操作系統(tǒng)原理課件

操作系統(tǒng)原理

PrinciplesofOperatingSystemxx華中科技大學(xué)計算機學(xué)院1謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)原理

PrinciplesofOperatin

研究方向：

高性能計算及應(yīng)用 （GPU計算、網(wǎng)格計算、集群計算 醫(yī)學(xué)圖像處理、圖像搜索應(yīng)用）計算系統(tǒng)虛擬化聯(lián)系方式：

集群與網(wǎng)格計算湖北省重點實驗室服務(wù)計算技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點實驗室2謝謝欣賞2019-7-8 集群與網(wǎng)格計算湖北省重點實驗室服務(wù)計算技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點使用過程中的問題遇到計算機運行或打開硬盤上的程序的速度變慢，該怎么辦？

原因：硬盤上的卷可能有過多的碎片，可能是由于最近創(chuàng)建了大量的文件或文件夾，或安裝了新軟件。解決方案：如果必要，分析并整理硬盤上的卷碎片。為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？3謝謝欣賞2019-7-8使用過程中的問題遇到計算機運行或打開硬盤上的程序的速度變慢，游戲中的現(xiàn)象

基本配置 推薦配置CPU Pentium3800MHz以上 Pentium41GHz以上內(nèi)存 256M以上 512M以上顯卡 GeForce2以上3D加速卡 Geforce4Ti以上3D加速卡硬盤 3G以上為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？4謝謝欣賞2019-7-8游戲中的現(xiàn)象 基本配置 推薦配置為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)做什么

#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){puts("helloworld");return0;}

為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)讀程序（正文和數(shù)據(jù)地址）->創(chuàng)建子進(jìn)程執(zhí)行（程序映射為進(jìn)程）->分配內(nèi)存、從磁盤讀頁面->系統(tǒng)調(diào)用、尋找字串、轉(zhuǎn)換成像素->寫入存儲映像區(qū)->模擬信號->顯示器發(fā)射電子束輸出操作系統(tǒng)提供一系列服務(wù)： 多任務(wù)，內(nèi)存保護(hù)，內(nèi)存管理， 網(wǎng)絡(luò)，文件存取，設(shè)備控制，用戶界面 錯誤檢測及恢復(fù)系統(tǒng)，硬件控制，安全5謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)做什么#include<stdio.h>為什么操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜的軟件成分涉及到計算機科學(xué)的很多領(lǐng)域計算機體系結(jié)構(gòu)/硬件軟件設(shè)計程序設(shè)計語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法抽象 無限的CPUs、無限的內(nèi)存、單一全球計算能力…

大型、復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計 軟件/硬件、性能、易用性、簡單性綜合權(quán)衡為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？6謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜的軟件成分涉及到計算機科學(xué)的很多領(lǐng)域為什基本目的介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境介紹操作系統(tǒng)原理、設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)介紹操作系統(tǒng)的演化過程、發(fā)展研究動向、新技術(shù)以及新思想介紹各種有代表性的、典型的操作系統(tǒng)實例掌握操作系統(tǒng)的基本理論，具備開發(fā)核心系統(tǒng)軟件的技能，設(shè)計操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng)掌握并行處理的思想方法，加深對使用的OS的理解，有利于深入編程培養(yǎng)分析問題、解決問題的基本能力為后繼課程打好基礎(chǔ)——數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng)7謝謝欣賞2019-7-8基本目的介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境7謝謝欣賞

教材：

操作系統(tǒng)原理(第四版)龐麗萍華中科技大學(xué)出版社

參考教材：

UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計 莫里斯·

貝奇機械工業(yè)出版社

計算機操作系統(tǒng)湯子瀛等西安電子科技大學(xué)出版社

現(xiàn)代操作系統(tǒng)陳向群等譯機械工業(yè)出版社

計算機操作系統(tǒng)教程張堯?qū)W史美林清華大學(xué)出版社

操作系統(tǒng)基礎(chǔ)屠立德屠祁清華大學(xué)出版社8謝謝欣賞2019-7-8教材：

操作系統(tǒng)原理(第四版)龐麗萍華中科技大學(xué)出應(yīng)用軟件用戶程序操作系統(tǒng)裸機操作系統(tǒng)的工作：（1）程序的執(zhí)行（2）完成與硬件有關(guān)的工作（3）完成與應(yīng)用無關(guān)的工作（4）計算機系統(tǒng)的效率與安全問題操作系統(tǒng)課程特點涉及面廣錯綜復(fù)雜實踐性強怎樣學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)深入理解教學(xué)內(nèi)容獨立完成練習(xí)題做好階段復(fù)習(xí)理論聯(lián)系實際9謝謝欣賞2019-7-8應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)裸機操作系統(tǒng)的工作：操作系統(tǒng)課程特點怎樣學(xué)習(xí)講課學(xué)時安排章節(jié)內(nèi)容學(xué)時第一章緒論4第二章操作系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)4第三章用戶界面6第四章并發(fā)處理14第五章資源分配與調(diào)度2第六章處理機調(diào)度3第七章主存管理6第八章輸入/輸出管理4第九章文件系統(tǒng)5習(xí)題課452＋12+4/410謝謝欣賞2019-7-8講課學(xué)時安排章節(jié)內(nèi)容學(xué)時第一章緒論4第二章操作系統(tǒng)的成績評定教學(xué)方式：

多媒體講授、作業(yè)、上機，課程設(shè)計考試方式：閉卷筆試成績評定： 平時成績=作業(yè)+上機 最終成績=平時30%+考試70%11謝謝欣賞2019-7-8成績評定教學(xué)方式：11謝謝欣賞2019-7-8第一章緒論（一）操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展（三）操作系統(tǒng)的定義（四）操作系統(tǒng)的功能（五）操作系統(tǒng)的基本類型12謝謝欣賞2019-7-8第一章緒論（一）操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)

（層次結(jié)構(gòu)）軟件硬件及固件（裸機）應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件編輯軟件、編譯軟件操作系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)提高系統(tǒng)效率方便用戶使用裸機（硬件）是僵尸

軟件是幽靈13謝謝欣賞2019-7-8計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)

（層次結(jié)構(gòu)）軟件硬件及固件（裸機管理信息系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、

銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、

CAD系統(tǒng)、數(shù)字計算軟件包…管理信息系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、

銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、

CAD系統(tǒng)、數(shù)字計算軟件包…語言編譯程序、連接裝配程序、

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件…操作系統(tǒng)（一）操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位計算機硬件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件支撐軟件用戶用戶用戶用戶與硬件的關(guān)系：

控制CPU的工作、

訪問存儲器、

設(shè)備驅(qū)動、中斷處理與用戶及應(yīng)用程序的關(guān)系：

提供方便的用戶界面、

提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)14謝謝欣賞2019-7-8管理信息系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、

銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、

CA（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目標(biāo)：

充分利用硬件， 提供更好的服務(wù)手工操

作階段批處理聯(lián)機

批處理脫機

批處理執(zhí)行

系統(tǒng)操作系統(tǒng)形成多道程序系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)分時系統(tǒng)實時系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)15謝謝欣賞2019-7-8（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計算機硬件技術(shù)的第1階段手工操作階段

硬件非常昂貴，沒有操作系統(tǒng)算題過程人工把源程序用穿孔機穿制在卡片或紙帶上將準(zhǔn)備好的匯編解釋程序或編譯系統(tǒng)裝入計算機匯編程序或編譯系統(tǒng)讀入人工裝在輸入機上的穿孔卡或穿孔帶執(zhí)行匯編過程或編譯過程，產(chǎn)生目標(biāo)程序，并輸出目標(biāo)卡片迭或紙帶通過引導(dǎo)程序把裝在輸入機上的目標(biāo)程序讀入計算機啟動目標(biāo)程序執(zhí)行，從輸入機上讀入人工裝好的數(shù)據(jù)卡或數(shù)據(jù)帶產(chǎn)生計算結(jié)果，執(zhí)行結(jié)果從打印機上或卡片機上輸出16謝謝欣賞2019-7-8第1階段手工操作階段

第1階段手工操作階段

硬件非常昂貴，沒有操作系統(tǒng)特點：工作效率極低：手工操作的慢速度與機器處理的高速度每一用戶都要自行編寫涉及到硬件的源代碼工作量大，難度高，易出錯，需要大量人力和物力獨占性、串行性問題：人機矛盾 機器速度計算所需時間人工操作時間操作時間:機器運行時間

1萬次/秒 1小時 3分鐘 1:20 60萬次/秒 1分鐘 3分鐘 3:117謝謝欣賞2019-7-8第1階段手工操作階段

第2階段單道批處理階段

硬件昂貴，人力便宜，單任務(wù)自動批處理簡單批處理：裝入程序、運行、打印結(jié)果、撤出、再重復(fù)用戶把作業(yè)（卡片或磁帶）交給負(fù)責(zé)調(diào)度的操作員（系統(tǒng)管理員），由操作員按作業(yè)類型分類編成一個作業(yè)序列，送到輸入設(shè)備上。常駐監(jiān)督程序自動地裝入程序、運行、撤出作業(yè)（1）聯(lián)機批處理（2）脫機批處理（3）執(zhí)行系統(tǒng)18謝謝欣賞2019-7-8第2階段單道批處理階段

硬件昂貴，人力便宜，批處理1.聯(lián)機批處理特點：有監(jiān)督程序，作業(yè)自動過渡問題：CPU高速與IO慢速的矛盾解決：由衛(wèi)星機負(fù)責(zé)IO2.脫機批處理特點：主機與衛(wèi)星機并行操作問題：調(diào)度不靈活，保護(hù)問題解決：硬件技術(shù)的發(fā)展——

通道技術(shù)、中斷技術(shù)19謝謝欣賞2019-7-8批處理1.聯(lián)機批處理19謝謝欣賞2019-7-83.執(zhí)行系統(tǒng)：定義：

借助于通道與中斷技術(shù)，由主機控制I/O工作。原有的監(jiān)督程序不僅要負(fù)責(zé)調(diào)度作業(yè)自動的運行，而且還要提供I/O控制功能。它常駐內(nèi)存，稱為執(zhí)行系統(tǒng)。特點：主機、外設(shè)并行操作；增加了保護(hù)能力問題：處理機仍有空閑等待現(xiàn)象硬件基礎(chǔ)：60年代計算機硬件獲得兩個重大的進(jìn)展

I/O中斷:由I/O部件操作完成后通知處理機運行相應(yīng)的處理程序.

通道:能夠自主控制外設(shè)可與處理機并行工作的、交換數(shù)據(jù)的I/O裝置(控制器).20謝謝欣賞2019-7-83.執(zhí)行系統(tǒng)：硬件基礎(chǔ)：60年代計算機硬件獲得兩個重大的磁盤通道主機通道通道卡片機打印機SPOOLing系統(tǒng)圖示用磁盤設(shè)備作為主機的直接輸入輸出設(shè)備,即主機從磁盤選取作業(yè)運行,結(jié)果也存在磁盤中.相應(yīng)的通道則負(fù)責(zé)磁盤與慢速外設(shè)的傳輸.利用通道和中斷機制,作業(yè)的輸入輸出與作業(yè)在處理機上的運行可很好并行起來21謝謝欣賞2019-7-8磁盤通道主機通道通道卡片機打印機SPOOLing系統(tǒng)圖示用磁作業(yè)1作業(yè)n預(yù)輸入程序作業(yè)調(diào)度程序緩輸出程序井管理讀程序井管理寫程序作業(yè)的執(zhí)行作業(yè)1結(jié)果作業(yè)n結(jié)果打印機輸入機作業(yè)1信息作業(yè)n信息:作業(yè)1結(jié)果作業(yè)n結(jié)果:輸入井輸出井磁盤:SPOOLing系統(tǒng)結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)備22謝謝欣賞2019-7-8作業(yè)1作業(yè)n預(yù)輸入程序作業(yè)調(diào)度程序緩輸出程序井管理作業(yè)作業(yè)1第3階段

多道批處理階段

硬件較以前便宜，人力昂貴處理過程

在內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序在管理程序控制之下，相互穿插地運行，處理機和外設(shè)盡量處于忙碌狀態(tài)交互式分時處理一臺計算機，多個便宜終端所有用戶可與系統(tǒng)立即交互調(diào)試比較方便23謝謝欣賞2019-7-8第3階段多道批處理階段

多道程序設(shè)計技術(shù)24謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù)24謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù)

多道程序設(shè)計技術(shù)是在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序，在管理程序的控制下相互穿插地運行。當(dāng)某道程序因某種原因不能繼續(xù)運行下去時（如等待外部設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)），管理程序便將另一道程序投入運行。

多道運行的特征:

多道宏觀上并行微觀上串行效果提高效率：增長了單位時間的算題量，但對每道程序來說，卻延長了計算時間提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐率：以犧牲用戶的響應(yīng)時間為代價25謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù) 多道程序設(shè)計技術(shù)是在計算機內(nèi)存中同時存放幾多道程序設(shè)計技術(shù)甲、乙兩道程序，獨占計算機單道運行時每道花一個小時，若此時處理器利用率為30％，粗略地說，甲(或乙)程序執(zhí)行時所需要的處理器時間為：1小時×30％＝18分鐘如果按多道程序設(shè)計方法運行，處理器的利用率將達(dá)50％，即提供36分鐘的CPU時間，約要運行72分鐘。加上系統(tǒng)開銷，若共花80分鐘。比較單道和采用多道程序設(shè)計技術(shù)分別運行兩道程序的效率和響應(yīng)時間。采用多道程序設(shè)計方法后可以提高效率：

(120-80)／120≈33％單道運行，花60分鐘就可得到結(jié)果;多道運行時，卻要花80分鐘才有結(jié)果，延長了20分鐘，即延長了33％的時間。

(80-60)/60=33%26謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù)甲、乙兩道程序，獨占計算機單道運行時每道花一分時技術(shù)與分時處理分時技術(shù)：

把處理機的響應(yīng)時間分成若干個大小相等（或不相等）的時間單位，稱為時間片，每個終端用戶獲得CPU，就等于獲得一個時間片，該用戶程序開始運行，當(dāng)時間片到（用完），用戶程序暫停運行，等待下一次運行。分時計算機系統(tǒng)： 由于中斷技術(shù)的使用，使得一臺計算機能連接多個用戶終端，用戶可通過各自的終端使用和控制計算機，我們把一臺計算機連接多個終端的計算機系統(tǒng)稱為分時計算機系統(tǒng)，或稱分時系統(tǒng)。27謝謝欣賞2019-7-8分時技術(shù)與分時處理分時技術(shù)：27謝謝欣賞2019-7-8實時處理什么是“實時”計算機對外來的信息能夠以足夠快的速度進(jìn)行處理，并且在被控對象允許的時間范圍內(nèi)作出快速反應(yīng)。實時處理以快速反應(yīng)為特征，對實時信號能在截止期限之內(nèi)處理并作出反應(yīng)。28謝謝欣賞2019-7-8實時處理什么是“實時”28謝謝欣賞2019-7-8第4階段操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展

硬件非常便宜、人力昂貴嵌入式操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)并行操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)29謝謝欣賞2019-7-8第4階段操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展

硬件非常便宜、人力昂貴嵌（三）操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合——

以盡量有效合理方式組織和管理計算機的軟硬件資源，合理的組織計算機的工作流程，控制程序的執(zhí)行并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活，方便，有效的使用計算機，使整個計算機系統(tǒng)能高效的運行。資源共享：多個計算任務(wù)對計算機系統(tǒng)資源的共同享用。資源競爭：多個計算任務(wù)對計算機系統(tǒng)資源的爭奪。30謝謝欣賞2019-7-8（三）操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)做什么仲裁者（協(xié)調(diào)者）使多個應(yīng)用程序/用戶高效，公平地一起工作保護(hù)用戶不互相干擾管理程序硬件平臺擴展為運行平臺運行平臺是承載應(yīng)用程序的載體幻覺制造者提供硬件的高層界面，取消硬件限制操作系統(tǒng)提供無限的內(nèi)存、無限的CPU管理者有效合理地分配資源，保護(hù)用戶不受侵犯提供安全、保密措施標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供者提供每個用戶需要的標(biāo)準(zhǔn)工具如標(biāo)準(zhǔn)庫、窗口系統(tǒng)31謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)做什么仲裁者（協(xié)調(diào)者）31謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)是一個大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計算機的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制并協(xié)調(diào)并發(fā)活動，實現(xiàn)信息的存取和保護(hù)。它提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)使整個計算機系統(tǒng)實現(xiàn)了高效率和高度自動化。操作系統(tǒng)是整個計算機系統(tǒng)的核心。

操作系統(tǒng)的定義32謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)是一個大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計算機的全部軟、硬件資源操作系統(tǒng)的特征并發(fā)：系統(tǒng)中同時存在多個程序處理多個同時性活動宏觀上：這些程序是同時在執(zhí)行的微觀上：任何時刻只有一個程序在執(zhí)行，即微觀上這些程序在CPU上輪流執(zhí)行共享：多個計算任務(wù)對系統(tǒng)資源的共同享用操作系統(tǒng)與多個用戶的程序共同使用計算機系統(tǒng)中的資源（共享有限的系統(tǒng)資源）操作系統(tǒng)要對系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用資源在一個時間段內(nèi)交替被多個進(jìn)程所用不確定性：操作系統(tǒng)能處理大量的、隨機的事件序列，使各用戶的計算任務(wù)正確地完成。33謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)的特征并發(fā)：系統(tǒng)中同時存在多個程序處理多個同時性活動虛擬性虛擬性：操作系統(tǒng)的一種管理技術(shù)，把物理上的一個實體變成邏輯上的多個對應(yīng)物，或把物理上的多個實體變成邏輯上的一個對應(yīng)物的技術(shù)通過多道程序和分時技術(shù)，將物理上的一個CPU變成邏輯上的多個CPU通過Spooling技術(shù)把物理上的一臺獨占設(shè)備變成邏輯上的多臺虛擬設(shè)備通過窗口技術(shù)把物理上的一個屏幕變成邏輯上的多個虛擬屏幕虛擬存儲器把物理上的多個存儲器(主存和輔存)變成邏輯上的一個虛存34謝謝欣賞2019-7-8虛擬性虛擬性：操作系統(tǒng)的一種管理技術(shù)，把物理上的一個實體變成（四）操作系統(tǒng)的功能虛擬機觀點裸機：沒有裝配任何軟件的計算機稱為裸機。虛擬機：裝配有相應(yīng)軟件的機器稱為虛擬機。命令解釋、圖形用戶界面、用戶程序系統(tǒng)調(diào)用文件系統(tǒng)處理機調(diào)度、內(nèi)存管理設(shè)備驅(qū)動，中斷處理裸機35謝謝欣賞2019-7-8（四）操作系統(tǒng)的功能虛擬機觀點命令解釋、圖形用戶界面、用戶程操作系統(tǒng)的資源管理功能處理機存儲器I/O設(shè)備軟件資源處理機

管理存儲器

管理設(shè)備

管理文件

系統(tǒng)系統(tǒng)資源操作系統(tǒng)功能模塊

把操作系統(tǒng)看成一個資源管理器。換句話說，從資源管理的角度看操作系統(tǒng)有如下四個功能：36謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)的資源管理功能處理機存儲器I/O設(shè)備軟件資源處理機

操作系統(tǒng)的資源管理功能一處理機分配

1.制定調(diào)度策略（調(diào)度原則）

2.給出調(diào)度算法

3.具體的實施處理機分派二存儲器管理

1.存儲分配和存儲無關(guān)性

2.存儲保護(hù)

3.存儲擴充三設(shè)備管理

1.設(shè)備無關(guān)性

2.設(shè)備分配

3.設(shè)備的傳輸控制四軟件資源管理

為用戶提供一種簡便、統(tǒng)一的存取和管理信息的方法，解決信息的共享、數(shù)據(jù)的存取控制和保密等問題。37謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)的資源管理功能一處理機分配三設(shè)備管理37謝謝欣賞（五）操作系統(tǒng)的類型

批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)38謝謝欣賞2019-7-8（五）操作系統(tǒng)的類型批處理操作系統(tǒng)38謝謝欣賞2019-7多道批處理系統(tǒng)在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)，就形成了批量操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)把用戶提交的作業(yè)成批地送入計算機內(nèi)存，然后由作業(yè)調(diào)度程序自動地選擇作業(yè)運行。優(yōu)點： 縮短作業(yè)之間的交接時間，減少處理機的空閑等待時間，提高系統(tǒng)的吞吐量缺點： 用戶響應(yīng)時間較長。用戶既不能了解自己程序的運行情況，也不能控制計算機。

批處理系統(tǒng)

VS.多核系統(tǒng)?39謝謝欣賞2019-7-8多道批處理系統(tǒng)在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)，就形成了批特點：多路調(diào)制性：眾多聯(lián)機用戶可同時使用同一臺計算機獨占性：各終端用戶感覺到自己獨占了計算機交互性：用戶與計算機之間可進(jìn)行“會話”分時操作系統(tǒng)40謝謝欣賞2019-7-8特點：分時操作系統(tǒng)40謝謝欣賞2019-7-8批處理操作系統(tǒng)vs.分時操作系統(tǒng)目標(biāo)不同

適應(yīng)作業(yè)的性質(zhì)不同

資源使用率不同

作業(yè)控制方式不同41謝謝欣賞2019-7-8批處理操作系統(tǒng)vs.分時操作系統(tǒng)目標(biāo)不同41謝謝欣賞201實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)：對用戶（外部）的請求，實時操作系統(tǒng)能在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢。實時操作系統(tǒng)的類型：實時控制：工業(yè)過程控制、防空系統(tǒng)等實時信息處理：情報檢索和查詢、飛機訂票系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)特點：系統(tǒng)對外部的信號必須能及時響應(yīng)要求高可靠性和安全性，效率則放在第二位系統(tǒng)整體性強不要求很強的“會話”能力42謝謝欣賞2019-7-8實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)：對用戶（外部）的請求，實時操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

計算機網(wǎng)絡(luò):

計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是互連起來的計算機的集合。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：基于計算機網(wǎng)絡(luò)、在各種計算機操作系統(tǒng)上、按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的軟件,包括網(wǎng)絡(luò)管理、通訊、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。目標(biāo)：相互通訊及資源共享43謝謝欣賞2019-7-8網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò):網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：43謝謝欣賞201分布式系統(tǒng)分布式系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)更高級的形式,它保持了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的全部功能。硬件上與計算機局域網(wǎng)沒有任何區(qū)別。關(guān)鍵是軟件。特征: 1.統(tǒng)一性： 一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)

2.共享性： 資源進(jìn)一步共享

3.透明性: 在用戶眼中分布式計算機就是一臺計算機

4.自治性: 處于分布式系統(tǒng)的多個主機處于平等地位網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)的主要區(qū)別:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可構(gòu)架于不同的操作系統(tǒng)之上,即在異構(gòu)系統(tǒng)上通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一配置,并不要求透明訪問。集群（Cluster）

由高速局域網(wǎng)連接多臺計算機組成的分布式計算機系統(tǒng)（虛擬計算機系統(tǒng)）。44謝謝欣賞2019-7-8分布式系統(tǒng)分布式系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)更高級的形式,它保持了網(wǎng)絡(luò)嵌入式操作系統(tǒng)什么是嵌入式系統(tǒng)？在各種設(shè)備、裝置或系統(tǒng)中，完成特定功能的軟硬件系統(tǒng)它們是一個大設(shè)備、裝置或系統(tǒng)中的一部分，這個大設(shè)備、裝置或系統(tǒng)可以不是“計算機”通常工作在反應(yīng)式或?qū)μ幚頃r間有較嚴(yán)格要求環(huán)境中由于它們被嵌入在各種設(shè)備、裝置或系統(tǒng)中，因此稱為嵌入式系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的OS，稱為嵌入式操作系統(tǒng)45謝謝欣賞2019-7-8嵌入式操作系統(tǒng)什么是嵌入式系統(tǒng)？在嵌入式系統(tǒng)中的OS，稱為嵌嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用智能卡移動通信計算機外設(shè)機頂盒零售設(shè)備印刷機復(fù)印機互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器電話交換設(shè)備46謝謝欣賞2019-7-8嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用智能卡移動通信計算機外設(shè)機頂盒零售設(shè)備印手持系統(tǒng)的特性

完成某一項或有限項功能；不是通用型的內(nèi)存少，處理機速度慢，屏幕小為了減少手持設(shè)備尺寸，使用耗電更小，體積更小，速度更慢的處理器；操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的設(shè)計不能加重處理器的負(fù)擔(dān)有些手持設(shè)備可使用無線技術(shù)，允許遠(yuǎn)程訪問電子郵件和瀏覽網(wǎng)頁47謝謝欣賞2019-7-8手持系統(tǒng)的特性完成某一項或有限項功能；不是通用型的47謝謝48謝謝欣賞2019-7-848謝謝欣賞2019-7-8主要操作系統(tǒng)MicrosoftWindows系統(tǒng)

Unix系統(tǒng)自由軟件Linux和FreeBSD49謝謝欣賞2019-7-8主要操作系統(tǒng)MicrosoftWindows系統(tǒng)49謝謝Windows1.0（1985）Windows2.0（1987）Windows3.0（1990）Windows95（1995）Windows3.xWindowsMe（2000）Windows98（1998）WindowsXP（2001）WindowsNT3.1(NT第1版)（1993）WindowsNT3.51(NT第3版)Windows2000(NT5.0)（2000）WindowsCE（1998）WindowsNT3.5(NT第2版)WindowsNT4.0(NT第4版)（1996）

微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)產(chǎn)品線WindowsVista（2005）50謝謝欣賞2019-7-8Windows1.0（1985）Windows2.0（1第一版(1971年)第三版(1973年)第六版(1975年)SYSTEMIII(1982年)第七版第八版第九版第十版1989年SYSTEMV(1983年)SVR2(1984年)SVR3(1987年)SVR4(1989年)SUNSolarisIBMAIXHPUX1BSD(1978年)2BSD(1978年)3BSD(1979年)4.0BSD(1980年)4.4BSD(1993年)MACH2.5OSF/1(1989年)DECOSF/1DigitalUNIXTru64UNIX

UNIX發(fā)展

51謝謝欣賞2019-7-8第一版(1971年)第三版(1973年)第六版(1975年)Linux和FreeBSDLinux由芬蘭赫爾辛基大學(xué)計算機系大學(xué)生LinusTorvalds，在從1990年底到1991年的幾個月中，為了自己的操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)和后來上網(wǎng)使用而陸續(xù)編寫的。在2001年初LinuxWorld大會前夕推出了Linux2.4內(nèi)核，現(xiàn)在推出了Linux2.6。FreeBSD是美國加利福尼亞洲大學(xué)伯克利分校開發(fā)的支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)的免費操作系統(tǒng)，它基于4.4BSD。52謝謝欣賞2019-7-8Linux和FreeBSD52謝謝欣賞2019-7-8第一章小結(jié)1.操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位2.操作系統(tǒng)的基本概念：定義、特征3.操作系統(tǒng)的基本功能4.操作系統(tǒng)的基本技術(shù)：多道程序設(shè)計技術(shù)、分時技術(shù)5.操作系統(tǒng)的基本類型53謝謝欣賞2019-7-8第一章小結(jié)1.操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位54謝謝欣賞2019-7-854謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)原理

PrinciplesofOperatingSystemxx華中科技大學(xué)計算機學(xué)院55謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)原理

PrinciplesofOperatin

研究方向：

高性能計算及應(yīng)用 （GPU計算、網(wǎng)格計算、集群計算 醫(yī)學(xué)圖像處理、圖像搜索應(yīng)用）計算系統(tǒng)虛擬化聯(lián)系方式：

集群與網(wǎng)格計算湖北省重點實驗室服務(wù)計算技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點實驗室56謝謝欣賞2019-7-8 集群與網(wǎng)格計算湖北省重點實驗室服務(wù)計算技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點使用過程中的問題遇到計算機運行或打開硬盤上的程序的速度變慢，該怎么辦？

原因：硬盤上的卷可能有過多的碎片，可能是由于最近創(chuàng)建了大量的文件或文件夾，或安裝了新軟件。解決方案：如果必要，分析并整理硬盤上的卷碎片。為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？57謝謝欣賞2019-7-8使用過程中的問題遇到計算機運行或打開硬盤上的程序的速度變慢，游戲中的現(xiàn)象

基本配置 推薦配置CPU Pentium3800MHz以上 Pentium41GHz以上內(nèi)存 256M以上 512M以上顯卡 GeForce2以上3D加速卡 Geforce4Ti以上3D加速卡硬盤 3G以上為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？58謝謝欣賞2019-7-8游戲中的現(xiàn)象 基本配置 推薦配置為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)做什么

#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){puts("helloworld");return0;}

為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)讀程序（正文和數(shù)據(jù)地址）->創(chuàng)建子進(jìn)程執(zhí)行（程序映射為進(jìn)程）->分配內(nèi)存、從磁盤讀頁面->系統(tǒng)調(diào)用、尋找字串、轉(zhuǎn)換成像素->寫入存儲映像區(qū)->模擬信號->顯示器發(fā)射電子束輸出操作系統(tǒng)提供一系列服務(wù)： 多任務(wù)，內(nèi)存保護(hù)，內(nèi)存管理， 網(wǎng)絡(luò)，文件存取，設(shè)備控制，用戶界面 錯誤檢測及恢復(fù)系統(tǒng)，硬件控制，安全59謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)做什么#include<stdio.h>為什么操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜的軟件成分涉及到計算機科學(xué)的很多領(lǐng)域計算機體系結(jié)構(gòu)/硬件軟件設(shè)計程序設(shè)計語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法抽象 無限的CPUs、無限的內(nèi)存、單一全球計算能力…

大型、復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計 軟件/硬件、性能、易用性、簡單性綜合權(quán)衡為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？60謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜的軟件成分涉及到計算機科學(xué)的很多領(lǐng)域為什基本目的介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境介紹操作系統(tǒng)原理、設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)介紹操作系統(tǒng)的演化過程、發(fā)展研究動向、新技術(shù)以及新思想介紹各種有代表性的、典型的操作系統(tǒng)實例掌握操作系統(tǒng)的基本理論，具備開發(fā)核心系統(tǒng)軟件的技能，設(shè)計操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng)掌握并行處理的思想方法，加深對使用的OS的理解，有利于深入編程培養(yǎng)分析問題、解決問題的基本能力為后繼課程打好基礎(chǔ)——數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng)61謝謝欣賞2019-7-8基本目的介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境7謝謝欣賞

教材：

操作系統(tǒng)原理(第四版)龐麗萍華中科技大學(xué)出版社

參考教材：

UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計 莫里斯·

貝奇機械工業(yè)出版社

計算機操作系統(tǒng)湯子瀛等西安電子科技大學(xué)出版社

現(xiàn)代操作系統(tǒng)陳向群等譯機械工業(yè)出版社

計算機操作系統(tǒng)教程張堯?qū)W史美林清華大學(xué)出版社

操作系統(tǒng)基礎(chǔ)屠立德屠祁清華大學(xué)出版社62謝謝欣賞2019-7-8教材：

操作系統(tǒng)原理(第四版)龐麗萍華中科技大學(xué)出應(yīng)用軟件用戶程序操作系統(tǒng)裸機操作系統(tǒng)的工作：（1）程序的執(zhí)行（2）完成與硬件有關(guān)的工作（3）完成與應(yīng)用無關(guān)的工作（4）計算機系統(tǒng)的效率與安全問題操作系統(tǒng)課程特點涉及面廣錯綜復(fù)雜實踐性強怎樣學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)深入理解教學(xué)內(nèi)容獨立完成練習(xí)題做好階段復(fù)習(xí)理論聯(lián)系實際63謝謝欣賞2019-7-8應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)裸機操作系統(tǒng)的工作：操作系統(tǒng)課程特點怎樣學(xué)習(xí)講課學(xué)時安排章節(jié)內(nèi)容學(xué)時第一章緒論4第二章操作系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)4第三章用戶界面6第四章并發(fā)處理14第五章資源分配與調(diào)度2第六章處理機調(diào)度3第七章主存管理6第八章輸入/輸出管理4第九章文件系統(tǒng)5習(xí)題課452＋12+4/464謝謝欣賞2019-7-8講課學(xué)時安排章節(jié)內(nèi)容學(xué)時第一章緒論4第二章操作系統(tǒng)的成績評定教學(xué)方式：

多媒體講授、作業(yè)、上機，課程設(shè)計考試方式：閉卷筆試成績評定： 平時成績=作業(yè)+上機 最終成績=平時30%+考試70%65謝謝欣賞2019-7-8成績評定教學(xué)方式：11謝謝欣賞2019-7-8第一章緒論（一）操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展（三）操作系統(tǒng)的定義（四）操作系統(tǒng)的功能（五）操作系統(tǒng)的基本類型66謝謝欣賞2019-7-8第一章緒論（一）操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)

（層次結(jié)構(gòu)）軟件硬件及固件（裸機）應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件編輯軟件、編譯軟件操作系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)提高系統(tǒng)效率方便用戶使用裸機（硬件）是僵尸

軟件是幽靈67謝謝欣賞2019-7-8計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)

（層次結(jié)構(gòu)）軟件硬件及固件（裸機管理信息系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、

銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、

CAD系統(tǒng)、數(shù)字計算軟件包…管理信息系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、

銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、

CAD系統(tǒng)、數(shù)字計算軟件包…語言編譯程序、連接裝配程序、

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件…操作系統(tǒng)（一）操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位計算機硬件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件支撐軟件用戶用戶用戶用戶與硬件的關(guān)系：

控制CPU的工作、

訪問存儲器、

設(shè)備驅(qū)動、中斷處理與用戶及應(yīng)用程序的關(guān)系：

提供方便的用戶界面、

提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)68謝謝欣賞2019-7-8管理信息系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、

銀行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、

CA（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目標(biāo)：

充分利用硬件， 提供更好的服務(wù)手工操

作階段批處理聯(lián)機

批處理脫機

批處理執(zhí)行

系統(tǒng)操作系統(tǒng)形成多道程序系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)分時系統(tǒng)實時系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)69謝謝欣賞2019-7-8（二）操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展操作系統(tǒng)發(fā)展是隨著計算機硬件技術(shù)的第1階段手工操作階段

硬件非常昂貴，沒有操作系統(tǒng)算題過程人工把源程序用穿孔機穿制在卡片或紙帶上將準(zhǔn)備好的匯編解釋程序或編譯系統(tǒng)裝入計算機匯編程序或編譯系統(tǒng)讀入人工裝在輸入機上的穿孔卡或穿孔帶執(zhí)行匯編過程或編譯過程，產(chǎn)生目標(biāo)程序，并輸出目標(biāo)卡片迭或紙帶通過引導(dǎo)程序把裝在輸入機上的目標(biāo)程序讀入計算機啟動目標(biāo)程序執(zhí)行，從輸入機上讀入人工裝好的數(shù)據(jù)卡或數(shù)據(jù)帶產(chǎn)生計算結(jié)果，執(zhí)行結(jié)果從打印機上或卡片機上輸出70謝謝欣賞2019-7-8第1階段手工操作階段

第1階段手工操作階段

硬件非常昂貴，沒有操作系統(tǒng)特點：工作效率極低：手工操作的慢速度與機器處理的高速度每一用戶都要自行編寫涉及到硬件的源代碼工作量大，難度高，易出錯，需要大量人力和物力獨占性、串行性問題：人機矛盾 機器速度計算所需時間人工操作時間操作時間:機器運行時間

1萬次/秒 1小時 3分鐘 1:20 60萬次/秒 1分鐘 3分鐘 3:171謝謝欣賞2019-7-8第1階段手工操作階段

第2階段單道批處理階段

硬件昂貴，人力便宜，單任務(wù)自動批處理簡單批處理：裝入程序、運行、打印結(jié)果、撤出、再重復(fù)用戶把作業(yè)（卡片或磁帶）交給負(fù)責(zé)調(diào)度的操作員（系統(tǒng)管理員），由操作員按作業(yè)類型分類編成一個作業(yè)序列，送到輸入設(shè)備上。常駐監(jiān)督程序自動地裝入程序、運行、撤出作業(yè)（1）聯(lián)機批處理（2）脫機批處理（3）執(zhí)行系統(tǒng)72謝謝欣賞2019-7-8第2階段單道批處理階段

硬件昂貴，人力便宜，批處理1.聯(lián)機批處理特點：有監(jiān)督程序，作業(yè)自動過渡問題：CPU高速與IO慢速的矛盾解決：由衛(wèi)星機負(fù)責(zé)IO2.脫機批處理特點：主機與衛(wèi)星機并行操作問題：調(diào)度不靈活，保護(hù)問題解決：硬件技術(shù)的發(fā)展——

通道技術(shù)、中斷技術(shù)73謝謝欣賞2019-7-8批處理1.聯(lián)機批處理19謝謝欣賞2019-7-83.執(zhí)行系統(tǒng)：定義：

借助于通道與中斷技術(shù)，由主機控制I/O工作。原有的監(jiān)督程序不僅要負(fù)責(zé)調(diào)度作業(yè)自動的運行，而且還要提供I/O控制功能。它常駐內(nèi)存，稱為執(zhí)行系統(tǒng)。特點：主機、外設(shè)并行操作；增加了保護(hù)能力問題：處理機仍有空閑等待現(xiàn)象硬件基礎(chǔ)：60年代計算機硬件獲得兩個重大的進(jìn)展

I/O中斷:由I/O部件操作完成后通知處理機運行相應(yīng)的處理程序.

通道:能夠自主控制外設(shè)可與處理機并行工作的、交換數(shù)據(jù)的I/O裝置(控制器).74謝謝欣賞2019-7-83.執(zhí)行系統(tǒng)：硬件基礎(chǔ)：60年代計算機硬件獲得兩個重大的磁盤通道主機通道通道卡片機打印機SPOOLing系統(tǒng)圖示用磁盤設(shè)備作為主機的直接輸入輸出設(shè)備,即主機從磁盤選取作業(yè)運行,結(jié)果也存在磁盤中.相應(yīng)的通道則負(fù)責(zé)磁盤與慢速外設(shè)的傳輸.利用通道和中斷機制,作業(yè)的輸入輸出與作業(yè)在處理機上的運行可很好并行起來75謝謝欣賞2019-7-8磁盤通道主機通道通道卡片機打印機SPOOLing系統(tǒng)圖示用磁作業(yè)1作業(yè)n預(yù)輸入程序作業(yè)調(diào)度程序緩輸出程序井管理讀程序井管理寫程序作業(yè)的執(zhí)行作業(yè)1結(jié)果作業(yè)n結(jié)果打印機輸入機作業(yè)1信息作業(yè)n信息:作業(yè)1結(jié)果作業(yè)n結(jié)果:輸入井輸出井磁盤:SPOOLing系統(tǒng)結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)備76謝謝欣賞2019-7-8作業(yè)1作業(yè)n預(yù)輸入程序作業(yè)調(diào)度程序緩輸出程序井管理作業(yè)作業(yè)1第3階段

多道批處理階段

硬件較以前便宜，人力昂貴處理過程

在內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序在管理程序控制之下，相互穿插地運行，處理機和外設(shè)盡量處于忙碌狀態(tài)交互式分時處理一臺計算機，多個便宜終端所有用戶可與系統(tǒng)立即交互調(diào)試比較方便77謝謝欣賞2019-7-8第3階段多道批處理階段

多道程序設(shè)計技術(shù)78謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù)24謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù)

多道程序設(shè)計技術(shù)是在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序，在管理程序的控制下相互穿插地運行。當(dāng)某道程序因某種原因不能繼續(xù)運行下去時（如等待外部設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)），管理程序便將另一道程序投入運行。

多道運行的特征:

多道宏觀上并行微觀上串行效果提高效率：增長了單位時間的算題量，但對每道程序來說，卻延長了計算時間提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐率：以犧牲用戶的響應(yīng)時間為代價79謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù) 多道程序設(shè)計技術(shù)是在計算機內(nèi)存中同時存放幾多道程序設(shè)計技術(shù)甲、乙兩道程序，獨占計算機單道運行時每道花一個小時，若此時處理器利用率為30％，粗略地說，甲(或乙)程序執(zhí)行時所需要的處理器時間為：1小時×30％＝18分鐘如果按多道程序設(shè)計方法運行，處理器的利用率將達(dá)50％，即提供36分鐘的CPU時間，約要運行72分鐘。加上系統(tǒng)開銷，若共花80分鐘。比較單道和采用多道程序設(shè)計技術(shù)分別運行兩道程序的效率和響應(yīng)時間。采用多道程序設(shè)計方法后可以提高效率：

(120-80)／120≈33％單道運行，花60分鐘就可得到結(jié)果;多道運行時，卻要花80分鐘才有結(jié)果，延長了20分鐘，即延長了33％的時間。

(80-60)/60=33%80謝謝欣賞2019-7-8多道程序設(shè)計技術(shù)甲、乙兩道程序，獨占計算機單道運行時每道花一分時技術(shù)與分時處理分時技術(shù)：

把處理機的響應(yīng)時間分成若干個大小相等（或不相等）的時間單位，稱為時間片，每個終端用戶獲得CPU，就等于獲得一個時間片，該用戶程序開始運行，當(dāng)時間片到（用完），用戶程序暫停運行，等待下一次運行。分時計算機系統(tǒng)： 由于中斷技術(shù)的使用，使得一臺計算機能連接多個用戶終端，用戶可通過各自的終端使用和控制計算機，我們把一臺計算機連接多個終端的計算機系統(tǒng)稱為分時計算機系統(tǒng)，或稱分時系統(tǒng)。81謝謝欣賞2019-7-8分時技術(shù)與分時處理分時技術(shù)：27謝謝欣賞2019-7-8實時處理什么是“實時”計算機對外來的信息能夠以足夠快的速度進(jìn)行處理，并且在被控對象允許的時間范圍內(nèi)作出快速反應(yīng)。實時處理以快速反應(yīng)為特征，對實時信號能在截止期限之內(nèi)處理并作出反應(yīng)。82謝謝欣賞2019-7-8實時處理什么是“實時”28謝謝欣賞2019-7-8第4階段操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展

硬件非常便宜、人力昂貴嵌入式操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)并行操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)83謝謝欣賞2019-7-8第4階段操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展

硬件非常便宜、人力昂貴嵌（三）操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合——

以盡量有效合理方式組織和管理計算機的軟硬件資源，合理的組織計算機的工作流程，控制程序的執(zhí)行并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活，方便，有效的使用計算機，使整個計算機系統(tǒng)能高效的運行。資源共享：多個計算任務(wù)對計算機系統(tǒng)資源的共同享用。資源競爭：多個計算任務(wù)對計算機系統(tǒng)資源的爭奪。84謝謝欣賞2019-7-8（三）操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)做什么仲裁者（協(xié)調(diào)者）使多個應(yīng)用程序/用戶高效，公平地一起工作保護(hù)用戶不互相干擾管理程序硬件平臺擴展為運行平臺運行平臺是承載應(yīng)用程序的載體幻覺制造者提供硬件的高層界面，取消硬件限制操作系統(tǒng)提供無限的內(nèi)存、無限的CPU管理者有效合理地分配資源，保護(hù)用戶不受侵犯提供安全、保密措施標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供者提供每個用戶需要的標(biāo)準(zhǔn)工具如標(biāo)準(zhǔn)庫、窗口系統(tǒng)85謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)做什么仲裁者（協(xié)調(diào)者）31謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)是一個大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計算機的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制并協(xié)調(diào)并發(fā)活動，實現(xiàn)信息的存取和保護(hù)。它提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)使整個計算機系統(tǒng)實現(xiàn)了高效率和高度自動化。操作系統(tǒng)是整個計算機系統(tǒng)的核心。

操作系統(tǒng)的定義86謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)是一個大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計算機的全部軟、硬件資源操作系統(tǒng)的特征并發(fā)：系統(tǒng)中同時存在多個程序處理多個同時性活動宏觀上：這些程序是同時在執(zhí)行的微觀上：任何時刻只有一個程序在執(zhí)行，即微觀上這些程序在CPU上輪流執(zhí)行共享：多個計算任務(wù)對系統(tǒng)資源的共同享用操作系統(tǒng)與多個用戶的程序共同使用計算機系統(tǒng)中的資源（共享有限的系統(tǒng)資源）操作系統(tǒng)要對系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用資源在一個時間段內(nèi)交替被多個進(jìn)程所用不確定性：操作系統(tǒng)能處理大量的、隨機的事件序列，使各用戶的計算任務(wù)正確地完成。87謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)的特征并發(fā)：系統(tǒng)中同時存在多個程序處理多個同時性活動虛擬性虛擬性：操作系統(tǒng)的一種管理技術(shù)，把物理上的一個實體變成邏輯上的多個對應(yīng)物，或把物理上的多個實體變成邏輯上的一個對應(yīng)物的技術(shù)通過多道程序和分時技術(shù)，將物理上的一個CPU變成邏輯上的多個CPU通過Spooling技術(shù)把物理上的一臺獨占設(shè)備變成邏輯上的多臺虛擬設(shè)備通過窗口技術(shù)把物理上的一個屏幕變成邏輯上的多個虛擬屏幕虛擬存儲器把物理上的多個存儲器(主存和輔存)變成邏輯上的一個虛存88謝謝欣賞2019-7-8虛擬性虛擬性：操作系統(tǒng)的一種管理技術(shù)，把物理上的一個實體變成（四）操作系統(tǒng)的功能虛擬機觀點裸機：沒有裝配任何軟件的計算機稱為裸機。虛擬機：裝配有相應(yīng)軟件的機器稱為虛擬機。命令解釋、圖形用戶界面、用戶程序系統(tǒng)調(diào)用文件系統(tǒng)處理機調(diào)度、內(nèi)存管理設(shè)備驅(qū)動，中斷處理裸機89謝謝欣賞2019-7-8（四）操作系統(tǒng)的功能虛擬機觀點命令解釋、圖形用戶界面、用戶程操作系統(tǒng)的資源管理功能處理機存儲器I/O設(shè)備軟件資源處理機

管理存儲器

管理設(shè)備

管理文件

系統(tǒng)系統(tǒng)資源操作系統(tǒng)功能模塊

把操作系統(tǒng)看成一個資源管理器。換句話說，從資源管理的角度看操作系統(tǒng)有如下四個功能：90謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)的資源管理功能處理機存儲器I/O設(shè)備軟件資源處理機

操作系統(tǒng)的資源管理功能一處理機分配

1.制定調(diào)度策略（調(diào)度原則）

2.給出調(diào)度算法

3.具體的實施處理機分派二存儲器管理

1.存儲分配和存儲無關(guān)性

2.存儲保護(hù)

3.存儲擴充三設(shè)備管理

1.設(shè)備無關(guān)性

2.設(shè)備分配

3.設(shè)備的傳輸控制四軟件資源管理

為用戶提供一種簡便、統(tǒng)一的存取和管理信息的方法，解決信息的共享、數(shù)據(jù)的存取控制和保密等問題。91謝謝欣賞2019-7-8操作系統(tǒng)的資源管理功能一處理機分配三設(shè)備管理37謝謝欣賞（五）操作系統(tǒng)的類型

批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)92謝謝欣賞2019-7-8（五）操作系統(tǒng)的類型批處理操作系統(tǒng)38謝謝欣賞2019-7多道批處理系統(tǒng)在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)，就形成了批量操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)把用戶提交的作業(yè)成批地送入計算機內(nèi)存，然后由作業(yè)調(diào)度程序自動地選擇作業(yè)運行。優(yōu)點： 縮短作業(yè)之間的交接時間，減少處理機的空閑等待時間，提高系統(tǒng)的吞吐量缺點： 用戶響應(yīng)時間較長。用戶既不能了解自己程序的運行情況，也不能控制計算機。

批處理系統(tǒng)

VS.多核系統(tǒng)?93謝謝欣賞2019-7-8多道批處理系統(tǒng)在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)，就形成了批特點：多路調(diào)制性：眾多聯(lián)機用戶可同時使用同一臺計算機獨占性：各終端用戶感覺到自己獨占了計算機交互性：用戶與計算機之間可進(jìn)行“會話”分時操作系統(tǒng)94謝謝欣賞2019-7-8特點：分時操作系統(tǒng)40謝謝欣賞2019-7-8批處理操作系統(tǒng)vs.分時操作系統(tǒng)目標(biāo)不同

適應(yīng)作業(yè)的性質(zhì)不同

資源使用率不同

作業(yè)控制方式不同95謝謝欣賞2019-7-8批處理操作系統(tǒng)vs.分時操作系統(tǒng)目標(biāo)不同41謝謝欣賞201實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)：對用戶（外部）的請求，實時操作系統(tǒng)能在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢。實時操作系統(tǒng)的類型：實時控制：工業(yè)過程控制、防空系統(tǒng)等實時信息處理：情報檢索和查詢、飛機訂票系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)特點：系統(tǒng)對外部的信號必須能及時響應(yīng)要求高可靠性和安全性，效率則放在第二位系統(tǒng)整體性強不要求很強的“會話”能力96謝謝欣賞2019-7-8實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)：對用戶（外部）的請求，實時操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

計算機網(wǎng)絡(luò):

計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是互連起來的計算機的集合。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：基于計算機網(wǎng)絡(luò)、在各種計算機操作系統(tǒng)上、按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的軟件,包括網(wǎng)絡(luò)管理、通訊、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。目標(biāo)：相互通訊及資源共享97謝謝欣賞2019-7-8網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計算機