01操作系统概述_16209440
Windows操作系统原理与应用
马洪兵
清华大学电子工程系
●操作系统课程的地位
●操作系统是当今技术含量最高的系统软件，
它构成了现代计算机的基础运行平台
●对于从事IT业研发工作的技术人员而言，掌
握操作系统的工作原理和实现方法，有助于开发各种应用软件和系统软件
●教学任务
●对电子信息类专业，操作系统教学要兼顾原
理和应用两个方面的要求
●考虑到Windows是当今微型计算机的主流操
作系统，了解Windows的组织和运行的基本原理是十分必要的
●因而，本课程的教学任务是在讲述操作系统
基本原理的基础上，重点介绍Windows的运行机制和内核实现技术
●学习收获
●通过学习，对操作系统的基本概念、基本原
理、方法与技术有全面系统的了解
●通过课程学习与上机实验，学会独立分析、
解决与操作系统相关问题的方法，具备一定的实践和研究能力，为今后在工作实践中解决相关问题打下基础
●课程资源
●WRK——Windows Research Kernel
●包含Windows Server 2003 SP1内核(ntos)源代
码和编译环境
●Windows操作系统原理(第2版)，
机械工业出版社
●Windows内核实验教程，机械工
业出版社
●现代操作系统(Modern Operating
System)，第3版，Andrew S.
Tanenbaum，机械工业出版社
●操作系统：设计与实现
(Operating System: Design and
Implementation)，第3版，
Andrew S. Tanenbaum，电子工
业出版社
课程主要内容介绍第1章操作系统概述
第2章操作系统体系结构
第3章处理机管理
第4章存储管理
第5章文件管理
第6章设备管理
●考核方式
●Project
●内容
●处理机管理
●内存管理
●文件系统
●设备管理●形式
●应用编程
●内核编程
●源代码分析
●内核修改
第1讲操作系统概述
●什么是操作系统
●操作系统的发展历史
●操作系统的主要功能
●Windows操作系统大观
●为什么要引入操作系统
●现代计算机的硬件十分复杂，程序员直接面
对硬件编程是不现实的
●必须将硬件的复杂性与程序员分离开，方法
是在硬件裸机上增加一层软件来管理整个系统，同时给用户提供一个更容易理解和编程的接口——这层软件就是操作系统
●操作系统专指在核心态(kernel mode)或管态(supervisor mode)下运行的软件
●操作系统之上的其他系统软件本身并不是操作系统的组成部分
●应用软件和操作系统以外的系统软件运行在用户态(user mode)下
●操作系统的作用(1)
——作为扩展机器(extended machine)或虚拟机(virtual machine)的操作系统
●为用户提供一台等价的扩展机器或虚拟机，
它比低层硬件更容易编程和使用
●在裸机上添加：设备管理、文件管理、存储
管理(针对内存和外存)、处理机管理(针对
CPU)；
●另外，为合理组织工作流程：作业管理
●操作系统的作用(2)
——作为资源管理者的操作系统
●管理对象包括：CPU、存储器、外部设备、信息(数
据和软件)
●管理的内容：资源的当前状态(数量和使用情况)、资
源的分配、回收和访问操作，相应管理策略(包括用
户权限)
●从资源管理的观点看，操作系统的首要任务是跟踪
资源的使用状况、满足资源请求、提高资源利用率，以及协调各程序和用户对资源的使用冲突
●操作系统的作用(3)
——作为用户使用计算机软、硬件的接口的操作系统
●系统命令(命令行、菜单式、命令脚本式、图形用户
接口GUI)
●系统调用(形式上类似于过程调用，在应用编程中使
用)
●操作系统的定义：
●操作系统是计算机系统中的一个系统软件，
它是这样一些程序模块的集合：它们能有效
地组织和管理计算机的软硬件资源，合理地
组织计算机的工作流程，控制程序的执行并
向用户提供各种服务功能，使得用户能够方
便地使用计算机，使整个计算机系统能高效
地运行
●关键点：系统软件、管理资源、提供服务
●操作系统的定义：
●操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这
样一些程序模块的集合：它们能有效地组织和管理
计算机的软硬件资源，合理地组织计算机的工作流
程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，
使得用户能够方便地使用计算机，使整个计算机系
统能高效地运行
●有效：系统效率(如CPU利用的充足与否)、资源利用率
(如内存，外部设备是否忙碌)
●合理：公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥
饿”
●方便：针对应用程序程序员和用户，提供良好的、一致
的用户接口，弥补硬件系统的类型和数量差别
第1讲操作系统概述
●什么是操作系统
●操作系统的发展历史
●操作系统的主要功能
●Windows操作系统大观
●推动操作系统发展的主要动力
1.提高资源的利用率和系统性能：计算机发展的初期，
计算机系统昂贵，用作集中计算
2.方便用户：用户上机、调试程序，分散计算时的事
务处理和非专业用户(商业和办公、家庭)
3.计算机硬件技术的发展：CPU的位宽度(指令和数
据)、快速外存
●摩尔定律在操作系统领域并不成立
●操作系统历史划分为4个时代
●第1代：电子管时代(1946年-1955年
)ENIAC 计算机
●
没有程序设计语言(包括汇编语言)，更谈不上操作系统●
所谓编程就是插线板上插接导线●期盼着在接下来的时间
中几万个真空管不会烧
断，从而可以计算自己
的题目