C1操作系统原理与实例分析.rtf

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1、引言引言 课程特点：概念多、原理性强、课程特点：概念多、原理性强、课程特点：概念多、原理性强、课程特点：概念多、原理性强、较抽象较抽象较抽象较抽象 课程学习目的课程学习目的课程学习目的课程学习目的:基础核心课、有利基础核心课、有利基础核心课、有利基础核心课、有利于对计算机系统的理解和软件开于对计算机系统的理解和软件开于对计算机系统的理解和软件开于对计算机系统的理解和软件开发发发发 课程学习方法课程学习方法课程学习方法课程学习方法:以问题驱动学习、以问题驱动学习、以问题驱动学习、以问题驱动学习、理论联系实际理论联系实际理论联系实际理论联系实际 课程学习难点课程学习难点课程学习难点课程学习难点:概

2、念概念概念概念、原理原理原理原理、算法算法算法算法、数据结构数据结构数据结构数据结构 教师姓名：蒲晓蓉教师姓名：蒲晓蓉教师姓名：蒲晓蓉教师姓名：蒲晓蓉 E-mailE-mailE-mail :参考书籍参考书籍参考书籍参考书籍 Operating System Internals and Design principles,William Stallings,TsingHua University Press Applied Operating System Concepts,Abraham Silberschatz etc.,Higher Education Press 计算机操作系统，汤子瀛

3、计算机操作系统，汤子瀛 etc.,西安电子科技大学出版社（第西安电子科技大学出版社（第3版）版）课程内容安排课程内容安排 第一章第一章第一章第一章 操作系统概述操作系统概述操作系统概述操作系统概述 第二章第二章第二章第二章 进程管理进程管理进程管理进程管理 第三章第三章第三章第三章 存储管理存储管理存储管理存储管理 第四章第四章第四章第四章 外部设备管理外部设备管理外部设备管理外部设备管理 第五章第五章第五章第五章 文件管理文件管理文件管理文件管理本章要点本章要点本章要点本章要点 计算机系统结构：了解操作系统计算机系统结构：了解操作系统计算机系统结构：了解操作系统计算机系统结构：了解操作系统的

4、地位的地位的地位的地位 什么是操作系统：四种基本观点什么是操作系统：四种基本观点什么是操作系统：四种基本观点什么是操作系统：四种基本观点 现代操作系统的特征、功能现代操作系统的特征、功能现代操作系统的特征、功能现代操作系统的特征、功能 、类、类、类、类型型型型 基本概念基本概念基本概念基本概念 ：批处理、多道程序设：批处理、多道程序设：批处理、多道程序设：批处理、多道程序设计、作业、任务、进程与线程、计、作业、任务、进程与线程、计、作业、任务、进程与线程、计、作业、任务、进程与线程、接口、虚拟存储、文件接口、虚拟存储、文件接口、虚拟存储、文件接口、虚拟存储、文件1.11.11.1 计算机系统资

5、源计算机系统资源计算机系统资源计算机系统资源 计算机系统资源分类计算机系统资源分类计算机系统资源分类计算机系统资源分类 软件软件软件软件：系统软件（操作系统及系统软件（操作系统及系统软件（操作系统及系统软件（操作系统及实用程序）、应用软件实用程序）、应用软件实用程序）、应用软件实用程序）、应用软件 硬件硬件硬件硬件：处理机（处理机（处理机（处理机（CPUCPUCPU）、内存、内存、内存、内存（条）、外部（条）、外部（条）、外部（条）、外部I/OI/OI/O设备（显示设备（显示设备（显示设备（显示器器器器、键盘键盘键盘键盘、鼠标鼠标鼠标鼠标、打印机打印机打印机打印机、磁磁磁磁盘盘盘盘、磁带磁带磁

6、带磁带、扫描仪扫描仪扫描仪扫描仪），以及以及以及以及系统总线系统总线系统总线系统总线1.21.21.2 什么是操作系统什么是操作系统什么是操作系统什么是操作系统关于现代操作系统的四种基本观点关于现代操作系统的四种基本观点 从外部看操作系统从外部看操作系统 -计算机用户的观点：计算机用户的观点：用户环境观用户环境观用户环境观用户环境观点点点点 -应用程序员的观点：应用程序员的观点：虚拟机器观虚拟机器观虚拟机器观虚拟机器观点点点点 从内部看操作系统从内部看操作系统 -OS开发者观点之一：开发者观点之一：资资资资源源源源管管管管理理理理观观观观点点点点 -OS开发者观点之二：开发者观点之二：作作作作

7、业业业业组组组组织织织织观观观观点点点点关于现代关于现代关于现代关于现代OSOSOS的四种基本观的四种基本观的四种基本观的四种基本观点之一点之一点之一点之一-用户环境观点用户环境观点用户环境观点用户环境观点 该观点认为，操作系统是计算机该观点认为，操作系统是计算机该观点认为，操作系统是计算机该观点认为，操作系统是计算机用户使用计算机系统的接口，它用户使用计算机系统的接口，它用户使用计算机系统的接口，它用户使用计算机系统的接口，它为计算机用户提供了方便的工作为计算机用户提供了方便的工作为计算机用户提供了方便的工作为计算机用户提供了方便的工作环境。环境。环境。环境。计算机用户：终端用户、程序员计算

8、机用户：终端用户、程序员计算机用户：终端用户、程序员计算机用户：终端用户、程序员和系统设计者和系统设计者和系统设计者和系统设计者 操作系统提供的接口操作系统提供的接口操作系统提供的接口操作系统提供的接口 -用户接口（用户接口（用户接口（用户接口（UserUserUser InterfaceInterfaceInterface，也称为命令接口）也称为命令接口）也称为命令接口）也称为命令接口）-程序接口（系统调用，也称程序接口（系统调用，也称程序接口（系统调用，也称程序接口（系统调用，也称为应用编程接口为应用编程接口为应用编程接口为应用编程接口,ApplicationApplicationAppl

9、ication ProgrammingProgrammingProgramming InterfaceInterfaceInterface，简称简称简称简称APIAPIAPI）用户接口用户接口用户接口用户接口(用户用户用户用户)命令：命令：命令：命令：指计算机用户要求计算机系统为其工作的指示。指计算机用户要求计算机系统为其工作的指示。字符形式字符形式：较灵活但因繁琐而难记较灵活但因繁琐而难记命令的表示形式：命令的表示形式：命令的表示形式：命令的表示形式：菜单形式菜单形式 图形形式图形形式：因直观而易记但不灵活因直观而易记但不灵活 脱机使用方式（脱机使用方式（off-line）命令的使用方式：命

10、令的使用方式：命令的使用方式：命令的使用方式：联机使用方式联机使用方式(on-line)关于现代关于现代关于现代关于现代OSOSOS的四种基本观的四种基本观的四种基本观的四种基本观点之二点之二点之二点之二-虚拟机器观点虚拟机器观点虚拟机器观点虚拟机器观点 该该该该观观观观点点点点认认认认为为为为，操操操操作作作作系系系系统统统统是是是是建建建建立立立立在在在在计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件平平平平台台台台上上上上的的的的虚虚虚虚拟拟拟拟机机机机器器器器，它它它它为为为为应应应应用用用用软软软软件件件件提提提提供供供供了了了了许许许许多多多多比比比比计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件

11、件件功功功功能能能能更更更更强强强强或或或或计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件所所所所没有的功能。没有的功能。没有的功能。没有的功能。操操操操作作作作系系系系统统统统在在在在虚虚虚虚拟拟拟拟机机机机中中中中充充充充当当当当管管管管理理理理员员员员和和和和协协协协调调调调员员员员的的的的角角角角色色色色,管管管管理理理理计计计计算算算算机机机机的的的的软软软软硬硬硬硬件件件件资资资资源源源源,并并并并协协协协调调调调多多多多任任任任务务务务、多多多多进进进进程程程程的运行。的运行。的运行。的运行。扩充：功能、计算机数量扩充：功能、计算机数量扩充：功能、计算机数量扩充：功能、计算机数量关于现

12、代关于现代关于现代关于现代OSOSOS的四种基本观的四种基本观的四种基本观的四种基本观点之三点之三点之三点之三-资源管理观点资源管理观点资源管理观点资源管理观点 该观点认为，操作系统是计算机该观点认为，操作系统是计算机该观点认为，操作系统是计算机该观点认为，操作系统是计算机系统中各类资源的管理者，它负系统中各类资源的管理者，它负系统中各类资源的管理者，它负系统中各类资源的管理者，它负责分配、回收以及控制系统中的责分配、回收以及控制系统中的责分配、回收以及控制系统中的责分配、回收以及控制系统中的各种软硬件资源。各种软硬件资源。各种软硬件资源。各种软硬件资源。跟踪资源的使用状况、满足资源跟踪资源的

13、使用状况、满足资源跟踪资源的使用状况、满足资源跟踪资源的使用状况、满足资源请求、提高资源利用率请求、提高资源利用率请求、提高资源利用率请求、提高资源利用率,以及协调以及协调以及协调以及协调各程序和用户对资源的使用冲突各程序和用户对资源的使用冲突各程序和用户对资源的使用冲突各程序和用户对资源的使用冲突。-监视资源监视资源监视资源监视资源 -分配分配分配分配/回收资源回收资源回收资源回收资源 -保护资源保护资源保护资源保护资源 关于现代关于现代关于现代关于现代OSOSOS的四种基本观的四种基本观的四种基本观的四种基本观点之四点之四点之四点之四-作业组织观点作业组织观点作业组织观点作业组织观点 该观

14、点认为该观点认为该观点认为该观点认为，操作系统是计算机系统工操作系统是计算机系统工操作系统是计算机系统工操作系统是计算机系统工作流程的组织者作流程的组织者作流程的组织者作流程的组织者，它负责协调在系统中它负责协调在系统中它负责协调在系统中它负责协调在系统中运行的各个应用软件的运行次序。运行的各个应用软件的运行次序。运行的各个应用软件的运行次序。运行的各个应用软件的运行次序。用于巨型机和大型服务器上用于巨型机和大型服务器上用于巨型机和大型服务器上用于巨型机和大型服务器上，以批文件以批文件以批文件以批文件方式提交作业，请求主机逐个运行。方式提交作业，请求主机逐个运行。方式提交作业，请求主机逐个运行

15、。方式提交作业，请求主机逐个运行。主机操作系统负责组织主机操作系统负责组织主机操作系统负责组织主机操作系统负责组织、协调各个作业协调各个作业协调各个作业协调各个作业的运行，报告执行结果或错误信息。的运行，报告执行结果或错误信息。的运行，报告执行结果或错误信息。的运行，报告执行结果或错误信息。减少了人工干预，提高了系统的效率减少了人工干预，提高了系统的效率减少了人工干预，提高了系统的效率减少了人工干预，提高了系统的效率。这种工作方式有利于有效利用造价高这种工作方式有利于有效利用造价高这种工作方式有利于有效利用造价高这种工作方式有利于有效利用造价高且性能强大的主机资源。且性能强大的主机资源。且性能

16、强大的主机资源。且性能强大的主机资源。操作系统的定义操作系统的定义操作系统的定义操作系统的定义操操操操作作作作系系系系统统统统是是是是计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统中中中中的的的的一一一一个个个个系系系系统统统统软软软软件件件件,管管管管理理理理和和和和控控控控制制制制计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统中中中中的的的的硬硬硬硬件件件件和和和和软软软软件件件件资资资资源源源源,合合合合理理理理地地地地组组组组织织织织计计计计算算算算机机机机的的的的工工工工作作作作流流流流程程程程,以以以以便便便便有有有有效效效效利利利利用用用用这这这这些些些些资资资资源源源源为为为为用户提供一个

17、功能强用户提供一个功能强用户提供一个功能强用户提供一个功能强、使用方使用方使用方使用方便便便便的的的的工工工工作作作作环环环环境境境境,从从从从而而而而在在在在计计计计算算算算机机机机与用户之间起到与用户之间起到与用户之间起到与用户之间起到接口接口接口接口的作用的作用的作用的作用。1.31.31.3 操作系统的形成与发操作系统的形成与发操作系统的形成与发操作系统的形成与发展展展展操作系统的简历操作系统的简历操作系统的简历操作系统的简历 505050年代中期年代中期年代中期年代中期，第一个简单批处第一个简单批处第一个简单批处第一个简单批处理操作系统理操作系统理操作系统理操作系统 606060年代

18、中期年代中期年代中期年代中期，多道程序批处理多道程序批处理多道程序批处理多道程序批处理系统系统系统系统 不久，分时系统、实时系统不久，分时系统、实时系统不久，分时系统、实时系统不久，分时系统、实时系统 808080年代年代年代年代，微机及网络操作系统微机及网络操作系统微机及网络操作系统微机及网络操作系统什么推动着操作系统什么推动着操作系统什么推动着操作系统什么推动着操作系统的发展的发展的发展的发展 计算机硬件升级和新硬件的计算机硬件升级和新硬件的计算机硬件升级和新硬件的计算机硬件升级和新硬件的出现出现出现出现 提供新的服务，方便使用提供新的服务，方便使用提供新的服务，方便使用提供新的服务，方便

19、使用 提高计算机资源利用效率提高计算机资源利用效率提高计算机资源利用效率提高计算机资源利用效率 更正软件错误更正软件错误更正软件错误更正软件错误 计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展 ：单：单：单：单处理机系统、多处理机系统处理机系统、多处理机系统处理机系统、多处理机系统处理机系统、多处理机系统、分布式系统、计算机网络分布式系统、计算机网络分布式系统、计算机网络分布式系统、计算机网络 手工操作时期手工操作时期手工操作时期手工操作时期，没有操没有操没有操没有操作系统作系统作系统作系统 早期的电子数字计算机是由早期的电子数字计算机是由早期的电子数字计算机

20、是由早期的电子数字计算机是由成千上万个电子管组成成千上万个电子管组成成千上万个电子管组成成千上万个电子管组成 操作和编程完全由手工进行操作和编程完全由手工进行操作和编程完全由手工进行操作和编程完全由手工进行,且编程只能用机器语言且编程只能用机器语言且编程只能用机器语言且编程只能用机器语言(二进二进二进二进制代码制代码制代码制代码)程序员同时也是操作员在上程序员同时也是操作员在上程序员同时也是操作员在上程序员同时也是操作员在上机期间独占整台计算机及其机期间独占整台计算机及其机期间独占整台计算机及其机期间独占整台计算机及其它相关设备，效率非常低它相关设备，效率非常低它相关设备，效率非常低它相关设备

21、，效率非常低单道批处理系统单道批处理系统单道批处理系统单道批处理系统，早期操早期操早期操早期操作系统作系统作系统作系统 程序员首先将命令程序员首先将命令程序员首先将命令程序员首先将命令、程序和数程序和数程序和数程序和数据用汇编语言或据用汇编语言或据用汇编语言或据用汇编语言或FORTRANFORTRANFORTRAN语言写在纸上语言写在纸上语言写在纸上语言写在纸上,然后用穿孔机然后用穿孔机然后用穿孔机然后用穿孔机制成卡片制成卡片制成卡片制成卡片,最后将这些卡片交最后将这些卡片交最后将这些卡片交最后将这些卡片交给操作员给操作员给操作员给操作员 批批批批处处处处理理理理程程程程序序序序(又又又又称称

22、称称为为为为监监监监督督督督程程程程序序序序，或或或或管理程序管理程序管理程序管理程序),),),管理应用程序的运行管理应用程序的运行管理应用程序的运行管理应用程序的运行。操作步骤：操作步骤：操作步骤：操作步骤：1.1.1.收收收收集集集集一一一一批批批批作作作作业业业业(卡卡卡卡),),),用用用用专专专专用用用用I/OI/OI/O计计计计算算算算机机机机将将将将作作作作业业业业逐逐逐逐个个个个读读读读到到到到磁磁磁磁带带带带上上上上保保保保存起来。存起来。存起来。存起来。2.2.2.批批批批处处处处理理理理程程程程序序序序将将将将磁磁磁磁带带带带上上上上的的的的第第第第一一一一个个个个作作

23、作作业业业业读读读读入入入入计计计计算算算算机机机机，运运运运算算算算结结结结束束束束后后后后将将将将结果输出到输出磁带上。结果输出到输出磁带上。结果输出到输出磁带上。结果输出到输出磁带上。3.3.3.自动读入下一个作业自动读入下一个作业自动读入下一个作业自动读入下一个作业,并运行。并运行。并运行。并运行。4.4.4.当当当当一一一一批批批批作作作作业业业业全全全全部部部部执执执执行行行行结结结结束束束束后后后后,取取取取下下下下输输输输入入入入磁磁磁磁带带带带和和和和输输输输出出出出磁磁磁磁带带带带,用用用用输输输输入入入入磁磁磁磁带带带带录录录录入入入入下下下下一一一一批批批批作作作作业业

24、业业,将将将将输输输输出出出出磁磁磁磁带带带带送送送送到到到到专专专专用用用用输输输输出出出出计计计计算算算算机机机机,进进进进行行行行脱脱脱脱机机机机打打打打印印印印。单道批处理系统单道批处理系统单道批处理系统单道批处理系统:评价评价评价评价 解决了作业间的自动转接问题解决了作业间的自动转接问题解决了作业间的自动转接问题解决了作业间的自动转接问题,减少了机器时间的浪费。减少了机器时间的浪费。减少了机器时间的浪费。减少了机器时间的浪费。不管作业大小不管作业大小不管作业大小不管作业大小,只要它一旦占用处只要它一旦占用处只要它一旦占用处只要它一旦占用处理机开始执行理机开始执行理机开始执行理机开始执

25、行,则它必须一直占据则它必须一直占据则它必须一直占据则它必须一直占据处理机处理机处理机处理机,直到运行完毕。直到运行完毕。直到运行完毕。直到运行完毕。资源利用率低。资源利用率低。资源利用率低。资源利用率低。对短作业不公平对短作业不公平对短作业不公平对短作业不公平,因为它们等待执因为它们等待执因为它们等待执因为它们等待执行的时间可能远远超过它们实际行的时间可能远远超过它们实际行的时间可能远远超过它们实际行的时间可能远远超过它们实际执行的时间。执行的时间。执行的时间。执行的时间。交互性差。作业由批处理程序控交互性差。作业由批处理程序控交互性差。作业由批处理程序控交互性差。作业由批处理程序控制运行制

26、运行制运行制运行,用户无法实时控制用户无法实时控制用户无法实时控制用户无法实时控制,如果如果如果如果运运运运行行行行中中中中途途途途出出出出现现现现故故故故障障障障,也也也也只只只只能能能能停停停停下下下下来来来来,重新运行。重新运行。重新运行。重新运行。多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统现代意义的操作系统现代意义的操作系统现代意义的操作系统现代意义的操作系统 引入：引入：引入：引入：单道批处理系统中，任意时单道批处理系统中，任意时单道批处理系统中，任意时单道批处理系统中，任意时刻只允许一道作业在内存中刻只允许一道作业在内存中刻只允许一道作业在内存中刻只允许一道作业在内存

27、中运行，资源利用率低。运行，资源利用率低。运行，资源利用率低。运行，资源利用率低。为了提高系统资源利用率和为了提高系统资源利用率和为了提高系统资源利用率和为了提高系统资源利用率和系统吞吐量系统吞吐量系统吞吐量系统吞吐量，形成了多道批处形成了多道批处形成了多道批处形成了多道批处理系统理系统理系统理系统 多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统 多道多道多道多道是指是指是指是指，允许多个程序同时允许多个程序同时允许多个程序同时允许多个程序同时存在于主存中存在于主存中存在于主存中存在于主存中，按照某种原则按照某种原则按照某种原则按照某种原则分派处理机分派处理机分派处理机分派处理机，逐

28、个执行这些程逐个执行这些程逐个执行这些程逐个执行这些程序。序。序。序。批处理批处理批处理批处理：用户提交的作业首先用户提交的作业首先用户提交的作业首先用户提交的作业首先存放在外存存放在外存存放在外存存放在外存，并排成一个队列并排成一个队列并排成一个队列并排成一个队列。然后然后然后然后，由作业调度程序按照由作业调度程序按照由作业调度程序按照由作业调度程序按照一定的算法从该队列中一次一定的算法从该队列中一次一定的算法从该队列中一次一定的算法从该队列中一次选取一个或若干个作业装入选取一个或若干个作业装入选取一个或若干个作业装入选取一个或若干个作业装入内存执行。内存执行。内存执行。内存执行。处理机自动

29、切换处理机自动切换处理机自动切换处理机自动切换 当某个程序占用处理机执行当某个程序占用处理机执行当某个程序占用处理机执行当某个程序占用处理机执行过程中遇到了输入过程中遇到了输入过程中遇到了输入过程中遇到了输入/输出语句输出语句输出语句输出语句，可以启动专门负责输入，可以启动专门负责输入，可以启动专门负责输入，可以启动专门负责输入/输输输输出的系统服务程序完成输入出的系统服务程序完成输入出的系统服务程序完成输入出的系统服务程序完成输入/输出操作输出操作输出操作输出操作，而处理机切换到另而处理机切换到另而处理机切换到另而处理机切换到另一个程序执行一个程序执行一个程序执行一个程序执行 多道程序设计技

30、术多道程序设计技术多道程序设计技术多道程序设计技术 为为为为了了了了提提提提高高高高系系系系统统统统吞吞吞吞吐吐吐吐量量量量和和和和资资资资源源源源利用率利用率利用率利用率，允许多个程序同时驻允许多个程序同时驻允许多个程序同时驻允许多个程序同时驻留内存留内存留内存留内存，使处理机在这些程序使处理机在这些程序使处理机在这些程序使处理机在这些程序之间切换之间切换之间切换之间切换，在一段时间内在一段时间内在一段时间内在一段时间内，执执执执行行行行完完完完多多多多个个个个程程程程序序序序的的的的处处处处理理理理技技技技术术术术称称称称为为为为 多多多多 道道道道 程程程程 序序序序 设设设设 计计计计

31、 技技技技 术术术术（multiprogrammingmultiprogrammingmultiprogramming）。）。）。）。现现现现代代代代操操操操作作作作系系系系统统统统大大大大多多多多都都都都采采采采用用用用了了了了多道程序设计技术。多道程序设计技术。多道程序设计技术。多道程序设计技术。多道程序设计技术引多道程序设计技术引多道程序设计技术引多道程序设计技术引发的问题发的问题发的问题发的问题 处理机的分配与回收处理机的分配与回收处理机的分配与回收处理机的分配与回收 内存的分配与保护内存的分配与保护内存的分配与保护内存的分配与保护 I/OI/OI/O设备的共享与效率设备的共享与效率设

32、备的共享与效率设备的共享与效率 文件的有效管理文件的有效管理文件的有效管理文件的有效管理 作业的组织作业的组织作业的组织作业的组织 分时系统与实时系统分时系统与实时系统分时系统与实时系统分时系统与实时系统 多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统多道批处理系统：提高了资源提高了资源提高了资源提高了资源利用率和吞吐量利用率和吞吐量利用率和吞吐量利用率和吞吐量。但是但是但是但是，批处批处批处批处理系统交互性很差。理系统交互性很差。理系统交互性很差。理系统交互性很差。为了改进响应时间和性能为了改进响应时间和性能为了改进响应时间和性能为了改进响应时间和性能,提提提提供交互式操作环境供交互式操作环境供

33、交互式操作环境供交互式操作环境,导致了分导致了分导致了分导致了分时系统的出现。时系统的出现。时系统的出现。时系统的出现。分时系统的实质是分时系统的实质是分时系统的实质是分时系统的实质是，在多道程在多道程在多道程在多道程序技术的基础之上序技术的基础之上序技术的基础之上序技术的基础之上,为多个用为多个用为多个用为多个用户配置一个联机终端户配置一个联机终端户配置一个联机终端户配置一个联机终端 分时系统分时系统分时系统分时系统联机系统联机系统联机系统联机系统服务器服务器分时系统实例分时系统实例分时系统实例分时系统实例 第一个分时系统：第一个分时系统：第一个分时系统：第一个分时系统：MITMITMIT的

34、兼容分的兼容分的兼容分的兼容分时系统时系统时系统时系统CTSSCTSSCTSS 它是一个单道分时系统。在该系它是一个单道分时系统。在该系它是一个单道分时系统。在该系它是一个单道分时系统。在该系统中，每次只能将一道程序（作统中，每次只能将一道程序（作统中，每次只能将一道程序（作统中，每次只能将一道程序（作业）装入并驻留内存。业）装入并驻留内存。业）装入并驻留内存。业）装入并驻留内存。时间片时间片时间片时间片 为了减少磁盘为了减少磁盘为了减少磁盘为了减少磁盘I/OI/OI/O，只将新装入的只将新装入的只将新装入的只将新装入的程序需要覆盖的那部分用户数据程序需要覆盖的那部分用户数据程序需要覆盖的那部

35、分用户数据程序需要覆盖的那部分用户数据写出到磁盘。写出到磁盘。写出到磁盘。写出到磁盘。假设有假设有假设有假设有4 4 4个交互用户个交互用户个交互用户个交互用户，其存储需求其存储需求其存储需求其存储需求如下如下如下如下：JOB1(15000)JOB1(15000)JOB1(15000)，JOB2(20000)JOB2(20000)JOB2(20000)，JOB3(5000)JOB3(5000)JOB3(5000)，JOB4(10000)JOB4(10000)JOB4(10000)内存的内存的内存的内存的0-50000-50000-5000区域被监控程序占区域被监控程序占区域被监控程序占区域被监

36、控程序占用用用用 “前台”和“后台”前台”和“后台”前台”和“后台”前台”和“后台”分时系统：分时分时系统：分时分时系统：分时分时系统：分时+批处理功能批处理功能批处理功能批处理功能 内存内存内存内存：“前台区“前台区“前台区“前台区”和“后台区和“后台区和“后台区和“后台区”，“前台区，“前台区，“前台区，“前台区”存放按时间片存放按时间片存放按时间片存放按时间片“调入“调入“调入“调入”和“调出和“调出和“调出和“调出”的作业流的作业流的作业流的作业流，“后台区“后台区“后台区“后台区”存放批处理作业存放批处理作业存放批处理作业存放批处理作业。仅仅仅仅当当当当前前前前台台台台作作作作业业业

37、业调调调调入入入入/调调调调出出出出，或或或或前台无作业可运行时前台无作业可运行时前台无作业可运行时前台无作业可运行时，方才运方才运方才运方才运行“后台区”中的作业。行“后台区”中的作业。行“后台区”中的作业。行“后台区”中的作业。提供交互式快速的服务提供交互式快速的服务提供交互式快速的服务提供交互式快速的服务，同时同时同时同时在在在在处处处处理理理理机机机机空空空空闲闲闲闲时时时时运运运运行行行行后后后后台台台台较较较较大的批作业。大的批作业。大的批作业。大的批作业。多道分时系统多道分时系统多道分时系统多道分时系统 允许在内存中同时存放多道允许在内存中同时存放多道允许在内存中同时存放多道允许

38、在内存中同时存放多道作业作业作业作业，并把具备运行条件的所并把具备运行条件的所并把具备运行条件的所并把具备运行条件的所有作业排成一个队列有作业排成一个队列有作业排成一个队列有作业排成一个队列，让它们让它们让它们让它们依次轮流地获得一个时间片依次轮流地获得一个时间片依次轮流地获得一个时间片依次轮流地获得一个时间片来运行。来运行。来运行。来运行。与单道分时系统相比较与单道分时系统相比较与单道分时系统相比较与单道分时系统相比较，由于由于由于由于作业数据都在内存作业数据都在内存作业数据都在内存作业数据都在内存，不需要调不需要调不需要调不需要调入入入入、调出开销调出开销调出开销调出开销，所以多道分时所以

39、多道分时所以多道分时所以多道分时系统具有较好的系统性能。系统具有较好的系统性能。系统具有较好的系统性能。系统具有较好的系统性能。现代分时系统都属于多道分现代分时系统都属于多道分现代分时系统都属于多道分现代分时系统都属于多道分时系统。时系统。时系统。时系统。实时系统实时系统实时系统实时系统 分时系统为交互式作业提供分时系统为交互式作业提供分时系统为交互式作业提供分时系统为交互式作业提供了快速的响应服务了快速的响应服务了快速的响应服务了快速的响应服务，但还不能但还不能但还不能但还不能满足某些对响应时间要求非满足某些对响应时间要求非满足某些对响应时间要求非满足某些对响应时间要求非常严格的任务需要。常

40、严格的任务需要。常严格的任务需要。常严格的任务需要。例如，炼钢例如，炼钢例如，炼钢例如，炼钢/炼油控制系统、炼油控制系统、炼油控制系统、炼油控制系统、航空网络售票系统等航空网络售票系统等航空网络售票系统等航空网络售票系统等，对任务对任务对任务对任务的响应时间有更严格的要求的响应时间有更严格的要求的响应时间有更严格的要求的响应时间有更严格的要求。操作系统的进一步发操作系统的进一步发操作系统的进一步发操作系统的进一步发展展展展 个人计算机操作系统个人计算机操作系统个人计算机操作系统个人计算机操作系统：UNIXUNIXUNIX、OSOSOS2 2 2、WindowsWindowsWindows系列系

41、列系列系列、WindowsWindowsWindows NTNTNT、LINUXLINUXLINUX等等等等 网络操作系统：网络接口控制器网络操作系统：网络接口控制器网络操作系统：网络接口控制器网络操作系统：网络接口控制器及一些用于驱动的低层软件及一些用于驱动的低层软件及一些用于驱动的低层软件及一些用于驱动的低层软件,远程远程远程远程登录软件和远程文件访问软件。登录软件和远程文件访问软件。登录软件和远程文件访问软件。登录软件和远程文件访问软件。分布式操作系统：将用户的应用分布式操作系统：将用户的应用分布式操作系统：将用户的应用分布式操作系统：将用户的应用程序分布在多台处理机上同时运程序分布在多

42、台处理机上同时运程序分布在多台处理机上同时运程序分布在多台处理机上同时运行。合理地调度各处理机行。合理地调度各处理机行。合理地调度各处理机行。合理地调度各处理机,使整个使整个使整个使整个系统获得最大的并行度。系统获得最大的并行度。系统获得最大的并行度。系统获得最大的并行度。嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统 1.41.41.4 操作系统的功能操作系统的功能操作系统的功能操作系统的功能 操作系统的主要任务操作系统的主要任务操作系统的主要任务操作系统的主要任务 管理处理机管理处理机管理处理机管理处理机 管理存储器管理存储器管理存储器管理存储器 管理输入管理输入管理输入管理输入

43、/输出设备输出设备输出设备输出设备 管理数据文件管理数据文件管理数据文件管理数据文件 提供接口服务提供接口服务提供接口服务提供接口服务 接口功能接口功能接口功能接口功能 接口，指操作系统为用户提供的接口，指操作系统为用户提供的接口，指操作系统为用户提供的接口，指操作系统为用户提供的人机交互界面人机交互界面人机交互界面人机交互界面 命令接口命令接口命令接口命令接口：以命令方式供用户通：以命令方式供用户通：以命令方式供用户通：以命令方式供用户通过键盘终端与计算机交互，如过键盘终端与计算机交互，如过键盘终端与计算机交互，如过键盘终端与计算机交互，如UNIXUNIXUNIX、DOSDOSDOS 图形化

44、用户接口图形化用户接口图形化用户接口图形化用户接口：WindowsWindowsWindows系列系列系列系列操作系统则提供了形象、生动的操作系统则提供了形象、生动的操作系统则提供了形象、生动的操作系统则提供了形象、生动的图形化界面图形化界面图形化界面图形化界面,用户只需拖动并点击用户只需拖动并点击用户只需拖动并点击用户只需拖动并点击鼠标鼠标鼠标鼠标,便可轻松操作计算机。便可轻松操作计算机。便可轻松操作计算机。便可轻松操作计算机。程序接口程序接口程序接口程序接口：以系统调用的形式供：以系统调用的形式供：以系统调用的形式供：以系统调用的形式供用户编程时使用。几乎各种操作用户编程时使用。几乎各种操

45、作用户编程时使用。几乎各种操作用户编程时使用。几乎各种操作系统都提供了系统调用，供程序系统都提供了系统调用，供程序系统都提供了系统调用，供程序系统都提供了系统调用，供程序设计设计设计设计处理机管理处理机管理处理机管理处理机管理 进程控制进程控制进程控制进程控制：创建和撤消进程以创建和撤消进程以创建和撤消进程以创建和撤消进程以及控制进程的状态转换。及控制进程的状态转换。及控制进程的状态转换。及控制进程的状态转换。进程同步进程同步进程同步进程同步：协调，互斥访问临协调，互斥访问临协调，互斥访问临协调，互斥访问临界资源，协调执行进度界资源，协调执行进度界资源，协调执行进度界资源，协调执行进度 进程通

46、信进程通信进程通信进程通信：进程间的信息交换进程间的信息交换进程间的信息交换进程间的信息交换 进程调度进程调度进程调度进程调度 ：按一定算法从进：按一定算法从进：按一定算法从进：按一定算法从进程就绪队列中选出一个进程程就绪队列中选出一个进程程就绪队列中选出一个进程程就绪队列中选出一个进程,把处理机分配给它把处理机分配给它把处理机分配给它把处理机分配给它,使之运行使之运行使之运行使之运行。存储器管理任务存储器管理任务存储器管理任务存储器管理任务 为多道程序的并发执行提供为多道程序的并发执行提供为多道程序的并发执行提供为多道程序的并发执行提供良好的环境良好的环境良好的环境良好的环境;便于用户使用存

47、储器便于用户使用存储器便于用户使用存储器便于用户使用存储器;提高存储器的利用率提高存储器的利用率提高存储器的利用率提高存储器的利用率;为尽量多的用户提供足够大为尽量多的用户提供足够大为尽量多的用户提供足够大为尽量多的用户提供足够大的存储空间。的存储空间。的存储空间。的存储空间。存储器管理功能存储器管理功能存储器管理功能存储器管理功能 内存分配内存分配内存分配内存分配 ：静态分配：静态分配：静态分配：静态分配 /动态动态动态动态分配、连续分配分配、连续分配分配、连续分配分配、连续分配/非连续分配非连续分配非连续分配非连续分配 内存保护内存保护内存保护内存保护 ：系统内存空间、：系统内存空间、：系

48、统内存空间、：系统内存空间、用户内存空间用户内存空间用户内存空间用户内存空间 地址映射地址映射地址映射地址映射 ：逻辑地址逻辑地址逻辑地址逻辑地址 物理物理物理物理地址地址地址地址 内存扩充内存扩充内存扩充内存扩充 ：虚拟存储技术：虚拟存储技术：虚拟存储技术：虚拟存储技术 设备管理任务设备管理任务设备管理任务设备管理任务 为用户程序分配为用户程序分配为用户程序分配为用户程序分配I I IO OO设备设备设备设备;完成用户程序请求的完成用户程序请求的完成用户程序请求的完成用户程序请求的I I IO OO操操操操作作作作;提高处理机和提高处理机和提高处理机和提高处理机和I I IO OO设备的利设

49、备的利设备的利设备的利用率用率用率用率;改善人机界面改善人机界面改善人机界面改善人机界面 设备管理功能设备管理功能设备管理功能设备管理功能 缓冲管理缓冲管理缓冲管理缓冲管理 设备分配设备分配设备分配设备分配 设备处理设备处理设备处理设备处理 ：启动设备、中断：启动设备、中断：启动设备、中断：启动设备、中断处理处理处理处理 虚拟设备功能虚拟设备功能虚拟设备功能虚拟设备功能 RAIDRAIDRAID技术、磁盘调度技术、磁盘调度技术、磁盘调度技术、磁盘调度 文件管理任务文件管理任务文件管理任务文件管理任务 管理用户文件和系统文件管理用户文件和系统文件管理用户文件和系统文件管理用户文件和系统文件 管理

50、文件的存储空间管理文件的存储空间管理文件的存储空间管理文件的存储空间 保证文件数据的安全保证文件数据的安全保证文件数据的安全保证文件数据的安全 方便用户使用文件方便用户使用文件方便用户使用文件方便用户使用文件文件管理功能文件管理功能文件管理功能文件管理功能 文件目录管理文件目录管理文件目录管理文件目录管理 文件的逻辑组织与访问方式文件的逻辑组织与访问方式文件的逻辑组织与访问方式文件的逻辑组织与访问方式 存储空间的管理存储空间的管理存储空间的管理存储空间的管理：文件的物理文件的物理文件的物理文件的物理组织、空闲磁盘空间的管理组织、空闲磁盘空间的管理组织、空闲磁盘空间的管理组织、空闲磁盘空间的管理