操作系统分类.pptx

批处理操作系统批处理操作系统工作方式：工作方式：用户将作业交给系统操作员用户将作业交给系统操作员系统操作员将许多用户的作业组成一批作业系统操作员将许多用户的作业组成一批作业之后输入到计算机中，在系统中形成一个自之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流动转接的连续的作业流启动操作系统启动操作系统系统自动、依次执行每个作业系统自动、依次执行每个作业最后由操作员将作业结果交给用户最后由操作员将作业结果交给用户卡片卡片早期批处理系统早期批处理系统IBM1401IBM7094IBM1401输入磁带输入磁带磁带机磁带机卡卡片片阅阅读读机机输出磁带输出磁带打打印印机机$END$RUNData for program$LOADFortran program$FORTRAN$JOB,10,429754 Cherry Chen 典型的典型的FMS JOB FMS JOB 结构结构批处理操作系统特点批处理操作系统特点多道：多道：多道指某个作业占用多道指某个作业占用CPUCPU，若由于某种原因，若由于某种原因暂时不用暂时不用CPU CPU 则系统让第二个作业占用则系统让第二个作业占用CPUCPU成批处理：成批处理：用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正，并延长开发软件时间，所业错误不能及时改正，并延长开发软件时间，所以适用于成熟的程序。以适用于成熟的程序。n SpoolingSpooling系统（技术）系统（技术）1961年，英国曼彻斯特大学，年，英国曼彻斯特大学，Atalas机机Simultaneous Peripheral Operation On-Line同时的外围设备联机操作同时的外围设备联机操作-假脱机技术假脱机技术利用磁盘作缓冲，将输入、计算、输出分别利用磁盘作缓冲，将输入、计算、输出分别组织成独立的任务流，使组织成独立的任务流，使I/OI/O和计算真正并和计算真正并行行nSpoolingSpooling系统工作原理系统工作原理-作业进入到磁盘上的输入井作业进入到磁盘上的输入井-按某种调度策略选择几种搭配得当的作按某种调度策略选择几种搭配得当的作业，并调入内存业，并调入内存-作业运行的结果输出到磁盘上的输出井作业运行的结果输出到磁盘上的输出井-再由磁盘上的输出井将结果送到打印机再由磁盘上的输出井将结果送到打印机n批处理操作系统优缺点批处理操作系统优缺点-优点：作业流程自动化优点：作业流程自动化 效率高，吞吐率高效率高，吞吐率高 吞吐量：吞吐量：单位时间内处理作业的个数单位时间内处理作业的个数-缺点：无交互手段，调试程序困难缺点：无交互手段，调试程序困难分时操作系统分时操作系统n工作方式工作方式:一台主机连接了若干个终端一台主机连接了若干个终端每个终端有一个用户在使用每个终端有一个用户在使用交互式的向系统提出命令请求交互式的向系统提出命令请求系统接受每个用户的命令系统接受每个用户的命令采用时间片轮转方式处理服务请求采用时间片轮转方式处理服务请求并通过交互方式在终端上向用户显示结果并通过交互方式在终端上向用户显示结果用户根据上步结果发出下道命令用户根据上步结果发出下道命令主机主机终终端端分时操作系统分时操作系统n时间片：时间片：操作系统将操作系统将CPUCPU的时间划分成若干个片段的时间划分成若干个片段,称为时间片称为时间片操作系统以时间片为单位操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端轮流为每个终端用户服务用户服务每次服务一个时间片每次服务一个时间片(其特点是利用人的错觉，使人感觉不到其特点是利用人的错觉，使人感觉不到)分时操作系统特点分时操作系统特点n多路性n交互性 n“独占”性n及时性同时有多个用户使用一台计算机同时有多个用户使用一台计算机宏观上：是多个人同时使用一个宏观上：是多个人同时使用一个CPUCPU微观上：多个人在不同时刻轮流使用微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPUCPU用户根据系统响应结果进一步用户根据系统响应结果进一步提出新请求提出新请求(用户直接干预每一步用户直接干预每一步)用户感觉不到计算机为其他人服务用户感觉不到计算机为其他人服务（OSOS提供虚机器，各个用户的虚提供虚机器，各个用户的虚机器互不干扰）机器互不干扰）系统对用户提出的请求及时响应系统对用户提出的请求及时响应分时操作系统分时操作系统实现（条件）：实现（条件）：终端设备终端设备 轮转算法轮转算法 会话语言会话语言 一般资源独占，一般资源独占，“滚进滚出滚进滚出”方法方法分时操作系统分时操作系统追求目标：追求目标：及时响应及时响应 (根据指标是响应时间根据指标是响应时间)响应时间：响应时间：从终端发出命令到系统给予回答所经从终端发出命令到系统给予回答所经历的时间历的时间分时操作系统分时操作系统影响响应时间的因素：影响响应时间的因素：-机器处理能力机器处理能力 -请求服务的时间长短请求服务的时间长短 -系统中连接的终端数目系统中连接的终端数目 -服务请求的分布服务请求的分布 -调度算法（时间片的选取）调度算法（时间片的选取）通用操作系统通用操作系统分时系统与批处理系统结合分时系统与批处理系统结合原则：分时优先，批处理在后原则：分时优先，批处理在后 “前台前台”：需频繁交互的作业：需频繁交互的作业 “后台后台”：时间性要求不强的作业：时间性要求不强的作业实时操作系统实时操作系统分类：分类：第一类：实时过程控制第一类：实时过程控制 工业控制，军事控制，工业控制，军事控制，.第二类：实时通信（信息）处理第二类：实时通信（信息）处理 电讯（自动交换），银行，飞机订票电讯（自动交换），银行，飞机订票 股市行情股市行情实时操作系统实时操作系统主要追求目标：主要追求目标：n对外部请求在严格时间范围内作出反对外部请求在严格时间范围内作出反应应n高可靠性高可靠性n安全性安全性n完整性完整性实时系统必须和先进的技术装备相结合实时系统必须和先进的技术装备相结合个人计算机操作系统个人计算机操作系统(单用户多任务单用户多任务)计算机在某一时间内为单用户服务计算机在某一时间内为单用户服务,其追求目标是界面友好，使用方便，其追求目标是界面友好，使用方便，丰富的应用软件丰富的应用软件网络操作系统网络操作系统基于计算机网络基于计算机网络 在各种计算机操作系统上在各种计算机操作系统上 按网络体系结构协议标准开发的软件按网络体系结构协议标准开发的软件包括网络管理，通信，安全，资源共享和包括网络管理，通信，安全，资源共享和各种网络应用各种网络应用目标：是相互通信及资源共享目标：是相互通信及资源共享网络操作系统网络操作系统n通常操作系统的功能：通常操作系统的功能：处理机管理、存储器管处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理等理、设备管理、文件管理等n网络通信功能：网络通信功能：通过网络协议进行高效、可靠通过网络协议进行高效、可靠的数据传输的数据传输n网络资源管理：网络资源管理：协调各用户使用协调各用户使用n网络服务：网络服务：文件和设备共享，信息发布文件和设备共享，信息发布n网络管理：网络管理：安全管理、故障管理、性能管理等安全管理、故障管理、性能管理等n互操作：互操作：直接控制对方比交换数据更为困难直接控制对方比交换数据更为困难分布式操作系统分布式操作系统n分布式系统：处理和控制的分散（相对于集中式分布式系统：处理和控制的分散（相对于集中式系统）系统）n分布式系统是以计算机网络为基础的，它的基本分布式系统是以计算机网络为基础的，它的基本特征是处理上的分布，即功能和任务的分布特征是处理上的分布，即功能和任务的分布n分布式操作系统的所有系统任务可在系统中任何分布式操作系统的所有系统任务可在系统中任何处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分配并自动调度各处理机的工作负载配并自动调度各处理机的工作负载分布式操作系统分布式操作系统特征特征:1.1.是一个统一的操作系统是一个统一的操作系统2.2.资源进一步共享资源进一步共享3.3.透明性透明性:资源共享，分布。用户并不知道，对用资源共享，分布。用户并不知道，对用来讲是透明的来讲是透明的4.4.自治性自治性:处于分布式系统的多个主机处于平等地处于分布式系统的多个主机处于平等地位，无主从关系位，无主从关系5.5.处理能力增强、速度更快、可靠性增强处理能力增强、速度更快、可靠性增强网络和分布式的区别网络和分布式的区别(1)(1)分布具有各个计算机间相互通讯，分布具有各个计算机间相互通讯，无主从关系；网络有主从关系无主从关系；网络有主从关系(2)(2)分布式系统资源为所有用户共享；分布式系统资源为所有用户共享；而网络有限制地共享而网络有限制地共享(3)(3)分布式系统中若干个计算机可相互分布式系统中若干个计算机可相互协作共同完成一项任务协作共同完成一项任务嵌入式操作系统嵌入式操作系统什么是嵌入式系统？什么是嵌入式系统？在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统系统它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是设备、装置或系统可以不是“计算机计算机”通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统为嵌入式系统嵌入式操作系统的应用嵌入式操作系统的应用智能卡智能卡移动通信移动通信计算机外设计算机外设机顶盒机顶盒零售设备零售设备印刷机印刷机复印机复印机互联网服务器互联网服务器电话交换设备电话交换设备操作系统的另一种分类操作系统的另一种分类TanenbaumTanenbaum主机操作系统主机操作系统服务器操作系统服务器操作系统多处理机操作系统多处理机操作系统个人计算机操作系统个人计算机操作系统实时操作系统实时操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统智能卡操作系统智能卡操作系统多处理机操作系统多处理机操作系统为什么？为什么？提高计算机系统性能和可靠性提高计算机系统性能和可靠性提高性能的两条途径：提高性能的两条途径：-提高各个组成部分的速度提高各个组成部分的速度 -增大处理的并行程度增大处理的并行程度多处理机操作系统的特点多处理机操作系统的特点n增加系统的吞吐量 N个处理器加速比达不到N倍（额外的调度开销，算法的并行化）n提高系统可靠性 故障时系统降级运行多处理机操作系统的类型多处理机操作系统的类型n紧密耦合紧密耦合 各处理机之间通过快速总线或开关阵列相连，各处理机之间通过快速总线或开关阵列相连，共享内存，整体系统由一个统一的共享内存，整体系统由一个统一的OS管理管理（一个（一个OS核心）核心）n松散耦合松散耦合 各处理机带有各自的存储器、各处理机带有各自的存储器、I/O设备和操作设备和操作系统，通过通道或通信线路相连。每个处理系统，通过通道或通信线路相连。每个处理机上独立运行机上独立运行OS多处理机操作系统的类型多处理机操作系统的类型n非对称式多处理（又称主从模式）非对称式多处理（又称主从模式）n主处理器：只有一个，运行主处理器：只有一个，运行OS。管理整个系统的资源，。管理整个系统的资源，为从处理器分配任务；为从处理器分配任务；n从处理器：可有多个，执行应用程序或从处理器：可有多个，执行应用程序或I/O处理。处理。n特点：不同性质任务的负载不均，可靠性不够高，不易特点：不同性质任务的负载不均，可靠性不够高，不易移植（通常要求硬件也是移植（通常要求硬件也是非对称非对称）。）。n对称式多处理对称式多处理 OS交替在各个处理器上执行。任务负载较为平均，交替在各个处理器上执行。任务负载较为平均，性能调节容易性能调节容易