软硬件系统知识课件.ppt

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1、软硬件系统知识第1页，此课件共150页哦4.2.1 操作系统概念 1 1计算机系统计算机系统 计算机系统就是按人的要求接收和计算机系统就是按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息的系统。计算机是脑并输出结果信息的系统。计算机是脑力的延伸和扩充，是现代科学的重大力的延伸和扩充，是现代科学的重大成就之一。成就之一。第2页，此课件共150页哦 计算机系统由硬件计算机系统由硬件(子子)系统和软件系统和软件(子子)系系统组成。统组成。图图4.64.6是一般的计算机系统的层次结构：是一般的计算机系统的层次结构：最下面是硬件系统，是进行信息处理的实最

2、下面是硬件系统，是进行信息处理的实际物理装置；最上面是使用计算机的人，际物理装置；最上面是使用计算机的人，即各种各样的用户，人与硬件系统之间是即各种各样的用户，人与硬件系统之间是软件系统，大致可分为系统软件、支撑软软件系统，大致可分为系统软件、支撑软件和应用软件三层。件和应用软件三层。第3页，此课件共150页哦 系统软件是最靠近硬件的一层，其他系统软件是最靠近硬件的一层，其他软件一般都通过系统软件发挥作用；支软件一般都通过系统软件发挥作用；支撑软件一般用于支持实际应用系统的开撑软件一般用于支持实际应用系统的开发和运行；应用软件则是特定应用领域发和运行；应用软件则是特定应用领域相关的软件。相关的

3、软件。第4页，此课件共150页哦硬件系统硬件系统系统软件：操作系统、编译程序系统软件：操作系统、编译程序支支撑撑软软件件：数数据据库库、网网络络、多多媒媒体体操作系统设计者操作系统设计者应应用用软软件件：文文字字处处理理、科科学学计计算算、图图像像处处理理、管管理理信信息息系统系统支撑软件设计者支撑软件设计者应用软件设计者应用软件设计者图图4.6 计算机系统的层计算机系统的层次结构次结构各种用户各种用户第5页，此课件共150页哦 2 2操作系统操作系统 计算机系统是由硬件和软件两部分构计算机系统是由硬件和软件两部分构成的。操作系统属于软件中的系统软件，成的。操作系统属于软件中的系统软件，操作系

4、统是紧挨着硬件的第一层软件，是操作系统是紧挨着硬件的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充，其他软件则是建对硬件功能的首次扩充，其他软件则是建立在操作系统之上的。通过操作系统对硬立在操作系统之上的。通过操作系统对硬件功能进行扩充，并在操作系统的统件功能进行扩充，并在操作系统的统管管理和支持下运行各种软件。理和支持下运行各种软件。第6页，此课件共150页哦 因此，操作系统在计算机系统中占据因此，操作系统在计算机系统中占据着一个非常重要的地位，它不仅是硬件着一个非常重要的地位，它不仅是硬件与所有其他软件之间的接口，而且任何与所有其他软件之间的接口，而且任何数字电子计算机，从微处理器到巨型计数字电子计算

5、机，从微处理器到巨型计算机都必须在其硬件平台上加载相应的算机都必须在其硬件平台上加载相应的操作系统之后，才能构成一个可以协调操作系统之后，才能构成一个可以协调运转的计算机系统。运转的计算机系统。第7页，此课件共150页哦 只有在操作系统的指挥控制下，各种只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资源才能被分配给用户所使用。计算机资源才能被分配给用户所使用。也只有在操作系统的支撑下，其他系统也只有在操作系统的支撑下，其他系统软件如各类编译系统、程序库、运行支软件如各类编译系统、程序库、运行支持环境才得以取得运行条件。没有操作持环境才得以取得运行条件。没有操作系统，任何应用软件都无法运行。系统，任何应

6、用软件都无法运行。第8页，此课件共150页哦 可见，操作系统实际上是一个计算机可见，操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软件资源的总指挥部。操作系统系统中硬、软件资源的总指挥部。操作系统的性能高低，决定了整体计算机的潜在硬件的性能高低，决定了整体计算机的潜在硬件性能能否发挥出来。操作系统本身的安全可性能能否发挥出来。操作系统本身的安全可靠程度，决定了整个计算机系统的安全性和靠程度，决定了整个计算机系统的安全性和可靠性。操作系统正是软件技术含量最大、可靠性。操作系统正是软件技术含量最大、附加值最高的部分，是软件技术的核心，是附加值最高的部分，是软件技术的核心，是软件的基础运行平台。软件的基础运行

7、平台。第9页，此课件共150页哦 据此，我们可给出操作系统的一个定义：据此，我们可给出操作系统的一个定义：操作系统是计算机系统中的一个系统操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是能有效地组织和管理计算机系统软件，是能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合系统能高效地运行的一组程序模块的集

8、合。第10页，此课件共150页哦 其中，其中，“有效有效”主要指操作系统在管理资源方主要指操作系统在管理资源方面要考虑到系统运行效率和资源的利用面要考虑到系统运行效率和资源的利用率，要尽可能的提高处理器的利用率，率，要尽可能的提高处理器的利用率，让它尽可能少的空转，其他的资源例如让它尽可能少的空转，其他的资源例如内存、硬盘则应该在保证访问效能的前内存、硬盘则应该在保证访问效能的前提下尽可能的减少浪费的空间等。提下尽可能的减少浪费的空间等。第11页，此课件共150页哦 “合理合理”主要是指操作系统对于不同的主要是指操作系统对于不同的用户程序要用户程序要“公平公平”，以保证系统不发生，以保证系统不

9、发生“死锁死锁”和和“饥饿饥饿”的现象。的现象。“方便方便”主要是指人机界面方面，包括主要是指人机界面方面，包括用户使用界面和程序设计接口两方面的易用户使用界面和程序设计接口两方面的易用性、易学性和易维护性。用性、易学性和易维护性。第12页，此课件共150页哦 目前存在着多种类型的操作系统，不目前存在着多种类型的操作系统，不同类型的操作系统其目标有所侧重。在计同类型的操作系统其目标有所侧重。在计算机硬件上配置的操作系统的目标有以下算机硬件上配置的操作系统的目标有以下几点：几点：方便性方便性。配置操作系统后可使计算。配置操作系统后可使计算机系统更容易使用。机系统更容易使用。第13页，此课件共15

10、0页哦 有效性有效性。在未配置操作系统的计算。在未配置操作系统的计算机系统中，诸如机系统中，诸如CPUCPU、I/OI/O设备等各类资设备等各类资源，都会经常处于空闲状态而得不到充源，都会经常处于空闲状态而得不到充分利用；内存及外存中所存放的数据由分利用；内存及外存中所存放的数据由于无序而浪费了存储空间。于无序而浪费了存储空间。第14页，此课件共150页哦 配置了操作系统后，可使配置了操作系统后，可使CPUCPU和和I/OI/O设备由于能保持忙碌状态而得到更为有设备由于能保持忙碌状态而得到更为有效的利用、且由于使内存和外存中存放效的利用、且由于使内存和外存中存放的数据有序而节省了存储空间。此外

11、，的数据有序而节省了存储空间。此外，操作系统还可以通过合理地组织计算机操作系统还可以通过合理地组织计算机的工作流程，从而进一步改善系统的资的工作流程，从而进一步改善系统的资源利用率及提高系统的吞吐量。源利用率及提高系统的吞吐量。第15页，此课件共150页哦 可扩充性可扩充性。随着。随着VLSIVLSI技术和计算机技术技术和计算机技术的迅速发展，计算机硬件和体系结构也随的迅速发展，计算机硬件和体系结构也随之得到迅速发展，它们对操作系统提出了之得到迅速发展，它们对操作系统提出了更高的功能和性能要求。因此，操作系统更高的功能和性能要求。因此，操作系统必须具有很好的可扩充性才能适应发展的必须具有很好的

12、可扩充性才能适应发展的要求。这就是说，操作系统应采用模块化要求。这就是说，操作系统应采用模块化结构，以便于增加新的功能和修改老的功结构，以便于增加新的功能和修改老的功能模块。能模块。第16页，此课件共150页哦 开放性开放性。2020世纪世纪8080年代和年代和9090年代陆续年代陆续出现了各种类型的计算机硬件系统。为出现了各种类型的计算机硬件系统。为了出自不同厂家的计算机及其设备能通了出自不同厂家的计算机及其设备能通过网络加以集成化并能正确、有效地协过网络加以集成化并能正确、有效地协同工作，实现应用程序的可移植性和互同工作，实现应用程序的可移植性和互操作性，因而要求具有统一的开放的环操作性，

13、因而要求具有统一的开放的环境，其中首先是要求操作系统具有开放境，其中首先是要求操作系统具有开放性。性。第17页，此课件共150页哦4.2.2 操作系统的形成与发展 操作系统的形成迄今已有约操作系统的形成迄今已有约5050年的时年的时间。在间。在2020世纪世纪5050年代中期出现了第一个年代中期出现了第一个简单的批处理操作系统，到简单的批处理操作系统，到6060年代中期产年代中期产生了多道程序批处理系统，不久又出现了生了多道程序批处理系统，不久又出现了基于多道程序的分时系统。基于多道程序的分时系统。8080年代是微机年代是微机和计算机局域网大发展的年代，同时也是和计算机局域网大发展的年代，同时

14、也是微机操作系统和网络操作系统形成和大发微机操作系统和网络操作系统形成和大发展的年代。此后分布式操作系统和网络操展的年代。此后分布式操作系统和网络操作系统得到了大发展。作系统得到了大发展。第18页，此课件共150页哦 1.1.操作系统的形成操作系统的形成 （1 1）无操作系统时的计算机系统）无操作系统时的计算机系统 第一代计算机时期（第一代计算机时期（19451945年至年至5050年代年代中期）没有出现操作系统。这时的计算机中期）没有出现操作系统。这时的计算机操作是由用户（即程序员）采用人工操作操作是由用户（即程序员）采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统，即由程序方式直接使用计算机硬件系统

15、，即由程序员将事先已穿孔（对应于程序和数据）的员将事先已穿孔（对应于程序和数据）的纸带（或卡片）装入纸带输入机（或卡片纸带（或卡片）装入纸带输入机（或卡片输入机），再启动它们将程序和数据输入输入机），再启动它们将程序和数据输入计算机，然后启动计算机运行。计算机，然后启动计算机运行。第19页，此课件共150页哦 当程序运行完毕并取走计算结果后，才让当程序运行完毕并取走计算结果后，才让下一个用户上机。这种人工操作方式有以下一个用户上机。这种人工操作方式有以下两个缺点：下两个缺点：用户独占全机。一台计算机的全部资用户独占全机。一台计算机的全部资源只能由一个用户独占。源只能由一个用户独占。CPUCPU

16、等待人工操作。当用户进行装带等待人工操作。当用户进行装带（卡）、卸带（卡）等人工操作时，（卡）、卸带（卡）等人工操作时，CPUCPU是空闲的。是空闲的。人工操作方式严重降低了计算机资源的人工操作方式严重降低了计算机资源的利用率。随着利用率。随着CPUCPU速度的提高、系统规模速度的提高、系统规模的扩大，人机矛盾也就变得日趋严重。的扩大，人机矛盾也就变得日趋严重。第20页，此课件共150页哦 此外，随着此外，随着CPUCPU速度的迅速提高而速度的迅速提高而I/OI/O设备的速度却提高缓慢，又使设备的速度却提高缓慢，又使CPUCPU与与I/OI/O设备之间速度不匹配的矛盾更加设备之间速度不匹配的矛

17、盾更加突出。为了缓和此矛盾，先后出现了突出。为了缓和此矛盾，先后出现了通道技术、缓冲技术，但未能很好地通道技术、缓冲技术，但未能很好地解决上述矛盾。解决上述矛盾。第21页，此课件共150页哦 为了解决上述矛盾，为了解决上述矛盾，5050年代末出现了年代末出现了脱机输入输出技术。该技术是指事先将脱机输入输出技术。该技术是指事先将装有用户程序和数据的纸带（或卡片）装有用户程序和数据的纸带（或卡片）装入纸带（或卡片）输入机，在一台外装入纸带（或卡片）输入机，在一台外围机的控制下把纸带（卡片）上的数据围机的控制下把纸带（卡片）上的数据（程序）输入到磁带上。当（程序）输入到磁带上。当CPUCPU需要这需

18、要这些程序和数据时再从磁带上高速地调入些程序和数据时再从磁带上高速地调入内存。内存。第22页，此课件共150页哦 类似地，当类似地，当CPUCPU需要输出时可由需要输出时可由CPUCPU直直接高速地把数据从内存送到磁带上，然后接高速地把数据从内存送到磁带上，然后再在另一台外围机的控制下，将磁带上的再在另一台外围机的控制下，将磁带上的结果通过相应的输出设备输出。图结果通过相应的输出设备输出。图1-21-2示示出了脱机输入输出过程。由于程序和数据出了脱机输入输出过程。由于程序和数据的输入输出都是在外围机的控制下完成的，的输入输出都是在外围机的控制下完成的，或者说它们是在脱离主机的情况下进行的，或者

19、说它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入输出方式；反之，在主机故称为脱机输入输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联的直接控制下进行输入输出的方式称为联机输入输出方式。机输入输出方式。第23页，此课件共150页哦 这种脱机这种脱机I/OI/O方式的主要优点是：方式的主要优点是：减少了减少了CPUCPU的空闲时间。装带（卡）、的空闲时间。装带（卡）、卸带（卡）、以及将数据从低速卸带（卡）、以及将数据从低速I/OI/O设备送设备送到高速的磁带（或盘）上，都是在脱机情到高速的磁带（或盘）上，都是在脱机情况下进行的，它们不占用主机时间，从而况下进行的，它们不占用主机时间，从而

20、有效地减少了有效地减少了CPUCPU的空闲时间，缓和了人的空闲时间，缓和了人机矛盾。机矛盾。第24页，此课件共150页哦 提高提高I/OI/O速度。当速度。当CPUCPU在运行中需要数在运行中需要数据时，是直接从高速的磁带或磁盘上将数据时，是直接从高速的磁带或磁盘上将数据调入内存的，不再是从低速据调入内存的，不再是从低速I/OI/O设备上调设备上调入，从而大大缓和了入，从而大大缓和了CPUCPU和和I/OI/O设备不匹配设备不匹配的矛盾，进一步减少了的矛盾，进一步减少了CPUCPU的空闲时间。的空闲时间。（2 2）批处理操作系统）批处理操作系统 批处理操作系统是指操作员将用户提供批处理操作系统

21、是指操作员将用户提供的若干个作业以的若干个作业以“成批成批”的方式，同时交的方式，同时交给计算机系统。它分为单道批处理系统和给计算机系统。它分为单道批处理系统和多道批处理系统。多道批处理系统。第25页，此课件共150页哦 单道批处理操作系统单道批处理操作系统 操作员把接收到的一批用户作业放在操作员把接收到的一批用户作业放在外存，由操作系统自动地一次调用一道作外存，由操作系统自动地一次调用一道作业进人主存运行。这种处理方法减少了人业进人主存运行。这种处理方法减少了人工上机操作的干预时间，提高了机器的利工上机操作的干预时间，提高了机器的利用率。但是中央处理机用率。但是中央处理机CPUCPU在运行一

22、个作在运行一个作业时，若该作业有业时，若该作业有I IOO请求，那么就必须请求，那么就必须等待输入、输出的完成，这就意味着在很等待输入、输出的完成，这就意味着在很长的时间内长的时间内CPUCPU是空闲的、是空闲的、CPUCPU的时间利的时间利用还是不充分。它是早期的批处理系统。用还是不充分。它是早期的批处理系统。第26页，此课件共150页哦 多道批处理操作系统多道批处理操作系统 它改进了单道批处理操作系统的不足。它改进了单道批处理操作系统的不足。多道批处理操作系统把多个作业同时放在内多道批处理操作系统把多个作业同时放在内存，当某个作业需要输入输出时，存，当某个作业需要输入输出时，CPUCPU处

23、处理完它的请求后就转向去做下一道作业。这理完它的请求后就转向去做下一道作业。这样，第二道作业的执行将与第一道作业的输样，第二道作业的执行将与第一道作业的输入输出并行工作，从而使入输出并行工作，从而使CPUCPU得到充分的得到充分的利用。利用。第27页，此课件共150页哦 多道批处理系统具有以下持征：多道批处理系统具有以下持征：并发件：在主存中有多道程序，并同并发件：在主存中有多道程序，并同处运行状态。处运行状态。共亨性：操作系统要管理并行程序对共亨性：操作系统要管理并行程序对CPUCPU、主存、外存以及系统中数据共享，、主存、外存以及系统中数据共享，维护其完整性。维护其完整性。第28页，此课件

24、共150页哦 (3)(3)分时系统分时系统 分时操作系统克服了批处理系统的缺分时操作系统克服了批处理系统的缺点，所谓点，所谓“分时分时”，是指多个用户分享使，是指多个用户分享使用同一台计算机，即是把计算机的系统资用同一台计算机，即是把计算机的系统资源源(主要是主要是CPU)CPU)在时间上加以分割，形成一在时间上加以分割，形成一个个的时间段，每个时间段称为一个个个的时间段，每个时间段称为一个“时时间片间片”，每个用户依次使用一个时间片，每个用户依次使用一个时间片，从而可以将从而可以将CPUCPU工作时间轮流地提供给多工作时间轮流地提供给多个用户使用。个用户使用。第29页，此课件共150页哦 分

25、时系统有三个特点：分时系统有三个特点：多路性：一台计算机可以挂上几个控多路性：一台计算机可以挂上几个控制台和上百个终端，每个用户都可在一台制台和上百个终端，每个用户都可在一台终端或控制台上操纵或控制他的作业的运终端或控制台上操纵或控制他的作业的运行，这样就使很多联机用户可以同时使用行，这样就使很多联机用户可以同时使用一台计算机。一台计算机。交互性：用户通过终端可以直接控制交互性：用户通过终端可以直接控制自己程序的执行，实行人自己程序的执行，实行人机对话。机对话。独占性：用户彼此之间感觉不到别人独占性：用户彼此之间感觉不到别人也在使用计算机。也在使用计算机。第30页，此课件共150页哦（4 4）

26、实时系统）实时系统 随着计算机应用范围的不断扩大，出随着计算机应用范围的不断扩大，出现了实时操作系统。它应用广泛，可用于现了实时操作系统。它应用广泛，可用于工业生产控制、医疗诊断、交通管理、教工业生产控制、医疗诊断、交通管理、教学、飞机订票等。学、飞机订票等。实时是指对随时发生的外部事件作出及实时是指对随时发生的外部事件作出及时响应和处理。实时系统按其使用方式分时响应和处理。实时系统按其使用方式分为两类：为两类：类是实时控制，如炼钢、医疗类是实时控制，如炼钢、医疗诊断就属这一类；一类是实时信息处理，诊断就属这一类；一类是实时信息处理，如飞机订座、情报检索。如飞机订座、情报检索。第31页，此课件

27、共150页哦 实时系统对响应时间的要求比分时系实时系统对响应时间的要求比分时系统更高，一旦向实时系统提出服务请求统更高，一旦向实时系统提出服务请求后，要求系统立即响应并处理，实时系后，要求系统立即响应并处理，实时系统不具备分时系统那样强的交互式会话统不具备分时系统那样强的交互式会话能力，但是它对系统可靠性和安全性要能力，但是它对系统可靠性和安全性要求很高。求很高。第32页，此课件共150页哦（5 5）通用操作系统）通用操作系统 同时具有分时、实时和批处理功能同时具有分时、实时和批处理功能的操作系统称作通用操作系统的操作系统称作通用操作系统(Multi-(Multi-Purpose Operat

28、ing System)Purpose Operating System)。显然，通。显然，通用操作系统规模更加庞大，构造更加复用操作系统规模更加庞大，构造更加复杂，功能也更加强大。构造通用操作系杂，功能也更加强大。构造通用操作系统的目的是为用户提供多模式的服务，统的目的是为用户提供多模式的服务，同时进一步提高系统资源的利用效率。同时进一步提高系统资源的利用效率。第33页，此课件共150页哦 在通用操作系统中，可能同时存在三类在通用操作系统中，可能同时存在三类任务：即实时任务、分时任务、批处理任任务：即实时任务、分时任务、批处理任务。这三类任务通常按照其急迫程度加以务。这三类任务通常按照其急迫程

29、度加以分组：实时任务级别最高，分时任务次之，分组：实时任务级别最高，分时任务次之，批处理任务级别最低。当有实时请求时，批处理任务级别最低。当有实时请求时，系统优先处理；当没有实时任务时，系统系统优先处理；当没有实时任务时，系统为分时用户服务，仅当既无实时任务也无为分时用户服务，仅当既无实时任务也无分时任务时，系统才执行批处理任务。分时任务时，系统才执行批处理任务。第34页，此课件共150页哦 在实际应用中，同时具有实时、分时、在实际应用中，同时具有实时、分时、批处理三种功能的操作系统并不常见。通批处理三种功能的操作系统并不常见。通常将实时与批处理结合起来，或将分时与常将实时与批处理结合起来，或

30、将分时与批处理结合起来，构成所谓的前后台系统。批处理结合起来，构成所谓的前后台系统。在实时与批处理相结合的系统中，实时任在实时与批处理相结合的系统中，实时任务为前台，批处理任务为后台；在分时与务为前台，批处理任务为后台；在分时与批处理相结合的系统中，分时任务为前台，批处理相结合的系统中，分时任务为前台，批处理任务为后台，前台任务优先于后台批处理任务为后台，前台任务优先于后台任务。任务。第35页，此课件共150页哦 2 2操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展 操作系统的形成已有近操作系统的形成已有近5050年的历史。年的历史。在在2020世纪，经过世纪，经过6060年代、年代、7070年代的

31、大发年代的大发展时期，到展时期，到8080年代已趋于成熟。但随着年代已趋于成熟。但随着VLSIVLSI和计算机体系结构的发展，它也仍在和计算机体系结构的发展，它也仍在继续发展。由此而先后形成了微机操作继续发展。由此而先后形成了微机操作系统、多处理机操作系统、网络操作系系统、多处理机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。统和分布式操作系统。第36页，此课件共150页哦（1 1）微机操作系统）微机操作系统 配置在微机上的操作系统称为微机操配置在微机上的操作系统称为微机操作系统。最早出现的微机操作系统是在作系统。最早出现的微机操作系统是在8 8位位微机上的微机上的CP/MCP/M。后来出现了。后来

32、出现了1616位微机，相位微机，相应地也就出现了应地也就出现了1616位微机操作系统。微机位微机操作系统。微机操作系统可按微机的字长而分成操作系统可按微机的字长而分成8 8位、位、1616位位和和3232位的微机操作系统。但也可把微机操位的微机操作系统。但也可把微机操作系统分为单用户单任务操作系统、单用作系统分为单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。统。第37页，此课件共150页哦 单用户单任务操作系统的含义是，只单用户单任务操作系统的含义是，只允许一个用户上机、且只允许用户程序作允许一个用户上机、且只允许用户程序作为一个任务运行

33、。这是一种最简单的微机为一个任务运行。这是一种最简单的微机操作系统，主要配置在操作系统，主要配置在8 8位微机和位微机和1616位微位微机上。最有代表性的单用户单任务操作系机上。最有代表性的单用户单任务操作系统是统是CP/MCP/M和和MS-DOSMS-DOS。第38页，此课件共150页哦 单用户多任务操作系统的含义是，只允单用户多任务操作系统的含义是，只允许一个用户上机，但允许将一个用户程序分许一个用户上机，但允许将一个用户程序分成若干个任务，使它们并发执行，从而有效成若干个任务，使它们并发执行，从而有效地改善系统的性能。目前，在地改善系统的性能。目前，在3232位微机上所位微机上所配置的配

34、置的3232位微机操作系统大多数是单用户多位微机操作系统大多数是单用户多任务操作系统，其中最有代表性的是任务操作系统，其中最有代表性的是OS/2OS/2和和WindowsWindows。第39页，此课件共150页哦 多用户多任务的含义是，允许多个用多用户多任务的含义是，允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户程享主机系统中的各类资源，而每个用户程序又可进一步分为几个任务，使它们并发序又可进一步分为几个任务，使它们并发执行，从而可进一步提高资源利用率和增执行，从而可进一步提高资源利用率和增加系统吞吐量。在大、中、小型机中

35、所配加系统吞吐量。在大、中、小型机中所配置的都是多用户多任务操作系统；而在置的都是多用户多任务操作系统；而在3232位微机上，也有不少是配置的多用户多任位微机上，也有不少是配置的多用户多任务操作系统。其中，最有代表性的是务操作系统。其中，最有代表性的是UNIXUNIX操作系统。操作系统。第40页，此课件共150页哦（2 2）多处理机操作系统）多处理机操作系统 短短的短短的5050年计算机发展的历史，年计算机发展的历史，清楚地表明，提高计算机系统性能的主清楚地表明，提高计算机系统性能的主要途径有两条：一是提高构成计算机系要途径有两条：一是提高构成计算机系统的元器件的运行速度；二是改进计算统的元器

36、件的运行速度；二是改进计算机系统的体系结构。机系统的体系结构。第41页，此课件共150页哦 早期的计算机系统基本上都是单处理早期的计算机系统基本上都是单处理机系统。进入机系统。进入2020世纪世纪7070年代出现了多处年代出现了多处理机系统理机系统MPSMPS（Multi-processor Multi-processor SystemSystem），试图从计算机体系结构上来），试图从计算机体系结构上来改善系统性能，而引入多处理机系统的改善系统性能，而引入多处理机系统的原因可归结为：原因可归结为：第42页，此课件共150页哦 增加系统的吞吐量。随着系统中增加系统的吞吐量。随着系统中处理机数目的

37、增多，可使系统在一较处理机数目的增多，可使系统在一较短的时间内，完成更多的工作。但为短的时间内，完成更多的工作。但为使多台处理机能协调地工作，系统必使多台处理机能协调地工作，系统必须为此付出一定的开销，因此，利用须为此付出一定的开销，因此，利用n n台处理机运行时所获得的加速比达不台处理机运行时所获得的加速比达不到到n n倍。倍。第43页，此课件共150页哦 节省投资。在达到相同处理能力的情节省投资。在达到相同处理能力的情况下，与用况下，与用n n台独立的计算机系统相比，台独立的计算机系统相比，采用具有采用具有n n个处理器的系统，可以节省费个处理器的系统，可以节省费用。这是因为这时的用。这是

38、因为这时的n n个个CPUCPU包含在同一包含在同一个机箱内，且用同一电源和共享一部分个机箱内，且用同一电源和共享一部分资源，如外设、内存等。资源，如外设、内存等。第44页，此课件共150页哦 提高系统的可靠性。在提高系统的可靠性。在MPSMPS中通常都具中通常都具有系统重构的功能。即当其中任何一台处有系统重构的功能。即当其中任何一台处理发生故障时，系统能立即将该处理机上理发生故障时，系统能立即将该处理机上所处理的任务，迁移到其他的一个或多个所处理的任务，迁移到其他的一个或多个处理机上去处理，整个系统仍能正常运行，处理机上去处理，整个系统仍能正常运行，仅使系统的性能有所降低。例如，对于一仅使系

39、统的性能有所降低。例如，对于一个含有个含有1010个个CPUCPU的系统，当其中某一个的系统，当其中某一个CPUCPU出现故障时，系统性能大约降低出现故障时，系统性能大约降低10%10%。第45页，此课件共150页哦 根据多个处理机之间耦合的紧密程根据多个处理机之间耦合的紧密程度，可把度，可把MPSMPS分为两类：紧密耦合分为两类：紧密耦合MPSMPS和松散耦合和松散耦合MPSMPS。在多处理机系统中所配置的多处理在多处理机系统中所配置的多处理机操作系统，可分成以下两种模式：机操作系统，可分成以下两种模式：第46页，此课件共150页哦 非对称多处理机模式，又称为主非对称多处理机模式，又称为主-

40、从模从模式。在非对称多处理机系统中，把处理机式。在非对称多处理机系统中，把处理机分为主处理机和从处理机两类，主处理机分为主处理机和从处理机两类，主处理机只有一个，其上配置了操作系统，用于管只有一个，其上配置了操作系统，用于管理整个系统的资源，并负责为各从处理机理整个系统的资源，并负责为各从处理机分配任务。分配任务。第47页，此课件共150页哦 从处理机可有多个，它们执行预先规定从处理机可有多个，它们执行预先规定的任务及由主处理机所分配的任务。在早的任务及由主处理机所分配的任务。在早期的特大型系统中，较多地采用主期的特大型系统中，较多地采用主-从式操从式操作系统。一般说，主作系统。一般说，主-从

41、式操作系统易于实从式操作系统易于实现，但资源利用率低。现，但资源利用率低。第48页，此课件共150页哦 对称多处理机模式。通常在对称多对称多处理机模式。通常在对称多处理机系统中，所有的处理机都是相同的。处理机系统中，所有的处理机都是相同的。在每个处理机上运行一个相同的操作系统拷在每个处理机上运行一个相同的操作系统拷贝，用它来管理本地资源和控制进程的运行贝，用它来管理本地资源和控制进程的运行以及各计算机之间的通信。这种模式的优点以及各计算机之间的通信。这种模式的优点是允许多个进程同时运行。是允许多个进程同时运行。第49页，此课件共150页哦 例如，当有例如，当有n n个个CPUCPU时，可同时运

42、行时，可同时运行n n个进程而不会引起系统性能的恶化。然而个进程而不会引起系统性能的恶化。然而必须小心地控制必须小心地控制I/OI/O，以保证能将数据送，以保证能将数据送至适当的处理机。同时，还必须注意使各至适当的处理机。同时，还必须注意使各CPUCPU的负载平衡，以免有的的负载平衡，以免有的CPUCPU超载运超载运行，而有的行，而有的CPUCPU又空闲。又空闲。第50页，此课件共150页哦（3 3）网络操作系统）网络操作系统 计算机网络可以定义为一些互连的自计算机网络可以定义为一些互连的自主计算机系统的集合。所谓自主计算机是主计算机系统的集合。所谓自主计算机是指计算机具有独立处理能力；而互连

43、则是指计算机具有独立处理能力；而互连则是表示计算机之间能够实现通信和相互合作。表示计算机之间能够实现通信和相互合作。可见，计算机网络是在计算机技术和通信可见，计算机网络是在计算机技术和通信技术高度发展的基础上相互结合的产物。技术高度发展的基础上相互结合的产物。第51页，此课件共150页哦 网络操作系统应具有下述五方面的功能：网络操作系统应具有下述五方面的功能：网络通信。这是网络最基本的功能，网络通信。这是网络最基本的功能，其任务是在源主机和目标主机之间实现无差其任务是在源主机和目标主机之间实现无差错的数据传输。为此，应有的主要功能包错的数据传输。为此，应有的主要功能包括：建立和拆除通信链路；传

44、输控制；差错括：建立和拆除通信链路；传输控制；差错控制；流量控制；路由选择。控制；流量控制；路由选择。第52页，此课件共150页哦 资源管理。对网络中的共享资源（硬件资源管理。对网络中的共享资源（硬件和软件）实施有效的管理、协调诸用户对和软件）实施有效的管理、协调诸用户对共享资源的使用、保证数据的安全性和一共享资源的使用、保证数据的安全性和一致性。在致性。在LANLAN中典型的共享资源有：硬盘、中典型的共享资源有：硬盘、打印机、文件和数据。打印机、文件和数据。第53页，此课件共150页哦 网络服务。这是在前两个功能的基础上，网络服务。这是在前两个功能的基础上，为了方便用户而又直接向用户提供的多

45、种有为了方便用户而又直接向用户提供的多种有效服务。主要的网络服务有：电子邮件服效服务。主要的网络服务有：电子邮件服务；文件传输、存取和管理服务；共享硬务；文件传输、存取和管理服务；共享硬盘服务；共享打印服务。盘服务；共享打印服务。第54页，此课件共150页哦网络管理。网络管理最基本的任务是安网络管理。网络管理最基本的任务是安全管理。通过全管理。通过“存取控制存取控制”来确保存取数来确保存取数据据的安全性；通过的安全性；通过“容错技术容错技术”来保证系统来保证系统故故障时数据的安全性。此外，还应对网络性障时数据的安全性。此外，还应对网络性能进行监视、对使用情况进行统计，以便能进行监视、对使用情况

46、进行统计，以便为提高网络性能、进行网络维护和记账等为提高网络性能、进行网络维护和记账等提供必要的信息。提供必要的信息。第55页，此课件共150页哦互操作能力。所谓互操作，在客户机互操作能力。所谓互操作，在客户机/服服务器模式的务器模式的LANLAN环境下，是指连接在服务环境下，是指连接在服务器上的多种客户机和主机不仅能与服务器器上的多种客户机和主机不仅能与服务器通信，而且还能以透明的方式访问服务器通信，而且还能以透明的方式访问服务器上的文件系统；而在互连网络环境下的互上的文件系统；而在互连网络环境下的互操作，是指不同网络间的客户机不仅能通操作，是指不同网络间的客户机不仅能通信，而且也能以透明的

47、方式访问其他网络信，而且也能以透明的方式访问其他网络中的文件服务器。中的文件服务器。第56页，此课件共150页哦 (4)(4)分布式操作系统分布式操作系统 在以往的计算机系统中，其处理和控制功在以往的计算机系统中，其处理和控制功能都高度地集中在一台主机上，所有的任务能都高度地集中在一台主机上，所有的任务都有主机处理，这样的系统成为集中式处理都有主机处理，这样的系统成为集中式处理系统系统 在分布式处理系统中，系统的处理和控在分布式处理系统中，系统的处理和控制功能都分散在系统的各个处理单元上。系制功能都分散在系统的各个处理单元上。系统中的所有任务也可动态地被分配到各个处统中的所有任务也可动态地被分

48、配到各个处理单元上去，使它们并行执行，实现分布处理单元上去，使它们并行执行，实现分布处理。理。第57页，此课件共150页哦 可见，分布式处理系统最基本的特征是可见，分布式处理系统最基本的特征是处理上的分布。而处理分布的实质是资源、处理上的分布。而处理分布的实质是资源、功能、任务和控制都是分布的。所谓分布功能、任务和控制都是分布的。所谓分布式处理系统，是指由多个分散的处理单元式处理系统，是指由多个分散的处理单元经互连网络的连接而形成的系统。其中，经互连网络的连接而形成的系统。其中，每个处理单元既具有高度的自治性，又相每个处理单元既具有高度的自治性，又相互协同，能在系统范围内实现资源管理、互协同，

49、能在系统范围内实现资源管理、动态地分配任务，并能并行地运行分布式动态地分配任务，并能并行地运行分布式程序。程序。第58页，此课件共150页哦 在分布式系统中，如果每个处理单元在分布式系统中，如果每个处理单元都是计算机，则可称为分布式计算机系统。都是计算机，则可称为分布式计算机系统。它通常是计算机网络，也是目前最常见的它通常是计算机网络，也是目前最常见的分布式系统；如果处理单元只是处理器和分布式系统；如果处理单元只是处理器和局部存储器，则只能称作分布式（处理）局部存储器，则只能称作分布式（处理）系统。系统。第59页，此课件共150页哦 在分布式系统上配置的操作系统，在分布式系统上配置的操作系统，

50、称为分布式操作系统，它虽与网络操称为分布式操作系统，它虽与网络操作系统有许多相似之处，但两者都各作系统有许多相似之处，但两者都各有其特点。有其特点。第60页，此课件共150页哦 下面从五个方面对两者进行比较。下面从五个方面对两者进行比较。分布性。分布式操作系统不是集中地分布性。分布式操作系统不是集中地驻留在某一个站点中，而是较均匀地分布在驻留在某一个站点中，而是较均匀地分布在系统的各个站点上，因此，操作系统的处理系统的各个站点上，因此，操作系统的处理和控制功能是分布式的。而计算机网络虽然和控制功能是分布式的。而计算机网络虽然都具有分布处理功能，然而网络的控制功能都具有分布处理功能，然而网络的控