1-操作系统概述-学生版_operating system.ppt

操作系统operating system 为什么要学习操作系统 侧重点 设计、开发操作系统 学习操作系统的使用 加深对操作系统的理解（操作系统是如何工作的） 意义 操作系统渉及计算机科学的很多领域 计算机结构、软件设计、网络 借鉴操作系统的一些技术和思想 硬件与软件关系、技术与服务 教学目标 掌握操作系统的基本概念和名词术语 了解操作系统的功能与工作原理 为操作系统的使用、管理、及应用开发打基础 为后续课程学习提供背景知识 第一讲 操作系统概述 什么是操作系统 操作系统发展史 操作系统的主要类型 操作系统的主要功能 常用操作系统介绍 … 计算机系统层次结构 一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成 硬件是组成计算机的物质实体 实际呈现在用户面前的计算机是经过若干层软件改造的计算机 软件一般分为系统软件和应用软件两大类 用户面对的计算机 什么是操作系统 是计算机最核心的系统软件 其功能是： 有效地组织和管理计算机中的各种软硬件资源 合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行 为用户提供使用计算机的友好界面（各种服务功能） 什么是操作系统 把计算机硬件包装起来，并扩展其功能，使其成为功能更强、使用更方便的计算机 人们可以从更高层次对电脑进行操作，而不用关心其底层的运作 几乎所有的应用程序都是基于操作系统的 操作系统地位 操作系统的发展历史 推动操作系统发展的主要动力 手工操作阶段 单道批处理系统(simple batch processing) 多道批处理系统(multiprogramming system) 分时系统(time-sharing system) 推动操作系统发展的主要动力 提高资源的利用率和系统性能 方便用户 硬件的发展 操作系统发展史 背景：1946 ~ 50年代，硬件非常昂贵，没有操作系统 工作方式： 手工操作，独占机器 用户：既是程序员，又是操作员 系统配置 输入输出：纸带、卡片 、打印机… 编程语言：机器语言、BASIC语言… 问题： 上机过程离不开人 CPU利用率低（CPU等待用户操作，等待外设） 操作系统发展史 纸带 操作系统发展史 背景 50年代末 ~ 60年代中 硬件技术支持 － 外存储器（磁带、硬盘） 软件支持 －出现了管理软件（监控程序） 工作方式 先将若干用户作业（程序及数据）放到外存，然后由一个调度程序依次将它们读入内存执行，从而把用户从计算机前解脱出来 串行地执行作业，因而称为是“单道批处理” 操作系统发展史 操作系统发展史 批处理中的作业概念： “作业”是指用户提交给计算机系统的一个独立的处理单位 用户程序 ＋ 数据 ＋ 作业控制语言 优点 输入的一批作业可以自动地一个接一个地顺序执行，节省了人工干预时间，解决了人工操作与机器运行速度不匹配的矛盾，提高了主机利用率 问题： CPU利用率不高，主要原因是高速主机和低速外设之间的矛盾。因等待I/O 而浪费了CPU时间 作业的组成 卡片 软盘 操作系统发展史 背景：60年代中 ~ 70年代中（集成电路） 利用多道批处理提高资源的利用率。(源于中断、通道、磁盘的引入) 核心思想 让计算机同时做几件工作，充分利用计算机的各种资源，减少空闲状态和等待状态。 多道概念 在内存中保持若干道程序，并使这些程序交替执行（轮流使用CPU），当一道程序在执行过程中遇到I/O操作时，系统就让它在一旁等待，而启动另一道程序运行，以减少CPU的空闲时间。 操作系统发展史 操作系统发展史 多道批处理系统的运行特征 多道：内存中同时存放几个作业 宏观上并行运行，微观上轮流运行（交替使用CPU） 作业输入、输出及主机的工作同时进行，并行工作 技术支持 内存管理（分区） CPU调度（保存和恢复现场） 作业调度（大作业/小作业 ；不同类型作业） 中断技术 操作系统发展史 优点： 系统资源不再为单一程序独占，而是为多个程序共享，提高了系统资源的利用率（CPU、内存…) 作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大 问题： 人机交互差（重视了系统资源的利用，忽视了人的因素） 在作业执行过程中，用户不能对作业进行必要的监控，不能根据程序执行中的问题进行必要的操作，这对于程序的调试和修改是非常不方便的 操作系统发展史 背景：70年代中期至今 硬件较以前便宜，人力昂贵 “分时”的含义 指系统（特别是CPU）分时、轮流地为各个终端用户服务，及时响应用户的请求 特点 是多个用户分享使用同一台计算机（多用户） 多个程序分时共享硬件和软件资源（多任务） 操作系统发展史 操作系统发展史 实现了会话式的上机操作（以人为本） 人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作 多个用户分时（多用户） 共享主机：多个用户同时使用 用户独立性：对每个用户而