子情境1.1 認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)

Linux操作系統(tǒng)

子情境1.1

認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)情景引入我們的生活離不開計(jì)算機(jī)、掌上機(jī)等電子設(shè)備，那人們是通過什么和這些設(shè)備打交道的呢？

本講主要內(nèi)容與要求§1.1操作系統(tǒng)概述*一.

操作系統(tǒng)的概念（What)二.操作系統(tǒng)的類型/發(fā)展*三.

操作系統(tǒng)的功能（Why)*四.操作系統(tǒng)的特征五.典型OS

1.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的層次/地位§1.1.1用戶應(yīng)用軟件其它系統(tǒng)軟件、支撐軟件操作系統(tǒng)裸機(jī)圖1-1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)常用OS

DOS（以前）,Windows系列,Unix/Linux系列一.什么是操作系統(tǒng)（概念）

2.為什么引入OS(角色）

應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)裸機(jī)終端用戶程序員操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者設(shè)置操作系統(tǒng)的目的：第一層軟件，功能擴(kuò)充隱藏復(fù)雜性，友好的操作環(huán)境/人機(jī)接口統(tǒng)一資源管理一.什么是操作系統(tǒng)（概念）3.不同角度/觀點(diǎn)看OS

§1.1.1用戶環(huán)境為用戶提供一個(gè)友好的、易于操作的用戶界面/用戶接口(UserInterface)/人機(jī)接口/人機(jī)界面。OS是人機(jī)交互的接口/界面虛擬機(jī)把硬件全部隱藏起來，用戶看到的是經(jīng)操作系統(tǒng)擴(kuò)展后的虛擬機(jī)。兩方面擴(kuò)充：(1)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展：操作系統(tǒng)提供了系統(tǒng)調(diào)用，擴(kuò)展了裸機(jī)的基本指令系統(tǒng)，組成了虛擬機(jī)的高級(jí)指令系統(tǒng)。(2)數(shù)量上的擴(kuò)展：利用多道程序技術(shù)，使多個(gè)用戶可以同時(shí)使用一臺(tái)機(jī)器.資源管理管理整個(gè)計(jì)算機(jī)資源(軟硬件），“大腦”、“管理中心”“大管家”一.什么是操作系統(tǒng)（概念）

一.什么是操作系統(tǒng)（概念）

4.定義操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、合理有效地組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作，為用戶提供一個(gè)使用方便可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而起到連接計(jì)算機(jī)和用戶的接口作用的系統(tǒng)軟件。此定義是以操作系統(tǒng)的具體功能為基礎(chǔ)的定義方式。二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

發(fā)展與分類操作系統(tǒng)的形成迄今已有50年的時(shí)間。在20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)了第一個(gè)簡單的（單道）批處理操作系統(tǒng)，到60年代中期產(chǎn)生了多道程序批處理系統(tǒng)，不久又出現(xiàn)了基于多道程序的分時(shí)系統(tǒng)。80年代是微機(jī)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)大發(fā)展的年代，同時(shí)也是微機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)形成和大發(fā)展的年代，此后分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)得到了很大發(fā)展?，F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主要有以下幾種類型:批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、微機(jī)操作系統(tǒng)、多處理機(jī)操作系統(tǒng)等二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

1.人工操作方式紙帶紙帶輸入機(jī)計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果工作原理缺點(diǎn)用戶獨(dú)占全機(jī)CPU等待人工操作人機(jī)矛盾（效率低）二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

2.單道批處理OS提出單道批處理系統(tǒng)是最早出現(xiàn)的一種操作系統(tǒng)，是在解決人機(jī)矛盾以及CPU與I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾過程中形成的。

工作原理特點(diǎn)自動(dòng)性順序性3.單道性二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

3.多道批處理OS提出為進(jìn)一步提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量,60年代中期引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，由此形成多道批處理OS工作原理特征1.

多道性2.

無序性3.

調(diào)度性優(yōu)點(diǎn)資源利用率高

---多道性，資源共享，資源充分利用2.系統(tǒng)吞吐量大---指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所完成的總工作量二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

4.分時(shí)OS提出用戶需要:(1)人機(jī)交互(2)共享主機(jī)/CPU工作原理終端1終端2終端n…….用戶1用戶2用戶n主機(jī)(CUP)Ttt輪轉(zhuǎn)時(shí)間片特征多路性---一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)終端2.

獨(dú)立性---每個(gè)用戶各占一個(gè)終端，彼此獨(dú)立操作、互不干擾3.

及時(shí)性---用戶的請(qǐng)求能在很短時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)(1~2秒）4.

交互性---用戶與計(jì)算機(jī)之間可進(jìn)行會(huì)話二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

5.實(shí)時(shí)OS提出應(yīng)用需要:(1)實(shí)時(shí)控制(如工業(yè)現(xiàn)場)(2)實(shí)時(shí)信息處理(如自動(dòng)飛機(jī)訂票，情報(bào)檢索)基本思想實(shí)時(shí)就是“立即”、“現(xiàn)在”的意思，是指對(duì)隨機(jī)發(fā)生的外部事件能及時(shí)作出響應(yīng)和處理。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是實(shí)時(shí)響應(yīng)及處置能力、高可靠性和安全性。計(jì)算機(jī)要及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，并能以足夠快的速度完成對(duì)事件的處理

特征1.專門系統(tǒng)

2.

立即響應(yīng)3.

事件驅(qū)動(dòng)4.

高可靠性

5.交互性二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

6.多處理機(jī)OS大部分的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是單處理器系統(tǒng)，也就是說系統(tǒng)中只有一個(gè)CPU，然而多處理器（或稱為并行系統(tǒng)）越來越受到重視。多處理器系統(tǒng)具有多個(gè)CPU，這些CPU共享系統(tǒng)中的總線、時(shí)鐘、內(nèi)存及外圍設(shè)備等。

提高系統(tǒng)吞吐量降低成本提高系統(tǒng)可靠性基本思想提出/作用二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

7.網(wǎng)絡(luò)OS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Netware,Unix/Linux,Windows系列）除了具有通常單機(jī)操作系統(tǒng)所具有的功能外，還應(yīng)具有以下網(wǎng)絡(luò)支持功能：網(wǎng)絡(luò)通信資源管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理互操作能力二.操作系統(tǒng)的類型（發(fā)展）

8.分布式OS什么叫分布式集中式---所有處理和控制功能都高度地集中在一臺(tái)主機(jī)上分布式---一個(gè)分布式系統(tǒng)由若干臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，它們既可獨(dú)立工作（自治性），又可以合作。在這個(gè)系統(tǒng)中各機(jī)器可以并行操作且有多個(gè)控制中心。分布式系統(tǒng)是一個(gè)一體化的系統(tǒng)，在整個(gè)系統(tǒng)中有一個(gè)全局的操作系統(tǒng)，它就稱為分布式操作系統(tǒng)

分布式—網(wǎng)絡(luò)分布性2.并行性3.透明性4.共享性5.多機(jī)合作和健壯性三.操作系統(tǒng)的功能

1.從三個(gè)角度看1.用戶環(huán)境—提供人機(jī)接口/界面2.虛擬機(jī)--對(duì)裸機(jī)的功能擴(kuò)充（擴(kuò)充后虛擬機(jī)）3.資源管理角度：操作系統(tǒng)是一個(gè)資源管理器，其主要任務(wù)是管理系統(tǒng)資源。通常計(jì)算機(jī)資源包括以下幾類：中央處理機(jī)、內(nèi)存、外部設(shè)備、信息（包括程序和資料），所以按照操作系統(tǒng)是資源管理器的觀點(diǎn)，操作系統(tǒng)的功能包括處理機(jī)管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理和文件管理。此外，為能合理地組織工作流程和便于用戶使用計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)還應(yīng)提供作業(yè)管理，所以操作系統(tǒng)具有五大基本管理功能。

三.操作系統(tǒng)的功能

2.具體的資源管理功能處理機(jī)(CPU)管理內(nèi)存管理設(shè)備管理文件管理作業(yè)管理對(duì)處理機(jī)進(jìn)行分配，并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理。CPU分配和運(yùn)行以進(jìn)程為單位，進(jìn)程管理。

內(nèi)存分配、回收、保護(hù)、地址映射、內(nèi)存擴(kuò)充等

設(shè)備分配、處理（驅(qū)動(dòng)）、緩沖管理

文件組織、目錄管理、讀寫管理、存取控制—外存作業(yè)組織與管理、提供用戶接口四.操作系統(tǒng)的特征并發(fā)性并發(fā)(concurrence)---指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。L邏輯,宏觀概念，？區(qū)別單CPU與多CPU情況并行---是一種物理的或微觀的同時(shí)性概念共享性共享指多個(gè)并發(fā)程序?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的共同享用.并發(fā)和共享是相輔相成的。

異步性在多道程序環(huán)境下，各程序的執(zhí)行過程有著“走走停?！钡男再|(zhì)

;另外，同一程序在相同的初始環(huán)境下，無論何時(shí)運(yùn)行都應(yīng)獲得同樣的結(jié)果。這就是操作系統(tǒng)所具有的異步性。

虛擬性指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理設(shè)備變成多個(gè)邏輯上獨(dú)立的具備同樣功能的設(shè)備

五.典型OSDOSWindowsUnixLinux磁盤操作系統(tǒng)（DiskOperatingSystem）,基于以Intel80X86處理器及其兼容系列為CPU的宿主機(jī)

,1981,IBM(PCDos),微軟(MSDos),字符界面，單用戶單任務(wù)。Microsoft公司開發(fā)的一種圖形用戶接口的操作系統(tǒng)，1985年11