大学计算机 第3章操作系统基础课件
39页1、第3章 操作系统基础,操作系统概述,操作系统的功能模块,典型操作系统概述,本章要点,本章基本要求,基本知识点: (1) 了解操作系统的定义、发展和分类; (2) 了解操作系统的基本功能; (3) 掌握操作系统的操作界面和工作方式。 重点与难点: 操作系统的基本功能和基本特性。 进程的概念及基本特性。 地址变换。,3.1.1 什么是操作系统,操作系统(Operating System,OS)是计算机系统中的一个系统软件,它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源,为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境。 它是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件功能的扩充。 操作系统在整个计算机系统中具有极其重要的特殊地位,它不仅是硬件与其他软件系统的接口,也是用户和计算机之间进行“交流”的界面,3.1.1 什么是操作系统,计算机系统硬件、软件和用户的关系,3.1.2 操作系统的分类,批处理操作系统 分时操作系统 实时系统 通用操作系统 个人计算机操作系统,嵌入式操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 智能化操作系统,分时OS,多用户、多道程序共享一个CPU的OS。 将CPU划分为很小的时
2、间片,采用循环轮作方式将这些CPU时间片分配给排队队列中等待处理的每个程序的处理方式。,侧重于 及时性 和交互性,实时OS,实时OS是实时控制系统和实时处理系统的统称。 实时控制系统用于过程控制。例如,控制飞行器、导弹发射、飞行过程的自动控制系统。 实时处理系统主要指对信息进行及时的处理。例如,利用计算机预订飞机票、火车票或轮船票等。,分布式OS,分布式操作系统是指通过网络将大量计算机连接在一起,以获取极高的运算能力、广泛的数据共享以及实现分散资源管理等功能为目的的一种OS。 它的优点是: 分布性。它集各分散结点计算机资源为一体,以较低的成本获取较高的运算性能。 可靠性。由于在整个系统中有多个CPU系统,因此当某一个CPU系统发生故障时,整个系统仍旧能够工作。,3.1.3 操作系统的基本特性,并发性:在多道程序环境下,并发性是指在一段时间内,计算机中有多个程序在同时运行。 共享性:是指多个并发执行的程序可以共享系统中的资源。 虚拟性:是指通过虚拟技术把一个物理实体变为多个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的,而逻辑上的对应物是虚的,是用户感觉上的东西。通过虚拟技术,可以实现虚拟处理器、
3、虚拟内存、虚拟外部设备等。 异步性:程序执行顺序、完成时间等都是不可预知的。,3.1.4 操作系统的基本功能,现代操作系统功能示意图,操作系统,操作系统的基本功能,处理器管理的目的是为了让CPU有条不紊地工作。由于系统内一般都有多道程序存在,这些程序都要享用CPU资源,而在同一时刻,CPU只能执行其中一个程序,故需要把CPU的时间合理地、动态地分配给各道程序,使CPU得到充分利用,同时使得各道程序的需求也能够得到满足。,操作系统的基本功能,存储器管理是指操作系统对计算机系统内存的管理,目的是使用户合理地使用内存。它包括:合理分配内存和及时回收内存;存储保护;扩充内存。 设备管理指对除CPU和内存外所有外部设备的管理。设备管理的目标是保证用户方便的使用各种设备;采用先进的技术比如通道技术、虚拟设备技术、缓冲技术、中断技术等尽可能实现设备并行工作的能力,合理分配设备。,操作系统的基本功能,文件管理是对计算机系统中软件资源的管理,目的是为用户创造一个方便安全的信息使用环境。 文件管理功能包括:文件的结构及存取方法;文件的目录机构及有关处理;文件存储空间的管理;文件的共享和保护;文件的操作和使
4、用。 用户接口有两种类型: 命令接口:用户通过交互命令方式直接或间接地对计算机进行操作。 程序接口:是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的。程也称为应用程序编程接口(Application Programming Interface,API),用户通过API可以调用系统提供的例行程序,实现既定的操作。,3.2.1 进程及处理器管理,进程: 进程是执行起来的程序,是系统进行资源调度和分配的一个独立单位。进程由程序、数据和进程控制块(PCB)三部分组成。,3.2.1 进程及处理器管理,程序是用于描述进程所要完成的功能。 数据是进程执行时的操作对象。 进程控制块PCB包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息量。 PCB是进程的标志。是进程动态特性变化的集中反映。 操作系统就是通过PCB实现对进程的控制和管理。PCB存于系统空间,只有操作系统能够对其存取,用户程序是不能访问的,实际上用户甚至感觉不到PCB的存在。,动态性:进程是运行着的程序,具有一定的生命周期。 并发性:引入进程的目的就是为了使其进程实体能和其他进程实体并发执行。 独立性:是指进程是一个能独立运行、独立进行资源分配和调
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