操作系统
华软软件学院软件工程系 P15
操作系统的形成与发展(3)
单道程序设计
多道程序设计
操作系统
华软软件学院软件工程系 P16
操作系统的形成与发展(4)
3、分时操作系统
概念：用时间片、动态优先数（级）等方式，使CPU
轮流为多个用户或任务（程序）服务 分时操作系一般由主机、终端、分时操作系统构成。 主要特点： 多路调制性：多个程序幵发执行 独占性：使用户感觉上独占CPU 交互性：利用系统界面（图形、命令）实现人机 “会话”
特权级：80386
CPU采用段描述符中最低2
位表示 0级最高(内核级)，3级最低（用户级）。 1级~2级，依次为OS服务级、OS扩充级 LINUX系统只使用了0级和3级
操作系统 华软软件学院软件工程系 P25
操作系统的硬件平台(3)
2、时钟
时钟是操作系统得以运行并实现对资源管理必不可少
操作系统 华软软件学院软件工程系 P13
操作系统的形成与发展(1)
►手工操作（操作系统的史前时代） ►监控程序（操作系统的萌芽） ►多道批处理操作的概念（现代意义上的操作系统） ►分时操作系统（Time-Share Operating System） ►实时操作系统（Real Time OS） ►个人操作系统（贴近大众的操作系统） ►网络操作系统（Network OS） ►分布式操作系统（Distributed OS） ►嵌入式操作系统（Embedded OS）
操作系统
华软软件学院软件工程系 P12
操作系统的基本概念(9)
►操作系统的性能评价
可靠性R(系统正常工作时间的平均值)、可维修性S (平均 故障修复时间) 、可用性A (系统的正常使用率) 系统吞吐量(系统在单位时间内所处理的信息量) 、系统响 应时间、系统资源利用率 可维护性、可移植性、开放性等
操作系统
华软软件学院软件工程系 P14
操作系统的形成与发展(2)
►几个概念
1、单道程序设计及多道程序设计
单道程序设计:
任一时刻只允许一个程序在系统中执 行。一个程序执行结束后才能执行下一个程序
2、多道程序设计：任何时刻都允许多道程序在 系统中同时执行。（特性：多道、宏观上幵行、 客观上串行）
操作系统 华软软件学院软件工程系 P10
操作系统的基本概念(4)
应
操
用
作 硬件
系
基于硬件 计算机所有资 源的管理、协调 和分配 进程管理 界面管理 。。。等等
统
件统的基本概念(5)
►操作系统的功能
用户接口(系统调用、一组控制操作命令) 处理机管理(处理机CPU执行“时间”的管理) 存储管理（内存分配、存储保护、内存扩充） 设备管理 文件管理(文件存储空间的管理、目录管理、文 件系统的安全管理) 网络管理 信息保护与安全(访问控制、信息流控制、认证)
配有源程序及可配置的系统模块、具有丰富的同步原语、可选择
的各种调度算法、可选择的内存分配策略、定时器与计数器、多 种中断处理、多种异常处理、多种通信方式、标准C 语言库、数 学运算库和开放式应用程序接口等等。
操作系统
华软软件学院软件工程系 P20
操作系统的形成与发展(8)
►手机操作系统
手机的功能已从只具有话音、短信的简单手机， 发展到了具有娱乐、办公、上Internet等的智能 手机。其上使用的嵌入式操作系统的功能越来越 强大。
用户态(目态):当前CPU上运行的是用户程序 两种态之间的转换
用户态转换成系统态：系统调用、硬件中断、用户 程序出错、非法指令 系统态转换成用户态：中断返回
操作系统 华软软件学院软件工程系 P24
操作系统的硬件平台(2)
常用特权指令
开中断STI、关中断CLI 进程切换、CPU分配，如代码段寄存器CS、指令 寄存器IP的值修改指令 主存保护的寄存器存储指令 I/O指令，如IN、OUT 处理机控制指令，如HALT
►网络设备中的操作系统
在网络设备中也大量采用嵌入式操作系统。如 CISCO 公司在它的路由器、交换机中采用了自 行开发的IOS 操作系统。
操作系统
华软软件学院软件工程系 P21
操作系统的形成与发展(9)
►操作系统的新技术
微内核结构 多线程(把执行一个应用程序的进程划分为同时 运行的线程，可以在很大程度上控制应用程序的 模块性和相关事件的时间安排。) 对称多处理（SMP）（有多个处理器，共享同一 个主存和I/O设备，之间通过总线或其他内部连 接方案互相连接，所有处理器可以执行相同的功 能。） 面向对象（模块独立性、可修改性等，使程序员 定制操作系统，而不会破坏系统完整性。）
操作系统 华软软件学院软件工程系 P22
第二部分
操作系统的
硬件支撑平台
华软软件工程系
操作系统
•扩充内容
主 要 章 节
华软软件学院软件工程系 P23
操作系统的硬件平台(1)
►支持操作系统的基本硬件结构
1、处理机的态及特权指令 系统态：当前CPU上运行的是OS的系统程序
特权指令：只在处理机处于最高级别的态（核态或 管态）下方可执行的指令。如CLI、STI、IN、 OUT、HALT等 非特权指令：除特权指令外的其他CPU指令
操作系统
华软软件学院软件工程系 P8
操作系统的基本概念(2)
操作系统
系统软件 软件系统 应用软件
Windows Unix Linux
语言处理程序 ASM
实用程序
诊断程序、排错程序等
系统软件：控制和维护 应用软件：完成一个特
计算机的正常运行，管理 定的任务，在系统软件的 计算机的各种资源，以满 支持下，才能运行。 足应用软件的需要。
操作系统 华软软件学院软件工程系 P9
操作系统的基本概念(3)
►操作系统 是配置在计算机硬件系统（也称为裸机系统） 上的第一层软件
是对计算机硬件功能的第一次扩充 定义：是计算机系统中的一个重要系统软件。它 管理和控制所有的计算机资源（软、硬件），合 理组织计算机工作流程，以便有效的利用这些资 源为用户提供一个功能强大、使用方便且易于扩 展的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接 口的作用。
的最重要的硬件设施 时钟分为：绝对时钟和相对时钟 绝对时钟：用于记录当前时间（年月日、时分秒）。 每隔一个时间单位加1，关机时依然工作。 相对时钟：又称间隔时钟或定时器，每隔一个时间 单位减1，为0时产生时钟中断。 OS依此实施调度 计算各用户所消耗的资源 实现实时控制 实现延迟……等等
6、网络操作系统：将分布在不同区域的计算机 通过网络连接起来，以实现资源的共享。有集中 模式、C/S模式，对等模式等。
操作系统 华软软件学院软件工程系 P18
操作系统的形成与发展(6)
►7、分布式操作系统：能使分布式计算机系统中若 干台计算机相互协作完成一个共同任务的系统软件 称为分布式操作系统。
操作系统 华软软件学院软件工程系 P6
学习收获
1．使学生对操作系统的基本概念、基本结构及运 行环境有深入的认识，对操作系统这一课程有比较 全面的把握
2．使学生深入到操作系统内部，理解并掌握操作 系统的基本原理、设计方法和实现技术 3．使学生了解操作系统的演化过程、发展研究动 向、新技术以及新思想，使学生具有透过变化看趋 势、透过技术抓原理、把握学科发展脉搏的基本素 质，为其在今后相关领域开展工作打下坚实的基础
操作系统 华软软件学院软件工程系 P26
操作系统的硬件平台(3)
3、中断机制(中断是指某个事件发生时，CPU中 断当前程序的执行，转而执行处理该事件的服务 程序，处理完毕后返回被中断的程序继续执行的 过程。)
（1）基本概念：中断、中断源、断点、关中断
（CLI）、开中断（STI）、保护现场、恢复现场、中 断服务程序、中断返回。。。 （2）中断的分类 按中断源分：I/O中断、外部中断、机器故障中断、 程序性中断（异常）、访管中断（自陷） 按系统实现分：硬件中断（非屏蔽、可屏蔽）、自 陷中断、异常中断
操作系统 华软软件学院软件工程系 P19
操作系统的形成与发展(7)
►8、嵌入式操作系统
对整个智能芯片以及它所控制的各种部件模块等资源进 行统一调度、指挥和控制的系统软件称为嵌入式操作系 统（Embedded Operating System）。 嵌入式操作系统要具备高可靠性、实时性、占有资源少、 成本低等特性。其系统功能可针对需求进行裁减、调整 和编译生成。以便满足最终产品的设计要求。 嵌入式操作系统的设计特点为：
操作系统 华软软件学院软件工程系 P7
操作系统的基本概念(1)
►计算机系统：硬件系统 + 软件系统
硬件系统：CPU、内存、外存、外设等 软件系统：系统软件（含操作系统、语言处理、 使用工具或软件等）、应用软件等 系列问题的提出： 1、我们的软件为何能够有条不紊地各自运行？ 2、操作系统为何可以实现对各种资源的管理？ 3、操作系统为何能够实现对CPU资源的分配？ 4、谁将CPU资源分配操作系统的？ 5、操作系统对各种资源（如CPU、内存、设备等） 的管理是采用什么策略？ 6、。。。。。。
4、实时操作系统：及时响应事件，幵在规定的 时间内完成对该事件的处理。如生产过程控制、 情报检索系统、民航票务系统等。
操作系统 华软软件学院软件工程系 P17
操作系统的形成与发展(5)
5、个人操作系统：如DOS、Windows等
七十年代末到八十年代，个人计算机PC（personal
computer）开始出现。 比较著名、市场占有率较高的的个人计算机有苹果 AppleII机和IBM PC机。 在Internet上发展起来的Linux操作系统，能在个人 计算机上运行。它遵从UNIX的POSIX标准，继承了 UNIX的优点，源代码开放，性能卓越，因此将有长 足的发展。