第一章操作系统引论(第1、2、3讲)

发布时间：2021-06-06

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计算机操作系统计算机与信息学院晁妍

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成绩评定作业+实验报告：20% 期末考试：70% 上课出勤率及回答问题：10%

学习建议要牢记概念要理解功能要联系实际

要前后贯通2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 2

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第一章操作系统引论 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 操作系统的目标和作用操作系统的发展过程操作系统的基本特征操作系统的主要功能操作系统的结构设计

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1.1 操作系统的目标和作用用户用户用户用户

···应用软件管理信息系统、飞机订票系统、测试工具、编程工具、项目银行系统、地理信息系统、CAD 管理工具、DFD编辑器、语言系统、数字计算机软件包等… 转换工具、界面测试工具等… 系统软件语言编译程序、连续装配程序、数据库管理系统、网络软件… 操作系统计算机硬件

支撑软件

操作系统是在硬件基础上的第一层软件操作系统是其他软件和硬件之间的接口2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 4

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1.1 操作系统的目标和作用1.1.1 操作系统的目标有效性(系统管理人员的观点):合理地组织计算机的工作流程，管理和分配硬件、软件资源，提高资源的利用率;提高系统的吞吐量。方便性(用户的观点):使计算机系统更易于使用。可扩充性(开放的观点):给计算机系统的功能的扩展提供开放式的支撑平台。开放性：可移植性和互操作性其中有效性和方便性是设计OS时最重要的两个目标，设计现代OS的主要目标也是对提高资源利用率和方便用户。2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 5

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1.1.2 操作系统的作用1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口使用方式用户 I. 命令方式应用程序 II. 系统调用方式系统调用命令图形、窗口 III. 图形、窗口方式操作系统

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1.1.2 操作系统的作用2. OS作为计算机系统资源的管理者资源CPU 内存+外存设备信息(数据和程序) 处理器管理存储器管理 I/O设备管理文件管理

主要功能

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1.1.2 操作系统的作用3. OS实现了对计算机资源的抽象OS是铺设在裸机上的多层软件，它不仅增强了系统的功能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，从而实现了对计算机资源的抽象。

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1.2 操作系统的发展过程1.2.1 无操作系统的计算机系统 1. 人工操作方式工作方式：用户：既是程序员又是操作员；是计算机专业人员编程语言：机器语言输

入输出：纸带或卡片2014-6-2

计算机的工作特点：用户独占全机和CPU等待用户主要矛盾：人机矛盾、CPU与I/O设备速度不匹配提高效率的途径：脱机输入/输出技术9

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2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式

输入设备

外围机

磁带

主要优点：减少了CPU的空闲时间缓和了人机矛盾

磁带

主机

磁带输出设备

磁带2014-6-2

外围机

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1.2.2 单道批处理系统1. 单道批处理系统的处理过程单道批处理系统：作业成批处理有一道。内存中只

2. 单道批处理系统的特征自动性、顺序性、单道性不足：无法充分利用系统中的所有的资源2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 11

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1.2.3 多道批处理系统1. 多道批处理系统是采用多道程序设计技术的批处理系统。为了使系统中的多道程序能协调地运行，必须配置一组软件，来解决多道程序对系统资源的共享和争用问题，并对作业进行合理的组织和调度。——就形成了现代意义上的OS2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 12

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1.2.3 多道批处理系统单道程序工作示例：

多道程序工作示例：

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1.2.3 多道批处理系统2. 多道批处理系统的特征：调度性：作业调度、进程调度在该系统中，作业在外存的“后备队列”, 由作业调度程序选择若干调入内存，共享CPU和系统中的各种资源。无序性多道性：内存中可同时存放多个作业2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 14

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1.2.3 多道批处理系统3. 多道批处理系统的优缺点：优点：资源利用率高；系统吞吐量大；

缺点： - 平均周转时间长； - 无交互能力；2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 15

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1.2.3 多道批处理系统4. 多道批处理系统需解决的问题a. b. c. d. e. 处理机管理问题内存管理问题设备管理问题文件管理问题作业管理问题

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例题有两个程序A和B,A程序执行时所做的工作按次序需要的时间为：cpu计10s,设备1计 5s,cpu计5s,设备2计10s,cpu计10s。 B程序执行时所做的工作按次序需要的时间为：设备1计10s, cpu计10s,设备2计5s, cpu计5s,设备2计10s。问在单道方式下和多道并发环境下执行A和B两程序，CPU 的利用率各为多少？2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 17

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A和B程序运行的甘特图活动列表 A:10s CPU B:10s 设1 A:5s B:10s A:5s B:5s A:10s

B:5s设2

A:10s

B:10s

时间(单位s)

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1.2.4 分时系统1. 分时系

统的产生

分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，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。2014-6-2 阜阳师范学院计算机与信息学院 19