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高中信息技术 第1章计算机操作系统概述课件_图文

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第1章 计算机操作系统概述

第1章 计算机操作系统概述
? 1.1 存储程序式计算机模型 ? 1.2 操作系统的发展历史 ? 1.3 操作系统的基本概念 ? 1.4 操作系统的逻辑模型 ? 1.5 微机操作系统
开 始

第1章 计算机操作系统概述

本章学习目标
?操作系统的作用 ?操作系统的发展 ?操作系统的特征与功能

?多道程序设计的概念
?操作系统的模型
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第1章 计算机操作系统概述

1.1 存储程序式计算机模型
? 1.1.1 作为扩展机器的操作系统 ? 1.1.2 作为资源管理的操作系统

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第1章 计算机操作系统概述

储程序式计算机模型
? 储程序式计算机模型的基本方案是,如要 使计算机能够自动地计算,必须有一个存 储器用来存储程序和数据;同时要有一个 运算器,用以执行指定的操作;有一个控 制器,以便实现自动操作;另外,辅以输 入/输出部件,以便输入原始数据和输出计 算结果。于是形成了现代计算机的基本组 成形式。如图1.1所示。

第1章 计算机操作系统概述

图1.1 存储程序计算机的组成
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第1章 计算机操作系统概述

1.1.1 作为扩展机器的操作系统
? 一台完全无软件的计算机系统称为裸机,即便 其性能再强,相对于用户来讲,如果要面对计 算机的指令集、存储组织、I/O总线结构的编程 则是十分困难的。对于一般程序员也并不想涉 足硬件编程的种种具体细节,而希望针对数据 结构抽象地使用硬件。如果我们在裸机上覆盖 一层I/O设备管理软件,用户便可以利用这层 I/O设备管理软件提供给用户的接口来进行数据 的输入和输出,那么用户此时看到的计算机是 一台功能强大、使用方便的计算机,但实际上 返回本节

第1章 计算机操作系统概述

1.1.2 作为资源管理的操作系统
? 从作为机器功能扩充的观点看,操作系统是为用 户提供基本的方便的接口,这是一种自顶向下的 观点或是自内向外的观点。但是从用户向机器的 观点或自底向上的观点来看,操作系统则用来管 理一个复杂计算机系统的各个部分。现代计算机 包含处理器、存储器、时钟、磁盘、终端、网络 接口、打印机以及许多其他设备。从这个角度来 看,操作系统的任务是在相互竞争的程序之间有 序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备 的分配。
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第1章 计算机操作系统概述

1.2 操作系统的发展历史
? 1.2.1 无操作系统的计算机 ? 1.2.2 单道批处理系统与多道 批处理系统及执行系统 ? 1.2.3 分时系统 ? 1.2.4 实时系统 ? 1.2.5 微机操作系统、网络操 作系统与分布式操作系统
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第1章 计算机操作系统概述

1.2.1 无操作系统的计算机
? 从第一代计算机诞生到20世纪50年代中期 还未出现操作系统,这时的计算机采用人 工操作方式。其过程是:

图1.2 手工操作计算机
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第1章 计算机操作系统概述

? 所谓批处理系统是指加载在计算机上的一 个系统软件,在它的控制下,计算机能够 自动地成批地处理一个或多个用户的作业 。 ? 首先出现的是联机批处理系统。如下图1.3 所示。

1.2.2 单道批处理系统与多 道批处理系统及执行系统

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第1章 计算机操作系统概述

脱离主机控制的输入/输出批处 理系统
? 在外设处理数据时,主机处理“忙等” 状态,这样高速的主机与慢速的外设矛 盾就显现出来。为了克服与缓解主机与 外设的矛盾。我们引入脱机批处理系统 ,即脱离主机控制的输入/输出批处理系 统。如图1.4所示。
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第1章 计算机操作系统概述

图1.4 脱机批处理系统 下一页

第1章 计算机操作系统概述

? 在单道批处理系统中,内存中仅有一道作业,中 断和通道技术出现以后,虽然可以实现输入/输出 设备与中央处理机并行操作,但由于属于同一道 作业的可并发执行的进程不多,大多数进程是有 同步关系的,这使系统中仍有较多的空闲资源, 致使系统的性能较差。为了进一步提高资源的利 用率和系统对作业的吞吐量,在60年代中期,引 入了多道程序设计技术,由此而形成了多道批处 理系统。单道程序与多道程序的执行过程如图1.5 和图1.6所示。
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第1章 计算机操作系统概述

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第1章 计算机操作系统概述

在操作系统中引入多道程序设计 技术以后,会使系统具有以下特 征。
? (1)多道性 ? (2)无序性 ? (3)宏观上并行、微观上串 行 ? (4)调度性
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第1章 计算机操作系统概述

1.2.3 分时系统
? 分时技术是把处理机的时间分成很短的时 间片,这些时间片轮流地分配给各个联机 的各作业使用。如果某作业在分配给它的 时间片用完时仍未完成,则该作业就暂时 中断,等待下一轮运行,并把处理机的控 制权让给另一个作业使用。这样在一个相 对较短的时间间隔内,每个用户作业都能 得到快速响应,以实现人机交互。

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? 分时系统与多道批处理系统相比, 具有完全不同的特征,由上所述可 以归纳成以下几点:
(1)多路性
(2)独立性 (3)及时性 (4)交互性
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第1章 计算机操作系统概述

1.2.4 实时系统
? 1.实时操作系统的分类 ? 2.实时操作系统的主要目 标

第1章 计算机操作系统概述

1.实时操作系统的分类
?l 实时控制:当计算机应用于生产过程 的控制形成以计算机为中心的控制系统 时,系统要求能实时采集现场数据,并 对所采集的数据进行及时处理,从而自 动地控制相应的执行机构,使某些参数 (如湿度、压力、液位)能按预定的规 律变化,以保证产品的质量和提高产量 。
?l 实时信息处理:通常,我们把要求对

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2.实时操作系统的主要目标
? (1)实时时钟管理 。 ? (2)连续人机对话 。 ? (3)过载防护。 ? (4)高可靠性。
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第1章 计算机操作系统概述

? ? 到20世纪80年代,随着超大规模集成电路 的发展产生了微型计算机,配置在微机上 的操作系统称为微机操作系统。最早出现 的微机操作系统是8位微机上的CP/M,它 是一个单用户单任务操作系统,即只允许 一个用户上机,且只允许用户程序作为一 个任务运行。

1.2.5 微机操作系统、网络操 作系统与分布式操作系统 微机操作系统

第1章 计算机操作系统概述

计算机网络
? 计算机技术和通讯技术的结合使得微机用 户资源共享及相互通信的愿望成为可能, 即在一台计算机上可以使用其他机器上的 资源或进行通信。这样计算机网络的概念 得以产生。一些独立自治的计算机利用通 信线路相互连接形成的计算机的集合,称 为计算机网络。

第1章 计算机操作系统概述

分布式操作系统
? 大量的实际应用要求一个一体化的系统,用户希望以
统一的界面,标准的接口去使用系统的各种资源,实 现所需的各种操作。这就导致了分布式系统的出现。

一个分布式系统是若干计算机的集合,它们都有自己
的局部存储器和外部设备,但分布式系统是一个一体 化的系统,在系统中有一个全局操作系统,即分布式 操作系统,它负责整个系统的资源分配和调度、任务 划分、信息传输、控制协调等工作,为用户提供一个 统一的界面,标准的接口,用户通过这一界面实现所 需的操作和使用系统的资源,但操作和计算是在哪一
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1.3 操作系统的基本概念
? 1.3.1 操作系统的定义 ? 1.3.2 操作系统的基本功能 ? 1.3.3 操作系统的特征

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1.3.1 操作系统的定义
? 操作系统是用户和系统的界面,系统内部 虽然十分复杂,但这些复杂性由于有操作 系统的存在而不显现在用户面前。计算机 操作系统向用户提供系统调用,用户通过 操作系统提供的命令,简单方便地把自己 的意图告诉系统,让操作系统去完成工作 。由于操作系统的卓越工作,才能保证系 统资源的充分利用,又使用户能方便使用 计算机。
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第1章 计算机操作系统概述

1.3.2 操作系统的基本功能
? ? ? ? 1.存储器管理的功能 2.处理机管理的功能 3.设备管理的功能 4.文件管理的功能

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第1章 计算机操作系统概述

1.存储器管理的功能
?l ?l ?l ?l 内存分配 内存保护 地址映射 内存扩充

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第1章 计算机操作系统概述

2.处理机管理的功能
?l ?l ?l ?l 进程控制 进程同步 进程通信 调度

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3.设备管理的功能
? ? ? ? 缓冲管理 设备分配 设备处理 设备独立性和虚拟设备

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第1章 计算机操作系统概述

4.文件管理的功能
文件存储空间的管理 目录管理 文件的操作

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1.3.3 操作系统的特征
? ? ? ? 1.并发特征(Concurrence) 2.共享特征(Sharing) 3.虚拟特征(Virtual) 4.不确定性

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第1章 计算机操作系统概述

1.4 操作系统的逻辑模型
? 近年来,大型软件都是采用层次式结构 ,也就是将一个软件分为若干个逻辑层 次。如下图1.7所示,简要地示意了操作 系统的分层逻辑结构。
用户接口 (命令接口、程序接口、图形用户接口) 对对象操纵和管理的软件集合 (处理机管理软件、存储器管理软件、设备管理软件、文件管理软件) 操作系统对象 (处理机、存储器、设备、文件)

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第1章 计算机操作系统概述

? 1.操作系统的对象 ? 2.操作系统对象操纵和管理的软件集合 ? 3.用户接口
(1)命令接口 (2)程序接口 (3)图形用户接口

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1.5 微机操作系统
? 1.5.1 DOS操作系统 ? 1.5.2 系统 MS-Windows操作

? 1.5.3 UNIX操作系统
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1.5.1 DOS操作系统
? 1981年IBM公司首次推出了IBM-PC个人计 算机,在微机中采用了微软公司开发的MSDOS操作系统。该操作系统在8位计算机操 作系统CP/M的基础上进行了较大的扩充, 增加了许多内部和外部命令,使该操作系 统具有较强的功能及性能优良的文件系统 。随着IBM-PC及其兼容机的普及和畅销, MS-DOS操作系统也就成了事实上的16位 返回本节 微机单用户单任务操作系统的标准。

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1.5.2 MS-Windows操作系统
? 1990年微软公司推出的Windows 3.0以其易学 易用、友好的图形用户界面、支持多任务的优 点,很快占领了市场。 ? 1992年推出的Windows 3.1版,提供了386增 强模式,提高了运行速度,功能也更强大。
? 1993年推出了Windows NT是一个全新的32位 多任务操作系统,成为Windows家族中功能最 强并支持网络功能的操作系统。 1995年推出 的Windows 95之后在Windows 95的基础上又 返回本节 推出了Windows 97、98 ,提供了Internet浏缆

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1.5.3 UNIX操作系统
? UNIX操作系统是目前大、中、小型计算机上广泛 使用的多用户多任务操作系统,在32位微机上也 有不少配置多用户多任务操作系统。 ? UNIX操作系统是美国电报电话公司的Bell实验室 开发的,至今已有20多年的历史,它最初是配置 在DEC公司的PDP小型机上,后来在微机亦可使 用。 UNIX操作系统是唯一能在微机工作站、小 型机到大型机上都能运行的操作系统,也是当今 世界最流行的多用户、多任务操作系统。
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? 本章到此结束, ? 谢谢您的光临!
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