• 互斥共享方式
对临界资源的访问；
临界资源：把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临 界资源或独占资源。 打印机等硬件；栈、变量、表格等软件 互斥访问：当一个进程A要访问某资源时，必须先提出请求。如
果此时该资源空闲，系统便可将之分配给请求进程 A使用。此后
若再有其它进程也要访问该资源时 ( 只要 A未用完 ) ，则必须等待 。仅当A进程访问完并释放该资源后，才允许另一进程对该资源 进行访问。
4.文件管理（软件） 联机用户接口 5.用户接口 命令接口 程序接口 图形接口 脱机用户接口
第一章 操作系统引论
操作系统的功能
（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS作为计算机系统资源的管理者 （3）OS实现了对计算机资源的抽象（用作扩充 机器）
16
第一章 操作系统引论
（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
第一章 操作系统引论
操作系统
主讲：刘亚辉
1
第一章 操作系统引论
参考书：
1、《计算机操作系统》 汤小丹，西安电子科技大学出版社
2、《操作系统概念》[美]Silberschatz等编著 ，郑扣根 译，高
等教育出版社。
3、《计算机操作系统》 郁红英，清华大学出版社
2
第一章 操作系统引论
上机时间
• 11周，星期五6-9节 • 12周，星期五6-9节
3
第一章 操作系统引论
1.1操作系统的基本概念
4
1.1.1冯.诺依曼模型
冯.诺依曼提出“存储程序”原理
计算机采用二进制码（0，1）存储与处理 在内存中存储程序与数据
计算机由（运算器、控制器、存储器、输入和输 出）五大基本部件组成
程序 数据
结果 数据
输入设备
控 制 命 令 信 号
内存储器
（1）方便性 一个未配置 OS 的计算机系统是极难使用的，因为计算机硬 件只能识别0和1这样的机器代码。如果我们在计算机硬件上配置 了OS，用户便可通过OS所提供的各种命令来使用计算机系统。
（2）有效性
• 资源忙，而得到有效的利用
•
数据有序而节省存储空间
• 合理地组织计算机工作流程
13
第一章 操作系统引论
外围机
输出设备
图 脱机I/O示意图
29
（2）单道批处理系统 过程：一批作业以脱机方式输入到磁 带上，在监督程序的控制下连续处理。
特征： （1）自动性
（2）顺序性 （3）单道性 无人工干预 按进入内存的先后执行 内存中只保持一道作业。 30
虽然系统对作业的处理都是成批地进行的，但是在内存 中始终只保持一道作业，故称此系统为单道批处理系统
41
第一章 操作系统引论 （3）多用户多任务操作系统 多用户多任务操作系统的含义是，允许多个用户通过各 自的终端使用同一台机器，共享主机系统中的各种资源，而 每个用户程序又可进一步分为几个任务，使它们能并发执行， 从而可进一步提高资源利用率和系统吞吐量。在大、中和小 型机中所配置的大多是多用户多任务操作系统，而在32位微 机上也有不少是配置的多用户多任务操作系统，其中最有代
10
第一章 操作系统引论
• 同时访问方式
允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们
进行访问.
操作系统两个最基本的特征：并发和共享
11
第一章 操作系统引论
（3）虚拟性
通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上 的对应物。
ห้องสมุดไป่ตู้
如：虚拟处理器、虚拟内存等
（4） 异步性 进程以不可预知的速度向前推进。
12
1.1.5 操作系统的目标和功能 1、OS的目标
第一章 操作系统引论
联机命令举例： • UNIX: login; logout； • DOS: copy; format; 命令解释程序：操作系统的最高层，如： MS-DOS: UNIX: Shell.
第一章 操作系统引论
(2) 脱机用户接口 • • • • 适用：批处理系统。又称批处理用户接口 组成：JCL+作业说明书+命令解释程序 JCL：作业控制语言 过程： 用户把对作业的控制用JCL写在作 业说明书上，命令解释程序按照作业说明书 解释并执行。
第一章 操作系统引论
（5） 实时系统
实时：及时响应外部事件请求
应用需求： （1）实时控制： 工业生产、武器控制、飞机的自动驾驶
（2）实时信息处理： 火车订票系统
39
第一章 操作系统引论
（6） 微机操作系统的发展
随着VLSI（超大规模集成电路）和计算机体系结构的发展， 先后形成了微机操作系统、网络操作系统等。 （1）单用户单任务操作系统
35
• 多道批处理优缺点
优点：
• 资源利用率高 • 系统吞吐量大 吞吐量：单位时间内完成的总工作量 原因 （1）资源忙
（2）完成或运行不下去时才切换
缺点： • 平均周转时间长 作业周转时间：从作业进入系统开始到完成并退出系统 所经历的时间。通常几小时，甚至几天。 • 无交互能力 修改和调试极不方便。
25
第一章 操作系统引论
1.2 操作系统的发展与分类
26
第一章 操作系统引论
1.2.1操作系统的形成
（1）未配置操作系统的计算机系统
（2） 单道批处理系统 （3） 多道批处理系统 （4） 分时系统 （5）实时系统 （6）微机操作系统的发展
27
第一章 操作系统引论
（1）未配置操作系统的计算机系统 人工操作方式
第一章 操作系统引论
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 是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
图
单道批处理系统的处理流程
31
（3） 多道批处理系统
多道：内存中同时存放多个相互独立的程序 ，多道技术是共享的基础。 • 多道批处理特征
单用户单任务操作系统的含义是，只允许一个用户上机，
且只允许用户作为一个任务运行。这是最简单的微机操作系 统，主要配置在8位和16位微机上。最有代表性的单用户单任 务微机操作系统是CP/M和MS-DOS。
40
第一章 操作系统引论
（2）单用户多任务操作系统
单用户多任务操作系统的含义是，只允许一个 用户上机，但允许用户把程序分为若干个任务，使 它们并发执行，从而有效地改善了系统的性能。目 前在 32 位微机上配置的操作系统基本上都是单用户 多任务操作系统，其中最有代表性的是由微软公司 推出的Windows。
输出设备
控 制 命 令 信 号
地址指令数据
中央处理器
运算器
控制器
图1 计算机的硬件组成
5
第一章 操作系统引论
1.1.2计算机系统的层次关系
文化、思想
引入操作系 统的目的？
应
件 统 系 软
操 硬件
作
用 头颅
硬件与软件的关系
人的头颅与思想的关系 6
第一章 操作系统引论
1.1.3 操作系统的概念
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件
36
第一章 操作系统引论
（4） 分时系统 • 定义：一台主机上连接了多个终端，同时允许多个
用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共
享主机中的资源。 产生动力： （1）人—机交互。（边运行边调试）
（2）共享主机。（设备昂贵） （3）便于用户上机（在终端上输入、控制）
37
分时系统特征 • 多路性 允许在一台主机上同时联接多台联机终端， 系统按分时原则为每个用户服务。宏观上，是多个 用户同时工作，共享系统资源；而微观上，则是每 个用户作业轮流运行一个时间片。 • 独立性 每个用户感觉独占主机。 • 及时性 较短时间响应（2-3秒） • 交互性 用户可以请求系统提供多方面的服务，如文 件编辑、数据处理和资源共享等。 时间片：每个作业只运行一个很短的时间（例如0.1 秒），通常把这段时间成为~。 38
第一章 操作系统引论
程序接口
• 目的：为用户程序访问系统资源而设置。 • 组成：一组系统调用 • 系统调用：一个系统调用是一个能完成特
定功能的子程序。
第一章 操作系统引论
系统调用过程
用户程序 系统调 用命令 系统功能 调用
返回
第一章 操作系统引论
（2）OS作为计算机系统资源的管理者
• 处理机管理 • 存储器管理 • 设备管理 • 文件管理
23
第一章 操作系统引论
（3）OS实现了对计算机资源的抽象
裸机： 无任何软件的计算机系统
扩充机器：
覆盖了软件的机器又称虚拟机
24
第一章 操作系统引论
用户 用户 机器指令 物理接口 硬件
I/O操 作 命 令 (Read， Write)
I/O软 件 物理接口 硬件 虚机器
图 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
资源、合理地对各类作业进行调度、以及方便用户
使用的程序集合。
7
第一章 操作系统引论
1.1.4、操作系统的基本特征
（1）并发性（最重要特征） （2）共享性 （3）虚拟性 （4）异步性
8
（1）并发性
• 并行性：指两个或多个事件在同一时刻发生；
• 并发性：是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
9
（2） 共享性
程序 程 序B B 程序 程 序C C 程序D 程序D 调度程序
调度程序
(b) 四 道 程 序 运 行 情 况
图 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论 (2) 可提高内存和I/O设备利用率。为了能运行较大的作 业，通常内存都具有较大容量，但由于80%以上的作业都属于 中小型，因此在单道程序环境下，也必定造成内存的浪费。 类似地，对于系统中所配置的多种类型的I/O设备，在单道程 序环境下也不能充分利用。如果允许在内存中装入多道程序， 并允许它们并发执行，则无疑会大大提高内存和I/O设备的利 用率。 (3) 增加系统吞吐量。在保持CPU、I/O设备不断忙碌的 同时，也必然会大幅度地提高系统的吞吐量，从而降低作业 加工所需的费用。