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第1章操作系统概述第1页，此课件共58页哦第一章操作系统概述第一章操作系统概述 1.1 什么是操作系统什么是操作系统 1.2 操作系统的形成和发展操作系统的形成和发展 1.3 操作系统的功能操作系统的功能 1.4 操作系统的类型操作系统的类型 1.5 操作系统特性及性能指标操作系统特性及性能指标 1.6 中断系统中断系统 1.8 Windows XP 的结构和特点的结构和特点第2页，此课件共58页哦 1.1.1 计算机系统（重点）计算机系统（重点）1.1.2 操作系统在计算机系统中的地位操作系统在计算机系统中的地位 1.1.3 操作系统的定义操作系统的定义1.1 什么是操作系统什么是操作系统第3页，此课件共58页哦q 完整的计算机系统完整的计算机系统：硬件系统硬件系统组成计算机的各种元件、部件和设备的总称；组成计算机的各种元件、部件和设备的总称；软件系统软件系统机器运行所需的各种程序及其有关的文档资料机器运行所需的各种程序及其有关的文档资料q 软硬件系统的关系软硬件系统的关系 只有硬件系统，而没有配套的软件系统的计算机是只有硬件系统，而没有配套的软件系统的计算机是裸机裸机，计，计算机系统就无法工作。算机系统就无法工作。计算机的软件系统是建立在硬件系统基础之上的，只有将硬件计算机的软件系统是建立在硬件系统基础之上的，只有将硬件系统和软件系统有机地结合起来，才能充分发挥计算机的作用。系统和软件系统有机地结合起来，才能充分发挥计算机的作用。1.1.1 计算机系统计算机系统第4页，此课件共58页哦q 从功能角度，整个计算机系统划分为四个层次：从功能角度，整个计算机系统划分为四个层次：机器层、操作系统层、系统层和应用层机器层、操作系统层、系统层和应用层 1.1.1 计算机系统计算机系统用户系统层机器层操作系统层应用层图图1-1 1-1 计计算机系算机系统统的四个的四个层层次次第5页，此课件共58页哦q 机器层是指裸机机器层是指裸机 它的界面是机器指令系统，与硬件密切相关。它的界面是机器指令系统，与硬件密切相关。操作系统及其外层软件通过执行机器指令访问和控制硬件操作系统及其外层软件通过执行机器指令访问和控制硬件。q硬件体系结构都是冯硬件体系结构都是冯诺依曼型的诺依曼型的原理是原理是“存贮程序与程序控制存贮程序与程序控制”，一般由五类部件组成：控制器、运算器、存贮器、输，一般由五类部件组成：控制器、运算器、存贮器、输入设备和输出设备入设备和输出设备q 传统的计算机硬件系统以传统的计算机硬件系统以CPU为中心为中心 缺点：浪费大量的缺点：浪费大量的CPU时间时间q 现代系统的硬件都是以主存为中心现代系统的硬件都是以主存为中心 优点：使优点：使CPU与与IO设备充分并行地工作，提高硬件资源的利用率设备充分并行地工作，提高硬件资源的利用率。1.1.1 计算机系统计算机系统-机器层机器层第6页，此课件共58页哦中国药科大学计算机教研室操作码操作码 地址码地址码1 地址码地址码2指令执行举例：要求计算简单算术题指令执行举例：要求计算简单算术题 5+4=?5+4=?第7页，此课件共58页哦计算程序文字简写形式计算程序文字简写形式用二进制表示的计算程序用二进制表示的计算程序存储单元地址存储单元地址 存储单元内容存储单元内容00010001001000100011001101000100010101010110011001110111100010005 54 4计算结果计算结果取数指令取数指令加法指令加法指令存数指令存数指令打印输出指令打印输出指令存存储储器器布布局局指令指令第8页，此课件共58页哦q 操作系统操作系统 基本的系统软件，它密切地依赖于计算机硬件，直接管理计算机系统中的各种硬基本的系统软件，它密切地依赖于计算机硬件，直接管理计算机系统中的各种硬件资源和件资源和软件资源软件资源；其主要部分驻留在主存中，称为操作系统的核心或内核其主要部分驻留在主存中，称为操作系统的核心或内核q 操作系统的对内界面：操作系统的对内界面：管理和控制各种硬件资源管理和控制各种硬件资源(包括包括CPUCPU、内存和外设、内存和外设)q 对外界面是：对外界面是：为用户（其它系统软件、应用软件和用户）提供方便服务的一组软件程序集为用户（其它系统软件、应用软件和用户）提供方便服务的一组软件程序集合。合。1.1.1 计算机系统计算机系统-操作系统层操作系统层第9页，此课件共58页哦系统层是指除操作系统以外的所有系统软件。主要有：系统层是指除操作系统以外的所有系统软件。主要有：q汇编程序：将汇编语言编写的源程序翻译成机器语言目标程序的程序。汇编程序：将汇编语言编写的源程序翻译成机器语言目标程序的程序。q编译程序：将高级语言编写的源程序翻译成目标程序的程序。编译程序：将高级语言编写的源程序翻译成目标程序的程序。q编辑程序：特制用户编制源程序、编辑注册表、批处理文件等的文本编辑软编辑程序：特制用户编制源程序、编辑注册表、批处理文件等的文本编辑软件。如件。如CCED、REGEDIT、notepad等，高级语言的编辑程序常出现在其集成开发等，高级语言的编辑程序常出现在其集成开发环境中环境中q调试程序：如调试程序：如debug，也常集成在高级语言的集成开发环境中，也常集成在高级语言的集成开发环境中q系统维护程序：维护系统正常和高效运行使用的工具程序，如系统维护程序：维护系统正常和高效运行使用的工具程序，如windows自带的系统工具、控制面板的程序，还有一些第自带的系统工具、控制面板的程序，还有一些第3方软件，如杀毒软件，超方软件，如杀毒软件，超级兔子、级兔子、PCtools、网络管理的一些黑客软件等等、网络管理的一些黑客软件等等q数据库管理系统：数据库管理系统：MIS的基础，安装的基础，安装MIS系统必须安装的系统软件系统必须安装的系统软件q数据通讯程序：为管理和控制计算机间通讯而设计的程序，如数据通讯程序：为管理和控制计算机间通讯而设计的程序，如windows的的msg等等1.1.1 计算机系统计算机系统-系统层系统层第10页，此课件共58页哦q 应用层是指一些直接为用户服务和使用的应用应用层是指一些直接为用户服务和使用的应用程序、用户程序和服务程序等，它可由用户或专程序、用户程序和服务程序等，它可由用户或专门的软件公司编制。门的软件公司编制。q 它往往是为了特定用户或解决特定问题而开发它往往是为了特定用户或解决特定问题而开发和研制的，如和研制的，如officeoffice、财务管理软件等、财务管理软件等 1.1.1 计算机系统计算机系统-应用层应用层第11页，此课件共58页哦q操作系统是最基本的、核心的系统软件操作系统是最基本的、核心的系统软件 操作系统有效地统管计算机的所有资源操作系统有效地统管计算机的所有资源(包括硬件资源和软件资源包括硬件资源和软件资源)，合理地组织计算机的整个工作流程，以提高资源的利用率，并合理地组织计算机的整个工作流程，以提高资源的利用率，并为用户提供强有力的使用功能和灵活方便的使用环境。为用户提供强有力的使用功能和灵活方便的使用环境。q 操作系统是计算机系统中不可缺少的关键部分操作系统是计算机系统中不可缺少的关键部分 计算机系统绝不能缺少操作系统。计算机系统越复杂，操作系统就愈显计算机系统绝不能缺少操作系统。计算机系统越复杂，操作系统就愈显得重要。得重要。1.1.2 操作系统在计算机系统中的地位操作系统在计算机系统中的地位 第12页，此课件共58页哦 1.2.1 推动操作系统发展的动力推动操作系统发展的动力 1.2.2 操作系统的发展操作系统的发展 1.2 操作系统的形成和发展操作系统的形成和发展第14页，此课件共58页哦补充练习 某计算机系统有一台输入级，一台打印机，某计算机系统有一台输入级，一台打印机，有两道程序同时投入运行，程序有两道程序同时投入运行，程序A先开始先开始运行，程序运行，程序B后运行，程序后运行，程序A的运行轨迹的运行轨迹为：计算为：计算50，打印，打印100，再计算，再计算50，打，打印信息印信息100，结束。程序，结束。程序B的运行轨迹为：的运行轨迹为：计算计算50，输入数据，输入数据80，再计算，再计算100结束，结束，单位为单位为ms（1）两道程序运行时，）两道程序运行时，CPU有无空闲等待有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？若有，在哪段时间内等待？（2）程序）程序AB运行时有无等待现象运行时有无等待现象第21页，此课件共58页哦补充练习在单在单CPU和两台和两台IO设备的多道程序环境下，同时投入三个设备的多道程序环境下，同时投入三个作业运行，他们的执行轨迹如下：作业运行，他们的执行轨迹如下：JOB1:I2(30ms)cpu(10ms)i1(30ms)cpu(10ms)i2(20ms)job2:I1(20ms)cpu(20ms)i2(40ms)Job3:cpu(30ms)i1(20ms)cpu(10ms)i1(10ms)如果如果CPU,I1和和I2都能并行工作，优先级从高到低为都能并行工作，优先级从高到低为123，优，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU,但不抢占但不抢占I1和和I2(1)每个作业从投入到完成分别需要多长时间每个作业从投入到完成分别需要多长时间（2）从投入到完成）从投入到完成CPU的利用率的利用率（3）I2设备的利用率设备的利用率第22页，此课件共58页哦 1.3.1 作业管理作业管理 1.3.2 处理机管理处理机管理 1.3.3 存贮管理存贮管理 1.3.4 设备管理设备管理 1.3.5 文件管理文件管理1.3 操作系统的功能操作系统的功能第24页，此课件共58页哦q在操作系统中，把用户在一次算题过程中要求计在操作系统中，把用户在一次算题过程中要求计算机系统所做的一系列工作的集合称为作业。算机系统所做的一系列工作的集合称为作业。q作业管理是用户与操作系统的接口作业管理是用户与操作系统的接口它负责对作业的执行情况进行系统管理，包括作业的组织，作业的输入它负责对作业的执行情况进行系统管理，包括作业的组织，作业的输入输出，作业调度和作业控制等。输出，作业调度和作业控制等。作业管理提供一个作业控制语言供用户书写作业说明书，同时还为作业管理提供一个作业控制语言供用户书写作业说明书，同时还为操作员和终端用户提供与系统对话的命令语言。操作员和终端用户提供与系统对话的命令语言。1.3.1 作业管理作业管理 第25页，此课件共58页哦q作业调度程序的功能作业调度程序的功能按照系统选定的调度算法，从后备作业队列按照系统选定的调度算法，从后备作业队列中选取一个或多个作业。中选取一个或多个作业。为被选中的作业分配运行时所需要的系统资为被选中的作业分配运行时所需要的系统资源。如分配主存和外设资源。源。如分配主存和外设资源。为被选中的作业开始运行做好一切准备工作。为被选中的作业开始运行做好一切准备工作。第26页，此课件共58页哦作业作业i的周转时间的周转时间Ti定义为：定义为：Ti=Tei-Tsi（其中（其中Tei为作业为作业i的完成时间，的完成时间，Tsi为作业为作业i的提交时间）；的提交时间）；n个作业的个作业的平均周转时间平均周转时间T为：为：T=(T1+T2+Tn)/n 作业作业i的带权周转时间的带权周转时间Wi定义为：定义为：Wi=Ti/Tri（其中（其中Tri为作业为作业i的实际运行时间）的实际运行时间）n个作业的个作业的平均带权周转时间平均带权周转时间W为：为：W=(W1+W2+Wn)/n 第27页，此课件共58页哦 作业调度的算法作业调度的算法-FCFS先来先服务（先来先服务（FCFSFCFS，First Come Firs ServeFirst Come Firs Serve）调度）调度算法是按作业来到的先后次序进行调度的。算法是按作业来到的先后次序进行调度的。作作业业号号提交提交时间时间运行运行时间时间18.02.028.50.539.00.149.50.2第28页，此课件共58页哦短短作作业业优优先先调调度度算算法法是是依依据据每每个个作作业业的的JCB中中提提供供的的运运行行时时间间，每每次次调调度度作作业业时时，总总是是选选取取运运行行时时间间最最短短的的作作业业运运行行。这这种种算算法法对对短短作作业业有有利利，作作业业的的平平均均周周转转时时间间最最佳佳，也也容容易易实实现现，但但它不考虑长作业的利益，有可能使长作业得不到运行的机会。它不考虑长作业的利益，有可能使长作业得不到运行的机会。作业调度的算法作业调度的算法-SJFSJF第29页，此课件共58页哦q响应比高者优先调度算法是介于先来先服务调度算法和短作业优响应比高者优先调度算法是介于先来先服务调度算法和短作业优先调度算法之间的一种折衷的算法。先调度算法之间的一种折衷的算法。q它兼顾了运行时间短和等待时间长的作业，但它兼顾了运行时间短和等待时间长的作业，但算法较复杂算法较复杂，每次调每次调度作业时，要计算各个作业的响应比度作业时，要计算各个作业的响应比。q响应比定义为：响应比定义为：响应比响应比=作业响应时间估计的运行时间作业响应时间估计的运行时间q其中响应时间为作业进人系统后的等待时间加上估计的运行其中响应时间为作业进人系统后的等待时间加上估计的运行时间。因此，响应比可写为：时间。因此，响应比可写为：响应比响应比=1+作业等待时间估计的运行时间作业等待时间估计的运行时间作业调度的算法作业调度的算法-HRNHRN 第30页，此课件共58页哦补充练习：3个作业的提交，运行时间如表所示，若采用响个作业的提交，运行时间如表所示，若采用响应比高者优先调度算法，求作业的平均周转应比高者优先调度算法，求作业的平均周转时间和平均带权周转时间时间和平均带权周转时间作业作业 提交时间提交时间 运行时间运行时间18.02.028.30.538.50.149.00.4第31页，此课件共58页哦q 处理机管理的主要任务：处理机管理的主要任务：组织和协调程序对处理机的争夺使用，管理和控制组织和协调程序对处理机的争夺使用，管理和控制用户任务，以最大限度提高处理机的利用率。用户任务，以最大限度提高处理机的利用率。同时，须给出适当的同时，须给出适当的调度策略和算法，尽量使用户都能调度策略和算法，尽量使用户都能满意，并注重公平。满意，并注重公平。1.3.2 处理机管理处理机管理 第32页，此课件共58页哦 存贮管理模块对内存进行管理，是用户与内存的存贮管理模块对内存进行管理，是用户与内存的接口。接口。主要任务是对内存管理，即内存空间的分配和回收，也包括内存与主要任务是对内存管理，即内存空间的分配和回收，也包括内存与外存交换信息的管理，配合硬件做地址转换和存贮保护的工作，进外存交换信息的管理，配合硬件做地址转换和存贮保护的工作，进行存贮空间的扩充等。行存贮空间的扩充等。当多个用户程序共用一个计算机系统时，它们往往要共用计算机的内当多个用户程序共用一个计算机系统时，它们往往要共用计算机的内存储器，如何把各个用户的程序和数据隔离而互不干扰，又能共享一些存储器，如何把各个用户的程序和数据隔离而互不干扰，又能共享一些程序和数据，这就需要进行存贮空间分配和存贮保护。程序和数据，这就需要进行存贮空间分配和存贮保护。1.3.3 存储管理存储管理 第33页，此课件共58页哦设备管理是用户与外设设备管理是用户与外设(除除CPUCPU和内存外的硬件和内存外的硬件)的接口。的接口。q主要任务是管理各类外部设备主要任务是管理各类外部设备 包括分配、启动和故障处理等，合理地控制包括分配、启动和故障处理等，合理地控制I IO O的操作过程，实现虚拟设的操作过程，实现虚拟设备，最大程度地实现备，最大程度地实现CPUCPU与设备，设备与设备之间的并行工作，提高设备利与设备，设备与设备之间的并行工作，提高设备利用率。用率。q同时，操作系统的设备管理为用户方便使用各种设备提供接口，同时，操作系统的设备管理为用户方便使用各种设备提供接口，用户只需通过一定的命令来使用某个设备即可用户只需通过一定的命令来使用某个设备即可1.3.4 设备管理设备管理 第34页，此课件共58页哦q 文件管理也称信息管理文件管理也称信息管理主要任务是负责文件的存取和管理，以方便用户使用，并提供保证文件安全主要任务是负责文件的存取和管理，以方便用户使用，并提供保证文件安全性的措施。性的措施。q 文件管理是用户与外存的接口文件管理是用户与外存的接口对于任何外村上的文件，都要方便用户使用，便于存取，而且还要保证文件对于任何外村上的文件，都要方便用户使用，便于存取，而且还要保证文件的安全，同时，还要有利于提高系统的效率和资源的利用率等。的安全，同时，还要有利于提高系统的效率和资源的利用率等。1.3.5 文件管理文件管理 第35页，此课件共58页哦 1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统 1.4.2 分时系统分时系统 1.4.3 实时系统实时系统 1.4.4 嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.4 操作系统的类型操作系统的类型第36页，此课件共58页哦多道批处理系统是多道程序系统与批处理系统的结合。多道批处理系统是多道程序系统与批处理系统的结合。q 批处理系统批处理系统 成批处理一些程序的系统成批处理一些程序的系统q 批处理分为联机批处理和脱机批处理两种批处理分为联机批处理和脱机批处理两种 联机批处理：在联机批处理系统中，有一个常驻内存联机批处理：在联机批处理系统中，有一个常驻内存的监督程序，的监督程序，CPU运行它来控制用户作业的运行。运行它来控制用户作业的运行。其其处理过程为：用户将所需解决的问题写成作业，交给处理过程为：用户将所需解决的问题写成作业，交给操作员，操作员有选择地把若干作业合成一批，并把操作员，操作员有选择地把若干作业合成一批，并把一批作业装到输入设备上（如读卡机），接下来就由一批作业装到输入设备上（如读卡机），接下来就由CPU运行监督程序送到外存运行监督程序送到外存（如磁带），再从外存中（如磁带），再从外存中将作业依次调入内存运行，直到全部作业处理完毕。将作业依次调入内存运行，直到全部作业处理完毕。1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统第37页，此课件共58页哦1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统读卡机打印机卫星机输入带输入带输出带输出带主机图1-2 脱机批处理q 脱机批处理脱机批处理第38页，此课件共58页哦q脱机批处理脱机批处理 脱机批处理系统由主机和卫星机组成脱机批处理系统由主机和卫星机组成 卫星机不与主机直接连接，只与外部设备打交道。卫星机不与主机直接连接，只与外部设备打交道。作业通过作业通过卫星机卫星机输入到磁带上，当主机需要输入作业时，就把输输入到磁带上，当主机需要输入作业时，就把输入带从卫星机的磁带机上取下，并装入到主机的磁带机上。入带从卫星机的磁带机上取下，并装入到主机的磁带机上。优点：一、脱机实现输入到外存，实现了卫星机和优点：一、脱机实现输入到外存，实现了卫星机和CPU的并行运行，的并行运行，提高了主机利用率；二、批处理方式摆脱了作业之间的大量手工提高了主机利用率；二、批处理方式摆脱了作业之间的大量手工操作，从而提高了系统吞吐量。操作，从而提高了系统吞吐量。1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统第39页，此课件共58页哦 在批处理系统中，作业运行总是占用一段时间在批处理系统中，作业运行总是占用一段时间的的CPUCPU，然后作一段时间的，然后作一段时间的I IO O，再占用，再占用CPUCPU，再，再I IO O等，这样串行地进行，系统效率得不到充分等，这样串行地进行，系统效率得不到充分提高。提高。一般会出现以下两种情况一般会出现以下两种情况：以计算为主的作业以计算为主的作业(I(IO O量少量少)会使外围设备出现空闲；会使外围设备出现空闲；以以I IO O为主的作业为主的作业(计算量少计算量少)又会造成又会造成CPUCPU的空载的空载。多道程序系统的引入就解决了以上的问题多道程序系统的引入就解决了以上的问题 1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统第40页，此课件共58页哦多道程序系统的主要特征：多道程序系统的主要特征：q多道多道即计算机内存中同时存放几道相互独立的程序；即计算机内存中同时存放几道相互独立的程序；q宏观上并行宏观上并行同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕；运行，但都未运行完毕；q微观上串行微观上串行内存中的多道程序轮流地或分时地占有内存中的多道程序轮流地或分时地占有CPU，交替执行。，交替执行。q相关计算见书相关计算见书P111.4.1 多道批处理系统多道批处理系统第41页，此课件共58页哦多道批处理系统有两个含义多道批处理系统有两个含义q 多道多道指在计算机内存中同时存放多个作业，它们在操作系统的控制下并发执指在计算机内存中同时存放多个作业，它们在操作系统的控制下并发执行，而且在外存中还存放有大量的作业，并组成一个后备作业队列，系行，而且在外存中还存放有大量的作业，并组成一个后备作业队列，系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业调入内统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业调入内存运行，作业运行结束并退出，整个过程均由系统自动实现，从而在系存运行，作业运行结束并退出，整个过程均由系统自动实现，从而在系统中形成了一个自动转接的连续的作业流。统中形成了一个自动转接的连续的作业流。q 批处理批处理指系统向用户提供一种脱机批处理操作方式，即用户与作业之间没有交互作指系统向用户提供一种脱机批处理操作方式，即用户与作业之间没有交互作用，作业一旦进入系统，用户就不能直接干预或控制作业的运行。用，作业一旦进入系统，用户就不能直接干预或控制作业的运行。1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统第42页，此课件共58页哦q 在多道批处理系统中，机器的利用率很高在多道批处理系统中，机器的利用率很高因为作业的输入，作业调度等完全由系统控制，并允许几道程序因为作业的输入，作业调度等完全由系统控制，并允许几道程序同时投入运行，只要合理搭配作业，譬如把计算大的作业和输入同时投入运行，只要合理搭配作业，譬如把计算大的作业和输入输出量大的作业合理搭配，就可以充分利用系统的资源。输出量大的作业合理搭配，就可以充分利用系统的资源。q 多道批处理系统不提供交互操作方式多道批处理系统不提供交互操作方式这给用户带来了很大的不便，人们希望系统提供一种联机操作方式。这这给用户带来了很大的不便，人们希望系统提供一种联机操作方式。这不仅能够缩短程序的开发周期，而且能够充分发挥程序设计人员的主观不仅能够缩短程序的开发周期，而且能够充分发挥程序设计人员的主观能动性。能动性。这就促使了分时系统的出现及发展。这就促使了分时系统的出现及发展。1.4.1 多道批处理系统多道批处理系统第43页，此课件共58页哦分时系统的主要特点表现在：分时系统的主要特点表现在：q协调性协调性就整个系统而言，要协调多个终端用户同时与计算机交互，并完成他们所请求的就整个系统而言，要协调多个终端用户同时与计算机交互，并完成他们所请求的工作。工作。q独占性独占性对用户而言，各个终端用户彼此之间都感觉不到别人也在使用这台计算对用户而言，各个终端用户彼此之间都感觉不到别人也在使用这台计算机，好像只有自己独占计算机一样。机，好像只有自己独占计算机一样。q交互性交互性对系统和用户而言，人与计算机是以对话方式工作的。对系统和用户而言，人与计算机是以对话方式工作的。q共享性共享性对资源而言，对资源而言，宏观上各终端用户共享计算机的各种资源宏观上各终端用户共享计算机的各种资源(尤其是尤其是CPU)CPU)，从微，从微观上看用户在分时观上看用户在分时(按时间片按时间片)使用许多资源。使用许多资源。1.4.2 分时系统分时系统第44页，此课件共58页哦分时系统具有如下优点：分时系统具有如下优点：q 自然操作方式自然操作方式该系统使用户能在较短的时间内采用交互会话工作方式，及时输入、调度、该系统使用户能在较短的时间内采用交互会话工作方式，及时输入、调度、修改和运行自己程序，因而加快了解题周期。修改和运行自己程序，因而加快了解题周期。q 扩大了应用范围扩大了应用范围无论是本地用户，还是远地用户，只要与计算机连上一台终端设备，就可以随时无论是本地用户，还是远地用户，只要与计算机连上一台终端设备，就可以随时随地使用计算机。随地使用计算机。q 便于共享和交换信息便于共享和交换信息远近终端用户均可通过系统中的文件系统彼此交流信息和共享各种文件。远近终端用户均可通过系统中的文件系统彼此交流信息和共享各种文件。q 经济实惠经济实惠用户只须有系统配备的终端，即可完成各种处理任务，可共享大型的具用户只须有系统配备的终端，即可完成各种处理任务，可共享大型的具有丰富资源的计算机系统。有丰富资源的计算机系统。1.4.2 分时系统分时系统第45页，此课件共58页哦实时系统主要具有如下特点：实时系统主要具有如下特点：q 对外部进入系统的信号或信息应能做到实时响应。对外部进入系统的信号或信息应能做到实时响应。q 实时系统较一般的通用系统有规律，许多操作具有一定实时系统较一般的通用系统有规律，许多操作具有一定的可预计性。的可预计性。q 实时系统的终端一般作为执行和询问使用，不具有分时系实时系统的终端一般作为执行和询问使用，不具有分时系统那样有较强的会话能力。统那样有较强的会话能力。q 实时系统对可靠性和安全性要求较高，常采用双工工作实时系统对可靠性和安全性要求较高，常采用双工工作方式。方式。1.4.3 实时系统实时系统第46页，此课件共58页哦实时系统与分时系统的主要差别表现在：实时系统与分时系统的主要差别表现在：q交互能力交互能力分时系统：交互能力较强分时系统：交互能力较强实时系统：大都是具有特殊用途的专用系统，其交互能力受到一定实时系统：大都是具有特殊用途的专用系统，其交互能力受到一定的限制。的限制。q响应时间响应时间分时系统：一般都是以人能接受的时间来确定的，其响应时间一般分时系统：一般都是以人能接受的时间来确定的，其响应时间一般在秒数量级；在秒数量级；实时系统：要求视应用场合而定，主要以控制对象或信息处理实时系统：要求视应用场合而定，主要以控制对象或信息处理过程所能接受的延迟而定，可能是秒级，也可能是毫秒级甚至过程所能接受的延迟而定，可能是秒级，也可能是毫秒级甚至微秒级。微秒级。1.4.3 实时系统实时系统第47页，此课件共58页哦q多道批处理系统、分时系统和实时系统是操作系统的多道批处理系统、分时系统和实时系统是操作系统的三种基本类型。三种基本类型。q但一个实际系统往往兼有它们三者或其中两者的功能，但一个实际系统往往兼有它们三者或其中两者的功能，这就出现了通用操作系统，使之具有更强的处理能力和这就出现了通用操作系统，使之具有更强的处理能力和广泛的适用性。广泛的适用性。批处理系统与分时系统相结合，当系统有分时用户时，系统及时地对他批处理系统与分时系统相结合，当系统有分时用户时，系统及时地对他们的要求给出响应，而当系统暂时没有分时用户或分时用户较少时，系们的要求给出响应，而当系统暂时没有分时用户或分时用户较少时，系统处理不太紧急的批处理作业，以便提高系统资源的利用率。统处理不太紧急的批处理作业，以便提高系统资源的利用率。批处理系统与实时系统相结合，有实时请求则及时进行处理，无实时请批处理系统与实时系统相结合，有实时请求则及时进行处理，无实时请求时则进行批处理。求时则进行批处理。1.4.3 实时系统实时系统第48页，此课件共58页哦嵌入式操作系统嵌入式操作系统（Embedded Operating System，EOS）q EOS负负责责嵌嵌入入系系统统的的全全部部软软、硬硬件件资资源源的的分分配配、调调度度工工作作，控控制制和和协协调调并并发发活活动动，它它必必须须体体现现其其所所在在系系统统的的特特征征，能能够够通通过过装装卸卸某某些些模模块块来来达达到到系统所要求的功能。系统所要求的功能。q 嵌嵌入入式式操操作作系系统统在在系系统统实实时时高高效效性性、硬硬件件的的相相关关依依赖赖性性、软软件件固固态态化化以以及及应应用用的的专专用用性性等等方方面面具具有较为突出的特点。有较为突出的特点。1.4.4 嵌入式操作系统嵌入式操作系统第49页，此课件共58页哦特点：特点：可装卸性可装卸性 强实时性强实时性统一的接口统一的接口操作方便、简单、提供友好的图形操作方便、简单、提供友好的图形GUI提供强大的网络功能，支持提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议协议及其它协议强稳定性，弱交互性强稳定性，弱交互性固化代码固化代码 更好的硬件适应性，也就是良好的移植性更好的硬件适应性，也就是良好的移植性 1.4.4 嵌入式操作系统嵌入式操作系统第50页，此课件共58页哦常见的嵌入式操作系统：常见的嵌入式操作系统：3COM的的Palm OS：市场份额最大：市场份额最大苹果的苹果的Apple Newton Windows CE基于基于Linux开发的其他开发的其他EOS:Android 1.4.4 嵌入式操作系统嵌入式操作系统第51页，此课件共58页哦 1.5.1 操作系统的特性操作系统的特性 1.5.2 操作系统的性能指标操作系统的性能指标 1.5 操作系统的特性及性能指标操作系统的特性及性能指标第52页，此课件共58页哦 由于多道程序系统的出现，使由于多道程序系统的出现，使CPUCPU与与I IO O设备以及其它设备以及其它资源得到充分利用，但也由此带来不少新的复杂问题。资源得到充分利用，但也由此带来不少新的复杂问题。在讨论操作系统的特性时，往往讨论支持多道程序的操在讨论操作系统的特性时，往往讨论支持多道程序的操作系统所具有的一些特性。作系统所具有的一些特性。q并发性并发性并发性又称并行性，是指能同时处理存在的多个平行活动的能力。并发性又称并行性，是指能同时处理存在的多个平行活动的能力。就整个系统来说，由于计算机和就整个系统来说，由于计算机和I IO O操作并行，因此操作系统必须操作并行，因此操作系统必须能控制、管理并调度这些并行的动作。能控制、管理并调度这些并行的动作。1.5.1 操作系统的特性操作系统的特性第53页，此课件共58页哦q共享性共享性共享是指多个计算任务对资源的共同享用。并发活动的目的要求共享资源和共享是指多个计算任务对资源的共同享用。并发活动的目的要求共享资源和信息。信息。与共享有关的问题是资源分配、对数据的同时存取，程序的同时执与共享有关的问题是资源分配、对数据的同时存取，程序的同时执行以及保护程序免遭损坏等。行以及保护程序免遭损坏等。q不确定性不确定性对于同一程序，向其提供相同的初始数据，无论什么时候运行，都应产生相同的对于同一程序，向其提供相同的初始数据，无论什么时候运行，都应产生相同的结果。从这个意义上看，操作系统应当是确定的。结果。从这个意义上看，操作系统应当是确定的。但是在另一方面，它又必须能处理随时可能发生的事件，如多道程序在但是在另一方面，它又必须能处理随时可能发生的事件，如多道程序在运行过程中对资源的要求，程序运行时产生错误的处理，以及外部设备运行过程中对资源的要求，程序运行时产生错误的处理，以及外部设备的中断事件均是不确定的。操作系统必须对这类事件进行响应，即要求的中断事件均是不确定的。操作系统必须对这类事件进行响应，即要求操作系统能够处理任何一种事件序列，以使各个用户的算题任务正确地操作系统能够处理任何一种事件序列，以使各个用户的算题任务正确地完成。完成。1.5.1 操作系统的特性操作系统的特性第54页，此课件共58页哦 操作系统的性能指标是对系统性能和特征的描述，它与计算机系操作系统的性能指标是对系统性能和特征的描述，它与计算机系统的性能有着密切的联系。统的性能有着密切的联系。主要的性能指标：主要的性能指标：q系统的系统的RSARSARSARSA是指系统的可靠性、可维修性和可用性三者的总称。是指系统的可靠性、可维修性和可用性三者的总称。p可靠性可靠性(R)(R)：指系统能正常工作的时间的平均值：指系统能正常工作的时间的平均值p可维修性可维修性(S)(S)：通常用平均故障修复时间：通常用平均故障修复时间MTRFMTRF来度量，它指从故障发来度量，它指从故障发生到故障修复所需要的平均时间。生到故障修复所需要的平均时间。p可用性可用性(A)(A)：指系统在执行任务的任意时刻能正常工作的概率。它可：指系统在执行任务的任意时刻能正常工作的概率。它可以表示为：以表示为：A=MTBF/A=MTBF/（MTBF+MTRFMTBF+MTRF）由此可见，当由此可见，当MTBFMTBF越大，越大，MTRFMTRF越小，则越小，则A A就越大，即系统能正常工作的就越大，即系统能正常工作的概率就越大概率就越大。1.5.2 操作系统的性能指标操作系统的性能指标 第55页，此课件共58页哦q系统吞吐率系统吞吐率指系统在单位时间内所处理的信息量。指系统在单位时间内所处理的信息量。q系统响应时间系统响应时间指从给定系统输入到开始输出这一段时间间隔。指从给定系统输入到开始输出这一段时间间隔。批处理系统，从作业提交时刻算起批处理系统，从作业提交时刻算起对分时系统，从用户发出终端命令时算起对分时系统，从用户发出终端命令时算起q系统资源利用率系统资源利用率在给定的时间内，系统内的某一资源的实际使用时间在给定的时间内，系统内的某一资源的实际使用时间所占的比例。所占的比例。1.5.2 操作系统的性能指标操作系统的性能指标 第56页，此课件共58页哦q可维护性可维护性主要有两层含义：主要有两层含义：p 一是指在系统运行过程中，不断排除系统设计中遗留下来的错误；一是指在系统运行过程中，不断排除系统设计中遗留下来的错误；p 二是对系统的功能做某些修改或扩充，以适应新的环境或新的要二是对系统的功能做某些修改或扩充，以适应新的环境或新的要求。求。q可移植性可移植性可移植性是指把一个操作系统从一个硬件环境转移到可移植性是指把一个操作系统从一个硬件环境转移到另一个硬件环境所需要的工作量。另一个硬件环境所需要的工作量。1.5.2 操作系统的性能指标操作系统的性能指标 第57页，此课件共58页哦补充练习2有有5个作业个作业ABCDE，按次序依次到达，预计，按次序依次到达，预计运行时间为运行时间为10，6，2，4，8分钟，采用分钟，采用分时系统的时间片轮转调度算法计算作业分时系统的时间片轮转调度算法计算作业的平均周转时间的平均周转时间第58页，此课件共58页哦