计算机软件基础.pptx

DOS Windows9X WindowsNT Linux UNIX WindowsCE 2023/5/31 1 计算机软件基础全文共70页，当前为第1页。 第三章 操作系统 3.1 操作系统导论 3.1.1 操作系统的形成 所谓操作系统就是能有效地管理计算机系统中的各种软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，为用户创造良好工作环境的系统软件。 操作系统是系统软件的基本部分 2023/5/31 2 计算机软件基础全文共70页，当前为第2页。 设置操作系统的目的：一是有效地管理计算机的所有软、硬件资源，使计算机能够高效率地工作；二是方便用户使用。 1. 手工操作方式 这种工作方式有两个主要缺点： （1）计算机的全部资源（CPU、内存、外部设备等）由一个用户独占。 （2）人工操作 、CPU和输入输出设备的工作串行进行。整个操作过程非 常繁琐，计算机工作效率很低。 2023/5/31 3 计算机软件基础全文共70页，当前为第3页。 一些典型的作业控制命令 命令 功能 JOB LOAD FORTRAN RUN END 标识一个作业开始 调用装配程序 调FORTRAN编译程序 运行某个作业 标识某个作业的结束 2. 单道批处理方式 （1） 减少人工干预，使计算机自动进行输入、编译和运行程序。 特点：用户可一次提交多个作业，但系统一次只处理一个作业，处理完一个作业，再调入下一个作业，系统自动完成调度、切换。 图-16 2023/5/31 4 计算机软件基础全文共70页，当前为第4页。 脱机技术的实质： 卫星机与主机并行工作，使主机摆脱了慢速的输入、输出操作，即用快速的输入、输出设备（磁带）代替低速设备，减少了输入、输出操作对系统的影响，缓解了外设与主机运行速度不匹配的矛盾。 输入设备 输出设备 卫星机 主机 输入带 输出带 脱机技术 图-17 （2） 脱机技术 用户与他的作业之间没有交互作用,不能直接控制作业运行,这种方式称脱机操作. 2023/5/31 5 计算机软件基础全文共70页，当前为第5页。 （3） 中断和通道技术 无中断和通道技术控制的串行工作方式 输入一个数据 处理数据 输出数据 数据完 结束 Y N 2ms 外设工作（CPU等待） CPU工作 外设工作（CPU等待） 1ms 2ms 5ms 输入 CPU 输出 5ms中，3ms 在浪费！ 2023/5/31 6 计算机软件基础全文共70页，当前为第6页。 控制信号 数据 设备1 设备2 设备3 设备4 设备8 设备7 设备5 设备6 通道1 通道4 通道2 通道3 CPU 主存 图-19 中断和通道技术的出现，使得CPU与外设并行工作成为可能。 通道:是一种用来控制外部设备与主存储器之间进行信息交换的部件。 2023/5/31 7 计算机软件基础全文共70页，当前为第7页。 中断：中断是外界（如输入、输出设备，通道等）向主机报告 信息的一种通信方式，是CPU对系统中随机事件的响应。 1ms 2ms 2ms 输入 CPU 输出 data1 data3 处理上一个数据 data1 data4 继续处理上一个数据 data1 data 5 data2 图-20 data1 data2 数据存储区 data1 data2 data3 data1 data2 data3 data4 data2 data3 data4 data5 使用中断和通道技术后，实现外设与CPU并行工作示意图. 2023/5/31 8 计算机软件基础全文共70页，当前为第8页。 多道批处理系统示意图 打印机 ……… 作业2 作业1 OS ……… 作业3 作业2 作业1 ……… 结果3 结果2 结果1 用户作业 CPU 用户 提交 图-21 后备作业 磁盘输入井 磁盘输出井 处理结果 成批 3. 多道批处理系统和分时系统 (如图-21，图-22) 多道批处理： 把内存分成若干部分，把属于同一批的若干个作业调入内存，存放在内存的不同部分。当一个作业由于等待输入输出操作而使处理机出现空闲时，系统自动进行切换，处理下一个作业。如果内存空间允许，可大大提高CPU的利用率。 将一个以上的作业放在主存中,并且同时处于运行状态 2023/5/31 9 计算机软件基础全文共70页，当前为第9页。 分时系统工作示意图 CPU 终端1 终端2 终端3 终端4 图-22 终端1 当终端1的时间片用完后到队尾去等待. 2023/5/31 10 计算机软件基础全文共70页，当前为第10页。 3．1．2 操作系统的分类 1、批处理操作系统 (Batch Processing) 2、分时系统(Time Sharing ) 3、实时系统(Real Time) 3．1．3 操作系统的功能 1、处理机管理 2、存储管理 3、设备管理 4、文件管 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要任务是对计算机的硬件资源进行有效管理和协调，以及提供用户友好的工作环境。操作系统的发展经历了从早期的手工操作到批处理系统，再到分时系统和实时系统的演变。 早期的手工操作方式中，计算机资源被单一用户独占，且输入输出操作完全依赖人工，导致效率低下。为了解决这个问题，出现了批处理系统，它允许用户一次性提交多个作业，由系统自动完成调度和切换，减少了人工干预，但作业之间没有交互性。在单道批处理的基础上，发展出了多道批处理系统，通过内存分区技术，多个作业可以同时存在于内存中，当一个作业等待I/O操作时，CPU可以转而执行其他作业，显著提高了CPU的利用率。 为了进一步提高效率和用户交互性，分时系统应运而生。在分时系统中，多个用户可以通过各自的终端同时与计算机进行交互，每个用户感觉自己独占了系统，尽管实际上CPU是按时间片轮转的方式在多个用户间分配。这样，用户可以在短时间内得到响应，提高了工作效率。 在硬件技术的支持下，中断和通道技术使得CPU能够与外设并行工作。中断是处理器对外部事件的响应机制，当设备完成任务或发生异常时，会通知CPU，以便CPU迅速处理。通道则是一种硬件设备，用于控制数据在主存和外设之间的传输，使得CPU不必直接参与这一过程，从而释放了CPU资源。 操作系统的主要功能包括处理机管理、存储管理、设备管理和文件管理。处理机管理负责进程的创建、调度和销毁，确保资源的公平分配和高效利用。存储管理涉及内存的分配、回收和保护，防止数据丢失或冲突。设备管理处理I/O操作，包括设备分配、设备驱动和缓冲策略。文件管理则关注文件的创建、读写、删除以及保护，提供目录结构和访问控制。 操作系统根据其工作模式和应用领域，可以分为批处理操作系统、分时系统和实时系统。批处理系统主要用于后台大量作业的自动处理；分时系统强调多用户同时交互；实时系统则要求在规定时间内对特定事件做出反应，常见于工业控制和航空航天等领域。 操作系统是计算机系统的心脏，通过不断演进的技术和设计，它使得计算机能够高效、灵活地处理各种任务，并为用户提供便捷的使用体验。随着技术的发展，操作系统将持续进化，以适应新的硬件平台和应用需求。