ch112操作系統(tǒng)形成和發(fā)展

1.2操作系統(tǒng)的開展和構(gòu)成

1.2.1人工操作階段1.2.2管理程序階段1.2.3多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)的構(gòu)成1.2.4操作系統(tǒng)的分類1/31/202411.2.1人工操作階段

算題過程人工把源程序用穿孔機(jī)穿制在卡片或紙帶上將預(yù)備好的匯編解釋程序或編譯系統(tǒng)裝入計算機(jī)匯編程序或編譯系統(tǒng)讀入人工裝在輸入機(jī)上的穿孔卡或穿孔帶執(zhí)行匯編過程或編譯過程，產(chǎn)生目的程序，并輸出目的卡片迭或紙帶經(jīng)過引導(dǎo)程序把裝在輸入機(jī)上的目的程序讀入計算機(jī)啟動目的程序執(zhí)行，從輸入機(jī)上讀入人工裝好的數(shù)據(jù)卡或數(shù)據(jù)帶產(chǎn)生計算結(jié)果，執(zhí)行結(jié)果從打印機(jī)上或卡片機(jī)上輸出1/31/20242人工操作階段的缺陷用戶上機(jī)獨(dú)占全機(jī)資源，呵斥資源利用率不高，系統(tǒng)效率低下手工操作多，浪費(fèi)處置機(jī)時間，也極易發(fā)生過失數(shù)據(jù)的輸入，程序的執(zhí)行、結(jié)果的輸出均聯(lián)機(jī)進(jìn)展，從上機(jī)到下機(jī)的時間拉得非常長1/31/202431.2.2管理程序階段(1)任務(wù)流程如下：操作員集中一批用戶提交的作業(yè)，由管理程序?qū)⒆鳂I(yè)從紙帶或卡片機(jī)輸入到磁帶上，每當(dāng)一批作業(yè)輸入完成后，管理程序自動把磁帶上的第一個作業(yè)裝入主存，并把控制權(quán)交給作業(yè)。當(dāng)該作業(yè)執(zhí)行完成后，作業(yè)又把控制權(quán)繳回管理程序，管理程序再調(diào)入磁帶上的第二個作業(yè)到主存執(zhí)行1/31/20244.管理程序階段(2)管理程序主存組織中斷處理設(shè)備驅(qū)動作業(yè)定序命令和JCL言語解釋器用戶程序區(qū)1/31/20245管理程序階段(3)

管理程序的主要功能:自動控制和處置作業(yè)流提供一套操作命令提供設(shè)備驅(qū)動和I/O控制功能提供庫程序和程序裝配功能提供簡單的文件管理功能1/31/20246管理程序階段

(4)程序算題過程

管理程序還有未處置作業(yè)取下一個作業(yè)步控制卡讀Job卡登記新作業(yè)End作業(yè)卡回收資源撤離作業(yè)執(zhí)行作業(yè)步作業(yè)步正常終了分析緣由作相應(yīng)處置作業(yè)繼續(xù)執(zhí)行轉(zhuǎn)向某作業(yè)步SSSFFF終了1/31/20247

1.2.3多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)構(gòu)成

1.

多道程序設(shè)計的概念中斷與通道多道程序設(shè)計是指允許多個程序同時進(jìn)入一個計算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器并啟動進(jìn)展計算的方法從宏觀上看:從微觀上看:引入多道程序設(shè)計技術(shù)的目的:1/31/20248多道程序設(shè)計例(1)

單道算題運(yùn)轉(zhuǎn)時處置器的運(yùn)用效率

P1=78,52,20

78輸入機(jī)處置器磁帶機(jī)130150228280300378430450時間1/31/20249多道程序設(shè)計例(2)

兩道算題運(yùn)轉(zhuǎn)時處置器的運(yùn)用效率

P1=78,52,20P2=20,42,88

78輸入機(jī)處置器磁帶機(jī)1130150228280300378430450時間磁帶機(jī)2打印機(jī)P1P2P1P21/31/202410多道程序設(shè)計的效果(1)

52/〔78十52十20〕≈35%〔52+42〕/150≈63％1/31/202411多道程序設(shè)計的效果(2)采用多道程序設(shè)計提高了系統(tǒng)效率，即添加了單位時間的算題量，但對每道程序來說，通常會延伸了計算時間。多道程序設(shè)計技術(shù)提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐率是以犧牲用戶的呼應(yīng)時間為代價的。1/31/202412多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)構(gòu)成

2多道程序設(shè)計的道數(shù)問題程序等待I/O操作的時間占其運(yùn)轉(zhuǎn)時間的比例為p，當(dāng)主存中有n道程序時，一切程序都等待I/O的概率是pn，那么，CPU利用率=1-pnn稱多道程序的道數(shù)或度數(shù)，可見CPU的利用率是n的函數(shù)1/31/202413多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)構(gòu)成

多道程序設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)與缺陷提高了CPU的利用率提高了主存和I/O設(shè)備的利用率改良了系統(tǒng)的吞吐率充分發(fā)揚(yáng)了系統(tǒng)的并行性其主要缺陷是:作業(yè)周轉(zhuǎn)時間延伸1/31/202414多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)構(gòu)成

3多道程序設(shè)計系統(tǒng)與多重處置系統(tǒng)多重處置系統(tǒng)是指配置了多個物理CPU，能真正同時執(zhí)行多道程序的系統(tǒng)。要有效地運(yùn)用多重處置系統(tǒng)，必需采用多道程序設(shè)計技術(shù)；反過來，多道程序設(shè)計不一定要求有多重處置系統(tǒng)支持。1/31/202415多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)構(gòu)成

實現(xiàn)多道程序設(shè)計必需處理三個問題：存儲維護(hù)與程序浮動；處置器的管理和調(diào)度；系統(tǒng)資源的管理和調(diào)度。

1/31/202416多道程序設(shè)計與操作系統(tǒng)構(gòu)成操作系統(tǒng)資源管理程度和操作自動化程度進(jìn)一步提高，主要表如今:1提供虛存管理功能 2支持分時操作3文件管理功能有改良4多道程序設(shè)計趨于完善1/31/2024171.2.4操作系統(tǒng)的開展與分類7種根本的操作系統(tǒng)類型：1批處置操作系統(tǒng)2分時操作系統(tǒng)3實時操作系統(tǒng)4微機(jī)操作系統(tǒng) 5網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)6分布式操作系統(tǒng)7嵌入式操作系統(tǒng)擁有前三個或者其中的兩個的操作系統(tǒng)被稱為通用操作系統(tǒng)1/31/202418批處置操作系統(tǒng)何謂“批〞?作業(yè)流與批處置批處置操作系統(tǒng)〔BatchOS〕批處置系統(tǒng)的主要特征：用戶脫機(jī)任務(wù)成批處置作業(yè)多道程序運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)周轉(zhuǎn)時間長1/31/202419分時操作系統(tǒng)為什么要有分時操作系統(tǒng)?分時操作系統(tǒng)(TimeSharingOperatingSystem)分時系統(tǒng)的特征同時性獨(dú)立性及時性交互性1/31/202420分時與批處置操作系統(tǒng)的區(qū)別目的不同順應(yīng)作業(yè)的性質(zhì)不同資源運(yùn)用率不同作業(yè)控制方式不同1/31/202421實時操作系統(tǒng)(1)三種典型的實時系統(tǒng):過程控制系統(tǒng)(消費(fèi)過程控制)信息查詢系統(tǒng)(情報檢索)事務(wù)處置系統(tǒng)(銀行業(yè)務(wù))1/31/202422實時操作系統(tǒng)(2)實時操作系統(tǒng)(RealTimeOS)處置流程：?

數(shù)據(jù)采集?加工處置：?操作控制：?反響處置：1/31/202423操作系統(tǒng)的進(jìn)一步開展

操作系統(tǒng)開展的主要動力：1器件快速更新?lián)Q代。2計算體系構(gòu)造不斷開展。3提高計算機(jī)系統(tǒng)資源利用率的需求。4讓用戶運(yùn)用計算機(jī)越來越方便的需求。5滿足用戶新要求，提供應(yīng)用戶新效力。

1/31/202424微機(jī)操作系統(tǒng)新一代微機(jī)操作系統(tǒng)具有以下功能：GUI、多用戶和多義務(wù)、虛擬存儲管理、網(wǎng)絡(luò)通訊支持、數(shù)據(jù)庫支持、多媒體支持、運(yùn)用編程支持API〔運(yùn)用程序編程接口〕。具有以下特點(diǎn)：(1)開放性(2)通用性(3)高性能

1/31/202425并行操作系統(tǒng)計算機(jī)的運(yùn)用每前進(jìn)一步都要求添加計算機(jī)的處置才干。為到達(dá)極高性能，除提高元器件速度外，必需改良計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造，這主要采用添加同一時間間隔內(nèi)的操作數(shù)量，經(jīng)過并行處置技術(shù)，研討并行計算機(jī)。1/31/202426網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NetworkOperatingSystem)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)該具有的功能：1網(wǎng)絡(luò)通訊2資源管理3網(wǎng)絡(luò)管理4網(wǎng)絡(luò)效力1/31/202427分布式操作系統(tǒng)分布式計算機(jī)系統(tǒng)由多臺分散的計算機(jī)經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)銜接而成,具備四項根本功能1進(jìn)程通訊2資源共享3并行計算4網(wǎng)絡(luò)管理分布式操作系統(tǒng)與單機(jī)集中式操作系統(tǒng)的主要區(qū)別在于:資源管理進(jìn)程通訊：系統(tǒng)構(gòu)造：1/31/202428嵌入式操作系統(tǒng)(1)

?3C：計算機(jī)是貫穿社會信息化的中心技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)和通訊是社會信息化賴以存在的根底設(shè)備，電子消費(fèi)產(chǎn)品是人與社會信息化的主要接口。嵌入式(計算機(jī))系統(tǒng)的運(yùn)用環(huán)境帶來了對嵌入式系統(tǒng)軟件(embeddedsoftware)的要求1/31/202429嵌入式操作系統(tǒng)(2)嵌入式OS指運(yùn)轉(zhuǎn)在嵌入式(計算機(jī))環(huán)境中，對整個系統(tǒng)及一切操作的各種部件、安裝等資源進(jìn)展一致協(xié)調(diào)、處置、指揮和控制的系統(tǒng)軟件嵌入式OS具有通常操作系統(tǒng)的功能，包括：與硬件相關(guān)的底層軟件、操作系統(tǒng)中心功能，功能強(qiáng)大的還提供圖形界面、通訊協(xié)議、小型閱讀器等設(shè)備1/31/202430嵌入式操作系統(tǒng)特征

微型化：可定制：實時性：可靠性：易移植性：開發(fā)環(huán)境：1/31/202431嵌入式操作系統(tǒng)實例(1)VxWorks是美國WindRiver公司開發(fā)的嵌入式實時操作系統(tǒng)，可靠性高、性能杰出、界面友好，廣泛地運(yùn)用在通訊、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中，在美國的F-16、FA-18戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱形轟炸機(jī)、愛國者導(dǎo)彈，和火星探測器(97年4月在火星外表登陸)