在一个计算机系统中，归纳起来可以将资源分为 四类：处理机、存储器、设备及文件（程序和数 据）。相应地，操作系统的主要管理功能也正是 针对这4类资源进行的。处理机管理；存储管理； 设备管理；文件系统。
3.操作系统是计算机系统功能的扩充 3.操作系统是计算机系统功能的扩充
每当人们在计算机系统上覆盖一层软件后，系统功 能便增强一级。由于操作系统自身包含了若干层软 件，因此当裸机上覆盖了操作系统后，便可获得一 台功能显著增强，使用极为方便的多层虚拟机器。 虚拟机的观点也是我们分析操作系统的基本出发点。
◆时间片和响应时间
t=nq
1)时间片长短的确定 2）主计算机的系统配置直接影响分时系统的性能
◆特征
①同时性。多个用户同时在自己的终端上上机，共享计 同时性。多个用户同时在自己的终端上上机， 算机的CPU和其他资源。 和其他资源。 算机的 和其他资源 独立性。系统内每个用户程序独立工作， ②独立性。系统内每个用户程序独立工作，让用户有自 己一个人在使用计算机的感觉。 己一个人在使用计算机的感觉。 及时性。 ③及时性。计算机系统应该在用户能够忍受的等待时间 内对用户的请求予以响应。 内对用户的请求予以响应。 交互性。计算机系统和用户用会话方式工作。 ④交互性。计算机系统和用户用会话方式工作。
网络操作系统
授课教师:陈 卫
Email:chenwei_1976@ 电 话:5786623 单 位:信息与计算机学院网络工程系 信息与计算机学院网络工程系
课程性质：网络工程专业核心课程 教学时数：50理论学时+30实验学时+1周课
程设计
教学内容：主要讲述计算机操作系统的基本 课程要求：理解概念,多上机实习。 其它要求：
实时系统具有如下的特征
①及时性 实时系统的及时性是非常关键的，主要反映在对用户的 响应时间的要求上。 ②交互性 实时系统的交互性根据应用对象的不同和应用要求的不 同，对交互操作的方便性和交互操作的权限性有特殊的 要求。 ③安全可靠性 这是实时系统最重要的设计目标之一。 ④多路性 实时系统也具有多路性。
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图1-6多道程序设计技术示意图
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在OS中引入多道程序设计技术可带来以下好处： (1)提高CPU的利用率。 当内存中仅有一道程序时，每逢该程序在运行中发 出I/O请求后，CPU空闲，必须在其I/O完成后才继续运 行；尤其因I/O设备的低速性，更使CPU的利用率显著降 低。图 1-7(a)示出了单道程序的运行情况，从图可以 看出：在t2~t3、 t6~t7时间间隔内CPU空闲。在引入多道 程序设计技术后， 由于同时在内存中装有若干道程序， 并使它们交替地运行， 这样，当正在运行的程序因I/O 而暂停执行时，系统可调度另一道程序运行，从而保持 了CPU处于忙碌状态。
实时系统和分时系统比较： 实时系统和分时系统比较： ◆分时系统中以进程作为调度和分配资源的基本单位，而
实时系统中以一个事件处理程序为调度基本单位，没有 进程概念； ◆分时系统中各用户进程地位是平等的，而实时系统中系 统对不同事件的响应优先级不一样； ◆分时系统是通用系统，而实时系统是专用系统 ◆分时系统响应及时性是以人能忍受的等待时间来衡量 （以秒为单位），而实时系统响应时间是以该事件能忍 受的等待时间来衡量（通常以毫秒。微秒为单位）
1.3 操作系统的发展
1.3.1微机操作系统的发展 1.单用户单任务操作系统 2.单用户多任务操作系统 3.多用户多任务操作系统 1.3.2多机操作系统 1.多处理机系统的类型 2.多处理机操作系统的类型
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1.3.3网络操作系统 1.3.3网络操作系统 ◆定义：用于控制管理网络通信和资源共享，协调各主 机上任务的执行，并向用户提供统一的网络接口的软 件的集合。 ◆计算机网络操作系统的模式： 1）客户/服务器模式（client-server) 2)对等模式（peer-to-peer)
1.2.3 操作系统的形成
1. 多道程序设计技术 在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业， 它无法充分利用系统中的所有资源，致使系统性能较差。 为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在60年代 中期又引入了多道程序设计技术，由此而形成了多道批 处 理 系 统 (Multiprogrammed Batch Processing System)。在该系统中， 用户所提交的作业都先存放在 外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由 作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作 业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。
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5. 多道批处理系统需要解决的问题 (1)处理机管理问题。 (2) 内存管理问题。 (3) I/O设备管理问题。 (4) 文件管理问题。 (5) 作业管理问题。
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5.分时系统 5.分时系统
图1-9 分时系统示意图
◆分时技术:把处理机的运行时间分成很短的时间片，按
时间片轮流把处理机分配给各联机用户作业使用。若在 其分配的时间片内不能完成计算，则该作业暂时中断， 把处理机让给另一作业使用，等待下一轮继续其运行。 ◆分时操作系统：采用分时技术进行处理机分配，在一台 计算机上连接多个用户终端，多个用户可同时在自己的 终端上使用计算机，好像自己独占机器一样。
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2. 多道批处理系统
作业1 作业2 作业2 os
读卡机
后备 作业
完成 作业
打印机
提交状态
后备状态
运行状态
完成状态
图1-8 多道批处理系统示意图
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3. 多道批处理系统的特征 (1)多道性。 (2) 无序性。 (3) 调度性。 4. 多道批处理系统的优缺点 (1)资源利用率高。 (2) 系统吞吐量大。 (3) 平均周转时间长。 (4) 无交互能力。
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用户程序 监督程序 I/O 操作
I/O 中断请求 启动 I/O I/O 完成
I/O 中断请求 启动 I/O I/O 完成 结束中断
结束中断
t1
t2
t3
t4
t5 t6
t7 t8
(a) 单道程序运行情况 程序A I/O 请求 程序A I/O 完成 程序A再被调度 A完成 程序B I/O 请求
程程A 程程B 程程C 程程D 再再程程
◆设计分时系统优先考虑的目标是： 设计分时系统优先考虑的目标是： 交互性和响应的及时性
6.实时系统 6.实时系统
◆定义：指对外部事件能在允许的时间范围内做出响应的 操作系统。 ◆特征：（设计实时系统优先考虑的目标） 响应的及时性（对特定事件） 系统的高可靠性 ◆实时操作系统一般是专用系统，而其他操作系统一般是 通用系统。 ◆实时系统一般采用设备冗余的办法解决系统的高可靠性 问题。
图1-2.1.4操作系统的层次模型
操作系统对象（处理 机、存储器、设备、 文件） 对对象操纵和管理的 软件集合（处理机管 理、存储管理、设备 管理、文件管理） 用户接口（命令行接 口，图形用户接口， 程序接口）
用户接口 （命令行接口、图形用户接口、程 序接口） 对对象操纵和管理的软件集合 （处理机管理、存储器管理、设备 管理、文件管理） 操作系统对象 （处理机、存储器、设备、文件）
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1.1.2操作系统的目标(了解)
⒈方便性 ⒉有效性 ⒊可扩充性 ⒋开放性、标准化 ⒌可靠性 ⒍可移植性
1.1.3操作系统的地位和作用
图1-1操作系统的供求关系
1.操作系统是用户与计算机系统之间的接口 1.操作系统是用户与计算机系统之间的接口
①命令行接口 ②图形用户接口 ③程序接口
2.操作系统是计算机系统资源的管理者和竞 2.操作系统是计算机系统资源的管理者和竞 争资源的仲裁者
◆引入操作系统的目的： 引入操作系统的目的：
提高系统资源使用效率； 方便用户工作； 方便系统扩充; 操作系统的定义： ◆操作系统的定义：它是计算机系统中控制和 管理计算机系统资源、合理组织计算机工作流程、 提高资源利用率和方便用户使用计算机系统的计算 机程序的集合。它是计算机系统中的一个系统软件。 网络操作系统的定义 操作系统的定义： ◆网络操作系统的定义：就是具有网络功能 的操作系统，用于管理网络通信和共享网络资源， 协调各主机上任务的运行，并向用户提供统一的、 有效的网络接口的软件集合。
这种脱机I/O方式的主要优点如下： (1)减少了CPU的空闲时间。 (2) 提高I/O速度。
输入设备 外围机 磁盘
主机
外围机
输出设备
图1-4脱机I/O的示意图
2 单道批处理阶段
(1). 单道批处理系统 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程 的处理过程
1.2.2 操作系统的产生
⒈手工阶段（46年---50年代末） 手工阶段（46年---50年代末） 50年代末 (1)人工操作方式
没有系统软件、用户直接用机器语言编程。在上机时独 占全部资源。用户既是程序员又是操作员。
缺点： 缺点：
◆CPU工作时间大量被浪费 ◆编程困难、操作困难
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脱机输入/输出(Off (OffI/O)方式 方式 (2). 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式
开始 还有下 一个作业？ 否 停止 是 源程序 有错吗？ 否 运 行 目标程序 装 配 目标程序
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是
把下一个作业的源 程序转换为目标程 序
图 1-5 单道批处理系统的处理流程
(2). 单道批处理系统的特征 2 单道批处理系统的特征 单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地 说，它只能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解 的OS。尽管如此，该系统比起人工操作方式的系统已 有很大进步。 该系统的主要特征如下： (1) 自动性。 (2) 顺序性。 (3) 单道性。
1.3.4、 1.3.4、分布式操作系统
◆分布式操作系统定义：能够通过通信网络将物理分布的
具有自治功能的数据处理系统和计算机系统连接起来， 实现信息交换和资源共享，协作完成任务的操作系统。 ◆特征： 1）、统一性：系统内只有一个全局操作系统，采用分布 式控制的方法，负责全系统的资源管理和运行控制； 2）、共享性：资源共享； 3）、分布性