计算机操作系统课件-第一章.ppt

1 操作系统 第一章 操作系统引论第一章操作系统引论操作系统的概念操作系统的历史 操作系统的类型 操作系统的功能和特征 操作系统的硬件环境操作系统的结构设计2 操作系统 第一章 操作系统引论第一章 操作系统引论1.1 操作系统的概念一、计算机系统的组成1计算机系统是由硬件和软件两部分组成。中央处理机（中央处理机（CPU）硬件子系统硬件子系统 存储器存储器 裸机裸机计算机系统计算机系统 输入输出设备输入输出设备 操作系统操作系统 系统程序系统程序 程序设计语言程序设计语言 软件子系统软件子系统 编译程序编译程序 应用程序应用程序3 操作系统 第一章 操作系统引论硬硬件件部部分分：构构成成了了系系统统本本身身和和用用户户作作业业赖赖以以活活动动的的物物质质基基础础 和环境。和环境。系统软件：系统软件：主要管理计算机系统本身的操作；主要管理计算机系统本身的操作；应用软件应用软件:主要解决用户的问题。主要解决用户的问题。2操作系统在计算机系统中的地位和作用 应应 用用 软软 件件 系系 统统 编译软件编译软件 软软 程序设计语言程序设计语言 件件 操作系统操作系统 裸裸 机机4 操作系统 第一章 操作系统引论计算机系统的层次结构操作系统的地位：操作系统的地位：是系统硬件之上的第一层软件，为其他软是系统硬件之上的第一层软件，为其他软件提供单向支撑作用。件提供单向支撑作用。裸机：裸机：没有任何软件支持的计算机。没有任何软件支持的计算机。虚拟机：虚拟机：对裸机功能的首次扩充，把裸机改造成功能更强、对裸机功能的首次扩充，把裸机改造成功能更强、使用更方便的机器。使用更方便的机器。5 操作系统 第一章 操作系统引论二、操作系统的目标1 1、有有效效地地控控制制和和管管理理计计算算机机系系统统中中的的各各种种硬硬件件和和软软件件资资源源，提高计算机系统资源利用率；提高计算机系统资源利用率；2 2、合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能。、合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能。3 3、提提供供一一个个计计算算机机用用户户与与计计算算机机硬硬件件系系统统之之间间的的接接口口，使使计计算机系统更易于使用；算机系统更易于使用；三、操作系统的定义 操作系统操作系统是计算机系统中的一个大型的系统软件，它管是计算机系统中的一个大型的系统软件，它管理和控制计算机系统中的全部软、硬件资源，合理地组织计理和控制计算机系统中的全部软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，为用户应用程序的运行提供一个友好的界算机的工作流程，为用户应用程序的运行提供一个友好的界面和良好的工作环境。面和良好的工作环境。6 操作系统 第一章 操作系统引论一、操作系统的产生 1人工操作阶段 电电子子管管时时代代，计计算算机机的的运运算算速速度度较较慢慢，没没有有操操作作系系统统，人们采用人工操作方式使用计算机。人们采用人工操作方式使用计算机。手工操作计算机手工操作计算机 1.2 操作系统的历史7 操作系统 第一章 操作系统引论2.成批处理阶段 晶晶体体管管时时代代，随随着着中中央央处处理理机机速速度度的的大大幅幅度度提提高高，人人工工操操作作的的慢慢速速度度和和中中央央处处理理机机运运算算的的高高速速度度之之间间出出现现了了矛矛盾盾，即即所所谓谓人人机机矛矛盾盾。为为解解决决这这一一矛矛盾盾，只只有有设设法法去去掉掉人人工操作，实现作业的自动过渡，这样就出现了工操作，实现作业的自动过渡，这样就出现了成批处理。成批处理。监控程序：监控程序：是一个常驻内存的小的核心代码，用于是一个常驻内存的小的核心代码，用于实现各实现各作业之间的自动转接，提高了系统效率。作业之间的自动转接，提高了系统效率。8 操作系统 第一章 操作系统引论例 用户以卡片形式提交作业。9 操作系统 第一章 操作系统引论优点优点:系统吞吐量大系统吞吐量大 资源利用率高。资源利用率高。缺点缺点:作业的周转时间长作业的周转时间长 用户无法实现对作业执行过程的控制。用户无法实现对作业执行过程的控制。10 操作系统 第一章 操作系统引论成批处理经历了两个阶段：联机批处理阶段和脱机批处理阶段。联机批处理阶段和脱机批处理阶段。联机批处理系统：联机批处理系统：作业的作业的I/OI/O和计算全部由和计算全部由CPUCPU直接控制。直接控制。11 操作系统 第一章 操作系统引论脱脱机机批批处处理理系系统统：由由主主机机和和外外围围计计算算机机（卫卫星星机机）组组成成，外外围围计计算算机机负负责责I/OI/O处处理理，主主机机和和外外围围计计算算机机可可以以并并行行工作。工作。系统带系统带 应用带应用带输出带输出带输入带输入带卫卫 星星 机机（外围机）（外围机）打印打印机机主主机机卡片输入机卡片输入机12 操作系统 第一章 操作系统引论3.执行系统通通道道：是是独独立立于于CPUCPU，专专门门用用来来控控制制输输入入、输输出出设设备备的的I/OI/O处理机。处理机。I/OI/O设备设备CPUCPU主存主存通道通道中中断断：当当主主机机接接到到某某信信号号（如如I/OI/O完完成成信信号号），马马上上停停止止原原来来的的工工作作，转转去去执执行行这这一一事事件件，处处理理完完后后，回回到到原原处处继续工作。继续工作。借借助助于于通通道道和和中中断断技技术术，输输入入输输出出操操作作可可以以在在中中央央处处理理机机控控制制之之下下完完成成。这这时时，原原有有的的监监督督程程序序不不仅仅要要负负责责调调度度作作业业自自动动运运行行，而而且且还还要要提提供供输输入入输输出出控控制制功功能能，它它比比原原有有的的监监督督程程序序的的功功能能增增强强了了。这这个个发发展展了了的的监监督督程序常驻内存，称为程序常驻内存，称为执行系统。执行系统。13 操作系统 第一章 操作系统引论二、操作系统的完善1 多道批处理系统 多多道道程程序序设设计计技技术术是是指指在在计计算算机机内内存存中中同同时时存存放放多多个个作作业业，它它们们在在管管理理程程序序控控制制之之下下交交替替执执行行，共共享享系系统统中的各种资源。中的各种资源。多道程序运行的特征：多道程序运行的特征：1 1）主存中存放多道程序；）主存中存放多道程序；2 2）宏观上并行；）宏观上并行；3 3）微观上串行。）微观上串行。14 操作系统 第一章 操作系统引论15 操作系统 第一章 操作系统引论2分时系统 多多用用户户交交互互式式系系统统。多多个个用用户户通通过过交交互互方方式式分分享享使使用同一台计算机。用同一台计算机。分分时时技技术术：把把处处理理机机的的时时间间划划分分成成很很短短的的时时间间片片，按按时时间片轮流地把处理机分配给间片轮流地把处理机分配给各联机用户使用。各联机用户使用。16 操作系统 第一章 操作系统引论主要特征：(1)(1)多多路路性性：指指一一台台计计算算机机与与若若干干台台终终端端相相连连，各各终终端端用用户可以同时操作，共同使用同一系统的资源。户可以同时操作，共同使用同一系统的资源。(2)(2)独占性：独占性：由于分时操作系统采用时间片轮转的办法由于分时操作系统采用时间片轮转的办法使一台计算机同时为多个终端用户服务，因而每个终端使一台计算机同时为多个终端用户服务，因而每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，好用户彼此之间都感觉不到别人也在使用这台计算机，好像自己独占整个计算机系统。像自己独占整个计算机系统。(3)(3)及时性：及时性：用户的请求能在较短的时间内得到及时响应。用户的请求能在较短的时间内得到及时响应。(4)(4)交交互互性性：分分时时操操作作系系统统支支持持联联机机操操作作方方式式。用用户户可可以以通通过过终终端端，采采用用人人机机会会话话的的方方式式直直接接控控制制程程序序运运行行，同程序进行会话。同程序进行会话。17 操作系统 第一章 操作系统引论3.实时系统 实时操作系统实时操作系统按其用途的不同可分为两种类型：按其用途的不同可分为两种类型：实时实时控制系统控制系统和和实时信息处理系统实时信息处理系统。实实时时是是指指计计算算机机系系统统要要能能够够对对及及时时响响应应外外部部事事件件的的请求，并以足够快的速度完成对事件的处理。请求，并以足够快的速度完成对事件的处理。18 操作系统 第一章 操作系统引论1.1.实时控制系统。实时控制系统。通常是指以计算机为中心的生产过程通常是指以计算机为中心的生产过程控制系统。控制系统。实时控制系统的应用：对导弹发射、飞机飞行、钢实时控制系统的应用：对导弹发射、飞机飞行、钢铁生产、电力生产、石油化工生产过程的自动控制等。铁生产、电力生产、石油化工生产过程的自动控制等。2.2.实时信息处理系统。实时信息处理系统。在这类系统中，用户通过终端提在这类系统中，用户通过终端提出服务请求，计算机系统根据用户提出的问题对信息进行出服务请求，计算机系统根据用户提出的问题对信息进行检索和处理，并在很短的时间内通过终端对用户作出回答。检索和处理，并在很短的时间内通过终端对用户作出回答。实时信息处理系统的应用：情报检索系统、航空订票实时信息处理系统的应用：情报检索系统、航空订票系统、银行系统和图书管理系统等。系统、银行系统和图书管理系统等。19 操作系统 第一章 操作系统引论实时操作系统的主要特点(1)(1)即即时时响响应应：系系统统必必须须保保证证对对实实时时信信息息的的分分析析和和处处理理的的速度比其进入系统的速度要快。速度比其进入系统的速度要快。(2)(2)高可靠性：高可靠性：与其它类型系统相比，实时操作系统更与其它类型系统相比，实时操作系统更注重其稳定性和可靠性。注重其稳定性和可靠性。(3)(3)专业性专业性 双工系统双工系统：一台做为主机，另一台作为后备机与主机并行一台做为主机，另一台作为后备机与主机并行运行。一旦主机发生故障，后备机便立即代替主机继续工作，运行。一旦主机发生故障，后备机便立即代替主机继续工作，以保证系统不间断运行。以保证系统不间断运行。20 操作系统 第一章 操作系统引论三、操作系统的发展1网络操作系统计计算算机机网网络络是是通通过过通通信信设设备备和和通通信信线线路路将将地地理理上上分分散散的的多多个个计计算算机机系系统统相相互互连连接接起起来来，实实现现信信息息交交换换、资资源源共共享享、可互操作和协作处理的系统。可互操作和协作处理的系统。网网络络环环境境下下的的操操作作系系统统是是网网络络用用户户和和网网络络之之间间的的接接口口，它它除除了了具具有有通通常常操操作作系系统统的的资资源源管管理理功功能能外外，还还具具有有网网络络管管理理、网网络络通通信信、网网络络资资源源共共享享、系系统统安安全全和和多多种种网网络络应应用服务的功能。用服务的功能。网络操作系统既要网络操作系统既要为本机用户提供使用网络资源的手为本机用户提供使用网络资源的手段段，又要，又要为网络用户使用本机资源提供服务为网络用户使用本机资源提供服务。21 操作系统 第一章 操作系统引论2、分布式操作系统 分分布布式式计计算算机机系系统统是是由由多多台台计计算算机机组组成成的的一一种种特特殊殊的的计计算算机机网网络络。该该网网络络中中的的各各台台计计算算机机没没有有主主次次之之分分；网网络络中中任任意意两两台台计计算算机机之之间间可可以以通通过过通通信信交交换换信信息息；网网络络中中的的资资源源供供各各用用户户共共享享。分分布布式式计计算算机机系系统统是是一一个个一一体体化化的的系系统统（统统一一的的界界面面，标标准准的的接接口口），在在整整个个系系统统中有一个全局的操作系统，称为分布式操作系统。中有一个全局的操作系统，称为分布式操作系统。分分布布式式操操作作系系统统能能使使系系统统中中若若干干台台计计算算机机相相互互协协作作完完成成一一个个共共同同的的任任务务。它它负负责责全全系系统统的的资资源源分分配配和和调调度度、任任务务的的划划分分、信信息息的的传传输输控控制制协协调调等等工工作作，为为用用户户提提供供一个统一的界面和标准的接口。一个统一的界面和标准的接口。22 操作系统 第一章 操作系统引论（2 2）坚坚强强性性：当当系系统统中中的的部部分分计计算算机机或或通通路路发发生生故故障障时，其余部分可自动重构成为一个新的系统。时，其余部分可自动重构成为一个新的系统。（1 1）统统一一性性：逻逻辑辑上上的的统统一一系系统统，使使用用户户感感觉觉不不到到系系统统是是由由多多台台计计算算机机构构成成的的，系系统统能能够够自自动动的的实实施施任任务务分分配配和协调。和协调。基本特征：基本特征：23 操作系统 第一章 操作系统引论1.3 操作系统的类型按功能特征的不同把操作系统分为：(1)(1)批处理操作系统批处理操作系统(2)(2)分时操作系统分时操作系统(3)(3)实时操作系统实时操作系统(4)(4)单用户操作系统单用户操作系统(5)(5)分布式操作系统分布式操作系统(6)(6)网络操作系统网络操作系统一、批处理操作系统 批处理操作系统一般适用于大中型计算机系统。批批处理操作系统一般适用于大中型计算机系统。批处理操作系统可分为处理操作系统可分为单道批处理操作系统单道批处理操作系统和和多道批处理多道批处理操作系统操作系统两种。两种。24 操作系统 第一章 操作系统引论1单道批处理操作系统 单道批处理操作系统是早期计算机系统中配置的一单道批处理操作系统是早期计算机系统中配置的一种操作系统类型。种操作系统类型。主要代表有：主要代表有：FMSFMS（FORTRANFORTRAN监控系统）、监控系统）、IBYSYIBYSY（IBM/7094IBM/7094）。）。2多道批处理操作系统 多多道道批批处处理理操操作作系系统统是是在在6060年年代代中中期期以以后后计计算算中中心心（或或数数据据中中心心）等等较较大大的的计计算算机机系系统统上上所所配配置置的的一一种种操操作系统。主要代表有：作系统。主要代表有：IBM 360/370。主要特征：主要特征：(1)(1)成批处理。成批处理。(2)(2)多道程序运行。多道程序运行。(3)(3)用户脱机使用计算机。用户脱机使用计算机。25 操作系统 第一章 操作系统引论优点优点：有利于提高系统资源利用率、增大作业吞吐量。：有利于提高系统资源利用率、增大作业吞吐量。缺点缺点：无交互性，这给程序设计人员带来很大的不便。：无交互性，这给程序设计人员带来很大的不便。二、分时操作系统 分分时时操操作作系系统统提提供供了了多多个个用用户户共共同同使使用用一一台台计计算机的环境。算机的环境。主要代表：主要代表：UnixUnix、VAX/VMXVAX/VMX、CTSSCTSS、MUTICSMUTICS等。等。主要特征：主要特征：(1)(1)多路性多路性(2)(2)独占性独占性(3)(3)及时性及时性(4)(4)交互性交互性26 操作系统 第一章 操作系统引论三、实时操作系统主要特征：主要特征：(1)(1)即时响应即时响应(2)(2)高可靠性高可靠性(3)(3)专业性专业性四、单用户操作系统 是是为为个个人人用用微微型型计计算算机机所所配配置置的的操操作作系系统统。这这类类操操作作系系统统在在处处理理机机的的调调度度、存存储储保保护护等等方方面面将将简简单单得得多多，为为用用户户提提供供良良好好的的工工作作环环境境和和方方便便的的用用户户接接口口成成为为这这类类操作系统的主要目标。操作系统的主要目标。典型系统：典型系统：MS-DOS、Windows、Linux等。等。27 操作系统 第一章 操作系统引论五、网络操作系统 典型系统：典型系统：Windows NT Server、NetWare 主要特征：主要特征：(1)(1)网络通信网络通信(2)(2)资源共享资源共享(3)(3)互操作互操作(4)(4)协作处理协作处理六、分布式操作系统主要特征：主要特征：(1)(1)统一性统一性(2)(2)坚强性坚强性28 操作系统 第一章 操作系统引论1.4 操作系统的功能和特征一、操作系统的功能1处理机管理 处处理理机机管管理理的的主主要要任任务务是是对对中中央央处处理理机机的的分分配配和和运运行实施有效的管理。行实施有效的管理。(1)(1)进进程程控控制制。为为作作业业创创建建进进程程，撤撤消消已已结结束束的的进进程程以以及及控制进程在运行过程中的状态转换。控制进程在运行过程中的状态转换。(2)(2)进进程程调调度度。指指按按一一定定的的算算法法从从进进程程就就绪绪队队列列中中选选择择一一个个进进程程，把把处处理理机机分分配配给给它它，并并为为该该进进程程设设置置运运行行现现场场，使之投入运行。使之投入运行。(3)(3)进程同步。进程同步。指系统对并发执行的进程进行协调。指系统对并发执行的进程进行协调。(4)(4)进程通信。进程通信。对于相互合作的进程，在它们运行期间，对于相互合作的进程，在它们运行期间，彼此之间往往要交换一定量的信息，进程通信将负责完彼此之间往往要交换一定量的信息，进程通信将负责完成进程间的信息交换。成进程间的信息交换。29 操作系统 第一章 操作系统引论2存储管理 存储器的存储调度应和处理机的调度结合起来，只存储器的存储调度应和处理机的调度结合起来，只有程序在主存时才有可能被处理机执行，而且仅当它可有程序在主存时才有可能被处理机执行，而且仅当它可以到处理机上执行时才把它调入主存。以到处理机上执行时才把它调入主存。(1)(1)内内存存分分配配。存存储储管管理理的的基基本本功功能能是是为为每每道道程程序序分分配配内存空间，在作业结束时收回作业所占空间。内存空间，在作业结束时收回作业所占空间。(2)(2)存存储储保保护护。保保证证各各程程序序在在自自己己的的存存储储区区域域内内运运行行而而不相互干扰。不相互干扰。(3)(3)存储扩充。存储扩充。由于物理内存的大小可能限制了大型作由于物理内存的大小可能限制了大型作业或多个作业的并发执行，因此，存储管理借助于虚业或多个作业的并发执行，因此，存储管理借助于虚拟存储技术来获得增加内存的效果，使系统能运行内拟存储技术来获得增加内存的效果，使系统能运行内存需求量远比物理内存大得多的作业，或让更多的作存需求量远比物理内存大得多的作业，或让更多的作业并发执行。业并发执行。30 操作系统 第一章 操作系统引论3设备管理(1)(1)设备分配。设备分配。当用户程序提出输入输出请求后，设备管当用户程序提出输入输出请求后，设备管理根据一定的设备分配原则和系统中设备情况对设备理根据一定的设备分配原则和系统中设备情况对设备进行分配。进行分配。(2)(2)设备传输控制。设备传输控制。启动指定的输入输出设备，完成用户启动指定的输入输出设备，完成用户规定的输入输出操作，并对由设备发来的中断请求进行响规定的输入输出操作，并对由设备发来的中断请求进行响应，根据中断类型进行相应的处理。应，根据中断类型进行相应的处理。(3)(3)设备无关性设备无关性。即用户向系统申请的设备与实际使用的即用户向系统申请的设备与实际使用的设备无关。（即使用设备的逻辑名）设备无关。（即使用设备的逻辑名）31 操作系统 第一章 操作系统引论4文件管理（软件资源管理）(1)(1)文文件件存存储储空空间间的的管管理理。负负责责为为新新建建文文件件分分配配存存储储空空间间，回回收收已已撤撤消消文文件件所所占占用用的的空空间间，以以提提高高文文件件存存储储空空间的利用率和文件系统的工作速度。间的利用率和文件系统的工作速度。(2)(2)目目录录管管理理。主主要要负负责责为为每每一一个个文文件件建建立立其其目目录录项项，并并通通过过对对目目录录项项的的有有效效组组织织和和管管理理，实实现现为为用用户户按按名名存存取取的功能的功能。(3)(3)文文件件保保护护。为为了了防防止止文文件件被被窃窃取取和和破破坏坏，文文件件系系统统必须提供有效的保护机制，以保证文件系统的安全性。必须提供有效的保护机制，以保证文件系统的安全性。(4)(4)文件操作管理。文件操作管理。用于实现文件的操作，负责完成数据用于实现文件的操作，负责完成数据的读写。的读写。32 操作系统 第一章 操作系统引论5作业管理(用户接口)操作系统提供两种形式的接口供用户使用。操作系统提供两种形式的接口供用户使用。(1)1)命命令令接接口口提提供供一一组组命命令令供供用用户户直直接接或或间间接接控控制制自自己己的作业；的作业；(2)(2)程程序序接接口口提提供供一一组组系系统统调调用用供供用用户户应应用用程程序序和和其其他系统程序调用操作系统的功能。他系统程序调用操作系统的功能。33 操作系统 第一章 操作系统引论二、操作系统的特征(1)(1)并发性：并发性：是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在在多多道道程程序序环环境境下下，并并发发性性是是指指宏宏观观上上在在一一段段时时间间内内有有多多道道程程序序在在同同时时运运行行。但但在在单单处处理理机机系系统统中中，每每一一时时刻刻仅仅能能执执行行一一道道程程序序，故故微微观观上上这这些些程程序序是是在在处处理理机机上上交交替替执行。执行。（2 2）共享性）共享性 从从资资源源使使用用的的角角度度来来讲讲，所所谓谓共共享享性性是是指指操操作作系系统统程程序与多个用户程序共同使用系统中的各种资源序与多个用户程序共同使用系统中的各种资源。34 操作系统 第一章 操作系统引论（4 4）异步性）异步性(不确定性）不确定性）指指在在多多道道程程序序环环境境下下，程程序序以以异异步步方方式式执执行行。即即每每道道程程序序在在何何时时执执行行、各各自自执执行行的的顺顺序序、完完成成每每道道程程序序所所需要的时间都是不确定的，也是不可预知的。需要的时间都是不确定的，也是不可预知的。（3 3）虚拟性）虚拟性 指指把把一一个个物物理理上上的的实实体体，变变为为若若干干个个逻逻辑辑上上的的对对应应物物。前前者者是是实实际际存存在在的的；而而后后者者是是虚虚的的，只只是是用用户户的的一一种感觉。种感觉。例如：虚拟处理机、虚拟存储器、虚拟例如：虚拟处理机、虚拟存储器、虚拟I/OI/O设备。设备。并发并发和和共享共享是操作系统的两个最是操作系统的两个最基本基本的特征。的特征。35 操作系统 第一章 操作系统引论1.5 操作系统的硬件环境一、CPU与外设并行工作 CPU 主存主存通道通道2通道通道3通道通道1 通道通道n I/O 控制器控制器 I/O 控制器控制器 I/O 控制器控制器 I/O 控制器控制器 现代计算机系统的硬件组织现代计算机系统的硬件组织36 操作系统 第一章 操作系统引论二、I/O中断的作用 在输入输出控制系统控制下，外部设备独立工作，在输入输出控制系统控制下，外部设备独立工作，不需要中央处理机的干预。但由于外部设备是由中央处不需要中央处理机的干预。但由于外部设备是由中央处理机根据程序的要求而启动的，因此，当外部设备工作理机根据程序的要求而启动的，因此，当外部设备工作结束后，应把工作情况反馈给中央处理机。这种反馈通结束后，应把工作情况反馈给中央处理机。这种反馈通过过I/OI/O中断完成的。中断完成的。三、管态与目态 处理机的工作状态处理机的工作状态。根据对资源和机器指令的使用权限，。根据对资源和机器指令的使用权限，把处理机执行时的工作状态分为把处理机执行时的工作状态分为管态管态和和目态目态。37 操作系统 第一章 操作系统引论目态：目态：用户程序执行时中央处理机所处的状态。用户程序执行时中央处理机所处的状态。当中央处理机处于目态时不允许执行特权指令。当中央处理机处于目态时不允许执行特权指令。在系统运行的过程中，中央处理机的状态处于动态变在系统运行的过程中，中央处理机的状态处于动态变化之中。当系统启动时，硬件置中央处理机的初始状态为化之中。当系统启动时，硬件置中央处理机的初始状态为管态，然后装入操作系统程序。如果操作系统选择了用户管态，然后装入操作系统程序。如果操作系统选择了用户程序占用处理机，则把管态转换成目态。如果中断装置发程序占用处理机，则把管态转换成目态。如果中断装置发现了一个事件，则又将其置为管态，让操作系统去处理出现了一个事件，则又将其置为管态，让操作系统去处理出现的事件。现的事件。管态：管态：操作系统程序执行时中央处理机所处的状态。操作系统程序执行时中央处理机所处的状态。当中央处理机处于管态时可执行包括特权指令在内的当中央处理机处于管态时可执行包括特权指令在内的一切机器指令，实现对资源的分配和管理并为用户使用外一切机器指令，实现对资源的分配和管理并为用户使用外部设备进行服务。部设备进行服务。38 操作系统 第一章 操作系统引论程序状态字（程序状态字（PSW）的内容：）的内容：指令地址指令地址 程序基本状态程序基本状态 条件码（结果特征）条件码（结果特征）中断码中断码 管态管态/目态目态 中断屏蔽位中断屏蔽位 等待等待/计算计算中断屏蔽位中断屏蔽位中断中断码码指令地址指令地址0 7 14 15 16 31 34 36 40 63 等待等待/计算计算 管态管态/目态目态 条件码条件码程序状态字（程序状态字（PSW）：）：是用来控制指令执行顺序并且保留是用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序有关的系统状态的信息单元。和指示与程序有关的系统状态的信息单元。例如：例如：IBM 360/370系列计算机的程序状态字为：系列计算机的程序状态字为：39 操作系统 第一章 操作系统引论 多级存储体系多级存储体系 辅助存储器（外存）辅助存储器（外存）Cache 主存储器（内存）主存储器（内存）存取速度存取速度存储容量存储容量慢慢快快小小存取速度存取速度存储容量存储容量大大四、存储结构 多级存储体系多级存储体系，包括主存储器、辅助存储器和高速缓冲，包括主存储器、辅助存储器和高速缓冲存储器。存储器。40 操作系统 第一章 操作系统引论1.6 操作系统的结构设计一、无结构操作系统模块之间可以互相调用的单模块结构模块之间可以互相调用的单模块结构进程管理进程管理内存管理内存管理设备管理设备管理文件管理文件管理41 操作系统 第一章 操作系统引论二、模块化结构操作系统模块结构的操作系统模块结构的操作系统 操作系统操作系统 存储管理存储管理 进程管理进程管理 文件管理文件管理进程控制进程控制进程调度进程调度内存分配内存分配内存保护内存保护磁盘管理磁盘管理目录管理目录管理 模块模块子模块子模块42 操作系统 第一章 操作系统引论三、层次结构操作系统I/OI/O和设备管理和设备管理 进程间通信进程间通信 文件系统文件系统 用户用户 存储管理存储管理 硬件硬件 基本进程管理基本进程管理 存储管理存储管理用用户户模模式式内内核核模模式式层次结构层次结构 微内核微内核 硬件硬件 客客户户进进程程设设备备驱驱动动程程序序文文件件服服务务器器进进程程服服务务器器虚虚存存用用户户模模式式内内核核模模式式微内核结构微内核结构四、微内核结构操作系统43 操作系统 第一章 操作系统引论总结：计计算算机机操操作作系系统统是是方方便便用用户户使使用用，管管理理和和控控制制计计算算机机软软硬件资源的硬件资源的系统软件系统软件。目目前前操操作作系系统统有有六六大大类类型型:批批处处理理系系统统、分分时时系系统统、实实时系统、单用户系统、网络系统和分布式系统。时系统、单用户系统、网络系统和分布式系统。五五大大管管理理功功能能:处处理理机机管管理理、存存储储管管理理、设设备备管管理理、文文件件管理和作业管理管理和作业管理(用户接口用户接口)。四大特性四大特性:并发性、共享性、虚拟性和不确定性。并发性、共享性、虚拟性和不确定性。操作系统的主要设计目标有两个：操作系统的主要设计目标有两个：1)1)向用户提供方便、简单的使用计算机的环境；向用户提供方便、简单的使用计算机的环境；2)2)使计算机系统能高效地工作，提高系统资源的利用。使计算机系统能高效地工作，提高系统资源的利用。44