操作系统原理操作系统原理 (2).pdf

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1、 操作系统操作系统原理原理 Operating System PrincipleOperating System Principle 1 1-2 2 操作系统发展操作系统发展 Operating system development 操作系统发展 01 OS从无到有、从简单到复杂、完善 02 OS 随着计算机硬件技术的发展而发展 03 为满足不同的需求，出现了多种类型的OS Operating system development 操作系统发展 操作系统的发展过程 操作系统的发展过程 发展动力：“需求推动发展”1 1 资源利用角度 为了提高计算机资源利用率和系统性能,从单道到多道、集中到分布、

2、从专用到泛在等 2 2 用户角度 方便用户，人机交互 3 3 技术角度 物理器件发展,CPU的位宽度（指令和数据）、快速外存、光器件等，以及计算机体系结构的不断发展：单处理机、多处理机、多核、计算机网络 第一代第一代 (1946(1946年年-19551955年年)：真空管时代，无操作系统真空管时代，无操作系统 第二代第二代 (1955(1955年年-19651965年年)：晶体管时代，批处理系统晶体管时代，批处理系统 第三代第三代 (1965(1965年年-19801980年年)：集成电路时代，多道程序设计集成电路时代，多道程序设计 第四代第四代 (1980(1980年年 -至今至今)：大规

3、模和超大规模集成电路时代，分时系统。大规模和超大规模集成电路时代，分时系统。现代计算机正向着巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化几个方现代计算机正向着巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化几个方面发展。面发展。Operating system development 操作系统发展 OS的发展和计算机硬件技术、体系结构相关 OS的发展和计算机硬件技术、体系结构相关 Development and Types of OS Development and Types of OS No operating system 无操作系统 Simple Batch Systems 简单批处理系统 Multi

4、programming Batched Systems 多道程序批处理系统 Time-Sharing Systems 分时系统 Real-Time Systems 实时系统 Embedded SystemS 嵌入式系统 Parallel Systems 并行系统 Distributed Systems 分布式系统 Operating system development 操作系统发展 Operating system development 操作系统发展 操作系统的发展过程 操作系统的发展过程 1、手工操作 1946 1946 5050年代年代（真空管）（真空管）集中计算集中计算（计算中（计算

5、中心）心）用户独用户独占全机占全机 计算机资源计算机资源昂贵昂贵 ENIAC计算机 ENIAC计算机 运算速度：1000次/每秒,数万个真空管,占地100平方米。没有程序设计语言（甚至没有汇编），更谈不上操作系统。程序员提前预约一段时间，然后到机房将他的插件板插到计算机里。期盼着在接下来的时间中几万个真空管不会烧断，从而可以计算自己的题目。1 2 3 Operating system development 操作系统发展 工作方式 编程语言：机器语言；I/O：纸带或卡片；缺 点 1、用户独占全机，独占系统的全部硬件资源，设备利用率很低 2、CPU等待用户：手工装入/卸取纸带或卡片 工作方式：人

6、工操作方式，用户是计算机专业人员；Operating system development 操作系统发展 5050年代年代早期，出现早期，出现了了穿孔卡片，程序穿孔卡片，程序写在卡片上然后读入写在卡片上然后读入计算机，但计算机，但计算过计算过程则依然如旧程则依然如旧 早期计算机系统 Operating system development 操作系统发展 主要矛盾 提高效率的途径 人机矛盾：人工操作方式与机器利用率的矛盾 批处理 CPU与I/O之速度不匹配的矛盾 脱机I/O Operating system development 操作系统发展 脱机I/O方式 输入设备输入设备 外围机外围机 磁

7、带磁带 主机主机 磁带磁带 磁带磁带 输出设备输出设备 外围机外围机 磁带磁带 I/O工作在外围机/卫星机的控制下完成，或者说是在脱离主机的情况下进行。使用磁带作为输入/输出的中介，这种具体的输入/输出不需要在主计算机上进行的方式称“脱机输入/输出”Operating system development 操作系统发展 Operating system development 操作系统发展 操作系统的发展过程 操作系统的发展过程 2.单道批处理系统(simple batch processing)50年代末 60年代中（晶体管）把一批作业以脱机输入方式输入到磁带/磁鼓 利用磁带或磁盘把任务分类

8、编成作业顺序执行 每批作业由专门监督程序（Monitor）自动依次处理 批处理系统解决了高速计算机的运算、处理能力与人工批处理系统解决了高速计算机的运算、处理能力与人工干预之间的速度矛盾，实现了作业自动过渡。干预之间的速度矛盾，实现了作业自动过渡。卡片卡片 早期批处理系统早期批处理系统 IBM1401 IBM7094 IBM1401 输入磁带输入磁带 磁带机磁带机 卡片阅读机卡片阅读机 输出磁带输出磁带 打印机打印机 Operating SystemOperating system development 操作系统发展 Operating system development 操作系统发展 单道批处理系统 单道批处理系统 运行特征：顺序性：磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各作业的完成顺序与他们进入内存的顺序相同 单道性:内存中仅有一道程序运行 自动性 减少了CPU的空闲时间，提高了主机CPU和I/O设备的使用效率，提高了吞吐量。缺点 CPU和I/O设备使用忙闲不均 优点