22:32:32 信电学院 ——康振华制作 1
操 作 系 统 概 论
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 2
1.1 操作系统的概念
1.2 操作系统的历史回顾
1.3 操作系统的类型
1.4 操作系统的特征
1.5 操作系统与用户的接口
1.6 操作系统的结构
1.7 操作系统的硬件环境
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 3
1.1操作系统的概念一、操作系统的地位裸机 （ Bare Machine）,没有任何的软机支持的计算机。它仅仅构成了计算机系统的物质基础。
一个完整的计算机系统由两大部分组成：
计算机硬件 和 计算机软件 。
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 4
(一 )计算机的硬件
1.硬件的概念指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备 。
2,计算机硬件系统的基本组成
①运算器
②控制器
③存储器中央处理器 ④输入设备⑤输出设备
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 5
(二 )计算机的软件
1.软件的概念软件是 由计算机硬件执行以完成一定任务的所有程序及其数据 。
2.软件的分类分为 系统软件 和 应用软件
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 6
其中,系统软件 由 操作系统,程序设计语言、
语言处理程序、数据库管理系统、网络系统和常用服务系统等组成。
应用软件 是指专门为某一应用目的而用系统软件编制的软件系统。
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 7
计算机系统的层次结构用 户应用软件其他系统软件裸机操作系统操作系统 ---系统软件的核心将文件存到磁盘上遵命！
遵命文件正确保存
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 10
二、操作系统的目标：
公司的管理部门，要提高经济效益，至少需要实现三个管理目标：
(1)为客户提供种种方便,以争取接到尽量多的订单；
(2)制定生产计划,组织加工流程,提高生产效率,保证产品质量；
(3)及时获取并管理好所需各种资源，充分发挥资源作用，
尽量消除浪费资源现象。
举例
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 11
操作系统的目标是：
1.方便性 （ 用户的观点 ）,
提供良好的,一致的用户接口,弥补硬件系统的类型和数量差别
2.有效性（系统管理人员的观点）,
管理和分配硬件、软 件资源，合理地组织计算机的工作流程,
3,可扩充性随着 VLSI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之发展，对 OS提出了更高的功能和性能要求。
4.开放性,各种类型的计算机硬件系统，出自不同的厂家，要使之通过网络加以集成化并能协调工作，实现应用程序的可移植性和互操作性。要求具有同一的开放环境。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 12
操作系统的五大管理功能：
处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。
打开一个 word处理程序,OS需要作什么？
系统需要为 word处理程序进行存储资源的分配
＝》进程的管理＝》将结果输出到外部设备系统还需要有极强的容错性和稳定性，能够避免由于应用程序的不稳定，而影响整个应用程序的不稳定
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 13
操作系统的定义操作系统是合理组织计算机的工作流程，有效控制和管理计算机系统的各类资源，并方便用户使用计算机的程序集合。
（补充：是用户和计算机的接口）
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 14
1.2 操作系统的历史回顾
,需求推动发展,
(1) 提高资源的利用率和系统性能
(2)方便用户：用户上机,调试程序
(3) 分散计算时的事务处理和非专业用户
（ 商业和办公,家庭 ）
(4) 器件的发展
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 15
＝,1946年到 50年代 第一代电子管计算机工作方式,用户既是程序员，又是操作员；
编程语言,为机器语言；
输入输出,纸带或卡片；
工作特点,用户独占全机,资源不共享 CPU利用率低；
主要矛盾,计算机处理能力的提高，手工操作的低效率
（造成浪费）；
提高效率的途径：专门的操作员，批处理
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 16
＝,50年代末 ~ 60年代中 单道批处理系统
(simple batch processing) （晶体管）
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（ Monitor） 自动依次处理。
可使用汇编语言开发。
存在问题,CPU和 I/O设备使用忙闲不均（取决于当前作业的特性）。对计算为主的作业，外设空闲；
对 I/O为主的作业,CPU空闲。人机矛盾仍然存在。
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＝》操作系统的完善通道技术和中断技术的出现使监督程序在负责作业运行的同时提供 I/O控制功能。
通道,专用的 I/O处理器，可与 CPU并行工作，使 I/O
联机处理。
中断,是指 CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作，
转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。
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60年代中 多道程序批处理系统：
为进一步提高资源的利用率和系统的吞吐量，引入 多道程序批处理系统 操作系统终于代替人工成了计算机系统的,管家,,其发展进入了成熟期，
UNIX是这个时期的典型代表。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 19
＝》操作系统的发展 从 1980年至今建立在大规模集成电路基础上的第四代计算机蓬勃发展。从个人计算机到并行机，再到网络，计算机体系结构也不断发展变化。
微机操作系统,并行操作系统,分布式操作系统,网络操作系统 和 嵌入式操作系统 等相继产生。
操作系统的使用界面也从字符界面变成了图形界面。
操作系统的结构除了有序分层的模块化结构外，还出现了虚拟机结构和客户 /服务器加微内核结构等。
DOS,OS/2,Windows和 Linux等是这一时期的典型代表。
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1.3 操作系统的类型 *
※ 按机器硬件的结构与规模可分为：
大型机操作系统、中型机操作系统、小型机操作系统、
微型机操作系统、网络操作系统、嵌入式操作系统
※ 按系统能同时响应的用户与任务个数分为：
单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统多用户多任务操作系统等按系统处理任务的方式分为：
多道批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,
分布式操作系统
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一,批处理操作系统 (OS/360 MVT)
多道批处理系统 (multiprogramming system)
多道：内存中同时存放几个作业
1。 运行方式：
宏观上并行运行：都处于运行状态,但都未运行完；
微观上串行运行,各作业交替使用 CPU；
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 22
2。多道批处理系统的特征：
优点：（ 1）资源利用率高
（ 2）作业吞吐量大
（ 3）系统开销小缺点：
（ 1）用户交互性差
（ 2）作业平均周转时间长
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二,分时操作系统
(Time-sharing Operating System)
主机终端 终端 终端……
…
分时系统示意图
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1．分时的概念与实现分时,指若干并发程序对 CPU时间的共享，通过系统软件实现。
指多个用户分享使用同一台计算机。两个或多个事件按时间划分轮流使用计算机系统中的某一资源。
实现分时的基本方法是设立一个时间分享单位 ——
时间片 (time slice)。 它是系统规定进程一次使用处理机的最长时间。时间片的长短可以因不同系统而异，
通常 100ms左右。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 25
实现思想如下：
每个用户在各自的终端上以问答方式控制程序运行，系统把中央处理器的时间划分成时间片，
轮流分配给各个联机终端用户，每个用户只能在极短时间内执行，若时间片用完，而程序还未做完，则挂起等待下次分得时间片。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 26
2．分时系统的引入分时系统的产生则是为了满足用户的需求在批处理系统中，用户不能干预自己程序的运行，无法得知程序运行情况，对程序的调试和排错不利。
CTSS是最早的分时操作系统,Unix是目前广泛使用的一个分时操作系统
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 27
3．分时系统的特征
（ 1） 交互性 。 有人把分时系统称为交互系统 。
（ 2） 及时性 。 终端用户的请求能在很短的时间内获得响应,通常为 2～ 3秒钟 。
（ 3） 独占性 。 每个用户各占一个终端,彼此独立操作,
互不干扰,感觉好象自己独占主机一样 。
（ 4）同时性 （ 也叫多路性）提高了系统资源利用率，
节省了开支 。
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三,实时操作系统
(Real Time Operating System)
实时系统 则是指系统对特定输入做出反应的速度足以控制发出实时信号的对象，或者说计算机能够实时地响应外部事件的请求，在规定的短时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地运行。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 29
1．实时系统的类型实时控制系统和实时信息处理系统
(信息查询系统和事务处理系统 )。
导弹制导系统,飞机自动驾驶系统,火炮自动控制系统？？？
气象预报系统,飞机订票系统 和 股票交易系统情报检索系统？？
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 30
2．实时系统的特征除了多路性,独占性外,还有下面的特征
（ 1） 稍弱的交互性它仅允许操作人员访问系统中某些特定的专用服务程序,一般不许写入或修改现有程序,不象分时系统那样能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务 。
（ 2） 实时性对及时性的要求比分时系统要高,常以控制对象所能接受的延迟时间来确定,可以是秒级,也可以是毫秒级,
甚至是微秒级 。
（ 3）可靠性常采用多级容错措施，以保证系统的安全可靠。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 31
说明：
批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型。而一个实际的操作系统，可能兼有三者或其中两者的功能。
例如，在 VAX－ 11系列机上所配置的 VMS操作系统，便是一个兼有分时、实时和批处理功能的操作系统。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 32
四,单用户操作系统单用户单任务操作系统：
在同一段时间内仅为一个用户提供服务。由于一个用户独占整个计算机系统，操作系统资源管理的任务变得不重要，为用户提供良好的工作环境成了这类操作系统最主要的目标。如 MS-DOS,CP/M等 。
单用户多任务操作系统：
只允许一个用户上机，但允许将一个用户程序分为若干任务，使他们并发执行。 Windows9x就是图形用户界面的单用户多任务操作系统的典型代表。
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五,网络操作系统将地理上分散的自主计算机通过通信系统的线路互连而成 计算机网络 。
网络操作系统 是在通常操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能的操作系统。网络操作系统为网上计算机进行方便而有效的网络资源共享，提供网络用户所需各种服务的软件和相关规程的集合。
三大阵营,UNIX,Windows NT,Netware 等
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 34
六、分布式操作系统 *
集中式计算机系统：
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计算机上，所有的任务都由它完成分布式计算机系统指由多台分散的计算机，经互连网络连接而成的系统。每台计算机高度自治，又相互协同，能在系统范围内实现资源管理，任务分配、能并行地运行分布式程序。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 35
1．分布式操作系统与网络操作系统比较
（ 1）分布性,系统中的若干台机器可以互相协作来完成同一个任务
（ 2）并行性,它的任务分配程序可将多个任务甚至单一应用分配到多个处理单元并行执行
（ 3）统一性,每个计算机共享一个统一的分布式操作系统，它们都装有这个操作系统内核的副本，内核对该计算机系统进行基本的控制
（ 4）透明性,将所有的软件和硬件集合成单系统，使用户感觉这样一群机器与一台单处理机分时系统是一样的
（ 5）可靠性,可靠性与健壮性非常好
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 36
2．分布式系统的主要优缺点优点：性价比高、可靠性高、可扩展性强、适合分布式的应用等。
缺点：需要复杂的软件、存在潜在的通信瓶颈、数据安全性较弱等。
真正实用的分布式操作系统,
荷兰 Virije大学研制的 Amoeba和美国 CarnegieMello
研制的 Mach,X树 系统,Plan9 等
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1.4 操作系统的特征一、并发性二、共享性三、虚拟性四、异步性
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 38
并发与并行并发,Concurrence
是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生 。
并行,Parallel
是指两个或多个事件在同一时刻发生 。
单处理机系统中采用多道程序技术后，可以实现硬件之间的并行操作和程序之间的并发执行。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 39
程序 A请求 I/O
程序 B请求 I/O
程序 C请求 I/O C完成 I/O
B完成 I/O
A完成 I/O
C再次被调度
A再次被调度 A完成程序 A
程序 C
程序 B
调度程序时间轴 t
多道程序并发执行示意图单线表示程序占用 cpu,双线表示外设在执行相应程序的 I/O请求
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 40
小注：
在单处理机中，有没有并行（并发）运行的程序？
在单处理机中，有没有并行运行的情况？
两道程序分别在两个处理机 （ 多 CPU） 或两套处理部件中独立运行,
可以实现并行 。
并发程序要达到“在同一时间间隔内进行”，也需要相应的硬件或软件支持。例如，两道程序分别在一个处理机或一套处理部件上运行，
由于每一时刻仅能执行一道程序，所以微机上这两道程序是交替和顺序执行的，但从宏观上看，在一段时间间隔内这两道程序同时运行。
所以，并发和并行都需要多道程序技术的支持。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 41
二,共享性共享：是指计算机系统中的各种硬、软件资源都可以为多个用户同时使用。
共享可分 互斥共享 和 同时共享 两种方式。
互斥共享也叫 顺序共享,是指多个进程（进程的定义在第二章）互斥地或者排他性地使用某个资源。
同时共享又叫 并发共享,是指在一段时间内，多个程序可以同时使用系统中的某个资源。这里的,同时,是个宏观概念，微观上，这多个进程是交替使用该资源
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 42
小注：
并发与共享是现代操作系统的两个最基本特征，它们之间是相辅相成、互为依存的。
一方面，资源共享是以程序（进程）并发执行为条件的，
如果系统不允许并发执行，自然不存在资源共享问题；另一方面，程序并发执行以资源共享为基础，如果系统不能对资源共享实施有效管理，则也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。只有系统能够高度并发，资源才能充分共享；也只有资源被充分共享，系统才能更好地并发。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 43
三,虚拟性在操作系统中所谓的虚拟：是通过某种技术物理上的一个实体映射为逻辑上的多个对应物。前者是实际存在的，
后者是虚的，是感觉性的存在。
如 WINDOWS操作系统使用了虚拟存储技术，它把外部存储器映射为用户自由使用的,无限大,的内存空间，即虚拟内存，这样保证了需要内存空间比实际内存空间大的程序能正常运行。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 44
四,异步性 — 不确定性所谓异步是指内存中的多个进程都按照各自独立的、
不可预知的速度向前推进。这是由于它们共享资源、
并发执行的缘故。
内存中的每个进程什么时候执行，向前推进速度快慢，
共需多少时间都是由执行的现场所决定。很有可能先进入内存的作业后完成，后进入内存的作业先完成。但同一程序在相同的初始数据下，无论何时运行都应获得同样的结果。所以，异步运行方式是运行的。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 45
1.5 操作系统与用户的接口一、命令接口
1、脱机命令接口
2、联机命令接口二、程序接口三、图形用户接口
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1.6 操作系统的结构一、整体式结构二、层次式结构三、虚拟机系统四、客户 -服务器系统
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1.7 操作系统的硬件运行环境一、通道与中断的作用二、管态与目态三、三级存储结构四、存储保护机制
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 48
1.7.3 管态与目态管态指操作系统的管理程序在执行时 CPU所处的状态，
又名 特权态、系统态、核心态 )
目态指用户程序在执行时 CPU所处的状态，又名用户态。
CPU处于管态时既可执行特权指令，也可执行非特权指令；而 CPU处于目态时只可执行非特权指令。
从目态转换为管态的唯一途径是中断 。
从管态到目态可以通过修改程序状态字来实现，这将伴随这由操作系统程序到用户程序的转换。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 49
在计算机系统中，为什么要区分管态与目态？
【 解答 】 操作系统是计算机系统中最重要的系统软件,为了能正确地进行管理和控制,其本身是不能被破坏的 。 因此,系统采用了区分处理机状态的办法,为操作系统程序建立一个保护环境 。
这样,用户程序只能在管态下运行,只能执行非特权指令,只能访问自己的存储区,从而保护了操作系统程序的正常运行 。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 50
操作系统为什么能为用户程序提供各种服务？
操作系统虚拟机为用户提供了一个协助解决问题的装置。操作系统为用户提供两种类型的用户界面，其一是命令接口，包括键盘命令、作业控制语言、图形化用户界面等；其二是系统调用，又称程序接口。通过这两种界面，操作系统把它的全部操作命令的集合呈现给用户（或用户程序），从而实现了为用户服务。
操 作 系 统 概 论
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 2
1.1 操作系统的概念
1.2 操作系统的历史回顾
1.3 操作系统的类型
1.4 操作系统的特征
1.5 操作系统与用户的接口
1.6 操作系统的结构
1.7 操作系统的硬件环境
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 3
1.1操作系统的概念一、操作系统的地位裸机 （ Bare Machine）,没有任何的软机支持的计算机。它仅仅构成了计算机系统的物质基础。
一个完整的计算机系统由两大部分组成：
计算机硬件 和 计算机软件 。
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(一 )计算机的硬件
1.硬件的概念指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备 。
2,计算机硬件系统的基本组成
①运算器
②控制器
③存储器中央处理器 ④输入设备⑤输出设备
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 5
(二 )计算机的软件
1.软件的概念软件是 由计算机硬件执行以完成一定任务的所有程序及其数据 。
2.软件的分类分为 系统软件 和 应用软件
22:32:32 信电学院 ——康振华制作 6
其中,系统软件 由 操作系统,程序设计语言、
语言处理程序、数据库管理系统、网络系统和常用服务系统等组成。
应用软件 是指专门为某一应用目的而用系统软件编制的软件系统。
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计算机系统的层次结构用 户应用软件其他系统软件裸机操作系统操作系统 ---系统软件的核心将文件存到磁盘上遵命！
遵命文件正确保存
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 10
二、操作系统的目标：
公司的管理部门，要提高经济效益，至少需要实现三个管理目标：
(1)为客户提供种种方便,以争取接到尽量多的订单；
(2)制定生产计划,组织加工流程,提高生产效率,保证产品质量；
(3)及时获取并管理好所需各种资源，充分发挥资源作用，
尽量消除浪费资源现象。
举例
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 11
操作系统的目标是：
1.方便性 （ 用户的观点 ）,
提供良好的,一致的用户接口,弥补硬件系统的类型和数量差别
2.有效性（系统管理人员的观点）,
管理和分配硬件、软 件资源，合理地组织计算机的工作流程,
3,可扩充性随着 VLSI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之发展，对 OS提出了更高的功能和性能要求。
4.开放性,各种类型的计算机硬件系统，出自不同的厂家，要使之通过网络加以集成化并能协调工作，实现应用程序的可移植性和互操作性。要求具有同一的开放环境。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 12
操作系统的五大管理功能：
处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。
打开一个 word处理程序,OS需要作什么？
系统需要为 word处理程序进行存储资源的分配
＝》进程的管理＝》将结果输出到外部设备系统还需要有极强的容错性和稳定性，能够避免由于应用程序的不稳定，而影响整个应用程序的不稳定
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 13
操作系统的定义操作系统是合理组织计算机的工作流程，有效控制和管理计算机系统的各类资源，并方便用户使用计算机的程序集合。
（补充：是用户和计算机的接口）
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 14
1.2 操作系统的历史回顾
,需求推动发展,
(1) 提高资源的利用率和系统性能
(2)方便用户：用户上机,调试程序
(3) 分散计算时的事务处理和非专业用户
（ 商业和办公,家庭 ）
(4) 器件的发展
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 15
＝,1946年到 50年代 第一代电子管计算机工作方式,用户既是程序员，又是操作员；
编程语言,为机器语言；
输入输出,纸带或卡片；
工作特点,用户独占全机,资源不共享 CPU利用率低；
主要矛盾,计算机处理能力的提高，手工操作的低效率
（造成浪费）；
提高效率的途径：专门的操作员，批处理
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 16
＝,50年代末 ~ 60年代中 单道批处理系统
(simple batch processing) （晶体管）
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（ Monitor） 自动依次处理。
可使用汇编语言开发。
存在问题,CPU和 I/O设备使用忙闲不均（取决于当前作业的特性）。对计算为主的作业，外设空闲；
对 I/O为主的作业,CPU空闲。人机矛盾仍然存在。
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＝》操作系统的完善通道技术和中断技术的出现使监督程序在负责作业运行的同时提供 I/O控制功能。
通道,专用的 I/O处理器，可与 CPU并行工作，使 I/O
联机处理。
中断,是指 CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作，
转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 18
60年代中 多道程序批处理系统：
为进一步提高资源的利用率和系统的吞吐量，引入 多道程序批处理系统 操作系统终于代替人工成了计算机系统的,管家,,其发展进入了成熟期，
UNIX是这个时期的典型代表。
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＝》操作系统的发展 从 1980年至今建立在大规模集成电路基础上的第四代计算机蓬勃发展。从个人计算机到并行机，再到网络，计算机体系结构也不断发展变化。
微机操作系统,并行操作系统,分布式操作系统,网络操作系统 和 嵌入式操作系统 等相继产生。
操作系统的使用界面也从字符界面变成了图形界面。
操作系统的结构除了有序分层的模块化结构外，还出现了虚拟机结构和客户 /服务器加微内核结构等。
DOS,OS/2,Windows和 Linux等是这一时期的典型代表。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 20
1.3 操作系统的类型 *
※ 按机器硬件的结构与规模可分为：
大型机操作系统、中型机操作系统、小型机操作系统、
微型机操作系统、网络操作系统、嵌入式操作系统
※ 按系统能同时响应的用户与任务个数分为：
单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统多用户多任务操作系统等按系统处理任务的方式分为：
多道批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,
分布式操作系统
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一,批处理操作系统 (OS/360 MVT)
多道批处理系统 (multiprogramming system)
多道：内存中同时存放几个作业
1。 运行方式：
宏观上并行运行：都处于运行状态,但都未运行完；
微观上串行运行,各作业交替使用 CPU；
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2。多道批处理系统的特征：
优点：（ 1）资源利用率高
（ 2）作业吞吐量大
（ 3）系统开销小缺点：
（ 1）用户交互性差
（ 2）作业平均周转时间长
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二,分时操作系统
(Time-sharing Operating System)
主机终端 终端 终端……
…
分时系统示意图
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1．分时的概念与实现分时,指若干并发程序对 CPU时间的共享，通过系统软件实现。
指多个用户分享使用同一台计算机。两个或多个事件按时间划分轮流使用计算机系统中的某一资源。
实现分时的基本方法是设立一个时间分享单位 ——
时间片 (time slice)。 它是系统规定进程一次使用处理机的最长时间。时间片的长短可以因不同系统而异，
通常 100ms左右。
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 25
实现思想如下：
每个用户在各自的终端上以问答方式控制程序运行，系统把中央处理器的时间划分成时间片，
轮流分配给各个联机终端用户，每个用户只能在极短时间内执行，若时间片用完，而程序还未做完，则挂起等待下次分得时间片。
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2．分时系统的引入分时系统的产生则是为了满足用户的需求在批处理系统中，用户不能干预自己程序的运行，无法得知程序运行情况，对程序的调试和排错不利。
CTSS是最早的分时操作系统,Unix是目前广泛使用的一个分时操作系统
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3．分时系统的特征
（ 1） 交互性 。 有人把分时系统称为交互系统 。
（ 2） 及时性 。 终端用户的请求能在很短的时间内获得响应,通常为 2～ 3秒钟 。
（ 3） 独占性 。 每个用户各占一个终端,彼此独立操作,
互不干扰,感觉好象自己独占主机一样 。
（ 4）同时性 （ 也叫多路性）提高了系统资源利用率，
节省了开支 。
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三,实时操作系统
(Real Time Operating System)
实时系统 则是指系统对特定输入做出反应的速度足以控制发出实时信号的对象，或者说计算机能够实时地响应外部事件的请求，在规定的短时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地运行。
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1．实时系统的类型实时控制系统和实时信息处理系统
(信息查询系统和事务处理系统 )。
导弹制导系统,飞机自动驾驶系统,火炮自动控制系统？？？
气象预报系统,飞机订票系统 和 股票交易系统情报检索系统？？
22:32:33 信电学院 ——康振华制作 30
2．实时系统的特征除了多路性,独占性外,还有下面的特征
（ 1） 稍弱的交互性它仅允许操作人员访问系统中某些特定的专用服务程序,一般不许写入或修改现有程序,不象分时系统那样能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务 。
（ 2） 实时性对及时性的要求比分时系统要高,常以控制对象所能接受的延迟时间来确定,可以是秒级,也可以是毫秒级,
甚至是微秒级 。
（ 3）可靠性常采用多级容错措施，以保证系统的安全可靠。
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说明：
批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型。而一个实际的操作系统，可能兼有三者或其中两者的功能。
例如，在 VAX－ 11系列机上所配置的 VMS操作系统，便是一个兼有分时、实时和批处理功能的操作系统。
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四,单用户操作系统单用户单任务操作系统：
在同一段时间内仅为一个用户提供服务。由于一个用户独占整个计算机系统，操作系统资源管理的任务变得不重要，为用户提供良好的工作环境成了这类操作系统最主要的目标。如 MS-DOS,CP/M等 。
单用户多任务操作系统：
只允许一个用户上机，但允许将一个用户程序分为若干任务，使他们并发执行。 Windows9x就是图形用户界面的单用户多任务操作系统的典型代表。
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五,网络操作系统将地理上分散的自主计算机通过通信系统的线路互连而成 计算机网络 。
网络操作系统 是在通常操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能的操作系统。网络操作系统为网上计算机进行方便而有效的网络资源共享，提供网络用户所需各种服务的软件和相关规程的集合。
三大阵营,UNIX,Windows NT,Netware 等
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六、分布式操作系统 *
集中式计算机系统：
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计算机上，所有的任务都由它完成分布式计算机系统指由多台分散的计算机，经互连网络连接而成的系统。每台计算机高度自治，又相互协同，能在系统范围内实现资源管理，任务分配、能并行地运行分布式程序。
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1．分布式操作系统与网络操作系统比较
（ 1）分布性,系统中的若干台机器可以互相协作来完成同一个任务
（ 2）并行性,它的任务分配程序可将多个任务甚至单一应用分配到多个处理单元并行执行
（ 3）统一性,每个计算机共享一个统一的分布式操作系统，它们都装有这个操作系统内核的副本，内核对该计算机系统进行基本的控制
（ 4）透明性,将所有的软件和硬件集合成单系统，使用户感觉这样一群机器与一台单处理机分时系统是一样的
（ 5）可靠性,可靠性与健壮性非常好
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2．分布式系统的主要优缺点优点：性价比高、可靠性高、可扩展性强、适合分布式的应用等。
缺点：需要复杂的软件、存在潜在的通信瓶颈、数据安全性较弱等。
真正实用的分布式操作系统,
荷兰 Virije大学研制的 Amoeba和美国 CarnegieMello
研制的 Mach,X树 系统,Plan9 等
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1.4 操作系统的特征一、并发性二、共享性三、虚拟性四、异步性
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并发与并行并发,Concurrence
是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生 。
并行,Parallel
是指两个或多个事件在同一时刻发生 。
单处理机系统中采用多道程序技术后，可以实现硬件之间的并行操作和程序之间的并发执行。
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程序 A请求 I/O
程序 B请求 I/O
程序 C请求 I/O C完成 I/O
B完成 I/O
A完成 I/O
C再次被调度
A再次被调度 A完成程序 A
程序 C
程序 B
调度程序时间轴 t
多道程序并发执行示意图单线表示程序占用 cpu,双线表示外设在执行相应程序的 I/O请求
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小注：
在单处理机中，有没有并行（并发）运行的程序？
在单处理机中，有没有并行运行的情况？
两道程序分别在两个处理机 （ 多 CPU） 或两套处理部件中独立运行,
可以实现并行 。
并发程序要达到“在同一时间间隔内进行”，也需要相应的硬件或软件支持。例如，两道程序分别在一个处理机或一套处理部件上运行，
由于每一时刻仅能执行一道程序，所以微机上这两道程序是交替和顺序执行的，但从宏观上看，在一段时间间隔内这两道程序同时运行。
所以，并发和并行都需要多道程序技术的支持。
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二,共享性共享：是指计算机系统中的各种硬、软件资源都可以为多个用户同时使用。
共享可分 互斥共享 和 同时共享 两种方式。
互斥共享也叫 顺序共享,是指多个进程（进程的定义在第二章）互斥地或者排他性地使用某个资源。
同时共享又叫 并发共享,是指在一段时间内，多个程序可以同时使用系统中的某个资源。这里的,同时,是个宏观概念，微观上，这多个进程是交替使用该资源
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小注：
并发与共享是现代操作系统的两个最基本特征，它们之间是相辅相成、互为依存的。
一方面，资源共享是以程序（进程）并发执行为条件的，
如果系统不允许并发执行，自然不存在资源共享问题；另一方面，程序并发执行以资源共享为基础，如果系统不能对资源共享实施有效管理，则也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。只有系统能够高度并发，资源才能充分共享；也只有资源被充分共享，系统才能更好地并发。
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三,虚拟性在操作系统中所谓的虚拟：是通过某种技术物理上的一个实体映射为逻辑上的多个对应物。前者是实际存在的，
后者是虚的，是感觉性的存在。
如 WINDOWS操作系统使用了虚拟存储技术，它把外部存储器映射为用户自由使用的,无限大,的内存空间，即虚拟内存，这样保证了需要内存空间比实际内存空间大的程序能正常运行。
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四,异步性 — 不确定性所谓异步是指内存中的多个进程都按照各自独立的、
不可预知的速度向前推进。这是由于它们共享资源、
并发执行的缘故。
内存中的每个进程什么时候执行，向前推进速度快慢，
共需多少时间都是由执行的现场所决定。很有可能先进入内存的作业后完成，后进入内存的作业先完成。但同一程序在相同的初始数据下，无论何时运行都应获得同样的结果。所以，异步运行方式是运行的。
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1.5 操作系统与用户的接口一、命令接口
1、脱机命令接口
2、联机命令接口二、程序接口三、图形用户接口
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1.6 操作系统的结构一、整体式结构二、层次式结构三、虚拟机系统四、客户 -服务器系统
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1.7 操作系统的硬件运行环境一、通道与中断的作用二、管态与目态三、三级存储结构四、存储保护机制
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1.7.3 管态与目态管态指操作系统的管理程序在执行时 CPU所处的状态，
又名 特权态、系统态、核心态 )
目态指用户程序在执行时 CPU所处的状态，又名用户态。
CPU处于管态时既可执行特权指令，也可执行非特权指令；而 CPU处于目态时只可执行非特权指令。
从目态转换为管态的唯一途径是中断 。
从管态到目态可以通过修改程序状态字来实现，这将伴随这由操作系统程序到用户程序的转换。
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在计算机系统中，为什么要区分管态与目态？
【 解答 】 操作系统是计算机系统中最重要的系统软件,为了能正确地进行管理和控制,其本身是不能被破坏的 。 因此,系统采用了区分处理机状态的办法,为操作系统程序建立一个保护环境 。
这样,用户程序只能在管态下运行,只能执行非特权指令,只能访问自己的存储区,从而保护了操作系统程序的正常运行 。
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操作系统为什么能为用户程序提供各种服务？
操作系统虚拟机为用户提供了一个协助解决问题的装置。操作系统为用户提供两种类型的用户界面，其一是命令接口，包括键盘命令、作业控制语言、图形化用户界面等；其二是系统调用，又称程序接口。通过这两种界面，操作系统把它的全部操作命令的集合呈现给用户（或用户程序），从而实现了为用户服务。
