第1章操作系統(tǒng)緒論(201404新版)

1、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 任課教師任課教師: : 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系 李勇李勇 ly_ly_學(xué)安排（詳見教學(xué)日歷）：序號序號內(nèi)容內(nèi)容總學(xué)時(shí)數(shù)總學(xué)時(shí)數(shù)72講課講課 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)實(shí)踐踐上上機(jī)機(jī)1操作系統(tǒng)概論42作業(yè)管理63進(jìn)程管理164文件管理105設(shè)備管理86存儲管理8合計(jì)5220教 材 編著：張堯?qū)W、史美林，編著：張堯?qū)W、史美林， 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程(第第3版版) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社參考書1范策等范策等. 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)核心與設(shè)計(jì)原理核心與設(shè)計(jì)原理. 清華清華大學(xué)出版社大學(xué)出版社,2006.2孟靜孟靜. 操作系統(tǒng)教程操作系統(tǒng)教程-原理與實(shí)例分析原理與

2、實(shí)例分析. 高高等教育出版社等教育出版社,2001.3湯子瀛等湯子瀛等. 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 課程說明課程說明一、自從世界上第一臺計(jì)算機(jī)一、自從世界上第一臺計(jì)算機(jī)ENIACENIAC于于 1946 1946年問世以來，計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程正在蓬勃發(fā)年問世以來，計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程正在蓬勃發(fā)展，其應(yīng)用已深入社會生活的各個(gè)領(lǐng)域。展，其應(yīng)用已深入社會生活的各個(gè)領(lǐng)域。操作系操作系統(tǒng)統(tǒng) ( (Operating SystemOperating System，簡稱，簡稱OS) ) 是系統(tǒng)軟件的是系統(tǒng)軟件的核心，無論是計(jì)算機(jī)的研制生產(chǎn)單位，還是用戶，核心，無論是計(jì)算機(jī)的研制生產(chǎn)單位，還是用戶，都十

3、分重視都十分重視OS的研究和開發(fā)。的研究和開發(fā)。OS是一門承上啟下的核心的專業(yè)課程是一門承上啟下的核心的專業(yè)課程計(jì)算機(jī)導(dǎo)論C和 pascal 語言微機(jī)原理宏匯編語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編譯原理計(jì)算機(jī)通訊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫及語言軟件工程(信息系統(tǒng)分析)人工智能OS總結(jié)：為什么學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)總結(jié)：為什么學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)q 加深對使用的操作系統(tǒng)的理解，有利于深入編程加深對使用的操作系統(tǒng)的理解，有利于深入編程 用戶為了開發(fā)應(yīng)用程序必須與操作系統(tǒng)打交道用戶為了開發(fā)應(yīng)用程序必須與操作系統(tǒng)打交道q 編程時(shí)借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和算法編程時(shí)借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和算法 操作系統(tǒng)中所用的許多概念和技巧可以推廣應(yīng)用操作系統(tǒng)中所用的許

4、多概念和技巧可以推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域到其他領(lǐng)域q 設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng) 存在人們意識不到的大量存在人們意識不到的大量“操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)” 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)(Embedded OS(Embedded OS）q 選擇購買操作系統(tǒng)選擇購買操作系統(tǒng) 第一章 緒論一、操作系統(tǒng)概述二、操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程三、操作系統(tǒng)的類型四、操作系統(tǒng)的特性 五、操作系統(tǒng)的性能1.1 操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述1.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的認(rèn)識計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的認(rèn)識硬件：有形的、用手能夠觸摸的構(gòu)成計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)的部件硬件：有形的、用手能夠觸摸的構(gòu)成計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)的部件軟件：可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行

5、的程序軟件：可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的程序（通常存放在硬盤里，通過屏幕上快捷方式圖標(biāo)展示）（通常存放在硬盤里，通過屏幕上快捷方式圖標(biāo)展示）1.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的認(rèn)識計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的認(rèn)識微型機(jī)硬件組織（總線結(jié)構(gòu)）微型機(jī)硬件組織（總線結(jié)構(gòu)）大中小型計(jì)算機(jī)的硬件組織大中小型計(jì)算機(jī)的硬件組織（非總線結(jié)構(gòu)）（非總線結(jié)構(gòu)）中央處理器中央處理器(CPU)存儲器存儲器輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備(包括通道和控制器包括通道和控制器)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件資源硬件資源軟件資源軟件資源文件（系統(tǒng)軟件和應(yīng)用文件（系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件均以文件方式存放）軟件均以文件方式存放）1.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的認(rèn)識計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的

6、認(rèn)識命令命令:用戶在命令窗口從鍵盤發(fā)給操作系統(tǒng)的指示1.1.2 命令、任務(wù)、進(jìn)程、作業(yè)命令、任務(wù)、進(jìn)程、作業(yè)任務(wù)任務(wù): :用戶啟動(dòng)系統(tǒng)中用戶啟動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用程序做的的應(yīng)用程序做的事情事情進(jìn)程進(jìn)程: :程序的一次執(zhí)行程序的一次執(zhí)行過程過程作業(yè)作業(yè):用戶提交給計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工處理的一個(gè)完整任務(wù)用戶提交給計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工處理的一個(gè)完整任務(wù)1.1.2 命令、任務(wù)、進(jìn)程、作業(yè)命令、任務(wù)、進(jìn)程、作業(yè)操作系統(tǒng)（Operating System,簡記為OS）: 管理系統(tǒng)資源并向用戶提供服務(wù)接口的程序集合，是最基本的系統(tǒng)軟件。其目標(biāo)是1）方便用戶、2）提高資源利用率、3）改善系統(tǒng)性能。各種應(yīng)用程序編輯程序、編譯程序

7、、等等編輯程序、編譯程序、等等操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)裸機(jī)操作系統(tǒng)的地位操作系統(tǒng)的地位另一種定義：另一種定義：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合它們管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件資源，合理的組織計(jì)算機(jī)的工作流程，以便有效利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)和其用戶之間起到接口的作用。簡要定義：簡要定義：用于控制和管用于控制和管理系統(tǒng)資源，方便用戶使理系統(tǒng)資源，方便用戶使用計(jì)算機(jī)的程序的集合。用計(jì)算機(jī)的程序的集合。1.1.3 操作系統(tǒng)的定義和地位操作系統(tǒng)的定義和地位1 1 資源管理的觀點(diǎn)資源管理的觀點(diǎn)( (靜態(tài)觀點(diǎn)靜態(tài)觀點(diǎn)) ) 操作系統(tǒng)是由對系統(tǒng)資源

8、進(jìn)行管理的四個(gè)內(nèi)核模塊（進(jìn)程管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理）和向用戶提供服務(wù)接口的一個(gè)外殼模塊（作業(yè)管理或及命令處理）組成。 1.1.4 研究操作系統(tǒng)的四種觀點(diǎn)研究操作系統(tǒng)的四種觀點(diǎn)資源管理包括資源管理包括三個(gè)方面：三個(gè)方面：資源使用情況記錄資源的分配策略資源的分配與回收等 2 2 用戶（界面）觀點(diǎn)用戶（界面）觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口。 對用戶來說，不關(guān)心操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只關(guān)心如何利用操作系統(tǒng)提供的功能來有效地使用計(jì)算機(jī)，因此，操作系統(tǒng)應(yīng)提供什么樣的界面成為關(guān)鍵問題。 1) 命令級的接口(1).聯(lián)機(jī)命令接口（交互式用戶接口） 聯(lián)機(jī)命令接口由聯(lián)機(jī)命令（終端命令）、語言終端處

9、理程序（接受字符，字符緩沖，回送顯示，屏幕編輯，特殊字符處理）和命令解釋程序組成。 用戶鍵入的終端命令由命令語言解釋程序解釋執(zhí)行，其相應(yīng)的程序代碼，可以包含在命令語言解釋程序，也可以放在一個(gè)可執(zhí)行文件。 2 2 用戶（界面）觀點(diǎn)用戶（界面）觀點(diǎn) 1) 命令級的接口。(2).脫機(jī)命令接口（批處理用戶接口）、脫機(jī)命令接口由作業(yè)控制語言和作業(yè)控制程序組成。、作業(yè)控制語言(簡記為JCL)包括一系列作業(yè)控制命令，以及說明語句、條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)，過程調(diào)用等控制結(jié)構(gòu)。、用戶用作業(yè)控制語言JCL書寫作業(yè)說明書表達(dá)作業(yè)的運(yùn)行過程，作業(yè)運(yùn)行時(shí)，作業(yè)控制程序根據(jù)作業(yè)說明書來控制作業(yè)的運(yùn)行，用戶不能直接干預(yù)作業(yè)的運(yùn)行。

10、操作系統(tǒng)的用戶看到的脫機(jī)命令接口就是JCL。操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者既需要設(shè)計(jì)良好的JCL，又需要實(shí)現(xiàn)作業(yè)控制程序。 2 2 用戶（界面）觀點(diǎn)用戶（界面）觀點(diǎn) 2) 程序級的接口(系統(tǒng)調(diào)用) 系統(tǒng)調(diào)用是一種特殊的廣義指令，用戶程序通過它來調(diào)用操作系統(tǒng)的功能。這種調(diào)用是由特殊的機(jī)器指令實(shí)現(xiàn)，這樣指令的執(zhí)行將引起中斷，區(qū)別于硬設(shè)備的中斷，稱之為軟中斷。 通常在匯編語言級別上提供全部的系統(tǒng)調(diào)用，在其他語言中都以自己語言的形式（函數(shù)）全部地或部分地提供，這些語言的編譯器，在編譯時(shí)將它們翻譯稱軟中斷指令。 有關(guān)文件操作的系統(tǒng)調(diào)用請見P34(可以在Linux下運(yùn)行，也可以在Windows下用Turbo C編程).

11、2.8 2.8 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口（用戶接口）操作系統(tǒng)與用戶之間的接口（用戶接口）main() char ca50;int fd;fd=open(“a”,0);/打開“a”文件, 0代表讀,返回值為打開文件號read(fd,ca,50);、read(fd,ca,50) 語句(讀文件系統(tǒng)調(diào)用)編譯為80 x86機(jī)器匯編指令：BX-“fd的值”CX-50DS:DX-“ca的首地址”AH就緒：存儲管理（分配內(nèi)存）v 文件管理、設(shè)備管理（將進(jìn)程的程序從外存文件中讀入內(nèi)存）v2、就緒執(zhí)行：進(jìn)程管理（進(jìn)程調(diào)度）v3、執(zhí)行封鎖：文件管理（如要求讀出一個(gè)文件中的信息）v 設(shè)備管理（啟動(dòng)文件所在設(shè)備的讀寫

12、操作）v 進(jìn)程管理（進(jìn)程控制及進(jìn)程調(diào)度）v4、 封鎖就緒： 進(jìn)程管理（進(jìn)程控制，中斷處理）v5、 執(zhí)行終止： 存儲管理（釋放內(nèi)存）、進(jìn)程管理（釋放CPU） 機(jī)器指令系統(tǒng)機(jī)器指令系統(tǒng) CPU 內(nèi)存、內(nèi)存、I/O接口接口裸機(jī)第第1層：中斷處理、時(shí)鐘管理層：中斷處理、時(shí)鐘管理 、進(jìn)程管、進(jìn)程管理低級部分（進(jìn)程調(diào)度、理低級部分（進(jìn)程調(diào)度、PV操作等）操作等）命令命令（語言）（語言）解釋（處理）程序、作業(yè)控制程序解釋（處理）程序、作業(yè)控制程序終端用戶1圖圖 分層觀點(diǎn)（虛擬機(jī)器觀點(diǎn)）分層觀點(diǎn)（虛擬機(jī)器觀點(diǎn)）用戶態(tài)用戶態(tài)(目態(tài)目態(tài))操作操作系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)核內(nèi)核第第2層：存儲管理層：存儲管理第第3層：進(jìn)程管理高級

13、部分層：進(jìn)程管理高級部分(進(jìn)程創(chuàng)建等進(jìn)程創(chuàng)建等)第第4層：設(shè)備管理層：設(shè)備管理第第5層：文件管理（或者稱為文件系統(tǒng)）層：文件管理（或者稱為文件系統(tǒng)）第第6層：系統(tǒng)調(diào)用處理總控層：系統(tǒng)調(diào)用處理總控語言編譯程序、匯編程序、語言編譯程序、匯編程序、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件、系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件、系統(tǒng)實(shí)用程序統(tǒng)實(shí)用程序(例如例如Tree、ChkDsk)、用戶自編可執(zhí)行程序等、用戶自編可執(zhí)行程序等操作操作系統(tǒng)系統(tǒng)外殼外殼終端用戶2終端用戶 n系統(tǒng)態(tài)系統(tǒng)態(tài)(管態(tài)管態(tài)) 4 分層觀點(diǎn)（虛擬機(jī)器觀點(diǎn)）分層觀點(diǎn)（虛擬機(jī)器觀點(diǎn)） 通過一層層軟件擴(kuò)充，操作系統(tǒng)把裸機(jī)擴(kuò)展為功能更強(qiáng)大使用更方便的虛擬機(jī)器。手工操作階段

14、手工操作階段用戶上機(jī)完全手工操作, 用戶干預(yù)整個(gè)過程批處理階段批處理階段實(shí)現(xiàn)用戶之間轉(zhuǎn)接自動(dòng)化, 無需用戶干預(yù)執(zhí)行系統(tǒng)階段執(zhí)行系統(tǒng)階段由于中斷和通道的產(chǎn)生, 使得監(jiān)督有了控制能力, 有了管理者.1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程1.2.1 操作系統(tǒng)的形成操作系統(tǒng)的形成1.2.2 手工操作階段（串行工作，手工操作階段（串行工作，20世紀(jì)世紀(jì)40年代）年代）特點(diǎn)：1) 用戶直接與計(jì)算機(jī)硬件打交道，靠控制臺面板（包括顯示燈、按鈕或扳鍵、觸發(fā)器）來控制主機(jī)和外設(shè)2) 用戶獨(dú)占全機(jī)資源 3) 用戶即是程序員又是操作員主要缺點(diǎn)：1) 慢速設(shè)備的輸入輸出是聯(lián)機(jī)的（由CPU控制），浪費(fèi)CPU時(shí)間 2

15、) 作業(yè)之間的轉(zhuǎn)接由手工操作，浪費(fèi)時(shí)間上機(jī)操作步驟：1) 用戶將程序和數(shù)據(jù)紙帶或卡片裝上輸入機(jī) 2) 啟動(dòng)輸入機(jī)將程序和數(shù)據(jù)紙帶或卡片輸入計(jì)算機(jī) 3) 通過控制臺開關(guān)啟動(dòng)程序運(yùn)行4) 轉(zhuǎn)步驟1（對下一個(gè)作業(yè)重復(fù)1、2、3的步驟）1.2.3 早期批處理階段（20世紀(jì)50年代末）作業(yè)處理步驟：1) 操作員選擇若干用戶提交的作業(yè)紙帶或卡片(用戶提前要把構(gòu)成作業(yè)的程序、數(shù)據(jù)和用作業(yè)控制語言編寫的作業(yè)說明書制作成紙帶或卡片）合成一批，通過輸入設(shè)備(紙帶輸入機(jī)或讀卡機(jī)) 把它們存入磁帶;2) 監(jiān)督程序從磁帶讀入一個(gè)系統(tǒng)資源能滿足其要求的作業(yè)進(jìn)內(nèi)存;3) 從磁帶調(diào)入?yún)R編程序或編譯程序，將用戶作業(yè)源程序翻譯或

16、編譯成目標(biāo)代碼;4) 連接裝配程序把目標(biāo)代碼及所需子程序裝配成一個(gè)可執(zhí)行程序;5) 啟動(dòng)執(zhí)行可執(zhí)行程序;6) 執(zhí)行完畢，由善后處理程序輸出計(jì)算結(jié)果;7) 重復(fù) 2)6)各步處理下一個(gè)作業(yè)；8) 一批作業(yè)完成，返回到1)，選擇處理下一批作業(yè)。1) 配備專門的計(jì)算機(jī)操作員，程序員不再直接操作機(jī)器，減少操作機(jī)器的錯(cuò)誤。2) 重要措施是進(jìn)行批處理，操作員把用戶提交的作業(yè)分類，把一批中的作業(yè)編成一個(gè)作業(yè)執(zhí)行序列。每一批作業(yè)將由專門編制的監(jiān)督程序(monitor)自動(dòng)依次處理。3) 一個(gè)作業(yè)的多個(gè)步驟之間的轉(zhuǎn)接自動(dòng)完成不需要人工干預(yù)。1.2.3 早期批處理階段（20世紀(jì)50年代末）特點(diǎn)：1、聯(lián)機(jī)批處理：聯(lián)

17、機(jī)批處理：CPU直接控制慢速輸入輸出設(shè)備直接控制慢速輸入輸出設(shè)備2、脫機(jī)批處理：慢速輸入輸出設(shè)備由外圍處理機(jī)脫機(jī)批處理：慢速輸入輸出設(shè)備由外圍處理機(jī)(衛(wèi)星機(jī)衛(wèi)星機(jī))控制控制慢速輸慢速輸入設(shè)備入設(shè)備外存外存輸入井輸入井主機(jī)主機(jī)脫機(jī)輸入方式脫機(jī)輸入方式慢速輸慢速輸入設(shè)備入設(shè)備外外 圍圍處理機(jī)處理機(jī)外存外存輸入井輸入井磁磁帶帶主機(jī)主機(jī)磁磁帶帶聯(lián)機(jī)輸入方式聯(lián)機(jī)輸入方式卡片輸入機(jī)卡片輸入機(jī)打印機(jī)打印機(jī)衛(wèi)星機(jī)衛(wèi)星機(jī)輸入帶輸入帶輸出帶輸出帶執(zhí)行帶執(zhí)行帶系統(tǒng)帶系統(tǒng)帶日志日志調(diào)入調(diào)入作業(yè)作業(yè)輸出結(jié)果輸出結(jié)果 脫機(jī)批處理脫機(jī)批處理主機(jī)主機(jī)結(jié)束結(jié)束輸入帶輸入帶輸出帶輸出帶卡片卡片早期批處理系統(tǒng)早期批處理系統(tǒng)IBM1

18、401IBM7094IBM1401輸入磁帶輸入磁帶磁帶機(jī)磁帶機(jī)卡片閱讀機(jī)卡片閱讀機(jī)輸出磁帶輸出磁帶打印機(jī)打印機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多個(gè)作業(yè)或者程序內(nèi)存中同時(shí)存放多個(gè)作業(yè)或者程序圖 多道批處理系統(tǒng)工作原理作業(yè)作業(yè)卡片機(jī)卡片機(jī)作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)nOS磁盤磁盤（輸入井）（輸入井）磁盤磁盤（輸出井）（輸出井）內(nèi)存后備后備作業(yè)作業(yè)完成完成作業(yè)作業(yè)打印機(jī)打印機(jī)處理器處理器作業(yè)作業(yè)卡片機(jī)卡片機(jī)內(nèi)存作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)nOS后備后備作業(yè)作業(yè)完成完成作業(yè)作業(yè)打印機(jī)打印機(jī)處理器處理器結(jié)束結(jié)束1.2.4 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)/多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)的特征多道批處理系統(tǒng)的特征: : 多道：內(nèi)存中同時(shí)存放多

19、個(gè)作業(yè)或程序； 宏觀上并行：內(nèi)存中的多個(gè)程序都處于運(yùn)行狀態(tài)； 微觀上串行：各道程序輪流使用CPU，交替執(zhí)行；1.2.4 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)/多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)必備的硬件基礎(chǔ)是中斷技術(shù)。多道程序系統(tǒng)必備的硬件基礎(chǔ)是中斷技術(shù)。在當(dāng)前運(yùn)行的作業(yè)（程序）需作在當(dāng)前運(yùn)行的作業(yè)（程序）需作I/OI/O處理時(shí)，處理時(shí)，CPUCPU轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而執(zhí)行另一個(gè)作業(yè)（程序）而執(zhí)行另一個(gè)作業(yè)（程序） 。v例題1： 設(shè)在內(nèi)存中有P1、P2兩道程序，并按照P1、P2的次序運(yùn)行，其內(nèi)部計(jì)算和I/O操作時(shí)間如下： P1：計(jì)算60ms,輸入數(shù)據(jù) 80ms ,計(jì)算20ms; P2：計(jì)算120ms,輸入數(shù)據(jù)40

20、ms,計(jì)算40ms。 請畫出并發(fā)執(zhí)行這兩道程序的時(shí)序圖，并計(jì)算若調(diào)度程序的執(zhí)行時(shí)間不計(jì)，并發(fā)完成這兩道程序比單道運(yùn)行節(jié)約的時(shí)間是多少？ 設(shè)在內(nèi)存中有P1、P2兩道程序，并按照P1、P2的次序運(yùn)行，其內(nèi)部計(jì)算和輸入操作時(shí)間如下： P1：計(jì)算60ms, 輸入 80ms ,計(jì)算20ms； P2：計(jì)算120ms，輸入40ms, 計(jì)算40ms。請畫出并發(fā)執(zhí)行這兩道程序的時(shí)序圖，并計(jì)算若調(diào)度程序的執(zhí)行時(shí)間（紅色短線表示）不計(jì)，并發(fā)完成這兩道程序比單道運(yùn)行節(jié)約的時(shí)間是多少？單道運(yùn)行的時(shí)間：P1：160，P2：200，合計(jì)360ms；并發(fā)完成這兩道程序比單道運(yùn)行節(jié)約的時(shí)間是（100ms） v例題2：某多道程序

21、設(shè)計(jì)系統(tǒng)配有一臺處理器和兩臺外設(shè)D1、D2，現(xiàn)有三個(gè)優(yōu)先級由高到低的作業(yè)J1、J2、J3都已裝入了主存，它們使用資源的先后順序和占用時(shí)間分別是： J1 ：CPU(10ms)、D1(30ms)、CPU(10ms)、D2(10ms); J2：IO1(10ms)、CPU(10ms)、IO2 (30ms); J3：CPU(30ms)、IO1(10ms)。采用可搶占的優(yōu)先級調(diào)度，請畫出并發(fā)執(zhí)行這三道程序的時(shí)序圖（縱軸表示作業(yè)J1、J2、J3，線段標(biāo)明使用的資源：CPU、D1、D2，橫軸表示使用資源的時(shí)間，忽略其它輔助操作時(shí)間）。分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)終端終端終端圖圖1.7 1.7 分時(shí)系統(tǒng)示意圖分時(shí)系

22、統(tǒng)示意圖響應(yīng)時(shí)間 1 2 3 n時(shí)間片計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件終端分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)終端終端終端 1 2 3 n時(shí)間片終端終端終端終端終端終端終端終端終端結(jié)束結(jié)束 批處理系統(tǒng)的目標(biāo)是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率，但批處理系統(tǒng)的下列顯著缺點(diǎn)導(dǎo)致了分時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn) ： 沒有交互能力，用戶無法干預(yù)自己作業(yè)的運(yùn)行，使用起來不方便； 用戶作業(yè)可能需要等待很長時(shí)間才能得到運(yùn)行。1.2.5 分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)終端終端終端圖圖1.7 1.7 分時(shí)系統(tǒng)示意圖分時(shí)系統(tǒng)示意圖響應(yīng)時(shí)間 1 2 3 n時(shí)間片計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件終端分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)終端終端終端 1 2 3 n時(shí)間片終端終端終端終端

23、終端終端終端終端終端結(jié)束結(jié)束 批處理系統(tǒng)的目標(biāo)是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率，但批處理系統(tǒng)的下列顯著缺點(diǎn)導(dǎo)致了分時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn) ： 沒有交互能力，用戶無法干預(yù)自己作業(yè)的運(yùn)行，使用起來不方便； 用戶作業(yè)可能需要等待很長時(shí)間才能得到運(yùn)行。1.2.5 分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)的分時(shí)系統(tǒng)的3個(gè)主要特性個(gè)主要特性 ：n 多路性多路性/同時(shí)性；同時(shí)性；宏觀上同時(shí)有多個(gè)用戶在運(yùn)行。n 交互性；交互性；在終端上編輯、運(yùn)行程序，或其它操作。 n 獨(dú)占性；獨(dú)占性；每個(gè)用戶一個(gè)終端，獨(dú)立操作，互不干擾 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real-Time Operating System）能對隨機(jī)發(fā)生的外部事件做出及時(shí)響應(yīng)和處理。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

24、的引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的引入 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，從傳統(tǒng)科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到商業(yè)數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)過程控制、飛機(jī)導(dǎo)航、情報(bào)檢索等。這樣就出現(xiàn)了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這種系統(tǒng)一般是專用系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)系實(shí)時(shí)系統(tǒng)按其應(yīng)用分為實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)信息處理兩大類：統(tǒng)按其應(yīng)用分為實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)信息處理兩大類：n 實(shí)時(shí)控制；實(shí)時(shí)控制；如生產(chǎn)過程控制、飛機(jī)導(dǎo)航、導(dǎo)彈和衛(wèi)星發(fā)射、鐵路交通控制等都屬于這一類。n 實(shí)時(shí)信息處理；實(shí)時(shí)信息處理；情報(bào)檢索等就屬于這一類。 1.2.6 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對響應(yīng)時(shí)間和可靠性有很高要求和嚴(yán)格限度的系統(tǒng) 通用操作系統(tǒng)（Multi-Purpose Operating System）是在實(shí)時(shí)系統(tǒng)之后，

25、為使系統(tǒng)應(yīng)用范圍更廣泛，處理能力更強(qiáng)，有些系統(tǒng)兼有實(shí)時(shí)、分時(shí)和批處理的兩種，或三種處理能力，從而形成通用操作系統(tǒng)。 當(dāng)代同時(shí)具備兩種以上功能的系統(tǒng)有很多，例如，UNIX操作系統(tǒng)：SUN公司的Solaris；Microsoft公司的Windows系列。Linux操作系統(tǒng)：Redhat，紅旗Linux等。1.2.7 通用操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Network Operating System）是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)資源管理的操作系統(tǒng)。將分布各地的計(jì)算機(jī)/終端設(shè)備通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施管理，并為用戶提供統(tǒng)一的

26、，方便的網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一般建立在各主機(jī)的本地操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一般建立在各主機(jī)的本地操作系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)配有獨(dú)立操作系統(tǒng)）基礎(chǔ)之上，（網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)配有獨(dú)立操作系統(tǒng)）基礎(chǔ)之上，其功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作、資源共享和保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)服其功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作、資源共享和保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)接口等務(wù)和網(wǎng)絡(luò)接口等。1.2.8 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 分布式操作系統(tǒng)（Distributed Operating System）1.2.9 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接而成的統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從這一點(diǎn)上來說，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一樣的，但分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要區(qū)別是分布式系統(tǒng)的特征： n 透明性；透明性；系統(tǒng)中各子任務(wù)執(zhí)行位置、資源位置等對用戶是透明的。網(wǎng)絡(luò)也具備透明性，但主要指操作實(shí)現(xiàn)上的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不具備透明性透明性：若一個(gè)計(jì)算機(jī)上的用戶希望使用另一臺計(jì)算機(jī)上的資源，則必須明確指明是哪臺計(jì)算機(jī)。 操作系統(tǒng)是由于客觀的需要而產(chǎn)生，它伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用