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操作系统1.ppt

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操作系统概述,操作系统的定义,操作系统的发展,,操作系统的功能,操作系统的特征,操作系统的分类,第二章 操作系统,操作系统的定义,操作系统是计算机系统中直接 控制和管理各种软硬件资源, 以方便用户充分而有效地利用 这些资源的程序的集合.,操作系统的地位,裸机,操作系统,应用程序,操作系统是紧挨硬件的第一层软件,是硬件与其它 软件的接口,是计算机系统的控制和管理中心。,操作系统的发展,发展历史经历三个变化: 从人工操作 到 机器自动处理 人工操作缓慢 机器按照事先编辑好的过程完成任务的转换 从联机I/O 到 脱机I/O CPU速度迅速提高而I/O设备依然缓慢, CPU化大量时间等待设备 输入输出在外围机控制下进行 从单道程序处理 到 多道程序同时处理,操作系统的分类,一、 单道批处理系统 作业成批进入系统后备队列 按照一定的策略调度一个作业在系统中运行 背景: 系统资源十分昂贵 输入速度与CPU的速度不匹配 联机单道批处理没有解决I/O与CPU速度不匹配问题 脱机单道批处理可以使CPU与I/O并行工作,提高效率,单道批处理系统特点: 内存中只保持一道作业运行 作业完成顺序与其进入内存的顺序直接相关,,单道程序系统,用户程序,监督程序,I/O操作,,,,I/O中断请求,,,,,I/O完成,,,,,,,,,,,,,t1,t2,中断处理,I/O启动,二、 多道批处理系统 作业成批进入系统后备队列 按照一定的策略调度多个作业在系统中运行 进一步提高系统吞吐量和利用率,,,,单道程序系统,用户程序,监督程序,I/O操作,,,,I/O中断请求,,,,,I/O完成,,,,,,,,,,,,多道程序系统,程序A,程序B,OS调度,I/O A,I/O B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t1,t1,t2,t2,,多道批处理对资源利用率的提高 提高CPU的利用率 提高内存利用率 提高I/O设备的利用率 多道批处理系统的特点: 多道性 无序性 需要进行两级调度 高级调度: 低级调度:,作业进入内存的顺序与作业完成的顺序不直接相关。,选取多个作业进入内存,在内存中的多个作业之间 完成处理机使用权的切换,小结:批处理系统的特点: 资源利用率高,吞吐量大 能根据作业对系统资源的需求和系统当前状态,充分调度资源。 无交互能力 作业进入系统后,系统自动调度,管理员或用户不干预系统的调度情况,三、 分时系统 分时系统的提出: 解决人机交互,进行及时响应,共享主机 分时系统实现: 按时间片轮转 时间片:作业使用CPU的时间 时间片中断处理,,t,,,,,,,,,,,,,,作业1,2,3,1,2,3,,,,,将时间片划分很小,从一个较长时间看,每一个用户都似乎独享主机 时间片的选择: 太大:及时交互性效果不明显 太小:作业频繁切换,增加系统开销 几十到几百毫秒之间。,分时系统的特点: 多路性 同时连接多台终端 独立性 终端间互不影响 及时性 在人们能接受的时间内响应 交互性 方便的人机对话,四、 实时系统 实时系统的提出: 分时系统的响应往往要等待一个循环周期。 实时系统必须在规定的时间内对用户请求或外部事件及时响应,实时系统特点: 多路性: 多路信息采集,多对象控制 独立性: 信息采集和对象控制是相互独立的 及时性: 有较严格的时间限制,相应时间短 交互性: 主要与管理员进行简单的交互 可靠性: 多级容错,操作系统的特征 并发性、共享性、虚拟性和异步性 一、程序执行的并发性 并行与并发 并行:在某一时刻同时发生 并发:在一段时间内同时发生 程序并发执行可以大大提高资源利用率 在一段时间内多个程序都同时推进完毕,操作系统的特征,操作系统的特征,二、资源的共享性 含义:系统中的资源可供多个并发执行的程序共同使用 互斥共享 某些资源只能互斥访问,如打印机。 系统在一段时间内让多个程序分别访问了互斥资源为共享 同时访问 某些资源允许多个程序同时访问,如屏幕。 系统并发调度多个程序共享资源,操作系统的特征,共享性与并发性的关系——互为条件 (共享)对资源进行有效的管理,使得一个作业在访问I/O设备而不使用CPU时,其他作业可以使用CPU——并发执行 (并发)程序并发执行,系统资源在一段时间内为多个程序共同访问,资源得到了共享——资源的共享,三、对象的虚拟性 虚拟:把一个物理实体通过一定的技术变成若干个逻辑上的对应物。,四、程序执行的异步性(不确定性) 程序之间是以异步的方式推进的。 异步、不确定 可能程序完成的顺序与程序进入内存(系统)的顺序不同 不可预知:程序何时执行、何时暂停、推进进度、完成时间等,四大管理功能与用户接口功能,或五大管理功能 处理机管理 存储器管理 设备管理 文件管理功能 作业管理功能(用户接口),操作系统的功能,
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