4- 计算机科学导论- 操作系统-补充-2
更新时间:2023-05-22 01:14:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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计算机科学概论操 作 系 统
信息工程学院
教 学 目 的 了解操作系统的基本概念,说明操作系统的功能作用;
能够描述操作系统的组成要素,了解操作系统的分类; 理解进程的概念,理解死锁的概念、产生条件; 理解存储管理的内涵,理解虚拟存储的概念; 理解文件系统的作用,理解虚拟文件系统; 理解设备管理概念和缓冲技术; 了解典型的操作系统
教 学 内 容1 2 3
操作系统 概述
操作系统 的运行
典型操作 系统
学 习 重 点 操作系统的作用 操作系统的发展 操作系统的特征与功能 多道程序设计的概念 操作系统的模型
第一节 操作系统概述
信息工程学院
1. 操作系统概述主要内容: 操作系统的概念 操作系统的功能作用 操作系统的组成 操作系统的发展与分类
1. 操作系统概述 前面章节我们了解到,计算机的核心思想是程序存储,程序存储式计算机模型的基本 方案是,如要使计算机能够自动地计算,必须有一个存储器用来存储程序和数据;同 时要有一个运算器,用以执行指定的操作;有一个控制器,以便实现自动操作;另外, 辅以输入/输出部件,以便输入原始数据和输出计算结果。于是形成了现代计算机的基 本组成形式。 一台完全无软件的计算机系统称为裸机,即便其性能再强,相对于用户来讲,如果要 面对计算机的指令集、存储组织、I/O总线结构的编程则是十分困难的。对于一般程序
员也并不想涉足硬件编程的种种具体细节,而希望针对数据结构抽象地使用硬件。如果我们在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件,用户便可以利用这层I/O设备管理软件提 供给用户的接口来进行数据的输入和输出,那么用户此时看到的计算机是一台功能强 大、使用方便的计算机,但实际上,计算机的硬件丝毫没有变化,这样的计算机称为 软件扩充的机器,或称软件虚拟机。
1. 操作系统概述操作系统的基本概念 操作系统( Operating System ,简称 OS )是管理计算机系统资源、控制程序执行,改 善人机界面,提供各种服务,合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运 行环境的一类系统软件。 操作系统是一个大型的程序系统,它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作, 控制协调多个任务的活动,实现信息的存取保护,并提供用户接口,使用户获得良好的 工作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率和高度自动化
1. 操作系统概述操作系统的基本概念 从作为机器功能扩充的观点看,操作系统是为用户提供基本的方便的接口,这是一种
自顶向下的观点或是自内向外的观点。 从用户向机器的观点或自底向上的观点来看,操作系统则用来管理一个复杂计算机系 统的各个部分。现代计算机包含处理器、存储器、时钟、磁盘、终端、网络接口、打 印机以及许多其他设备。从这个角度来看,操作系统的任务是在相互竞争的程序之间 有序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配。
1. 操作系统概述操作系统的功能作用 1.存储器管理的功能 2.处理器管理的功能 4.文件管理的功能 5. 用户接口 6. 网络与通信管理
3.设备管理的功能
1. 操作系统概述1.存储器管理功能存储器管理主要涉及: 内存分配 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间,但要以存储器利 用率最高、减少不可用的内存空间为准则,同时允许正在运行的程序 申请附加的内存空间,以适应程序和数据动态增长的需要。 内存保护 内存保护的主要任务是确保每道用户程序在自己的内存空间中运行, 互不干扰,也就是说绝不允许用户程序访问操作系统和其他用户的程 序和数据。 地址映射 一个应用程序经编译后,通常会形成若干个目标程序,这些目标程 序再经过链接而形成可执行程序。 内存扩充 由于物理内存的容量有限,难以满足用户的需要,存储器管理的 任务就是在不增加物理内存的条件下,借助于虚拟内存技术从逻辑上 去扩充内存容量,使用户所感觉到的内存容量比实际内存容量大得多。
1. 操作系统概述2. 处理器管理功能处理器管理的主要任务是对处理机进行分配,并对其运行进行有效的控制和 管理。在多道程序环境下,处理机的分配和运行都是以进程为单位,所以对处理 器的管理可理解为对进程的管理。 进程管理主要包括: 进程控制 进程同步 进程通信 调度
1. 操作系统概述
3.设备管理功能设备管理主要涉及: 缓冲管理 为达到缓解CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾,达到提高CPU和I/O 设备利用率,提高系统吞吐量的目的,许多操作系统通过设置缓冲区的 办法来实现。 设备分配 设备分配的基本任务是根据用户的I/O请求,为他们分配所需的设备。 如果在I/O设备和CPU之间还存在设备控制器和通道,则还需为分配出去 的设备分配相应的控制器和通道。 设备处理 设备处理程序又称设备驱动程序。其基本任务是实现CPU和设备控 制器之间的通信。 设备独立性和虚拟设备 用户向系统申请和使用的设备与实际操作的设备无关 。
1. 操作系统概述4. 文件管理功能文件管理主要涉及: 文件存储空间的管理 目录管理 文件的操作
1. 操作
系统概述5. 用户接口为了使用户能灵活、方便地使用计算机和系统功能,操作系统还提供了一组友好的使用其功能的手段称用户接口,它包括两大类:程序接口和操作接口。用户通过这些接 口能方便地调用操作系统功能,有效地组织作业及其工作和处理流程,并使整个系统能
高效地运行。
1. 操作系统概述用户接口 (操作接口、程序接口)
对对象操纵和管理的软件集合 (处理机管理软件、存储器管理软件、设备管理软件 、文件管理软件)
操作系统对象 (处理机、存储器、设备、文件)
操作系统的逻辑结构
1. 操作系统概述6. 网络与通信管理功能计算机网络源于计算机与通信技术的结合,从单机与终端之间的远程通信, 到全世界成千上万台计算机联网工作,计算机网络的应用已十分广泛。联网操 作系统至少具有以下管理功能:网上资源管理功能;数据通信管理功能; 网络管理功能包括:
故障管理 安全管理 性能管理 记帐管理 配置管理
1. 操作系统概述操作系统的组成 通常把组成操作系统程序的基本单位称作操作系统的构件。 1.内核 现代操作系统中大都采用了进程的概念,为了解决系统的并发性、共享性和随机性, 并使进程能协调地工作,系统必须有一个软件对硬件处理器及有关资源进行管理,以便 给进程的执行提供良好运行环境,这个部分就是操作系统的内核。 2.进程 进程是描述静态程序动态执行过程的单位。程序的一次执行创建一个进程,程序运行 完毕,进程结束。进程是进行并发程序设计的一个重要手段,进程能确切、动态地刻画 计算机系统内部的并发性,更好地解决包括处理器和内存等系统资源的共享性。 3.线程 线程是进程中一条执行路径,每个进程中允许有多个并行执行的路径,线程才是系统 进行调度的独立单位。可以把线程也看作是一种构件,它是组成进程构件的更小的构件 单位。
1. 操作系统概述操作系统的发展 1.无操作系统的计算机 2.单道批处理系统与多道批处理系统及执行系统 3.分时系统 4.实时系统
5.网络操作系统与分布式操作系统
1. 操作系统概述1.无操作系统计算机(人工操作计算机):两个缺点: (1)用户独占全部计算机系统资源。 (2)CPU等待人工操作。用户进行装带(卡)、卸带(卡)等人工操作时,CPU这个 系统最重要的资源空闲。
用户
纸带、卡片
计算机
手工操作计算机示意图
1. 操作系统概述2.批处理系统 所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统软件,在它的控制下, 计算机能够自动地成批地处理一个或多个用户的
作业。 批处理系统计算机首先出现的是联机批处理系统。 脱机批处理系统控制作业的输入/输出过程是:利用一台或几台微机 或主机的卫星机,让它们从输入机上读取用户程序,并输出到磁带上;
主机空闲时从输入磁带机上取作业运行,并把结果输出到高速输出磁带机上;当微机或卫星机空闲时,再控制向慢速外设上输出。
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