计算机操作系统 PPT

以避免信息被窃取或攻击。
二. 多道批处理系统
1.多道程序设计
• 在磁盘上多个作业等待运行排成“后备队列”。
•多道程序 – 内存中同时有多个作业。 -选择(调度)若干作业装入内存(存储管理)。 -运行的作业遇到I/ O请求时, 切换(调度)至内
存中的另一个作业并运行之。 • 增加: 存储管理重定位保护,并发程序设计技术。
3.单道批处理系统的典型代表
•FMS(FORTRAN Monitor System,FORTRAN监控系统)
•IBMSYS（IBM为7094机配备的操作系统）
这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保护和简单 的批处理构成
卡
卡片
片
阅
读
机
IBM 1401
磁带机
早期批处理系统
打 印 机
IBM 7094
该进程告诉窗口系统它要显示字符串
窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符 串转换成像素
窗口系统将像素写入存储映像区
视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显 示器（重画屏幕）, 显示器发射电子束
用户在屏幕上看到 hello world
二. 为什么学习操作系统?
综合—宏观层面
技术、经济、政治、…
硬件非常昂贵, 人工操作, 没有操作系统
1. 人工操作方式：
控制台
一个用户
• 一次完成一个功能
（计算，I/O，用户操作三者串行）
• 程序通过穿孔机或卡片Leabharlann Baidu入
• 用户在控制台前调试程序
50年代早期
出现了穿孔卡片 程序写在卡片上然后读入计算机
缺点：
(1) 上机用户独占计算机的全部资源, 资源利 用率低, 工作效率非常低。 (2) CPU 等待人工操作。 (3) 每个用户都要自行编写涉及到硬件的源 代码。工作量大, 难度高, 易出错。 出现两个矛盾：
习题：p25 1, 2
课后思考题 1. 谈谈你对操作系统的初步认识 2. 你对学习操作系统课程有什么样的希望和 要求？你打算这样来学习这门课？
1.2 操作系统的发展过程
操作系统是随着计算机硬件技术、 软件技术的发展而发展的。
目标：充分地利用资源 更好的提供服务
1.2.1 无操作系统的操作方式
真空管计算机时代
实践性强（从实践总结出原理）
涉及面广（并行程序，性能问题，结构问 题，程序方法论，软件工程，等等）
错综复杂：纵横交叉 注意学习方式的变化
教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容
善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案
操作系统检查字符串的位置是否正确 操作系统找到字符串被送往的设备, 该设备是一个 伪终端, 由一个进程控制 操作系统将字符串送给该进程
专业—微观层面
计算机领域
• 设计操作系统 或者 修改现有的系统
存在人们意识不到的大量“操作系统” 嵌入式系统(Embedded OS）
• 加深对使用的OS的理解，有利于深入编程
用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道
• 编程时借鉴操作系统的设计思想和算法
操作系统中的许多概念和技巧可推广 到其他领域
单道批处理过程
2. 单道批处理系统的特征
• 自动性:磁带上一批作业能自动逐个依次运行
• 顺序性:作业顺序进入内存,执行与完成的顺序 和调入的顺序完全相同。
• 单道性:内存中仅有一道程序,只有该程序完成 或发生异常时,才调入后继程序进入内存运行。 一个用户独占全部资源CPU负责计算，也负责
传输, CPU与外设速度不匹配 CPU与I/O串行资源利用率仍然很低。
一. 单道批处理系统
用户把程序(卡片)交给系统管理员,他把一批 作业以脱机方式输入到磁带上,常驻监督程序 (Moniter)对这批作业一个接一个连续处理。
1. 单道批处理系统处理过程：
重复进行
装入程序、运行、打印结果、撤出
开始
是 有作业？ 否
终止
运行 目标程序
把作业的源 程序转换为
目标程序
是 有错吗？ 否 装配 目标程序
• 选择购买操作系统 • 我们并不总使用微软Windows
四、操作系统的性能指标
1. 系统的RSA 可靠性(Reliability):用平均无故障时间(MTBF)度量 可维修性(Serviceability):用平均故障修复时间度量 可用性 (Availability):正常工作的概率
2. 系统吞吐量: 单位时间完成的作业数 3. 系统响应时间: 从输入到回应所需时间 4. 资源利用率:资源(CPU,内存,I/O设备)实际使用比例 5. 可维护性: 改错、改变功能、扩充功能 6. 可移植性: 将OS移植到另以机型所需工作量 7. 方便用户: 用户界面友好，使用灵活方
IBM 1401
输入磁带
输出磁带
Operating System
基本控制卡片 是现代作业控制语言和命令解释器的先驱
•在IBM 7094机上, 若当前作业因等待I/O而暂停， CUP只能踏步直至该I/O完成。 对于CPU操作密集的科学计算问题, 浪费时间少。 对于商业数据处理, I/O等待时间常占80-90％。 • 解决办法 多道程序设计技术(multiprogramming) 将内存分几个部分, 每部分放不同的作业。 当一个作业等待I/O时,另一个作业可以使用CPU。 注意：在主存中同时驻留多个作业需要进行保护,
第1章 操作系统引论
1.0 引言
教材
计算机操作系统 汤子赢
参考教材
操作系统设计与实现 王鹏等译
电子工业出版社
现代操作系统
陈向群等译 机械工业出版社
操作系统教程
王素华
人民邮电出版社
计算机操作系统教程 张尧学,史美林 清华大学出版社
操作系统教程
孟庆昌 西安电子科技大学出版社
操作系统课程的特点：
采用缓冲, DMA, 中断处理 • 多道程序共享资源,提高CPU、内存和I/O设备的 利用率。增加系统吞吐量。
单道：
用户程序 监督程序
I/O请求 启动I/O
I/O请求 I/O完成
I/O操作
t
多道：
程序A A:I/O请求 A:I/O
人机矛盾—人低速与机器高速 CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾。
2. 脱机I/O方式
习题 p25 4
为了解决这两个矛盾，50 年代末出现了 脱机I/O方式, I/O设备由外围机控制。减少了
CPU的空闲时间，提高了 I/O 速度
输入设备
外围机
磁盘
主机
外围机
输出设备
1.2.2 批处理
为了提高资源利用率和系统吞吐量