亿图脑图MindMaster计算机：操作系统原理
导图社区 计算机：操作系统原理
- 相似推荐
- 大纲
操作系统原理·第一章
操作系统的定义： 操作系统是一个大型系统程序 ~提供用户接口，方便用户控制计算机； ~负责为应用程序分配和调度软硬件资源，并控制与协调应用程序并发活动，帮助用户存取和保护信息。 操作系统的地位： 各种各样的应用程序~~~~~~~~~应用程序 调试程序 | 装入程序 | 编辑程序 编译程序 | 汇编程序 | 装配程序 操作系统~~~~~~~~~~~~~~~~~系统程序 机器语言 微程序 裸机~~~~~~~~~~~~~~~~~~~硬件部分
1.1 操作系统初步认识
桌面常见四大操作系统
Windows
Linux
Mac
unix
操作系统与普通软件有巨大差别
没有安装操作系统的计算机能干什么？
能运行程序么？——能
普通用户不能正常使用
基本功能
提供操作界面
控制程序运行
管理系统资源
配置系统参数
监控系统状态
工具软件集合
1.2 操作系统功能和定义
功能一：进程管理（cpu管理）
Windows环境下多个“进程”在并发运行
进程控制：创建，暂停，唤醒，撤销；
进程调度：调度策略，优先级；
进程通信：进程间通信。
功能二：内存管理
内存分配
思考：有没有遇到因为内存小导致运行失败的情况？
——理论上不会
内存共享
内存保护
虚拟内存
功能三：设备管理
设备的分配拟和调度
设备无关性作
设备传输控制
设备驱动
功能四：文件管理
存储空间管理
文件的操作
目录的操作
文件和目录的存取权限管理
1.3 操作系统发展历史
两大发展动力
用户需求提升
硬件技术进步
计算机发展的四个典型阶段（--速度，容量，稳定性，可靠性提高）
现代的应用需求和计算机性能： 很多领域的应用要求更高速的计算能力和响应能力!
电子管时代【1946-1955】
晶体管时代【1955-1965】
集成电路时代【1965-1980】
大规模集成电路时代【1980-至今】
操作系统发展的四个典型阶段
手工操作（无操作系统）50年代早期（电子管时代）
结构特点
硬件：电子管，接线面板（按钮/开关）
程序：二进制程序，打孔：纸带和卡片
使用特点
程序准备/启动/结束：手工处理。繁琐耗时
缺点
效率低：CPU有效运行时间极低
用户独占
缺少交互
单道批处理系统 50年代（晶体管时代）
工作特点
管理员事先将多个作业输入到磁盘形成作业队列； 操作系统依次自动处理队列的每个作业 装入——运行——撤出... 程序的装入和撤出：自动完成，效率高 运行完毕，通知用户去结果 
批量：作业队列
自动：识别作业，装入和撤出
单道：依次，串行
多道批处理系统 60年代
定义
在内存中存放多道程序，当某道程序因为某种原因（例执行I/O操作时）不能继续运行而放弃CPU时，操作系统便调度另一程序投入运行。这样可以使CPU尽量忙碌，提高系统效率。 
特点
多道：内存同时存放多道程序
并行：宏观上
串行：微观上
缺点
作业处理时间长
交互能力差
运行过程不确定
提高系统CPU利用
提高系统吞吐量
1.4 分时系统 60年代中
60年代硬件的两个重大进程
中断技术
CPU收到外部信号（中断信号）后，停止当前工作，转去处理该外部事件，处理玩波比后回到原来工作的中断处（断点）继续原来的工作。
通道技术
专门处理外设和内存之间的数据传输的处理机。
背景
事务性任务的涌现
交互性高
响应快速
要求支持多任务/多用户
多终端计算机
高性能主机+多个终端
多终端计算机
主机采用分时技术轮流为每个终端服务。每个终端都感觉到是“独占主机”！
主机：运算，CPU+内存
终端：输入和显示
分时技术
主机以很短的“时间片”为单位，把CPU轮流分配给每个终端使用，直到全部作业被运行完。 由于时间片很短，在终端数量不多的情况下，每个终端都能很快重新获取CPU，使得每个终端都能得到及时响应。 等待周期=时间片×终端数量
特点
多路调制性
多用户联机使用同一台计算机
独占性
用户感觉独占计算机
交互性
及时响应用户的请求
大型分时系统的实践：Multics项目

Unix系统
1.5 典型操作系统类型
操作系统的进一步发展（分时系统的衍化）
微机操作系统
背景：随着大规模集成电路发展，进入个人计算机（pc机）时代。 1973年：CP/M操作系统 control program/microprocessor 良好的层次结构：BIOS把操作系统和硬件分隔 易学易用 苹果Mac OS和macintosh（1976年） Mac OS是运行macintosh系列电脑上的操作系统。 Mac OS是首个配有图形界面和鼠标的操作系统。 微软的MS DOS（80年代） 磁盘操作系统 单用户单任务 MS DOS 预装在IBM PC上。 微软Windows操作系统 1985年11月，Windows1.0正式上市 1992年04月，发表Windows 3.1 1993年05月，发表Windows NT Windows95，CE，98,2K，XP,Win7，WIN10，... Windows占有PC市场的巨大份额
多处理机操作系统
网络操作系统
普通操作系统+网络通信+网络服务
UNIX/LINUX/WINDOW
网络操作系统功能
透明存取
存取控制
实时操作系统
产生背景
实时事务：军事，工业控制，智能仪器等
要求：某些任务要求优先紧急处理
特点
强调作业完成的时限
硬实时系统：时限要求严格
火炮控制系统
航空航天
制导系统
目标识别和跟踪
............
软实时系统：时限要求不是太严格，尽量快
网络视频
互动网游
.........
嵌入式操作系统
≈实时操作系统
软硬件可以裁剪，软硬件一体化的系统
典型系统
Android
Linux
usOS
ucLinux
vxWorks
winCE