操作系统形成和发展.pptx

1.2.1人工操作阶段算题过程v人工把源程序用穿孔机穿制在卡片或纸带上v将准备好的汇编解释程序或编译系统装入计算机v汇编程序或编译系统读入人工装在输入机上的穿孔卡或穿孔带v执行汇编过程或编译过程，产生目标程序，并输出目标卡片迭或纸带v通过引导程序把装在输入机上的目标程序读入计算机v启动目标程序执行，从输入机上读入人工装好的数据卡或数据带v产生计算结果，执行结果从打印机上或卡片机上输出人工操作阶段的缺点v用户上机独占全机资源，造成资源利用率不高，系统效率低下v手工操作多，浪费处理机时间，也极易发生差错v数据的输入，程序的执行、结果的输出均联机进行，从上机到下机的时间拉得非常长1.2.2管理程序阶段(1)工作流程如下：操作员集中一批用户提交的作业，由管理程序将作业从纸带或卡片机输入到磁带上，每当一批作业输入完成后，管理程序自动把磁带上的第一个作业装入主存，并把控制权交给作业。当该作业执行完成后，作业又把控制权缴回管理程序，管理程序再调入磁带上的第二个作业到主存执行.管理程序阶段(2)管理程序主存组织中 断 处 理设 备 驱 动作 业 定 序命令和JCL语言解释器用户程序区管理程序阶段(3)管理程序的主要功能:v自动控制和处理作业流 v提供一套操作命令 v提供设备驱动和I/O控制功能 v提供库程序和程序装配功能 v提供简单的文件管理功能 管理程序阶段(4)程序算题过程管理程序还有未处理作业取下一个作业步控制卡读Job卡登记新作业End作业卡回收资源撤离作业执行作业步作业步正常结束分析原因 作相应处理作业继续执行转向某作业步SSSFFF结束1.2.3多道程序设计与操作系统形成1.多道程序设计的概念多道程序设计的概念v中断与通道v多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法 v从宏观上看:v从微观上看:v引入多道程序设计技术的目的:多道程序设计例(1)单道算题运行时处理器的使用效率7878输入机输入机处理器处理器磁带机磁带机130130 150150228228280280 300300378378430430 450450时时 间间 多道程序设计例(2)两道算题运行时处理器的使用效率7878输入机输入机处理器处理器磁带机磁带机1 1130130150150228228280280300300378378430430450450时时 间间磁带机磁带机2 2打印机打印机P1P1P2P2P1P1P2P2多道程序设计的效果(1)52/52/（7878十十5252十十2020）35%35%（52+4252+42）/150 63/150 63 多道程序设计的效果(2)v采用多道程序设计提高了系统效率，即增长了单位时间的算题量，但对每道程序来说，却延长了计算时间。v多道程序设计技术提高资源利用率和系统吞吐率是以牺牲用户的响应时间为代价的。多道程序设计与操作系统形成2 2多道程序设计的道数问题v程序等待I/O操作的时间占其运行时间的比例为p，当主存中有n道程序时，所有程序都等待I/O的概率是pn，那么，CPU利用率=1-pnn称多道程序的道数或度数，可见CPU的利用率是n的函数多道提高效率的例子v假设计算机有1MB主存，操作系统占用200KB，其余空间允许四道程序共享。v若80%时间用于I/O等待，则忽略操作系统开销时，CPU利用率=1-(0.8)4=59%。v当增加1MB主存后，多道程序可从四道增加到九道，CPU利用率=1-(0.8)9=87%，第二个1MB主存可增加五道程序，能提高47%的CPU利用率。多道程序设计与操作系统形成多道程序设计的优点与缺点v提高了CPU的利用率v提高了主存和I/O设备的利用率v改进了系统的吞吐率v充分发挥了系统的并行性v其主要缺点是:作业周转时间延长多道程序设计与操作系统形成3 多道程序设计系统与多重处理系统 多重处理系统是指配置了多个物理CPU，能真正同时执行多道程序的系统。要有效地使用多重处理系统，必须采用多道程序设计技术；反过来，多道程序设计不一定要求有多重处理系统支持。多道程序设计与操作系统形成实现多道程序设计必须解决三个问题：v存储保护与程序浮动；v处理器的管理和调度；v系统资源的管理和调度。多道程序设计与操作系统形成操作系统资源管理水平和操作自动化程度进一步提高，表现在:1 实现了计算机操作过程自动化。2 资源管理水平有了提高。3 提供虚存管理功能。4 支持分时操作。5 文件管理功能有改进。6 多道程序设计趋于完善。1.2.4操作系统的发展与分类三种基本的操作系统类型：1 批处理操作系统 2 分时操作系统 3 实时操作系统批处理操作系统v何谓“批”?作业流与批处理v批处理操作系统（Batch OS）v批处理系统的主要特征：用户脱机工作 成批处理作业 多道程序运行 作业周转时间长 分时操作系统v为什么要有分时操作系统?v分时操作系统（Time Sharing Operating System）v分时系统的特征同时性独立性及时性交互性分时与批处理操作系统的区别v目标不同 v适应作业的性质不同 v资源使用率不同 v作业控制方式不同 实时操作系统(1)三种典型的实时系统:v过程控制系统(生产过程控制)v信息查询系统(情报检索)v事务处理系统(银行业务)实时操作系统(2)v实时操作系统（Real Time OS)处理流程：数据采集 加工处理：操作控制：反馈处理：操作系统的进一步发展操作系统发展的主要动力：1 器件快速更新换代。2 计算体系结构不断发展。3 提高计算机系统资源利用率的需要。4 让用户使用计算机越来越方便的需要。5 满足用户新要求，提供给用户新服务。微机操作系统 新一代微机操作系统v具有以下功能：GUI、多用户和多任务、虚拟存储管理、网络通信支持、数据库支持、多媒体支持、应用编程支持APIv具有以下特点：（1）开放性 （2）通用性 （3）高性能 （4）采用微内核结构 并行操作系统v计算机的应用每前进一步都要求增加计算机的处理能力。为达到极高性能，除提高元器件速度外，必须改进计算机系统结构，这主要采用增加同一时间间隔内的操作数量，通过并行处理技术，研究并行计算机。网络操作系统v网络操作系统（Network Operating System）v网络操作系统应该具有的功能：1 网络通信 2 资源管理 3 网络管理 4 网络服务分布式操作系统v分布式计算机系统由多台分散的计算机经分布式计算机系统由多台分散的计算机经互连网络连接而成互连网络连接而成,具备四项基本功能具备四项基本功能1 1 进程通信进程通信2 2 资源共享资源共享3 3 并行计算并行计算 4 4 网络管理网络管理v分布式操作系统与单机集中式操作系统的分布式操作系统与单机集中式操作系统的主要区别在于主要区别在于:1.1.资源管理资源管理2.2.进程通信：进程通信：3.3.系统结构：系统结构：嵌入式操作系统(1)3C：计算机是贯穿社会信息化的核心技术，网络和通信是社会信息化赖以存在的基础设施，电子消费产品是人与社会信息化的主要接口。v嵌入式(计算机)系统的应用环境带来了对嵌入式系统软件(embedded software)的要求嵌入式操作系统(2)v嵌入式OS指运行在嵌入式(计算机)环境中，对整个系统及所有操作的各种部件、装置等资源进行统一协调、处理、指挥和控制的系统软件v嵌入式OS具有通常操作系统的功能，包括：与硬件相关的底层软件、操作系统核心功能，功能强大的还提供图形界面、通信协议、小型浏览器等设施嵌入式操作系统特征v微型化：v可定制：v实时性：v可靠性：v易移植性：v开发环境：嵌入式操作系统实例(1)vVxWorks是美国WindRiver公司开发的嵌入式实时操作系统，可靠性高、性能卓越、界面友好，广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，在美国的F-16、FA-18战斗机、B-2隐形轰炸机、爱国者导弹，和火星探测器(97年4月在火星表面登陆)上使用。嵌入式操作系统实例(2)vWindowsCE是微软开发的，用于通信、娱乐和移动式计算设备的操作系统(平台)，它是微软“维纳斯”计划的核心。CE是具有开放性的，32位多任务、多线程嵌入式操作系统。vPersonalJava是SUN公司开发的用于家庭、办公室和移动信息电器创建连网应用的Java应用环境，适宜更新换代快的信息电器的应用开发。