什麼是作業(yè)系統(tǒng)課件

1、第1章 引 言1.1 什麼是作業(yè)系統(tǒng)1.2 作業(yè)系統(tǒng)型式1.3 作業(yè)系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)境1.4 作業(yè)系統(tǒng)回顧與展望1.5 作業(yè)系統(tǒng)啟動(dòng)過程簡(jiǎn)介第1章 引 言1.1 什麼是作業(yè)系統(tǒng)1.1 什麼是作業(yè)系統(tǒng) 作業(yè)系統(tǒng)尚未有一個(gè)被普遍接受的定義。但通常認(rèn)為：作業(yè)系統(tǒng)既是電腦系統(tǒng)資源的管理者，又是電腦系統(tǒng)使用者的服務(wù)者。資源管理以提高資源利用率為目標(biāo)，以給使用者提供盡可能多的服務(wù)項(xiàng)目和最大的便利為宗旨。1.1 什麼是作業(yè)系統(tǒng) 作業(yè)系統(tǒng)尚未有一個(gè)被作業(yè)系統(tǒng)的基本功能處理機(jī)(processor)管理儲(chǔ)存管理指分配、回收與保護(hù)儲(chǔ)存單元設(shè)備管理檔案管理作業(yè)管理、通訊事務(wù)管理作業(yè)系統(tǒng)的基本功能處理機(jī)(processor)

2、管理處理機(jī)(processor)管理指作業(yè)系統(tǒng)根據(jù)一定的排程演算法分配處理機(jī)。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，處理程序(process)管理也屬於這一範(fàn)圍。儲(chǔ)存管理指分配、回收與保護(hù)儲(chǔ)存單元每一程式在啟動(dòng)執(zhí)行前必須先載入主記憶體，作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)程式的大小和目前主記憶體空間的實(shí)際情況，為每一程式分配使之能執(zhí)行的必要的儲(chǔ)存空間。設(shè)備管理主要是對(duì)設(shè)備進(jìn)行分配、回收與控制。檔案管理涉及檔案儲(chǔ)存空間的分配與回收、檔案目錄管理、檔案讀寫與保護(hù)等。作業(yè)管理、通訊事務(wù)管理作業(yè)系統(tǒng)提供給使用者的最直接的服務(wù)。一個(gè)作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到執(zhí)行結(jié)束，一般要經(jīng)過收集、執(zhí)行、完成三個(gè)階段。相對(duì)應(yīng)地，作業(yè)系統(tǒng)提供作業(yè)註冊(cè)、作業(yè)排程、作業(yè)終止

3、等服務(wù)。處理機(jī)(processor)管理作業(yè)系統(tǒng)的基本特徵並行性(concurrence)共享(sharing)虛擬(virtual)不確定性(nondeterministic)可重構(gòu)性(reconstruction)作業(yè)系統(tǒng)的基本特徵並行性(concurrence)並行性(concurrence)是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的處理程序的執(zhí)行在時(shí)間上有重疊，即一個(gè)處理程序的第一個(gè)操作是在另一個(gè)處理程序的最後一個(gè)操作完成之前開始。共享(sharing)是指系統(tǒng)中的硬體和軟體資源能為多個(gè)使用者共同使用。根據(jù)資源內(nèi)容，通常有互斥共享和同時(shí)共享兩種方式。虛擬(virtual)本質(zhì)含義是把物理上的一個(gè)變成邏輯上的

4、多個(gè)。不確定性(nondeterministic)在作業(yè)系統(tǒng)控制下的多個(gè)作業(yè)的執(zhí)行順序和每個(gè)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間是不確定的?？芍貥?gòu)性(reconstruction)支援對(duì)電腦系統(tǒng)可靠性和組態(tài)動(dòng)態(tài)化的考慮。並行性(concurrence)1-1 作業(yè)系統(tǒng)與硬體、軟體的關(guān)係1-1 作業(yè)系統(tǒng)與硬體、軟體的關(guān)係1.2 作業(yè)系統(tǒng)型式 個(gè)人電腦(PC)上配置的作業(yè)系統(tǒng)大多屬於這種型式，它提供相互連線的功能，使用者介面特別友好。目前單使用者作業(yè)系統(tǒng)採(cǎi)用了很多傳統(tǒng)作業(yè)系統(tǒng)技術(shù)，例如虛擬儲(chǔ)存記憶體、並發(fā)、多工等。網(wǎng)際網(wǎng)路、行動(dòng)通訊功能已成為它的一個(gè)重要組成部分。常見的單使用者作業(yè)系統(tǒng)有Windows 95，OS/2等

5、。1.2.1 單使用者作業(yè)系統(tǒng)1.2 作業(yè)系統(tǒng)型式 個(gè)人電腦(PC)上配置1.2.2 批次處理系統(tǒng) 在這種作業(yè)系統(tǒng)控制下，使用者作業(yè)成批地進(jìn)入、處理、離開系統(tǒng)。作業(yè)與作業(yè)之間的轉(zhuǎn)換執(zhí)行不需要使用者的干預(yù)。多元程式即在主記憶體內(nèi)同時(shí)有多個(gè)相互獨(dú)立的作業(yè)在單CPU情況下交替地執(zhí)行或在多CPU情況下並行執(zhí)行。批次處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是提高了系統(tǒng)資源的利用率和作業(yè)的完成率，缺點(diǎn)是與使用者無互動(dòng)性。它主要應(yīng)用於科學(xué)計(jì)算的大型電腦上。1.2.2 批次處理系統(tǒng) 在這種作業(yè)系統(tǒng)控制下，使用1.2.2 批次處理系統(tǒng) 在這種作業(yè)系統(tǒng)控制下，使用者作業(yè)成批地進(jìn)入、處理、離開系統(tǒng)。作業(yè)與作業(yè)之間的轉(zhuǎn)換執(zhí)行不需要使用者的干預(yù)

6、。多元程式即在主記憶體內(nèi)同時(shí)有多個(gè)相互獨(dú)立的作業(yè)在單CPU情況下交替地執(zhí)行或在多CPU情況下並行執(zhí)行。批次處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是提高了系統(tǒng)資源的利用率和作業(yè)的完成率，缺點(diǎn)是與使用者無互動(dòng)性。它主要應(yīng)用於科學(xué)計(jì)算的大型電腦上。1.2.2 批次處理系統(tǒng) 在這種作業(yè)系統(tǒng)控制下，使用1.2.3 分時(shí)系統(tǒng) 它一般用於系統(tǒng)中連接多個(gè)終端機(jī)，使用者透過終端機(jī)使用中央電腦系統(tǒng)。它為每個(gè)使用者提供適當(dāng)大小的時(shí)間間隔，採(cǎi)用輪流的方法為使用者服務(wù)。若能保證足夠快的回應(yīng)時(shí)間並提供使用者互動(dòng)交談功能，則每個(gè)使用者都感覺到好像獨(dú)佔(zhàn)使用一臺(tái)電腦一樣。在分時(shí)系統(tǒng)中必須注意回應(yīng)時(shí)間的改善。採(cǎi)用可重新載入程式碼和虛擬儲(chǔ)存記憶體的技術(shù)都

7、能減少資料從輔助儲(chǔ)存體讀入與寫出所耗費(fèi)的時(shí)間，從而使CPU有更多的時(shí)間去處理使用者作業(yè)，回應(yīng)時(shí)間能顯著縮短。UNIX系統(tǒng)是當(dāng)今著名的分時(shí)作業(yè)系統(tǒng)。1.2.3 分時(shí)系統(tǒng) 它一般用於系統(tǒng)中連接多個(gè)終端機(jī)1.2.4 即時(shí)系統(tǒng) 在這種作業(yè)系統(tǒng)的控制下，電腦系統(tǒng)能及時(shí)地回應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在限定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，並有效地控制所有即時(shí)設(shè)備和即時(shí)作業(yè)正確地被觸發(fā)執(zhí)行。但實(shí)際的系統(tǒng)往往同時(shí)兼具批次處理、分時(shí)處理、即時(shí)處理三種或其中兩種特性。在此情況下，批次處理作業(yè)往往作是做為後處理之角色。1.2.4 即時(shí)系統(tǒng) 在這種作業(yè)系統(tǒng)的控制下1.2.5 網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) 在電腦網(wǎng)路環(huán)境中的各臺(tái)電腦都各自擁有自己的

8、作業(yè)系統(tǒng)，而網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng)把它們有組織地連接起來，用統(tǒng)一的方法管理整個(gè)網(wǎng)路中的共享資源。因此，網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng)除了具備儲(chǔ)存管理、處理機(jī)管理、設(shè)備管理、資訊管理和作業(yè)管理外，還應(yīng)具有高效可靠的網(wǎng)路通訊能力和多種網(wǎng)路服務(wù)功能。網(wǎng)路使用者只有透過網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng)才能享受網(wǎng)路所提供的各種服務(wù)。1.2.5 網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) 在電腦網(wǎng)路環(huán)境中的1.2.6 分散式作業(yè)系統(tǒng) 分散式電腦系統(tǒng)分為兩類：一類是建立在多元處理機(jī)上的緊密耦合分散式系統(tǒng)；另一類是建立在電腦網(wǎng)路基礎(chǔ)之上，稱為鬆散耦合分散式系統(tǒng)。分散式作業(yè)系統(tǒng)是為分散式電腦系統(tǒng)配置的作業(yè)系統(tǒng)。它與網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng)相比更著重於工作的分散性，即把一個(gè)大工作分為若干個(gè)子工作，分派

9、給P的處理機(jī)去執(zhí)行。它有強(qiáng)健的分散式演算法則和動(dòng)態(tài)平衡各處理機(jī)間負(fù)載的能力。它是網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng)的更進(jìn)階形式，具有強(qiáng)大的生命力。最近網(wǎng)路電腦與高速網(wǎng)路的快速發(fā)展，商品化的分散式作業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)是必然的趨勢(shì)。1.2.6 分散式作業(yè)系統(tǒng) 分散式電腦系統(tǒng)分為兩類：1.3 作業(yè)系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)境 電腦硬體所提供的支援構(gòu)成現(xiàn)代作業(yè)系統(tǒng)的硬體環(huán)境，其中最為重要的是中斷機(jī)制。事件引發(fā)中斷，中斷產(chǎn)生後必須加以處理，作業(yè)系統(tǒng)由此被驅(qū)動(dòng)。作業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)眾多程式模組集合而成。1.3 作業(yè)系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)境 電腦硬體所提供的支第1類是在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)便與使用者程式一起並行運(yùn)作的，如作業(yè)管理程式、輸入輸出程式等。它們由時(shí)間中斷、外部中斷所驅(qū)動(dòng)

10、。第2類是直接面對(duì)使用者態(tài)(亦稱常態(tài)或目態(tài))程式的，這是一些“被動(dòng)”地為使用者服務(wù)的程式。第3類是那些既不主動(dòng)執(zhí)行也不直接為使用者程式叫用的、是隱藏在作業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部的、由前兩類程式呼叫的模組。根據(jù)執(zhí)行環(huán)境，這些程式模組大致分為三類第1類是在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)便與使用者程式一起並行運(yùn)作的，如作業(yè)管理1.4 作業(yè)系統(tǒng)回顧與展望 1946年第1臺(tái)電腦問世，當(dāng)時(shí)並沒有所謂的作業(yè)系統(tǒng)在機(jī)器上運(yùn)行，人們用手工操作的方法操控電腦。一般認(rèn)為，新一代作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)是智慧型的。所謂智慧，一方面是指在作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中以知識(shí)為基礎(chǔ)，要有知識(shí)擷取和學(xué)習(xí)功能並能建立相對(duì)應(yīng)的知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)制；另一方惇O建立更加友好、更加方便的智慧型人機(jī)介面?；仡欁鳂I(yè)系統(tǒng)的發(fā)展歷史，清楚地看到，電腦硬體系統(tǒng)架構(gòu)的革新和使用方便性的目標(biāo)，是作業(yè)系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力，把握住這一點(diǎn)，就能掌握現(xiàn)代作業(yè)系統(tǒng)發(fā)展的方向。1.4 作業(yè)系統(tǒng)回顧與展望 1946年第1臺(tái)1.5 作業(yè)系統(tǒng)啟動(dòng)過程簡(jiǎn)介執(zhí)行ROM中的自舉(bootstrapping)程式，作業(yè)系統(tǒng)本身的載入程式(loader)取得控制權(quán)把控制權(quán)交給作業(yè)系統(tǒng)的啟動(dòng)程式(如UNIX中的 /etc/init)啟動(dòng)程式對(duì)系統(tǒng)