计算机应用基础 第二章 操作系统基础 2018/11/16

2 操作系统基础 2.1 操作系统的概念 2.1.1 操作系统的定义 2.1.2 常见操作系统 2.1.3 操作系统的分类 2 操作系统基础 2.1 操作系统的概念 2.1.1 操作系统的定义 2.1.2 常见操作系统 2.1.3 操作系统的分类 2.1.4 操作系统的产生与发展 2.2 操作系统的功能 2018/11/16

计算机与操作系统 大家回忆？ 运算器 CPU 控制器 主机 存储器：主存储器(内存)、辅助存储器(外存) 硬件系统 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、麦克风等 微型计算机 系统 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响等 操作系统 系统软件 语言处理程序 软件系统 数据库管理系统 应用软件：办公自动化软件、浏览器、 自行开发的专业实用软件等 2018/11/16

什么是操作系统 以下软件哪些是操作系统？ UNIX、Word、DOS、VB、VFP Windows XP、Linux PowerPoint、Flash 想一想？ 2018/11/16

你用过的操作系统能做什么？ 各种命令：dir、copy、del、format 启动、结束用户程序 (文件操作)创建、复制和删除文件 控制I/O设备(如打印机)的工作 WINDOWS、UNIX等提供多任务或多用户环境 想一想？ 2018/11/16

你知道操作系统不能做什么？ 不做天气预报 不做房屋设计 不是编译程序 总之，操作系统不直接解决最终具体应用问题，也不负责编译源程序… 2018/11/16

操作系统的作用 操作系统是加在计算机硬件上的第一层软件，是系统软件的核心。 只有在操作系统的支持下，其他软件才能运行。 2018/11/16 7

操作系统的定义 操作系统定义： 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，以及方便用户使用计算机的程序的集合。 操作系统的特点： 操作系统是程序的集合 操作系统管理和控制系统资源 操作系统提供了方便用户使用计算机的用户界面 2018/11/16

常见的操作系统 磁盘操作系统DOS(Disk Operating System) 微软公司20世纪80年代开发的基于磁盘管理的操作系统； 它是命令行形式，靠输入命令来进行人机交互； MS-DOS(微软公司)、PC-DOS(IBM公司) 单用户、单任务操作系统 单任务：一次只能运行一个用户程序，该程序独占系统所有软、硬件资源。 单用户：同一时刻只能有一个用户登录到计算机系统 2018/11/16

常见的操作系统 Linux 创始人是Linux Benedict Torvalds，借助于Internet网络和全世界计算机爱好者，成为世界上使用最多的一种UNIX类操作系统； 自由软件(免费使用，源码公开) 主流的Linux版本：Ubuntu、Debian、PCLinuxOS、Red Hat、Fedora 多用户：允许同时有多个用户登录到系统 多任务：在系统内可同时运行多个用户程序 多用户多任务的操作系统 2018/11/16

常见的操作系统 Windows 微软公司开发的基于图形用户界面的操作系统； 2018/11/16

常见的操作系统 Mac OS 苹果Macintosh系列电脑上的操作系统； 最早的基于图形用户界面的操作系统； 现行最新的系统版本是Mac OS X 10.7 Lion 2018/11/16

操作系统的发展与过程 无操作系统的计算机系统 单道批处理系统 多道批处理系统 分时系统 实时系统 2018/11/16

严重降低了计算机资源的利用率———人机矛盾！ 无操作系统时期(手工操作时期) 手工控制作业的输入与输出；用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机专业人员； 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资源利用率低 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 严重降低了计算机资源的利用率———人机矛盾！ 2018/11/16

脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 硬件不断发展，CPU速度的提高、系统规模扩大，人机矛盾严重，如何解决？ 事先将用户程序或数据的纸带或卡片准入纸带输入机，在外围机的控制下输入到磁带上，CPU从磁带上读入数据；输出过程正好相反 特点 减少了CPU的空闲时间 提高I/O速度 磁带 磁带 磁带 磁带 2018/11/16 计算机应用基础 钟敏娟

单道批处理系统(Simple Batch Processing System) 利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序(Monitor)自动依次处理。 用户提交作业：以纸带或卡片为介质 操作员合成批作业：结果为磁带介质 批作业处理：对批作业中的每个作业进行相同的处理 慢速的输入输出处理仍直接由主机来完成。输入输出时，CPU处于等待状态 2018/11/16

单道批处理系统的特征 自动性 顺序性 单道性 CPU和I/O设备使用忙闲不均（取决于当前作业） 在顺利的情况下，磁带上的一批作业能自动地逐个地依次运行，而无需人工干预 顺序性 磁带上的各道作业是顺序地进入内存，完成顺序与进入内存顺序相同 单道性 内存中只有一道程序运行 CPU和I/O设备使用忙闲不均（取决于当前作业） 对计算为主的作业，外设空闲；对I/O为主的作业，CPU空闲 2018/11/16

多道批处理(Multiprogramed Batch System) CPU、I/O设备忙闲不均、内存利用率低，如何解决？ 内存中同时存放几个作业，它们交替执行，合理分配使用计算机的软硬件资源，充分有效地提高了资源利用率和系统吞吐量。 2018/11/16

单道与多道批处理的比较 单道批处理 多道批处理 内存中驻留程序数目 一道 多道 占用CPU的情况 独占 交替占用 是否需要作业和进程调度 不需要 需要 程序完成次序与其进入内存次序间的关系 严格对应 不严格对应 2018/11/16

分时系统 一台主机连接若干个终端，每个终端有一个用户在使用。 用户需求：人-机交互，共享主机，方便用户上机，如何解决？ 一台主机连接若干个终端，每个终端有一个用户在使用。 把计算机的系统资源(尤其是CPU时间)进行时间上的分割，每个时间段称为一个时间片(time slice)，每个用户依次轮流使用时间片。 2018/11/16

实时系统 系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。 如何满足实时控制和实时处理两个应用领域的需求？ 化学生产反应堆的控制系统 2018/11/16

操作系统的发展趋势 朝多机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统发展； 网络操作系统：在普通操作系统的基础上增加了实现网络底层协议(一般到传送层)功能和网络设备管理功能的系统软件。 Novell公司的Netware局域网络操作系统、Windows NT、UNIX、Linux等都是网络操作系统; 现在上网使用的IE属于网络应用程序，不属网络操作系统的范畴。 2018/11/16

操作系统的发展趋势 朝多机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统发展； 分布式操作系统：在计算机网络基础上发展起来，可以实现将任务分布到网络中不同计算机系统上进行处理，并能协调平衡网络中的不同处理机的负载，由多个处理机协同完成任务。 网络操作系统更高级的形式; 保持了网络操作系统的全部功能。 2018/11/16

操作系统的发展趋势 朝微机操作系统、嵌入式操作系统发展； 嵌入式操作系统：埋藏在一些电子设备、装置中完成特定功能的微处理系统。 国际上著名的嵌入式操作系统有：Windows CE、Palm OS、Linux、VxWorks、Psos、QNX/OS-9、LynxOS等 应用于掌上电脑、工业控制以及军事装备。 2018/11/16

操作系统的功能 处理机的管理 存储管理 I/O设备管理 文件管理 用户接口 2018/11/16

操作系统的功能—处理机的管理 处理机管理的主要功能就是解决： 如何合理分配处理机的时间； 如何调度不同的程序使用处理机，使得不同程序在运行时不会互相发生冲突； 处理机管理以进程为单位，也称为进程管理。 进程与程序关系为： 进程是正在运行的程序； 进程是有生命期的，程序没有执行或执行完毕，也就不存在进程。 处理机管理方法的优劣关系到整个系统的吞吐量和系统运行的质量。 2018/11/16

操作系统的功能—存储管理 存储管理的主要任务，是为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率以及能从逻辑上扩充内存。 内存分配 为每道程序分配空间：静态分配、动态分配 内存保护 确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰； 地址映射 程序中的地址称为“逻辑地址”或“相对地址”； 内存中单元的地址称为"物理地址“ 进程装入内存后要由逻辑地址到内存物理地址进行变换 内存扩充 借助于虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量 2018/11/16

操作系统的功能—I/O设备管理 设备管理用于管理计算机系统中所有的外围设备， 而设备管理的主要任务是，完成用户进程提出的I/O请求；为用户进程分配其所需的I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。为实现上述任务，设备管理应具有设备分配、I/O设备与内存(或CPU)间的数据交换、设备的无关性和缓冲管理等功能。 2018/11/16

操作系统的功能—文件管理 文件管理的主要任务，是对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性。 文件存储空间的管理 解决如何存放信息，以提高空间利用率和读写性能 目录管理 解决信息检索问题，能按名存取 文件的读写 根据用户请求，从外存中读取数据；或将数据写入外存 文件保护 解决信息安全问题、防止未经核准的用户存取文件、防止以不正确的方式使用文件 2018/11/16

操作系统的功能—用户接口 提供一个友好的用户访问操作系统的接口 命令行接口 图形用户接口 程序接口 由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成。当用户在终端或控制台上每键入一条命令后，系统便立即转入命令解释程序，对该命令加以解释并执行该命令； 图形用户接口 采用了图形化的操作界面，用户可用鼠标或通过菜单和对话框，来完成对应用程序和文件的操作； 程序接口 由一组系统调用组成，方便程序员在程序中访问操作系统的功能。 2018/11/16

小结 常见的操作系统 操作系统的产生和发展 操作系统的功能 各种操作系统属于哪种类别的操作系统，单用户、多用户、单任务、多任务等； 操作系统的发展历史 操作系统的发展趋势 操作系统的功能 理解五个方面的管理功能 2018/11/16