域
百万至 几百万次/
秒
各行各业
几百万至 千亿次/秒
典型 ENIAC UNIVACⅡ IBM360 ILLIAC-Ⅳ
机种 EDVAC IBM7094 PDP 11 VAX 11
IBM705 CDC6600 NOVA12 IBM PC
-
00
9
1.2 操作系统的发展
一方面操作随着充分发挥计算机硬件性能的要求不断发展,另 一方面它也促进了计算机硬件种类的扩充,使计算机体系结构 不断改进,功能越来越强大.
-
12
CPU执行: 程序A 程序B 程序C 调度程序
I/O请求
I/O操作: I/O结束 A再调度 A完成
I/O请求
I/O结束 B再调度 B完成
I/O请求
T
图1-3 CPU与I/O并行图
-
131Βιβλιοθήκη 2.3 基本操作系统类型1.批处理系统
用户不能直接干预作业的运行过程 作业提交之前用作业控制语言编制成作业说明书或作
-
5
1.1.2 操作系统在计算机系统中的作用
1.对外职能——用户与计算机之间的接口
必须为用户提供良好的界面，使用户能够感觉 计算机是可用而且易用的。
2.对内职能——组织和管理计算机资源，充分 发挥资源的效能，提高利用率
-
6
1.1.3 研究操作系统的几种观点 1.用户观点
2.资源管理的观点
计算机资源按性质分四类:CPU、内存、处部设备、信息文件
实时系统相对于其它操作系统来说，其优点是系统的 及时响应以及系统的可靠性。
业控制卡,与程序和数据一起提交给系统
引入多道程序后,批处理系统有以下特征:
(1) 多道性
(2) 无序性
(3) 调度性：作业从提交到运行完成需要经过两次调度，即
作业调度和进程调度。作业调度是指按照一定作业调度算法， 从后备作业队列中选择一个或几个作业调入内存。进程调度 是指按照一定进程调度算法，从在内存的进程中选择一个进 程，将处理机分配给它，使之执行。
1.2.1 问题的提出
1.速度问题 人工操作速度和处理机计算速度严重不匹配
2.作业差异
3.CPU与外部设备的充分利用
-
10
1.2.3 解决办法 1.减少人工干预
批处理技术 作业执行序列、监督或管理程序、自动转换 联机批处理方式
计接 算口
机
卡片机
2.改善速度匹配 脱机批处理技术
计
输入/出设备
算
机
-
卫 星 机
终端
终端
序系统的一些技术特征，成为当
分时系统示意图
今的计算机操作系统主流
-
16
3．实时系统
“实时”是指系统能够及时响应发生的外部事件(一般 为一些随机事件)，并以足够快的速度完成对事件的 处理。
为了保证程序可靠运行，系统应提供安全措施，比如 多级容错、硬件冗余等，避免因发生错误或丢失信 息而造成重大经济损失甚至导致灾难性的后果。
操作系统应该最大限度地发挥计算机系统资源 的使用效率，合理地组织工作流程，使得计算机资 源能为多用户共享。
-
4
定义：操作系统是为了方便用户和提高计算机 的利用率，对计算机资源进行组织和管理的 程序集合。
用户 ——广义的概念，包括一般用户和软件开发人 员等；
资源——包括处理器、存储器、输入/输出设备等硬 件资源和程序与数据等软件资源。
机器语言 汇编语言
磁芯、磁鼓 磁带、磁盘
监控程序 高级语言
半导体存储 器
磁芯、磁鼓 磁带、磁盘
实时处理 操作系统
半导体存储 器
磁带、磁盘 光盘
实时/分时 处理网络操
作系统
应用 领域
运算 速度
科学计算
5000至 3万次/秒
科学计算 数据处理 过程控制
几十万至 百万次/秒
科学计算 系统设计等 科技工程领
N 插队 N
Y
资源够用 ? Y
分配
释放? Y
回收
N 出错处理
修改资源分配 状态表
图1-2 资源分-配与释放过程
8
年代
电子 器件
第一代 19461957
电子管
第二代 19581964
晶体管
第三代 19651970
集成电路
第四代 1971-现在
大规模集成 电路
存储 器
处理 方式
延迟线、 磁芯、磁鼓 磁带、纸带
11
3.实现多道程序系统
系统结构：以中央处理器为中心→主存为中心 中断技术和通道技术 通过软件技术使CPU和I/O设备并行工作——多道程序系统
多道程序系统——是指允许多个相互独立的程序 同时存在于内存中，而且处于同时运行的过程 中。各道程序轮流占用CPU，交替执行。
问题：如何共享资源、如何互斥和同步、如何提 高内存使用率、如何证程序安全
(2) 无交互能力。在作业提交后，用户不能与自 己的作业进行交互，不便于对作业的控制。
-
15
2．分时系统
分时——就是多个用户对系统资源进行时间
上的分享。
微观上，每个用户作业轮
终端
终端
流运行一个时间片；宏观
计算
机接
口
上，多个用户同时工作，
终端
共享系统资源。
终端
分时系统作为多道程序系统的一
个典型代表，集中体现了多道程
对于操作系统来说，资源管理要做如下工作： (1) 对资源使用情况进行登记，这是资源管理的依据。 (2) 决定分配策略。 (3) 提供分配与回收算法。
3.进程观点
进程——分析计算机操作系统在处理过程中的基本对象，是系 统中的活动实体。
-
7
请求分配资源队列
请求释放资源队列
按原则进入
Y
请求分配 ?
N
该资源可用 ?
-
14
批处理系统，特别是多道批处理系统的主要优点 是资源利用率高和系统吞吐量大。
批处理系统的缺点主要体现在以下两个方面：
(1) 平均周转时间长。作业的周转时间是指从作 业进入系统开始，直到作业完成并退出系统为 止所经历的时间。在批处理系统中，由于作业 需要排队来依次进行处理，因而作业的周转时 间较长。
计算机操作系统
吴桂军 wugj@
参考书目:汤子瀛等著.计算机操作系统 西安电子科技大学出版社
-
第一章 引论
本章要点 操作系统的定义 操作系统的发展过程及基本操作系统类型 和新型操作系统 操作系统的功能和特征
-
2
1.1 操作系统的基本概念
1.1.1 操作系统的定义
用户1 用户2 用户3
…
用户n
Word Photoshop IE
…
应用软件与部分系统软件
操作系统 (O perating System)
硬件(物理设备)
D elphi
计算机系统的组成
-
3
引入操作系统主要可完成以下两个方面的工作：
(1) 方便用户使用。 操作系统应该提供给用户一个良好的界面，用
户不必了解硬件和其它软件的细节，就可以方便地 使用计算机。 (2) 充分利用资源。