文章目录

操作系统的功能和定义操作系统的功能进程管理内存管理设备管理文件管理 操作系统的定义 操作系统的发展历史计算机发展的四个典型阶段操作系统发展的四个典型阶段 分时技术与分时操作系统分时技术概念 分时操作系统分时操作系统的背景多终端计算机大型分时系统的实践： Multics项目UNIX 典型操作系统类型操作系统的进一步发展（分时系统的衍化）微机操作系统多处理机操作系统网络操作系统实时操作系统嵌入式操作系统

操作系统的功能和定义

操作系统的功能

进程管理

进程控制进程调度进程通信

内存管理

内存分配内存共享内存保护虚拟内存

设备管理

设备的分配和调度设备无关性设备传输控制设备驱动

文件管理

存储空间管理文件的操作目录的操作文件和目录的存取权限管理

操作系统的定义

提供用户接口，方便用户控制计算机；负责为应用程序分配和调度软硬件资源，并控制与协调应用程序并发活动，帮助用户存取和保护信息。

操作系统的发展历史

计算机发展的四个典型阶段

电子管时代【1946-1955】晶体管时代【1955-1965】集成电路时代【1965-1980】大规模集成电路时代【1980-至今】

操作系统发展的四个典型阶段

手工操作（无操作系统），50年代早期

电子管时代【1946-1955】

结构特点

硬件：电子管、接线面板(按钮/开关)

程序：二进制程序，打孔：纸带和卡片

使用特点

程序准备/启动/结束：手工处理，繁琐耗时

缺点

效率低：CPU有效运行时间极低用户独占缺少交互

单道批处理系统 50年代

晶体管时代【1955-1965】

1955年，IBM推出第一台晶体管计算机：典型机型7094

工作特点

管理员事先将多个作业输入到磁盘形成作业队列；

操作系统依次自动处理队列中的每个作业

装入-运行-撤出…

程序的装入和撤出：自动完成，效率极高

运行完毕，通知用户取结果

工作特点

批量：作业队列自动：识别作业，装入和撤出单道：依次，串行

缺点

外设与CPU交替空闲和忙碌，CPU和外设利用率低

多道批处理系统 60年代初

定义：在内存中存放多道程序，当某道程序因为某种原因（例执行I/O操作时）不能继续运行而放弃CPU时，操作系统便调度另一程序投入运行。这样可以使CPU尽量忙碌，提高系统效率。

提高系统CPU利用率

提高系统吞吐量

特点

多道：内存同时存放多道程序并行：宏观上串行：微观上

缺点

作业处理时间长；交互能力差；运行过程不确定；

分时系统 60年代中

60年代硬件的两个重大进展

中断技术

CPU收到外部信号（中断信号）后，停止当前工作，转去处理该外部事件，处理完毕后回到原来工作的中断处（断点）继续原来的工作。

通道技术

专门处理外设与内存之间的数据传输的处理机。

分时技术与分时操作系统

分时技术

概念

主机以很短的“时间片”为单位，把CPU轮流分配给每个终端使用，直到全部作业被运行完。由于时间片很短，在终端数量不多的情况下，每个终端都能很快重新获得CPU，使得每个终端都能得到及时响应。 等待周期=时间片*终端数量

分时操作系统

分时操作系统的背景

事务性任务的涌现 交互性高相应快速 要求支持多任务/多用户多终端计算机

多终端计算机

高性能主机 + 多个终端

主机：运算，CPU+内存

终端：输入和显示

大型分时系统的实践： Multics项目

1962年由ARPA支持：有MIT、BELL和G.E参与开发一种“公用计算服务系统”MULTiplexed Information and Computing Service同时支持波士顿地区所有分时用户

UNIX

第一个实用化的分时操作系统

第一个真正体现操作系统领域各种先进概念和技术的操作系统

革新和创造

实现操作系统的可移植性

实现了硬件无关性

引进了“特殊文件”（Special File）的概念

把外设看做文件，实现对外设统一管理

典型操作系统类型

操作系统的进一步发展（分时系统的衍化）

微机操作系统

背景

随着大规模集成电路发展，进入个人计算机（PC机）时代。

1973年：CP/M操作系统

Control Program/Microprocessor

良好的层次结构：BIOS把操作系统和硬件分隔

易学易用

苹果Mac OS和Macintosh（1976年）

Mac OS 是运行Macintosh系列电脑上的操作系统。

Mac OS 是首个配有图形界面和鼠标的操作系统。

微软的MS DOS（80年代）

磁盘操作系统单用户单任务MS DOS预装在IBM PC 上

微软Windows操作系统

1985年11月，Windows1.0正式发布1992年04月，发布Windows3.11993年05月，发布Windows NTWindows 95、CE、98、2K、XP、Win7、Win8、Win10…

Windows占有PC市场的巨大份额

多处理机操作系统

网络操作系统

普通操作系统+网络通信+网络服务

UNIX/LINUX/WINDOW

功能

透明存取存取控制

实时操作系统

产生背景 实时任务：军事、工业控制、智能仪器等要求：某些任务要优先紧急处理 特点 强调作业的完成时限 硬实时系统：时限要求严格 火炮控制系统航空航天制导系统工业控制汽车电子系统… 软实时系统：时限要求不是太严格，尽量快 网络视频互动网游广播通讯…

嵌入式操作系统

嵌入式操作系统≈实时操作系统

嵌入式系统

软硬件可以裁剪，软硬件一体化的系统

典型嵌入式操作系统

AndriodLinuxucOSucLinuxvxWorksWinCE