操作系統概述（一）
何為操作系統，操作系統的發展歷程
英語：operating system，縮寫作 OS
兩種定義:
u Operating system is a program that manages the computer hardware.
操作系統是管理計算機硬件資源的程序。
u A program that acts as an intermediary between a user of a computer and the computer hardware.
在計算機用戶和計算機硬件之間起媒介作用的一種程序。
. OS的目標
- 方便性：用戶無需了解底層硬件，無需用0、1機器語言操作。（可以說不用手，用工具，進入石器時代了。）
- 有效性：CPU、I/O、存儲等的管理專門、合理地被組織管理起來，提高資源的利用率。
- 可擴充性：擴充應用軟件；適應硬件和體系結構發展，擴充底層管理功能模塊等。
- 開放性：網絡環境，遵循開放互聯標準。
OS的作用
(1)作為用戶與計算機硬件系統之間的接口 * 達成了方便性的目標。*
(2)OS作為計算機系統資源的管理者* 達成有效性目標 *
(3) OS用作擴充機器
二： 操作系統的發展過程
1.1946-50年代中：
電子管時代，計算機速度慢，無操作系統，計算機資源昂貴
工作方式：
用戶：既是程序員又是操作員；用戶是計算機專業人員；
編程語言：機器語言；
輸入輸出：紙帶或卡片；
計算機工作特點：
用戶獨占全機，資源利用率極低；
CPU等待用戶，計算前，手工裝入紙帶或卡片；計算完成後，手工卸取紙帶或卡片；CPU利用率低；
主要矛盾：
人機矛盾----人工操作嚴重降低了計算機資源的利用率
提高效率的途徑：
脫機輸入/輸出技術。
脫機輸入/輸出(Off-Line I/O)方式:
等待人工操作紙帶輸入數據的不是CPU,而是外圍機，一定程度上解決人機矛盾。
2.單道批處理系統(Simple Batch Processing System)
- 作業成批、脫機方式輸入到磁帶或磁盤上
- 進一步減少脫機I/O中裝卸磁帶等耗時操作
- 系統監督程序(Monitor)控制作業自動過渡，一個接一個的連續處理。
3. 多道批處理系統
用戶作業、外存上排隊，稱為“後備隊列”；
作業調度程序、按一定的算法、從後備隊列中選擇若幹作業 調入內存
入內存的作業、共享CPU和系統中的各種資源，自動批量處理。
“多道”程序有什麽好處
CPU利用率提高：減少了CPU等待時間（正在運行的程序若因為I/O操作暫停，可調度其他程序執行，不必裝卸。）
內存利用率提高：容量盡可能多的被利用
多種I/O設備並發被使用，也提高了利用率
總體à系統吞吐量增加（雖然CPU總是串行的，但一段時間內被運行的作業數相對要多）
多道批處理系統解決的五大問題：
- 處理機管理問題
- 內存管理問題
- I/O設備管理問題
- 文件管理問題
- 作業管理問題
4. 分時系統(time-sharing system)
實現方法
改變批處理系統的運行方式：
多個用戶連接主機
請求的作業發送到主機後，直接進入主機內存以快速響應
系統采用時間片輪轉方式處理服務請求
響應時間RT(response time)≈時間片×用戶數
分時系統是指在一臺主機上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中的資源。
分時系統是多道程序的邏輯擴充
分時系統的特征：
多路、獨立、及時、交互
5. 實時系統(Real-Time System)
系統能及時(或即時)響應外部事件的請求，在規定的時間內完成對該事件的處理，並控制所有實時任務協調一致地運行。
操作系統概述（一）