第7章 操作系统概述

第2篇操作系统第7章操作系统概述教学要求：掌握操作系统的概念、特征、功能，熟悉操作系统的用户界面，了解常见的操作系统教学重点：操作系统的概念、功能教学难点：操作系统的功能教学内容：7.1操作系统基础7.2操作系统的功能7.3常见的操作系统7.1操作系统基础7.1.1操作系统的概念操作系统是最贴近硬件的系统软件，管理计算机的软硬件资源，并且提供用户和计算机的交互界面，是用户和计算机的接口。功能：■对计算机系统的软、硬件资源进行合理的调度和分配，改善资源的共享和利用状况，最大限度地发挥计算机系统的工作效率，即提高计算机系统在单位时间内处理任务的能力。■操作系统还提供用户和计算机的友好交互界面。■操作系统是用户和计算机的接口。7.1.3操作系统的分类1、按与用户对话的界面分为：命令行界面操作系统和图形用户界面操作系统2、按能够支持的用户数为标准：单用户操作系统和多用户操作系统3、按能否运行多个任务为标准分为：单任务操作系统和多任务操作系统7.1.2操作系统的特征1.并发性：多个活动在同一时间间隔内进行。2.共享性：资源被多个任务共用。3.异步性：各程序的执行过程有各自的起始和终止。4、按系统的功能分为：①批处理操作系统②分时操作系统③实时操作系统④网络操作系统7.1.4操作系统的用户界面1.命令界面：键盘命令2.图形界面：窗口菜单3.系统调用界面(程序界面)用户在自己的程序中使用系统调用，从而获得系统更基层的服务。系统提供处理机执行状态，分为：系统态和用户态。7.1.5操作系统的发展1.人工阶段2.管理程序阶段3.操作系统阶段7.2操作系统的功能操作系统的主要功能是对系统的所有软、硬件资源进行合理而有效的管理和调度,提高计算机系统的整体性能。包括：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理等。7.2.1处理机管理进程就是一个正在执行的程序。1、进程特征①动态性②并发性③独立性④异步性2、进程的状态与调度①就绪状态②执行状态③挂起状态3、线程线程又称为轻量级的进程，用来描述进程内的执行情况，是操作系统分配CPU的基本单位。分为：核心级线程和用户级线程。核心级线程：由操作系统支持。比用户级线程具有更高的优先级，能优先获得CPU时间。用户级线程：由用户创建。7.2.2作业管理作业：是指用户在一次计算或一次事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集合。包括：从输入设备接收数据、执行指令、给输出设备发出信息，以及把程序和数据从外存传送到内存，或从内存传送到外存。作业调度要完成的工作：①建立作业控制块表格，记录各作业状况。②选取某个作业，并分配输入输出资源。③将选取作业调入内存，为之创建进程，由进程调度安排运行。④进程结束后，作业调度程序收回该作业的资源、撤消相关的进程等。7.2.3存储管理1、存储器分配（1）存储分配为进程分配存储空间；静态分配和动态分配（2）存储保护防止程序相互干扰；硬、软件结合实现（3）存储共享多个作业共同使用同一存储空间解决存储空间不足（4）存储扩充在不增加物理内存的情况下向用户提供海量存储空间2、虚拟内存3、地址的转换4、信息的保护7.2.4文件管理文件是一组相关信息的组合。在计算机系统中，所有的程序和数据都以文件的形式存放在计算机的外存储器上。1.文件概述⑴文件名文件名是存取文件的依据。组成部分：文件主名和扩展名。⑵文件类型文件的扩展名表示文件的类型。可执行文件：.EXE.COMWord文件：.DOCExcel文件：.XLSPowerPoint文件：.PPT压缩文件：.ZIP、RAR网页文件：.HTM.HTML图像文件：.BMP.JPG.GIF声音文件：.WAV.MP3.MID流媒体文件：.WMV.RM.QT⑶文件属性只读：只能读，不能修改或删除，起保护文件作用。隐藏：一般情况下不显示或者显示为浅色。存档：新建文件或修改文件都有“存档”属性。⑷文件操作常用文件操作：建立、打开、写入、删除、属性更改等。2.目录结构⑴磁盘分区⑵目录结构：有效管理和使用文件。目录登记文件，实现文件按名存取，共享与保护⑶目录路径：实现对文件的具体访问分为：绝对路径和相对路径。3.Windows文件系统Windows支持3种文件系统：FAT、FAT32、NTFS。4.Unix文件系统没有磁盘驱动器，只有一个根目录root。5.Linux文件系统Linux操作系统可以安装各种类型的文件系统，例如Linux文件系统、Windows、Unix文件系统。7.2.5设备管理1.设备驱动程序2.即插即用（plugandplay）3.集中管理4.提高使用效率7.3常见的操作系统1.DOS:是微软公司研制的、配置在个人计算机上的单用户命令行界面操作系统。2.Windows：是基于图形用户界面的操作系统。3.Unix：具有很好的移植性，可运行在不同类型的计算机上。4.Linux：是一种源代码开放的操作系统。与UNIX兼容，支持多任务、多进程和多CPU。5.OS/2：1987年由IBM公司推出。6.MacOS：最早的基于图形用户界面的操作系统。7.NovellNetware：是一种基于文件服务和目录服务的网络操作系统。结束操作系统的特征1、并发性(Concurrence)：并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。具有此特性的程序称并发程序。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间间隔内宏观上有多道程序同时运行，但在微观上可能是交替或顺序运行的。并行性(parallel）是指两个或多个事件在同一时刻发生。具有此特性的程序称并行程序(parallelprogram)。并行执行意即同时执行并行是一种物理的、或微观的同时性概念并发是一种逻辑的、或宏观的同时性概念单处理机系统不能实现并行，但可实现并发多处理机系统既可实现并发，又可实现并行操作系统特征（续）二、共享性(Ssaring)：是指操作系统与多个用户程序共同使用计算机系统中的资源资源共享方式互斥共享：指某个资源在一段时间内只允许一个作业使用，这种资源称临界资源同时共享：指某个资源在一段时间内允许多个作业同时使用。但这里的同时的概念是宏观的，微观上则可能是交替地对资源进行访问。操作系统特征（续）3、虚拟性（Virtual):虚拟是指将一个物理的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实的后者是虚的，是一种感觉性存在，如虚存、虚网、虚设备、虚文件等。4、异步性(Asynchronism):多道程序环境下，进程以独立的、不可预知的速度向前推进，即为异步运行方式。但只要运行环境相同，作业虽经多次运行，都会得到完全相同的结果。批处理操作系统工作方式：用户将作业交给系统操作员系统操作员将许多用户的作业组成一批作业之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流启动操作系统系统自动、依次执行每个作业最后由操作员将作业结果交给用户卡片早期批处理系统IBM1401IBM7094IBM1401输入磁带磁带机卡片阅读机输出磁带打印机OperatingSystem批处理操作系统特点多道：多道指某个作业占用CPU，若由于某种原因暂时不用CPU，则系统让第二个作业占用CPU成批处理：用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正，并延长开发软件时间，所以适用于成熟的程序。批处理操作系统优缺点-优点：作业流程自动化效率高，吞吐率高吞吐量：单位时间内处理作业的个数-缺点：无交互手段，调试程序困难分时操作系统工作方式:一台主机连接了若干个终端每个终端有一个用户在使用交互式的向系统提出命令请求系统接受每个用户的命令采用时间片轮转方式处理服务请求并通过交互方式在终端上向用户显示结果用户根据上步结果发出下道命令主机终端分时操作系统时间片：操作系统将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务每次服务一个时间片(其特点是利用人的错觉，使人感觉不到)分时操作系统特点多路性交互性“独占”性及时性同时有多个用户使用一台计算机宏观上：是多个人同时使用一个CPU微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU用户根据系统响应结果进一步提出新请求(用户直接干预每一步)用户感觉不到计算机为其他人服务（OS提供虚机器，各个用户的虚机器互不干扰）系统对用户提出的请求及时响应