第一章 操作系统引论
1、操作系统的作用
①系统资源的管理 ②程序的运行 ③方便用户使用
2、操作系统的定义 操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理的组织多道程序的运行、方便用户使用的程序的集合。 (管家、调度、桥梁) 一、操作系统的目标和作用 1、目标
方便性: 配置图形用户界面;有效性: 提高资源利用率,提高系统吞吐量;可扩充性:方便增加新的功能和模块;开放性: 遵循世界标准规范,使软硬件兼容。2、作用
接口作用资源管理者OS用作扩充机器二、操作系统的发展过程
无操作系统时代 单道批处理系统:作业成批处理,内存中只有一道。 特征:
自动性顺序性单道性 单道批处理系统内存使用每次一个作业作业次序顺序,先进先出内存中驻留程序数目一道占用CPU的情况独占是否需要作业和进程调度不需要程序完成次序与其进入内存次序间的关系严格对应多道批处理系统:宏观上并行、微观上串行(并发) 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;特征:
多道性无序性调度性(作业调度和进程调度) 多道批处理系统内存使用每次多个作业(充分利用内存)作业次序无确定次序内存中驻留程序数目多道占用CPU的情况交替占用是否需要作业和进程调度需要程序完成次序与其进入内存次序间的关系不严格对应分时系统: 响应时间≈时间片×用户数 特征:
多路性独立性及时性交互性eg:在一个分时系统中,用户提交了一个作业,作业内容包括: 请求内存缓冲区; 计算并将结果存于内存缓冲区; 请求打印机; 将缓冲区中的内容在打印机上输出; 释放打印机; 释放内存; 结束。 试从分时操作系统对资源管理的观点讨论该作业从提交到结束,操作系统为其提供的服务与控制。 答案: 调用存储器管理,为其分配主存; 调用处理机管理,为其分配CPU,实现作业的计算并将结果存入主存; 调用设备管理,为其分配打印机; 执行打印机的驱动程序,驱动打印机打印; 打印机完成,产生中断,CPU响应中断,转入中断处理程序执行,并检查打印完成后释放打印机; 调用存储器管理,回收主存; 撤销该作业。 实时系统:及时响应并快速处理 根据截止时间分类:
硬实时任务 软实时任务几种操作系统的对比:
批处理系统:用户可以把作业一批批地输入系统,直到作业运行完毕后,才根据输出结果分析作业运行情况分时OS:将CPU的时间划分成时间片,轮流接收和处理各个用户从终端输入的命令。实时OS:对信号的输入、计算和输出都能在一定的时间范围内完成。网络OS:网络通信+资源共享,能够协调各个主机上任务的运行,并向用户提供统一、高效、方便易用的网络接口。分布式OS:具有高级的操作系统,管理整个系统(包括网络)中的所有资源,负责所有资源的分配和调度、任务的划分和具体安排、信息传递和控制。嵌入式OS:与应用紧密结合、专用性很强、可裁剪。发展过程:
三、操作系统的特征 1、并发 并行性:两个或多个事件在同一时刻发生 并发性:两个或多个事件在同一时间间隔内发生 2、共享 共享方式:
互斥共享方式同时访问方式3、虚拟 提高系统效率、资源利用率 4、异步 在多道程序环境下,程序的执行顺序和执行时间的不确定性! 四、操作系统的主要功能 1、处理机管理功能
进程控制:为作业创建进程、撤销已结束的进程,以及控制进程在运行过程中的状态转换进程同步:为多个进程的运行进行协调(协调方式:互斥和同步)进程通信:用来实现在相互合作的进程之间的信息交换;进程调度:包括作业调度、进程调度、线程调度。2、存储器管理功能
内存分配与回收内存共享与保护地址映射内存扩充3、设备管理功能
缓冲管理设备分配设备处理设备独立性和虚拟设备4、文件管理功能
文件存储空间的管理目录管理文件的读写和保护5、用户接口
命令接口程序接口图形接口归纳: