1.OS的目标:
(1)方便性。
(2)有效性。
(3)可扩充性。
(4)开放性。
2.OS的作用
(1)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用作扩充机器。
3.操作系统的发展过程
(1) 人工操作方式
(2)脱机输入/输出(Off-LineI/O)方式
脱机I/O方式的主要优点:一减少了CPU的空闲时间。二是提高I/O速度
脱机I/O方式的主要缺点:系统开销大!
(3).单道批处理系统
(4)多道批处理系统
4.多道批处理系统的优缺点:
优点:
资源利用率高:CPU和内存利用率较高;
系统吞吐量大:单位时间内完成的工作总量大;
缺点:
平均周转时间长:短作业的周转时间显著增长;
无交互能力:整个作业完成后或中间出错时,才与用户交互,不利于调试和修改;
5.操作系统定义
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度(多道),方便用户使用的程序的集合。
6. 分时系统定义:
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。分时系统是多道程序的逻辑扩充
6.1.分时系统实现中的关键问题
交互:当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令,再将结果返回给用户。
共享:强调即使有多个用户同时通过自己的键盘键入命令,系统也应能全部地及时接收并处理。
(1)及时接收:多路卡,缓冲区
(2)及时处理:终端请求作业直接进入内存,设置时间片
6.2分时系统的特征:
多路、独立、及时、交互
(1)多路性:多个用户同时使用一台计算机,共享CPU和其他资源,充分利用系统资源。
宏观上:是多个人同时使用一个CPU
微观上:多个人在不同时刻轮流使用CPU
(2)独立性:用户感觉不到计算机为其他人服务,各用户独立操作,互不干扰。
(3)及时性:通过时间片技术和轮转调度算法保证及时响应。
(4)交互性:系统及时响应用户的请求,显著提高调试和修改程序的效率:缩短了周转时间。
7.实时系统定义
实时系统是指:
系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行。
8.操作系统分类
(1)单用户OS:一次只能支持一个用户作业的运行。
(2)批处理OS:用户作业以成批的方式提交给计算机。
(3)分时OS:允许多个用户同时与计算机系统交互。
(4)实时OS:能够及时响应随机发生的外部事件,并对外部事件做出快速处理,对来自外部的请求和信号在限定的时间范围内做出响应。实时性和可靠性是其重要特点。
(5)网络OS:面向网络上多用户,提供基本的网络操作所需要的功能,如文件共享,内存管理和进程任务调度等。
(6)分布式OS:是最高级的操作系统,管理整个系统(包括网络)中的所有资源,负责所有资源的分配和调度、任务的划分和具体安排、信息传递和控制。
(7)嵌入式OS:与应用紧密结合、专用性很强、可裁剪。
9.操作系统的基本特征
1.并发concurrence
并行性:两个或多个事件在同一时刻发生
并发性:两个或多个事件在同一时段发生
2.共享sharing
系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。主要有两种共享方式:
互斥共享方式:
对临界资源(如打印机)采用该方式,资源分配给某进程后未释放前,不能被其他进程所用。
临界资源(独占资源):一段时间内只允许一个进程访问的资源。
同时访问方式:
对允许“同时”访问的资源(如磁盘)采用该方式,但“同时”仍然是“宏观并行微观串行”的,不是真正的同时
3.虚拟virtual
通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑对应物(用户感觉上的东西),两种实现方式:
时分复用: 一个物品被多人分时使用,在一段时间内就表现为每个人都有一个该物品可用,1虚拟为n。
空分复用: 一个物品划分为多个部分,多个人每人都有一部分可用,主观上看也是1虚拟成n。
4.异步性asynchronism
指进程的执行顺序和执行时间的不确定性
(1)进程的运行速度不可预知
由于资源等因素限制,进程通常不能一气呵成地执行完,多个进程并发执行是“时走时停”的,不可预知每个进程的运行推进快慢;
(2)允许异步,但结果应正确
只要环境相同,无论快慢,结果应该相同(可再现性),这需要进程互斥和同步手段来保证。
10.操作系统的主要功能
(1)处理机管理功能(作业管理)
进程控制,进程同步,进程通信,调度
(2)存储器管理功能
内存分配,内存保护,地址映射,内存扩充
(3)设备管理功能
缓冲管理,设备分配,设备处理
(4)文件管理功能
存储空间的管理,目录管理,文件的读写管理和保护
(5)用户接口
命令接口,图形接口,程序接口
11.OS系统的结构设计
(1)无结构OS(2)模块化OS结构(3)分层式OS结构(4) 微内核OS结构
其中前三种为传统OS结构
微内核OS结构以OS为核心,以C/S为基础,采用了面向对象程序设计方法。微内核是指精心设计、实现一个可在其上构建通用OS的基础内核,该内核程序运行在核心态,开机常驻内存。
(1)足够小的内核
微内核并非一个完整的OS。与硬件紧密相关,实现较基本功能,复杂客户和服务器通信。
(2)基于C/S模式
(3)应用”机制与策略分离“原理
机制——实现某一功能的具体执行机构,位于基层;策略——借助某些参数和算法实现功能优化或达到不同功能目标,位于系统高层。
(4)采用面向对象技术
微内核模式的优缺点:
优点:灵活可扩充,增强可靠性,可移植性,适用于分布式操作系统,采用了面向对象技术减少了开销
缺点:运行效率降低,因为开销增大
本章小结(了解和理解)
了解操作系统的目标
理解操作系统的作用
了解推动操作系统发展的主要动力,认识其发展过程,及三大基本操作系统的特征和优缺点。
理解操作系统的并发、共享、虚拟和异步性。
理解其五大功能。
理解操作系统结构