本筆記學(xué)習(xí)于華中科技大學(xué)軟件學(xué)院
操作系統(tǒng)的初識——基本功能
*提供操作界面
*控制程序運(yùn)行
*管理系統(tǒng)資源
*配置系統(tǒng)參數(shù)
*控制系統(tǒng)狀態(tài)
*工具軟件集合
操作系統(tǒng)的功能一——進(jìn)程管理
*進(jìn)程管理（cpu管理）
*進(jìn)程管理：創(chuàng)建、暫停、喚醒、撤銷。
*進(jìn)程調(diào)度：調(diào)度策略，優(yōu)先級。
*進(jìn)程通信：進(jìn)程間通信。
操作系統(tǒng)的功能二——內(nèi)存管理
*內(nèi)存分配
*內(nèi)存共享
*內(nèi)存保護(hù)
*虛擬內(nèi)存
操作系統(tǒng)的功能三——設(shè)備管理
*設(shè)備的分配和調(diào)度
*設(shè)備的無關(guān)性操作
*設(shè)備的傳輸控制
*設(shè)備驅(qū)動
操作系統(tǒng)的功能四——文件管理
存儲空間管理
文件的操作
目錄的操作
文件和目錄的存取權(quán)限管理
操作系統(tǒng)的定義
*操作系統(tǒng)是一個大型系統(tǒng)程序
*提供用戶接口。方便用戶控制計算機(jī)
*負(fù)責(zé)為應(yīng)用程序分配和調(diào)度軟硬件資源并控制與協(xié)調(diào)應(yīng)用
*程序并發(fā)活動，幫助存取和保護(hù)信息。
操作系統(tǒng)的地位
操作系統(tǒng)的發(fā)展史
用戶需求提升和硬件技術(shù)進(jìn)步是操作系統(tǒng)發(fā)展的兩大動力
計算機(jī)硬件發(fā)展的四個類型階段
【電子管時代】（1946——1955）
【晶體管時代】（1955——1965）
【集成電路時代】（1965——1980）
【大規(guī)模集成電路時代】（1980——至今）
——速度、容量、穩(wěn)健性、可靠性都得到逐步提高
操作系統(tǒng)發(fā)展的四個階段
手工操作（無操作系統(tǒng)） 50年代早期
單道批處理系統(tǒng) 50年代
多道批處理系統(tǒng) 60年代初
分時系統(tǒng) 60年代中
接下來分別詳細(xì)介紹操作系統(tǒng)發(fā)展的四個階段
1.手工操作系統(tǒng)（沒有操作系統(tǒng)）
電子管時代【1946——1955】
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
硬件：電子管，接線面板（按鈕/開關(guān)）
程序：二進(jìn)制程序：打孔：紙帶和卡片
使用特點(diǎn)：
程序準(zhǔn)備/啟動/結(jié)束：手工處理，繁瑣耗時、
缺點(diǎn)
效率低：cpu有效運(yùn)行時間極低
用戶獨(dú)占
缺少交互
2.單道批處理系統(tǒng)
工作特點(diǎn)：
管理員事先將多個作業(yè)輸入到磁盤形成隊(duì)列：
操作系統(tǒng)依次自動處理隊(duì)列中的每個作業(yè)
裝入——運(yùn)行——撤出
程序的裝入和撤出：自動完成，效率高
運(yùn)行完畢：通知用戶取結(jié)果
工作特點(diǎn)
批量：作業(yè)隊(duì)列
自動：識別作業(yè)
單道：依次執(zhí)行
背景：
晶體管時代【1955——1965】
1955年，IBM推出第一臺晶體管計算機(jī)，突出機(jī)型7094.
單道批處理系統(tǒng)cpu的利用情況。
結(jié)論：外設(shè)與cpu交替空閑和忙碌，cpu和外設(shè)利用效率低。
3.多道批處理系統(tǒng)
定義：在內(nèi)存中存放多道程序，當(dāng)某道程序因?yàn)槟撤N原因（例執(zhí)行I/O操作時）不能繼續(xù)運(yùn)行而放棄cpu時，操作系統(tǒng)使調(diào)度另一程序投入運(yùn)行。這樣可以使CPU盡量忙碌，提高系統(tǒng)效率。
提高CPU系統(tǒng)利用率。
提供系統(tǒng)吞吐量。
多道程序相互穿插的運(yùn)行過程。
A、B兩道程序穿插運(yùn)行，使CPU和外設(shè)都是忙碌多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)
多道：內(nèi)存同時存放多道程序。
并行：宏觀上
串行：微觀上
多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)
多道批處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)
作業(yè)處理時間長
交互能力差
運(yùn)行過程不確定
60年代硬件的兩個重大進(jìn)展
中斷技術(shù)
CPU收到外部信號（中斷信號后），停止當(dāng)前工作，轉(zhuǎn)去處理該外部事件，處理完畢后回到原來工作的中斷處（斷點(diǎn)）繼續(xù)原來的工作。
通道技術(shù)
專門處理外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚頇C(jī)
分時操作系統(tǒng)的背景
事務(wù)性任務(wù)的涌現(xiàn)
注：事務(wù)性任務(wù)與科學(xué)計算性任務(wù)相對應(yīng)，科學(xué)計算性任務(wù)的特點(diǎn)，耗CPU。
交互性高
響應(yīng)快速
要求支持多任務(wù)/多用戶
多終端計算機(jī)
高性能計算機(jī)+多個終端
主機(jī)：運(yùn)算；CPU+主存
終端：輸入和顯示
主機(jī)采用分時技術(shù)輪流為每個終端服務(wù)。每個終端都感覺到是“獨(dú)占”主機(jī)。
分時技術(shù)
主機(jī)以很短的“時間片”為單位，把CPU輪流分配給每個終端使用，直到全部作業(yè)被運(yùn)行完。
由于時間片很短，在終端數(shù)不多的情況下，每個終端都很快重新獲得CPU，使得每個終端都能得到及時響應(yīng)。
等待周期=時間片*終端數(shù)量
分時系統(tǒng)的特點(diǎn)
多路調(diào)制性
多用戶聯(lián)機(jī)使用同一臺計算機(jī)
獨(dú)占性
用戶感覺獨(dú)占計算機(jī)
交互性
及時響應(yīng)用戶的請求。
大型分時系統(tǒng)的實(shí)踐：有MIT、BEIL和G.E參與。
開發(fā)一種“共用計算服務(wù)系統(tǒng)”
MULT:Plexed Information and Computing service
同時支持波士頓地區(qū)所用分時用戶
UNIX
第一個實(shí)用化的分時操做系統(tǒng)
第一個真正體現(xiàn)操作系統(tǒng)領(lǐng)域各種先進(jìn)概念和技術(shù)的操作系統(tǒng)。
革新和創(chuàng)造
實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的可移植性
實(shí)現(xiàn)了硬件的無關(guān)性
