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系统架构设计师教程（第3版）

第1章操作系统

本章主要介绍操作系统的基本概念及其形成、发展历史和主要类型，并指出操作系统的

5大管理功能。掌握操作系统原理的关键在于深入理解掌握操作系统原理的关键在于深入理解一个观点、两条线索两条线索一个观点是以

资源管理的观点来定义操作系统；两条线索是操作系统如何管理计算机各类资源和控制程序

的执行。操作系统如何实现对这些资源的管理，其内涵、设计和实现是本章的主要内容。

1.1

计算机系统由硬件和软件两部分组成。操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它

既管理计算机系统的软、硬件资源，又控制程序的执行。操作系统随着计算机研究和应用的

发展进步形成并日趋成熟，它为用户使用计算机提供了一个良好的环境，从而使用户能充分

利用计算机资源，提高系统的效率。操作系统的基本类型有：批处理操作系统、分时操作系

统和实时操作系统。从资源管理的观点看，操作系统主要是对处理器、存储器、文件、设备

和作业进行管理。

1.1.1

系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程和有效地利用资源，在计算机与

用户之间起接口的作用。操作系统与硬件/软件的关系如图1-1所示。

图1-1操作系统与硬件/软件的关系

1.1.2

按照操作系统的功能划分，操作系统的基本类型有批处理操作系统、分时操作系统、实

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时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统等。

1.批处理操作系统

在批处理操作系统（BatchProcessingOperatingSystem,BPOS）中，系统操作员将

作业成批地输入计算机，由操作系统选择作业调入内存加以处理，最后由操作员将运行结果

交给用户。批处理操作系统有两个特点：一是交给用户。批处理操作系统有两个特点：一是多道多道指系统内可同时容纳多个作业；二是指系统内可同时容纳多个作业；二是

成批成批指系统能成批自动运行多个作业，在运行过程中不允许用户与其作业发生交互作用。

所以，合理地调度和管理系统资源是操作系统的主要任务。资源使用的有效性和作业的吞吐

量是多道批处理操作系统的主要设计目标，同时也要兼顾作业的周转时间。

2.分时操作系统

在计算机架构发展中，引进了中断和通道技术，于是就有了分时的概念。分时操作系统

（TimeShareOperatingSystem,TSOS）是指一台计算机连接多个终端，系统把CPU

（CentralProcessUnit,中央处理单元）时间分为若干时间片，采用时间片轮转的方式处理

用户的服务请求。对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力。在计算机系

统中，分时的概念是指两个或两个以上事件按时间划分轮流地使用系统中的某一资源。实际

上，在多道程序系统中，内存中的诸作业程序也是分时使用CPU的。分时操作系统具有多

用户同时性、交互性、独立性、及时性等特点。

3.实时操作系统

计算机不但广泛应用于科学计算和数据处理方面，也广泛应用于工业生产过程中的通常

称之为实时控制的自动控制，实验室中的实验过程控制，导弹发射控制，票证预订管理等应

用用领域领域。。实实时系统是时系统是随着随着计算机计算机应应用用于实于实时时控制控制和和实实时时信息信息处理处理领域领域中中而而发展发展起起来的。来的。实

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时时是指及时响应随机发生的外部事件的请求，并以足够快的速度完成对外部事件的处理，

控制所有实时设备和实时任务协调一致地运行。实时系统包括实时控制系统和实时处理系

统。实时控制指生产过程控制等。实时处理指实验数据采集、订票系统等；实时系统的主要

特点是及时性和高可靠性。

4.网络操作系统

网络操作系统