操作系統的功能、作用、分類

操作系統的功能:

從資源管理的角度——五大基本功能

1.進程和線程的管理 ——進程線程的狀態、控制、同步互斥、通信調度等

2.存儲管理——分配/回收、地址轉換、存儲保護等

3.文件管理——文件目錄、文件操作、磁盤空間、文件存取控制

4.設備管理——設備驅動、分配回收、緩衝技術等

5.用戶接口——系統命令、編程接口

操作系統的三個作用:

1.資源的管理者

2.向用戶提供各種服務

3.對硬件機器的擴展

操作系統的發展流程:

操作系統發展隨着計算機硬件技術,應用需求發展,軟件新技術的出現而發展的。

其目標是爲了:1.充分利用硬件。2提供更好的服務

傳統操作系統的分類:

批處理操作系統;分時系統;實時操作系統;個人計算機操作系統;網絡操作系統;分佈式操作系統;嵌入式操作系統

批處理操作系統:

工作方式:

1.用戶將作業交給系統操作員

2.系統操作員將許多用戶的的作業組成一批作業,輸入到計算機系統中,在系統形成一個自動轉接的連續作業流

3.啓動操作系統

4.系統自動、依次執行每個作業

5.由操作員將作業結果交給用戶

追求目標:

提高資源利用率,增加作業處理吞吐量

批處理操作系統的作業包括:

1.用戶程序;

2.數據

3.作業說明書(用作業控制語言編寫)

成批:通常由若干個作業組成,用戶提交作業後只能等待處理結果,不能干預自己作業的執行

批作業處理:

對一批作業中的每個作業進行相同的處理:從磁帶讀入用戶作業和編譯鏈接程序,編譯連接用戶作業以生成可執行程序;啓動執行;執行並輸出結果。

典型的FMS JOB結構:



存在的問題:

慢速的輸入輸出處理直接有主機來完成,輸入輸出時,cpu處於等待狀態。

解決方案:

衛星機:完成面向用戶的輸入輸出(紙帶或卡片),中間結果暫存在磁帶或者磁盤上。


單道批處理操作系統(Simple batch processing,uniprogrammong)

多道批處理操作系統(multiprogramming  system)

指的是在7094這臺計算機上一次處理多少個作業,若是一次處理一個作業,處理完成後在處理另一個作業稱爲單道批處理操作系統。

實現批處理操作系統的技術:

SPOOLING系統是批處理操作系統實現常採用的系統。

SPOOLING系統技術:(軟件技術)

思想:利用磁盤做緩衝,將輸入、計算、輸出分別組織成獨立的任務流,使I/O和計算真正的並行

工作原理:

1.用戶作業加載到磁盤上的輸入井

2.按某種調度策略選擇幾個搭配得當的作業,調入內存

3.作業運行的結果輸出到磁盤上的輸出井

4.運行結果從磁盤上的輸出井送到打印機


現代計算機系統的打印過程通常採用的是SPOOLing技術


分時操作系統(TIME-SHARING SYSTEM):


時間片(time slice)

操作系統將CPU的時間分爲若干個片段,稱爲時間片

1.操作系統以時間片爲單位,輪流爲每個終端用戶服務,每次服務一個時間片

2.其特點是利用人的錯覺,使用戶感覺不到計算機在服務他人

追求目標:

及時響應——依據是響應時間

響應時間:從終端發出命令到系統給予回答所經歷的時間。

通用操作系統——分時操作系統和批處理系統結合

原則:

1.分時優先,批處理在後

2.“前臺”:需用頻繁交互的作業

3.“後臺”:時間性要求不強的作業

實時操作系統:

是指使計算機能及時響應外部事件的請求,在規定的嚴格時間內完成對該事件的處理,並控制所用實時設備和實時任務協調一致的工作。

分類:

1.實時過程控制   工業控制、航空、軍事控制

2.實時通信(信息)處理 電訊、銀行、飛機訂票、股市行情

追求目標:

1.對外部請求在嚴格時間內做出響應

2.高可靠性


特徵: 關鍵參數是 時間

1.硬實時系統——某個動作絕對必須在規定時刻或者時間範圍內完成

2.軟實時系統——接受偶爾違反最終時限

個人計算機操作系統

計算機某一時間內爲單用戶服務

追求目標:

界面友好;使用方便;豐富的應用程序

網絡操作系統

在各種計算機操作系統上,按網絡體系結構協議標準開發的軟件

功能:

網絡管理,通信,安全,資源共享和各種網絡應用。

追求目標:

相互通信和資源共享

分佈式操作系統

分佈式系統——或以計算機網絡爲基礎,或以多處理機爲基礎,基本特徵是處理分佈在不同計算機上

分佈式操作系統——是一個統一的操作系統,允許若干個計算機可相互協作共同完成一項任務。操作系統可將各種系統任務在分佈式系統中任何處理機上運行,自動實現全系統範圍內的任務分配、自動調度、均衡各處理機的工作負載。

處理能力強。速度更快,可靠性增強,具有透明性。

嵌入式操作系統

嵌入式系統:

1.在各種設備、裝置或系統中,完成特定功能的軟硬件系統——汽車、手機、電視機、MP3

播放器等

2.它們是一個達設備、裝置或系統中的一部分,這個大設備、裝置或系統可以不是計算機

3.通常工作在反應式或對處理時間有較嚴格要求的環境中


嵌入式操作系統(Embedded Operating Systerm):

運行在嵌入式系統環境中,對整個嵌入式系統以及它所操作、控制的各種部件裝置等資源進行統一協調、調度、指揮和控制的系統軟件。


操作系統的另一種分類(TANENBAUM)




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