死机??????课程的地位及特点第一章操作系统引论1.1操作系统功能1.1操作系统功能处理机管理的主要任务,是对处理机进行分配,并对其运行进行有效的控制和管理。在多道程序环境下,处理机的分配和运行以进程为基本单位,因而对处理机管理可归纳为对进程的管理。进程控制:创建、撤销、挂起、改变运行优先级等;进程调度:作业和进程的运行切换,以充分利用处理机资源和提高系统性能;进程同步:协调并发进程之间的推进步骤,以协调资源共享;进程通信:进程之间传送数据,以协调进程间的协作;1.1.2设备管理1.1.3存储器管理1.1.3存储器管理1.1.3存储器管理1.1.4文件管理功能1.1.4文件管理功能1.1.5用户接口1.2操作系统的发展1.2.1无操作系统的计算机系统50年代晶体管发明,计算机比较可靠,可成批地生产,有了磁鼓实现程序存储功能。50年代早期出现了穿孔卡片,程序写在卡片上,然后读入计算机,但计算过程则依然如旧。脱机输入、输出方式1.2.1无操作系统的计算机系统脱机输入、输出方式1.2.2单道批处理系统典型的FMSJOB结构下图给出了以卡片形式提交作业的一个简单例子。在这个例子中,用户提交一个用FORTRAN语言编写的程序及程序所用数据。除此之外,还包括以“$”开始的作业控制指令卡。监控程序使用的几个典型的控制卡如下:控制卡功能$JOB启动一个程序$FORTRAN调用FORTRAN编译程序$LOAD调用装入程序$RUN运行程序$END作业结束卡监控程序自动读和识别作业控制卡或作业说明书中的命令,并控制作业的执行。当计算机运行中发生错误或意外时,监控程序通过控制台打字机输出信息向操作员报告。1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.3多道批处理系统举例:假设一个计算机系统有256k主存(不包含操作系统),一个磁盘、一个终端和一台打印机。三个作业分别被命名为JOB1、JOB2、JOB3。各作业运行时间分别为5分钟、15分钟和10分钟。它们对资源的具体使用情况如下所示。作业编号JOB1JOB2JOB3作业类型计算型I/O型I/O型占用主存50k100k80k需磁盘情况NONOYes需终端情况NOYesNO需打印机情况NONOYes运行所需时间5分钟15分钟10分钟由上看出,作业2主要使用终端(键盘和显示器)进行输入/出,作业3主要使用磁盘和打印机,JOB2和JOB3需要较少的CPU时间。对于简单批处理,这些作业是按顺序执行。作业1运行5分钟完成,作业2等待5分钟再用15分钟完成,20分钟后,作业3开始执行,30分钟后三个作业全部完成。若采用多道程序设计技术,让三个作业同时装入主存并运行。由于它们运行中几乎不同时使用同类资源,在作业1进行计算的同时作业2可在终端上进入输入/输出,而作业3在使用磁盘和打印机。多道程序与单道程序的对比单道多道(三道作业)完成所需时间30分钟15分钟处理机利用率5/(5+15+10)=17%5/15=33%存贮器利用率(50+100+80)/3/256=30%(50+100+80)/256=90%磁盘利用率10/30=33%10/15=67%打印机利用率10/30=33%10/15=67%终端利用率15/30=50%15/15=100%吞吐量3/0.5=6jobs/小时3/0.25=12jobs/小时平均周转时间(5+20+30)/3=18分钟(5+15+10)/3=10分钟多道程序运行,系统性能的改善是明显的。将多道程序设计技术应用于批处理系统,就形成多道批处理系统。1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.4分时系统实现原理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,它同时允许许多用户通过终端以交互方式使用计算机共享主机中的资源。所谓分时是指多个用户分时共享使用同一台计算机,也就是说把计算机的系统资源(尤其是CPU时间)进行时间上分割,即将整个工作时间分成一个个的时间片(timeslice),每个时间片分给一个用户使用,这样将CPU工作时间分别提供给多个用户使用,每个用户依次地轮流使用一个时间片。1.2.4分时系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统特征快速的响应时间实时系统是为了提高系统响应时间而设计的OS,特别是实时控制系统,对外部事件的响应要十分及时