操作系统讲义-os1
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os-1
并发性(concurrence)(多任务的关键) 共享性(sharing) 虚拟性(virtual) 异步性(asynchronism)
• 8、OS的基本功能
处理机管理 存储器管理 设备管理 文件管理 用户接口
• 9、OS的结构设计
层次结构
OS内核 隐藏性 系统调用
• 6、OS的基本类型
批处理系统（Bath Processing System） 分时系统(Time Sharing System) 实时系统(Real Time System)
它们的工作方式和特点？
A: 2 CPU 10 I/O 2 CPU
B: 10 2 2
CPU I/O CPU
• 7、OS的基本特性
C/S结构 微内核结构
• 10、作业 P33: 2、13、14(1)、15(1)、21
计算机操作系统
教材:
《计算机操作系统》(第三版),汤小丹等编著,西安电子科 技大学出版社,2007.5
课外参考教材:
1பைடு நூலகம்《operating systems Design and implementation 》 (Second Edition), Andrew S. Tanenbaum 等编著,清华 大学出版社,1997.9 2. .《操作系统概念 》(第六版),郑扣根译,高等教育出版 社,2004.1
第一章 OS引论
• 1、什么是OS（Operating Systems) 现代计算机系统配置的第一个大型软件,如 果它满足:
管理计算机系统的硬件和软件 控制计算机系统的工作流程 为用户提供安全、方便的操作环境 提高计算机系统的利用率
称该软件为计算机操作系统。
• 8、OS的基本功能
处理机管理 存储器管理 设备管理 文件管理 用户接口
• 9、OS的结构设计
层次结构
OS内核 隐藏性 系统调用
• 6、OS的基本类型
批处理系统（Bath Processing System） 分时系统(Time Sharing System) 实时系统(Real Time System)
它们的工作方式和特点？
A: 2 CPU 10 I/O 2 CPU
B: 10 2 2
CPU I/O CPU
• 7、OS的基本特性
C/S结构 微内核结构
• 10、作业 P33: 2、13、14(1)、15(1)、21
计算机操作系统
教材:
《计算机操作系统》(第三版),汤小丹等编著,西安电子科 技大学出版社,2007.5
课外参考教材:
1பைடு நூலகம்《operating systems Design and implementation 》 (Second Edition), Andrew S. Tanenbaum 等编著,清华 大学出版社,1997.9 2. .《操作系统概念 》(第六版),郑扣根译,高等教育出版 社,2004.1
第一章 OS引论
• 1、什么是OS（Operating Systems) 现代计算机系统配置的第一个大型软件,如 果它满足:
管理计算机系统的硬件和软件 控制计算机系统的工作流程 为用户提供安全、方便的操作环境 提高计算机系统的利用率
称该软件为计算机操作系统。
操作系统教学课件os
实验二：内存管理实验
总结词
理解内存分区管理、分页管理、分段管理等内存管理技术。
详细描述
通过实验二，学生将深入了解内存管理的基本概念和原理，掌握内存分区管理、 分页管理和分段管理等内存管理技术的实现和应用，理解这些技术对提高内存 利用率和系统性能的作用。
实验三：文件系统实验
总结词
了解文件系统的基本概念、文件存储结构、文件访问控制等。
提供计算机网络管理和服务功能，支持多 机通信、资源共享和分布式处理等。
操作系统的历史与发展
早期操作系统
如FORTRAN Monitor System，主要用于批处理和科学计算。
UNIX与Linux的兴起
UNIX是现代操作系统的鼻祖，而Linux则是在其基础上发展起来的开 源操作系统。
Windows的普及
内存扩充
通过虚拟内存技术，将硬盘空 间作为内存使用，扩充物理内
存容量。
文件系统
文件概念
文件是存储在外部介质上的数 据的逻辑组织单位。
文件目录
通过文件目录来组织和管理文 件，方便用户查找和使用。
文件访问控制
设置访问控制机制，限制用户 对文件的访问权限。
文件存储管理
对文件的存储空间进行管理， 包括文件的存储、删除、恢复
就绪态、阻塞态等。
操作系统提供了进程创 建、终止、阻塞、唤醒
等控制功能。
进程同步与通信
进程间通过信号量、消 息队列等方式进行同步
与通信。
内存管理
01
02
03
04
内存分区
将内存划分为多个分区，每个 分区用于存储不同类型的数据
。
内存分配
根据进程需要为其分配内存空 间，包括静态分配和动态分配
操作系统(第三版)OS1_1
课程简介——What is？
Ubuntu 22:48
第一章 操作系统引论
课程简介——What is？
Redhat 22:48
第一章 操作系统引论
课程简介——What is？
红旗Linux
22:48
第一章 操作系统引论
课程简介—Important？
操作系统课程是计算机教育的必修内容 计算机专业的核心课 技术开发的理论基础
OS实现了对计算机资源的抽象
当计算机上覆盖了操作系统后，便为用户提供了一台功能 显著增强，使用更加方便，效率明显提高的虚拟计算机
用户 用户 I/O操作命令
（Read,Write）
I/O软件
用户需了解 物理接口的 实现细节； 利用机器指 令进行编程
物理接口 硬件
物理接口
硬件 虚机器
用户无需了 解物理接口 的实现细节； 在窗口环境 下使用计算 机
22:48
第一章 操作系统引论
名称的演变
1 2 3 4 5 6
监控（督）程序（系统）（Monitor)
执行系统（程序）(Executive System(program))
控制系统（程序）(Control System program))
管理程序(Supervisor, Supervisor System)
22:48
第一章 操作系统引论
作业参考答案
补充：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。 答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用 户提供良好的界面。操作系统与硬件密切相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所 有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用并提高了硬件资源的利 用率。操作系统是一种特殊的系统软件，其他系统软件运行在操作系统的基础之上，可 获得操作系统提供的大量服务，也就是说操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。 而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其他系统软件和应 用软件，以使其工作更方便和高效。可见，硬件、操作系统、其他系统软件、应用程序 和用户之间存在着下图所示的层次关系。
OS01-概述
信息工程大学电子技术学院401教研室
第一章 操作系统概述
作业与思考题
1．操作系统作用？ 2．为什么说多道系统的产生标志着操作系统进入成熟阶段?
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.3 操作系统的发展过程
4.影响响应时间的主要因素 用户数目 时间片长度 对换速度 对换信息量
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.3 操作系统的发展过程
六、实时系统 实时控制系统 实时信息处理 特点： 同时性 独立性 交互性 及时性 高可靠性
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.4 操作系统的特征与功能
存储管理
2
1
处理机管理
3
功 能
4
设备管理 文件管理
5
用户接口
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.5 操作系统的结构设计
一、传统结构 1.无结构操作系统 2.模块化结构 模块内聚性 模块耦合性 3.有序分层结构
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.5 操作系统的结构设计
二、微内核结构 特征：1.客户机/服务器模式 2 .面向对象技术 3.微内核技术
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.2 操作系统的目标和作用
方 便
有
1
性
效 性
2
目 标
4
3
可 扩 充 性
开
放
性
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.2 操作系统的目标和作用
二、作用
应用程序 系统实用程序 OS 用户
裸机
硬件的扩充 资源管理 用户接口
信息工程大学电子技术学院401教研室
目标要求与考核方法
os1-1操作系统经典课件
1. 概论 2. 接口 3. 进程进程机制与并发程序设计 4. 存储管理 输入/ 5. 输入/输出系统 6. 文件系统 7. 磁盘存储管理 8. 多机系统与实时系统
操作系统主要功能
用户接口 处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理
操作系统就是软件领域的脉络枢纽
技巧的荟萃
软件是思维的结晶，是逻辑步骤的程序实现。 软件是思维的结晶，是逻辑步骤的程序实现。 思维的结晶 涉及面最广、 操作系统是涉及面最广 考虑最繁杂的软件系 操作系统是涉及面最广、考虑最繁杂的软件系 了解和领悟操作系统各部分的设计方式， 统，了解和领悟操作系统各部分的设计方式，能 有效提升对实际问题的分析能力。 有效提升对实际问题的分析能力。 所指的实际问题不仅仅局限于软件领域 不仅仅局限于软件领域， 所指的实际问题不仅仅局限于软件领域，也包 括日常生活和其他领域的工作。
教学目标
掌握操作系统概念 了解操作系统结构 熟悉操作系统算法 为高级程序设计和操作系统使用、管理、 为高级程序设计和操作系统使用、管理、 开发打基础 为其他课程学习提供知识保障 锻炼思维
成绩评定
课程形式：主课， 课程形式：主课，实验 考试：测验， 考试：测验，期末考试
比例： 比例： 考试 作业、测验、实验、 作业、测验、实验、出勤 70% 30%
承上启下
Application Operating System
硬件接口 系统调用
Hardware
两个接口
硬件接口的实现使得上层应用无法察觉硬件平台的 硬件接口的实现使得上层应用无法察觉硬件平台的 差异 系统调用的存在有效降低了软件开发复杂度 系统调用的存在有效降低了软件开发复杂度
发展的眼光
行业发展迅速？计算机知识4 行业发展迅速？计算机知识4到5年一更新 课本知识陈旧？ 课本知识陈旧？计算机结构几十年没变过 为什么存在矛盾？ 为什么存在矛盾？ 知识的更新有其固定的一面，那就是要遵循行 知识的更新有其固定的一面，那就是要遵循行 业趋势。 业趋势。 在了解领域脉络的情况下， 领域脉络的情况下 在了解领域脉络的情况下，知识的学习也会事 半功倍。 半功倍。
操作系统主要功能
用户接口 处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理
操作系统就是软件领域的脉络枢纽
技巧的荟萃
软件是思维的结晶，是逻辑步骤的程序实现。 软件是思维的结晶，是逻辑步骤的程序实现。 思维的结晶 涉及面最广、 操作系统是涉及面最广 考虑最繁杂的软件系 操作系统是涉及面最广、考虑最繁杂的软件系 了解和领悟操作系统各部分的设计方式， 统，了解和领悟操作系统各部分的设计方式，能 有效提升对实际问题的分析能力。 有效提升对实际问题的分析能力。 所指的实际问题不仅仅局限于软件领域 不仅仅局限于软件领域， 所指的实际问题不仅仅局限于软件领域，也包 括日常生活和其他领域的工作。
教学目标
掌握操作系统概念 了解操作系统结构 熟悉操作系统算法 为高级程序设计和操作系统使用、管理、 为高级程序设计和操作系统使用、管理、 开发打基础 为其他课程学习提供知识保障 锻炼思维
成绩评定
课程形式：主课， 课程形式：主课，实验 考试：测验， 考试：测验，期末考试
比例： 比例： 考试 作业、测验、实验、 作业、测验、实验、出勤 70% 30%
承上启下
Application Operating System
硬件接口 系统调用
Hardware
两个接口
硬件接口的实现使得上层应用无法察觉硬件平台的 硬件接口的实现使得上层应用无法察觉硬件平台的 差异 系统调用的存在有效降低了软件开发复杂度 系统调用的存在有效降低了软件开发复杂度
发展的眼光
行业发展迅速？计算机知识4 行业发展迅速？计算机知识4到5年一更新 课本知识陈旧？ 课本知识陈旧？计算机结构几十年没变过 为什么存在矛盾？ 为什么存在矛盾？ 知识的更新有其固定的一面，那就是要遵循行 知识的更新有其固定的一面，那就是要遵循行 业趋势。 业趋势。 在了解领域脉络的情况下， 领域脉络的情况下 在了解领域脉络的情况下，知识的学习也会事 半功倍。 半功倍。
操作系统讲义.
操作系统第一章操作系统概述1.1 操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标目标：1. 方便性。
不需要人人都是程序员2. 有效性。
工作协调高效3. 可扩充性。
各自独立发展4. 开放性。
移植和互操作1.1.2 操作系统的作用1. OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
（从用户角度来看，来操纵计算机。
）(1) 命令输入。
形式又分为以下几种：命令行（Command Line Input ）：由OS提供的一组联机命令（语言），用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
图形用户界面（GUI ）：用户通过显示设备上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
自然输入方式（NUI ）：用户通过语音识别输入来操纵计算机系统和运行自己的程序。
(2) 系统调用方式（System Call ）。
OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的使用编程调用API1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率2. 方便用户3. 器件的不断更新换代4. 计算机体系结构的不断发展用户的需求是推动OS发展的根本动力2. OS 作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中通常都含有各种各样的硬件和软件资源。
需要空间和时间来使用这些资源，OS合理调配和使用。
（这是从管理者的角度来看）3. OS用作扩展机、虚拟机隐藏了计算机具体细节，为用户展现的是一台虚拟机，功能上扩展了几个功能部件的组合。
（这是从发展的角度来看）Government1.2 操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1. 人工操作方式从第一台计算机ENIAC 诞生(1945 年2月)到50年代中期的计算机，属于第一代。
这种人工操作方式有以下两方面的缺点：(1) 用户独占全机。
(2) CPU 等待人工操作。
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O) 方式这种脱机I/O方式的主要优点如下：(1)减少了CPU的空闲时间。
《操作系统基础》课程详细讲义(完整版)
《操作系统基础》课程讲义 曹效阳 第一部分 概论
第一章 引 论 前言 近代典型的操作系统： DOS WIN 32 WINDOWS95 WINDOWS2000 特点是：个人 PC，单用户系统（单任务/多用户） (WINDOWS NT UNIX LINUS ) 特点是：多用户/多任务系统 现代的 UNIX 系统： SOLARIX SVR4 SCO winserver2003-2008„„„„ 现代操作系统的主要特征： 1 多线程机制 2 微内核结构（ 内核线程 用户线程 3 C/S 模式 4 SMP 结构，对称多处理机制 5 分布式系统结构 6 网络系统结构
操作系统的层次结构：
应用程序 系统的服务程序 操作系统 计算机硬件 （用户接口）—>安全，程序，图形 （操纵，管理硬件设备）—>CPU 管理，存储管理，设备管理 作业管理，文件管理 （操作系统对象）—>处理器，存储器，外设，文件
1． 2 操作系统的形成和发展 计算机操作系统的作用： 1．系统资源管理：处理器的管理，存储器管理，设备管理，文件及作业管理。 2．合理调度资源，使用户方便，安全共享使用系统资源。 3．提供输入，输出接口，简化用户的输入，输出工作。 4．规定用户接口，发现并处理各种错误。
（运算器）
（输出）
（存储器）
（输出）
（控制器）
图-1 计算机的组成 计算机的资源（硬件与软件）包括： 1 处理器 2 内存 3 中断 4 通道 5 信号 6 消息 1 2 3 4 是非消耗性资源，而 5 6 是消耗性的资源 计算机的结构： 系统软件： 计算机管理，维护 ，控制和运行以及对程序提供编译，装载，网络通信等服务工作 应用软件： 为某一类的应用需要而设计的程序，用户为解决特定问题而编制的程序或系统
第一章 引 论 前言 近代典型的操作系统： DOS WIN 32 WINDOWS95 WINDOWS2000 特点是：个人 PC，单用户系统（单任务/多用户） (WINDOWS NT UNIX LINUS ) 特点是：多用户/多任务系统 现代的 UNIX 系统： SOLARIX SVR4 SCO winserver2003-2008„„„„ 现代操作系统的主要特征： 1 多线程机制 2 微内核结构（ 内核线程 用户线程 3 C/S 模式 4 SMP 结构，对称多处理机制 5 分布式系统结构 6 网络系统结构
操作系统的层次结构：
应用程序 系统的服务程序 操作系统 计算机硬件 （用户接口）—>安全，程序，图形 （操纵，管理硬件设备）—>CPU 管理，存储管理，设备管理 作业管理，文件管理 （操作系统对象）—>处理器，存储器，外设，文件
1． 2 操作系统的形成和发展 计算机操作系统的作用： 1．系统资源管理：处理器的管理，存储器管理，设备管理，文件及作业管理。 2．合理调度资源，使用户方便，安全共享使用系统资源。 3．提供输入，输出接口，简化用户的输入，输出工作。 4．规定用户接口，发现并处理各种错误。
（运算器）
（输出）
（存储器）
（输出）
（控制器）
图-1 计算机的组成 计算机的资源（硬件与软件）包括： 1 处理器 2 内存 3 中断 4 通道 5 信号 6 消息 1 2 3 4 是非消耗性资源，而 5 6 是消耗性的资源 计算机的结构： 系统软件： 计算机管理，维护 ，控制和运行以及对程序提供编译，装载，网络通信等服务工作 应用软件： 为某一类的应用需要而设计的程序，用户为解决特定问题而编制的程序或系统
操作系统OS第一章
程序C 程序 程序D 程序 调度程序 (b)四道程序运行情况 四道程序运行情况
操作系统引论
表示获得CPU 表示获得
多道批处理系统 (2)
需解决的问题
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ 处理机管理问题 内存管理问题 I/O管理问题 I/O管理问题 文件管理问题 作业管理问题
操作系统引论
1.2.4分时系统 1.2.4分时系统 分时系统的产生
分时系统（2） 分时系统（
分时系统在实现中的关键问题
٭ ٭ 及时接收：多终端卡、输入缓冲区 及时接收：多终端卡、 及时处理：交互作业应在内存、 及时处理：交互作业应在内存、响应时 间应短
操作系统引论
分时系统(3) 分时系统(3) 分时系统的实现方法
٭ ٭ ٭ 交互式作业直接进入内存 以分配时间片方式实现 类型： 类型： ▪ 单道分时系统 ▪ 具有前、后台的分时系统 具有前、 – 仅当前台无作业或在调进、出时，才运行后 仅当前台无作业或在调进、出时， 台批处理作业。 台批处理作业。 ▪ 多道分时系统 – 不需要调入、出开销。 不需要调入、出开销。
特征
٭ ٭ 多道性、无序性、调度性：作业调度、 多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度
缺点
平均周转时间长、无交互能力 平均周转时间长、
操作系统引论
图 1－ 4
I/O中断请求 中断请求 I/O中断请求 中断请求
用户程序 监督程序
启动I/O 启动
I/O完成 完成 结束中断
启动I/O 启动
I/O完成 完成 结束中断
操作系统引论
OS的主要功能 OS的主要功能(4) 的主要功能(4)
1.4.2 存储管理
٭目的：方便用户使用，且提高存贮器利用率 目的：方便用户使用， 一、内存分配 ٭静态分配： 静态分配： ٭动态分配：作业在内存中可移动 动态分配： ٭为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回 为此， 收功能