从使用者的角度看操作系统的历史
用户1 用户 用户2 用户 用户3 用户 系统操作员 操作系统 用户n 用户 批输入/输出 批输入 输出 磁带） （磁带）机
资源1 资源 无OS
资源2 资源
资源3 资源 批处理
资源m 资源 交互处理
多道程序设计的概念
引入多道程序的背景：提高 的利用率； 引入多道程序的背景：提高CPU的利用率； 的利用率 并进一步导致多种系统资源的并行工作。 并进一步导致多种系统资源的并行工作。 多道程序的概念： 和表1.1 多道程序的概念：图1.8和表 和表 多道程序如何提高系统的利用率： 多道程序如何提高系统的利用率：表1.2
系统概述
计算机的硬件组织
ִ总线结构 单总线或双总线 以内存为核心 总线结构:单总线或双总线 以内存为核心(p.2,图1.2) 总线结构 单总线或双总线;以内存为核心 ִ对大型机：独立工作的I/O通道 中断机构(图1.3);多 对大型机：独立工作的 通道+中断机构 多 对大型机 通道 中断机构 处理器 ִ对微机：通过 对微机： 交换、 对微机 通过CPU的I/O交换、内存和 的 交换 内存和I/O之间的直 之间的直 接交换(DMA)（图1.4)；多处理器结构 接交换 ；多处理器结构(图1.5)
虚拟 内存 管理 程序
I/O管理程序
文件系统
缓冲存储管理系统
设备驱动程序 网络驱动程序
硬件抽象层
WINDOWS NT简介 简介
微内核结构 线程机制 对称多处理器SMP 对称多处理器 面向对象设计技术
习题
1.6 1.8 1.10 1.11
33%=10/30 33%=10/30 30=5+15+10 6=3/(30/60) 18=(5+20+30)/3
67%=10/15 67%=10/15 15 12=3/(15/60) 10=(5+15+10)/3
吞吐量 （作业/h） 平均周转时间 （min）
操作系统的功能和特性
操作系统的功能 用户与计算机的界面:为用户提供良好开发环境 （界面；开发工具；与DB的一体化；与通信和网 络管理的一体化） 操作员界面：命令式界面和图形用户界面 应用程序界面 (API) 系统资源的管理者 处理器管理：状态记录和分配 内存管理：状态记录和分配，保护 I/O管理：状态记录和分配，优化调度 文件管理：状态记录和分配，信息组织与使用， 可靠性，保护与保密 操作系统的特性：并行性和共享性
操作系统基础（第三版） 操作系统基础（第三版）
屠 祁、屠立德 编著 清华大学出版社
主讲人： 主讲人：上海交通大学计算机系 黄上腾
课程目的和课程结构
了解OS的发展背景、操作系统的运行环境、 了解 的发展背景、操作系统的运行环境、 的发展背景 体系结构、主要的组成部分和系统范例。 体系结构、主要的组成部分和系统范例。 在了解OS的背景、基本概念和运行环境后， 在了解 的背景、基本概念和运行环境后， 的背景 基本上按照OS的层次结构由内向外介绍各 基本上按照 的层次结构由内向外介绍各 组成部分的功能和工作原理。若从资源管 组成部分的功能和工作原理。 理的角度看，主要介绍处理器、内存、 理的角度看，主要介绍处理器、内存、外 设和文件管理。 设和文件管理。
多道程序与单道程序的平均资源利用率
单道 CPU利用率 主存利用率 磁盘利用率 打印机利用率
全部作业完成时间 （min） 17%=5/(5+15+10)
33%=(50*(5/30)+100*(15 /30)+80*(10/30))/256
多道（三道）
33%=(5/15)
90%=(50+100+80)/256
两道作业的运行情况
用户程序A 用户程序 用户程序B 用户程序 监督程序 磁盘操作 磁带操作
CPU在这 段时间无 用户程序 可以执行
例：3个作业的执行要求 单道时需30min;3道时需15 30min;3道时需15min) (单道时需30min;3道时需15min)
作业名 作业类型 所需主存/KB 所需主存 所需磁盘 所需终端 所需打印机 运行时间 /min JOB1 CPU型 型 50 不用 不用 不用 5 JOB2 I/O型 型 100 不用 需要 不用 15 JOB3 I/O型 型 80 需要 不用 需要 10
操作系统的类型
多道批处理：提高资源的利用率， 多道批处理：提高资源的利用率，但不交互 分时：提高资源的利用率，交互， 分时：提高资源的利用率，交互，对用户的公平 性，用户的独占感觉 实时：通常专用，对外部事件的及时响应， 实时：通常专用，对外部事件的及时响应，可靠 事件驱动型，前后台进程并存的“ 性，事件驱动型，前后台进程并存的“通用实时 系统” 系统”： 网络：共享资源， 网络：共享资源，高效可靠的通信能力和多种网 络服务功能(如文件下载 远程登录,电子邮件 如文件下载,远程登录 电子邮件)。 络服务功能 如文件下载 远程登录 电子邮件 。 参考模型， （OSI参考模型，见p.14,图1-9。 WINDOWS 参考模型 图 。 NT内装，以及与此相关的文件重定向和传输驱动 内装， 内装 程序。） 程序。）
分时系统工作示意图
进程1 进程n 进程2
CPU
现代操作系统
独占计算机、交互 以 为主)、 独占计算机、交互(以GUI为主 、上网 为主 多机系统（ 为主）：可靠、 多机系统（以SMP为主）：可靠、灵活、 为主）：可靠 灵活、 可扩 操作系统设计技术：
ִ微内核：通常仅把进程调度、中断处理和进程 微内核：通常仅把进程调度、 微内核 通信放入 ִ多线程机制：同一进程中的线程共享程序资源 多线程机制： 多线程机制 ִ对称多处理器 对称多处理器(SMP) 对称多处理器 ִ分布式操作系统 分布式操作系统 ִ面向对象技术 面向对象技术
软件的层次结构(自下而上 ：裸机、 及虚拟机 及虚拟机、 软件的层次结构 自下而上)：裸机、OS及虚拟机、 自下而上 系统软件、实用程序和应用程序.(下层为上层提 系统软件、实用程序和应用程序 下层为上层提 供平台;上层为下层的使用提供方便或扩充下层的 供平台 上层为下层的使用提供方便或扩充下层的 功能—虚拟机的概念 虚拟机的概念.) 功能 虚拟机的概念
计算机系统的层次观点
应用程序 调试程序 编译程序 装入程序 汇编程序 操作系统 裸机 编辑程序 装配程序
操作系统的形成和发展
操作系统的定义： 操作系统的定义：管理系统资源和方便用 户使用的系统程序 操作系统的形成和发展
ִ人工操作的系统 人工操作的系统 ִ批处理系统 批处理系统 ִ多道程序→分时系统：（多个程序同时留驻、 多道程序→ ：（多个程序同时留驻 多道程序 分时系统：（多个程序同时留驻、 独立工作的外设、中断） 时间片轮转 独立工作的外设、中断）+时间片轮转 ִ微机的发展和普及使微机的操作系统日趋增强 微机的发展和普及使微机的操作系统日趋增强 ִ其他系统：如实时、网络、分布操作系统 其他系统： 其他系统 如实时、网络、
第一章“引论” 第一章“引论”的主要内容
操作系统所处的软、 操作系统所处的软、硬件运行环境 什么是OS及其发展的历史 什么是 及其发展的历史 OS的最基本的概念：多道程序、中断、独 的最基本的概念： 的最基本的概念 多道程序、中断、 立工作的外部设备 OS的功能 方便的人机界面（ OS的功能：方便的人机界面（操作员和程 的功能： ）、对系统资源的管理 序）、对系统资源的管理 OS的类型：批处理、分时、实时 的类型： 的类型 批处理、分时、 现代操作系统 WINDOWS NT 习题
WINDOWS NT5.0框架
登录进程 OS/2客户 Win32客户 Posix客户
安全子系统
保护子系统
OS/2子系统 Win32子系统
Posix子系统
用户态 核心态
系统服务 系统服务 窗口管理
NT 执行体
图形设备 驱动程序
对象 管理 程序
安全 调用 监视 程序
进程 管理 Hale Waihona Puke 序 内核本地 过程 调用 功能