4
（基础）-8个学时
（重点）-22个学时（包括实验学时）
期末复习-1个学时
4
你所用过的操作系统
你知道下列哪些是操作系统吗?
极品飞车 DOS LINUX（Red Hat、Ubuntu） WORD Mac OS
WINDOWS TURBO-C SQL UNIX
Android、iOS
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5
你用过的操作系统能做什么?
微观上串行：任一时刻最多只有一道作业占用CPU，多道程序交替使
用CPU。 实现技术：在当前运行的作业需做I/O处理时，CPU转而执行另一个作业。
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35
两道考研题
填空题：
1.
多道运行的特征之一就是宏观并行，它的含义是（
科技大学）
）（2000年，华中
2.
多道程序设计的特点是多道、（
）和（
）（2000年西安电子科技大
CPU处于等待状态。
25
脱机批处理
脱机批处理技术：
为解决低速输入设备与 CPU速度不匹配的问题，可将用户程序和
数据，在一台 卫星机（又称外围计算机 )的控制下，预先从低速
输入设备输入到磁带上；
当CPU需要这些程序和数据时，再直接从磁带机高速输入到内存，
从而大大加快了程序的输入过程，减少了CPU等待输入的时间。

上机实验：16学时
–
针对部分章节（第6章和第7章），安排2个实验，上机编程，要求写 实验报告
– –
实验时间：以后通知 实验地点：文波楼机房

成绩：
–
期末考试试卷成绩占60%；平时成绩占40%（实验报告成绩+点名）
3
（三）学习内容-64个学时
第1章 绪论 第2章 OS的组织结构 第3章 用户界面 第4章 并发处理 第5章 资源分配和调度 第6章 处理机调度 第7章 内存管理（重点）-20个学时（包括实验学时） 第8章 输入/输出管理（重点）-7个学时 第9章 文件系统（重点）-6个学时
50
典型的实时系统（1）
过程控制：计算机用于生产过程控制时，要 求系统能现场实时采集数据，并对采集的数 据进行及时处理，进而能自动地发出控制信 号控制相应执行机构，使某些参数（压力、 温度、距离、湿度）能按预定规律变化，以 保证产品质量。 例如：导弹制导系统、飞机自动驾驶系统， 火炮自动控制系统都是实时过程控制系统。

在晶体管计算机时代，产生了操作系统的雏形-批处理系统（监督程序），
用来控制作业的运行。

把若干个作业合成一批，调入计算机执行，完成后再调入下一批作业。
“批”的含义：供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处
理中使用一组相同的系统软件（系统带）。
说明：通常，把计算机完成用户算题任务（当时使用计算机的主要用途是科
操 作 系 统 原 理
中南财经政法大学
任课教师：李 玲 信息与安全工程学院
1
（一）关于本课程
课程特点：概念多、原理性强、较抽象 课程学习目的：基础核心课，有利于对计算机系统的理解和软件 开发


课程学习难点：概念、原理、算法、数据结构
2
（二）课程安排

课堂教学：48学时
–
上课讲重点，其它要自己阅读
13
13
第一代：电子管计算机
电子管
14
14
第一代：电子管计算机
15
15
1.2.1 手工操作阶段
电子管计算机，无操作系统，由手工控制作 业的输入输出，通过控制台开关启动程序运行。 用户使用计算机的过程大致如下：
先把程序纸带装上输入机，
启动输入机把程序和数据输入计算机，
然后通过控制台开关启动程序运行， 计算完毕后，用户拿走打印结果。 第二个用户上机，重复同样的步骤。
7
7
第1章 绪论
1.1
1.2 1.3
存储程序式计算机
操作系统的发展历程 操作系统的基本概念
1.4
操作系统的基本类型
8
8
1.1 存储程序式计算机
• 冯诺曼机的结构“Von Neumann计算机”又称 “存储程序式计算机”。 • 由控制器、运算器、存储器、输入装置、输出
装置组成。
9
计算机的硬件结构
48
1.2.4 实时系统(real-time system)
产生背景：虽然多道批处理操作系统和分时操 作系统获得了较佳的资源利用率和快速的响应 时间，从而使计算机的应用范围日益扩大，但 它们难以满足实时控制和实时信息处理领域的 需要。 于是，便产生了实时操作系统，目前有三种典 型的实时系统：过程控制系统、信息查询系统 和事务处理系统。
学）
答案：
1.计算机内存中同时存放几道相互独立的程序
2.宏观上并行，微观上串行
36
多道程序系统的技术问题：
1. 并行程序的运行需要共享软件硬件资源，需要同步和互斥机制。
2. 多道程序需要提高内存的使用效率，需要覆盖技术、对换技术、 虚拟存储等技术。
3. 多道程序在内存中要保证系统程序存储区和用户程序存储区的
推动分时系统形成和发展的主要动力是用户的需要：交互（例
如调试和纠错）、共享主机。
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分时系统的历史
分时系统的思想于1959年在MIT提出；
每个用户有一个联机终端，在分时系统中，假设20个用户登录，
其中17个用户在思考或谈论或喝咖啡；则CPU可给那3个需要的
作业轮流分配服务； 调试程序的用户常常只发出简短的命令，而很少有长的费时命 令； 所以计算机能够为许多用户提供交互式快速服务，同时在CPU
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操作系统的历史
计算机发展分为四个阶段：

1946～50年代末：第一代，电子管时代，无操作系统 50年代末～60年代中：第二代，晶体管时代，批处理系统 60年代中～70年代中：第三代，集成电路时代，多道程序系统



70年代中期～至今：第四代，大规模、超大规模集成电路时代，
分时系统、实时系统„
多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响
应时间，并提供交互会话能力。如下图所示：
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分时系统图示
终 端
终 端
终 端
终 端
终 端 主机
经典案例之一：超 市的收银机
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1.2.3 分时系统(time-sharing system)
推动多道批处理系统形成和发展的动力是提高资源利用率和系 统吞吐量。
5大部件
10
1.2 操作统的发展历程
手工操 作阶段 联机 批处理 脱机 批处理
批处理
多道程序系统
多道批 分时
个人计算机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统
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处理系统 系统
实时系统
操作系统形成
1.2 操作系统的发展历程
操作系统伴随着计算机技术及其应用的发展而逐 渐发展和不断完善，它的功能由弱到强，在计算机系 统中的地位不断提高，至今，它已成为计算机系统的 核心。
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什么是实时系统？
实时操作系统（Real Time Operating System）是 指当外界事件或数据产生时，能够接收并以足够 快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的 时间之内来控制监控的生产过程或对处理系统作 出快速响应，并控制所有任务协调一致运行的操 作系统。 实时系统要求有高可靠性和安全性，系统效率则 放在第二位。
作业完成时，管理程序调入另一些作业，直到这一批作业全部
完成。
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多道批处理系统的优点
资源利用率高，资源指CPU和I/O设备。 系统吞吐量大。系统吞吐量指系统在单位时 间完成的总工作量。
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多道批处理系统的缺点
无交互能力：用户与作业之间没有交互，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。
作业在机器 上所运行的 时间 人工操作时 间 手工操作时间 占总运行时间
机器速度
1万次/秒 60万次/ 秒
1小时 1分钟
3分钟 3分钟
3/(60+3)=4.7% 3/(1+3)=75%
第二代：晶体管计算机
晶体管
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1.2.2 批处理系统
计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的运行管理和具体操 作都由用户自己承担，任何操作出错都要重做作业，CPU的利用率甚低。
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批处理系统的分类

早期的批处理分为2种：
联机批处理
脱机批处理
联机批处理：由CPU直接控制作业的输入输出。 脱机批处理：由卫星机（外围机）控制作业的输入输出。
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联机批处理和脱机批处理
联机批处理
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联机批处理的优缺点
主要优点：减少了手工操作时间。
存在问题：CPU与I/O串行操作，输入输出时，
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分时系统的特点
也就是说：分时操作系统是一个联机的 (online) 多 用 户 （ multiuser ） 交 互 式 （interactive）的操作系统。 多用户分时操作系统是当今计算机操作系统 中使用最普遍的一类操作系统。 例如：UNIX
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一道考研题
填空题： 批处理系统主要解决（ ）问题，分时系统 主要解决（ ）问题。（华中科技大学2002） 答案：吞吐量 交互性
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脱机批处理
当程序运行完毕或告一段落， CPU 需要输出时， 无须直接把计算结果送至低速输出设备; 而是高速地把结果送到磁带上，然后在另一台外 围机地控制下，把磁带上的计算结果由相应的输 出设备输出，这就大大加快了程序的输出过程。
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脱机批处理的优缺点
主要优点： 1.主机摆脱了慢速的I/O的工作的影响，可以较充分的发挥它的高速