操作系统部分主要内容和方法
操作系统课程内容
操作系统课程内容1. 引言操作系统是计算机系统中非常重要的一个组成部分，它负责协调和管理计算机硬件与软件资源，为用户提供一个良好的计算环境。
在操作系统课程中，学生将学习操作系统的基本概念、原理和技术。
本文将介绍操作系统课程的常见内容，帮助读者对操作系统的学习内容有一个整体的了解。
2. 操作系统概述操作系统概述部分将介绍操作系统的定义、功能和目标。
学生将了解操作系统在计算机系统中的作用，以及操作系统具体做哪些事情。
3. 进程管理进程是操作系统中的一个核心概念。
进程管理部分将介绍进程的概念、特征和状态，以及进程调度和进程同步的基本原理和算法。
学生将学习如何使用操作系统提供的机制来管理和控制进程，以提高计算机系统的效率和资源利用率。
4. 内存管理内存管理是操作系统中另一个重要的部分。
在内存管理部分，学生将学习内存的层次结构、地址映射、内存分配和回收等概念和技术。
学生将了解操作系统如何管理和组织内存，以及如何提高内存利用率和系统性能。
5. 文件系统文件系统是操作系统中用于管理文件和目录的重要组成部分。
在文件系统部分，学生将学习文件系统的层次结构、文件的组织和管理方式，以及文件系统的缓存和缓存机制等内容。
学生将了解如何使用操作系统提供的文件系统接口来管理文件和目录，并学习文件系统的性能优化和故障恢复技术。
6. 输入/输出与设备管理输入/输出与设备管理是操作系统中用于管理计算机外部设备的部分。
在输入/输出与设备管理部分，学生将学习输入/输出的基本概念、输入/输出设备的分类和管理方式，以及操作系统如何提供输入/输出接口和设备驱动程序。
学生将了解操作系统如何管理和控制外部设备，并学习输入/输出性能优化和设备管理的技术。
7. 安全和保护安全和保护是操作系统设计中必须考虑的重要因素。
在安全和保护部分，学生将学习操作系统的安全和保护概念、机制和技术。
学生将了解如何使用操作系统提供的安全和保护机制来保护计算机系统和用户的数据安全。
操作系统原理及其实现方式
操作系统原理及其实现方式操作系统是计算机系统中的一个重要组成部分，它起着协调、管理和控制计算机硬件和软件资源的作用。
本文将详细介绍操作系统的原理以及实现方式，以便读者对操作系统有更深入的了解。
一、操作系统原理1.1 操作系统的定义操作系统是一个管理计算机硬件和软件资源的程序，它可以提供给用户和应用程序一个简单的接口，对资源进行管理和分配，以实现计算机系统的高效运行。
1.2 操作系统的功能操作系统具有以下基本功能：1)处理器管理：对处理器的分配和调度，确保每个任务都能得到足够的处理时间。
2)内存管理：对内存的分配和回收，以及进程的地址空间管理。
3)文件系统管理：对磁盘上文件的组织和访问进行管理。
4)设备管理：对输入输出设备的控制和分配。
5)用户接口：提供给用户和应用程序一个方便的操作界面。
1.3 操作系统的设计原则操作系统的设计遵循以下几个原则：1)简洁性：操作系统应该尽量简洁，去除冗余的功能，保证核心功能的高效运行。
2)可靠性：操作系统应该具有足够的容错能力，能够正确处理各种异常情况。
3)可扩展性：操作系统应该具备良好的扩展性，能够方便地添加新的功能和设备支持。
4)高效性：操作系统应该具有高效的资源管理和调度机制，以提高整个系统的运行效率。
二、操作系统的实现方式2.1 单任务操作系统单任务操作系统是最简单的操作系统形式，它只能处理一个任务，无法进行并发处理。
单任务操作系统的实现方式通常采用顺序执行的方式，即按照特定的顺序执行任务，并在任务完成后切换到下一个任务。
2.2 多任务操作系统多任务操作系统可以同时处理多个任务，具有并发处理的能力。
多任务操作系统的实现方式主要有以下几种：1)分时系统：将处理器的时间片分配给不同的任务，轮流执行，给用户一种同时运行多个任务的错觉。
2)多道程序系统：将内存划分为多个区域，每个区域存放一个程序，并同时加载多个程序到内存中，通过在程序之间进行切换实现多任务处理。
3)实时系统：针对实时应用的操作系统，具有对任务的响应时间有严格要求，需保证实时任务在规定的时间内完成。
操作系统课程的主要内容
操作系统课程的主要内容1、操作系统的发展，分类，特征，功能，结构，内核，多道程序设计，并发，处理机状态等等。
2、功能主要有：(1)处理机管理：可归结为进程管理，包括以下方面–进程控制。
创建进程，撤销进程，控制进程的运行状态转换。
–进程调度。
从就绪的进程队列中选择一进程并把处理机分配给它，设置现场并是指投入运行。
–进程同步。
设置进程同步信息，以协调系统中各进程的运行。
–进程通信。
负责进程间的信息交换。
–死锁。
死锁如何解决的各种方法。
–线程。
线程的实现方式，和进程的关系。
(2)存储管理：为多道程序的运行提供良好的环境，并提高利用率，包括以下方面：地址重定位。
实现逻辑地址到物理地址的转换。
存储分配。
为每道程序分配内存空间，并在作业结束后收回其所占用内存。
存储保护。
保证每道程序之间不能互相侵犯，尤其是不能侵犯操作系统。
存储扩充。
通过建立虚拟存储系统来实现内存逻辑上的扩充。
(3)设备管理：设备管理的主要目标是方便的设备使用、提高CPU与I/O设备利用率。
主要包括：缓冲管理：设立I/O缓冲区，并对缓冲区进行有效管理。
设备分配：按一定策略和设备使用情况，分配并回收设备。
设备处理：即设备驱动程序，实现CPU和设备控制器之间的通讯等。
设备独立性和虚拟设备：独立性指应用程序独立于物理设备，使用户编程与实际使用的设备无关，增强了可移植性。
虚拟设备指将低速的设备改造为高速的共享设备。
(4)信息管理（文件系统管理）：对用户文件和系统文件进行管理，解决文件资源的存储、共享、保密和保护。
包括以下方面：目录管理：为每一文件建立目录项，并对目录实施有效的组织与管理。
文件的读写管理和存取控制：解决信息安全问题。
系统设口令“哪个用户”、用户分类“哪个用户组”、文件权限“针对用户或用户组的读写权”。
文件存储空间管理：解决如何存放信息，以提高空间利用率和读写性能。
软件管理：软件的版本、相互依赖关系、安装和拆除等。
(5)用户接口目标是提供一个友好的用户访问操作系统的接口。
计算机操作系统内容详解
计算机操作系统内容详解计算机操作系统（Computer Operating System）是一种控制计算机硬件和软件资源、管理计算机系统运行的系统软件。
它是计算机系统的核心组成部分，为用户提供一个友好的操作界面，并且有效地管理计算机的各种资源和任务。
本文将对计算机操作系统的原理、功能以及主要类型进行详细的阐述。
一、计算机操作系统的原理计算机操作系统的原理在于有效地管理计算机的硬件和资源，并为用户提供友好的操作接口。
它通过与硬件设备交互，解析用户的指令和请求，并协调各个部件之间的工作，以保证计算机系统的正常运行和高效利用。
主要原理包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理。
1. 进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一，它负责管理和调度计算机中的各个进程。
通过进程管理，操作系统可以为每个进程分配合适的资源，并决定其运行顺序和优先级。
同时，它还负责处理进程之间的通信和同步，以确保各个进程之间的协作和互动。
2. 内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理计算机中的内存资源。
操作系统需要管理和分配内存空间，以满足不同进程的需求，并防止进程之间的内存冲突。
同时，它还需要进行内存回收和释放，以充分利用内存资源。
3. 文件管理文件管理是操作系统对计算机中存储设备进行管理的主要手段。
它负责文件的创建、读取、写入和删除等操作，以及文件的组织和存储管理。
通过文件管理，用户可以方便地对文件进行管理和使用。
4. 设备管理设备管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理计算机中的各种硬件设备。
包括对硬件设备的初始化、分配和调度等操作，以及对设备的故障处理和错误检测。
通过设备管理，操作系统可以协调各个设备之间的工作，提高系统的可靠性和稳定性。
二、计算机操作系统的功能计算机操作系统具有多种功能，它不仅仅是一个管理计算机资源的工具，更是为用户提供一种方便、快捷和安全的使用环境。
以下是计算机操作系统的主要功能概述：1. 资源管理计算机操作系统可以管理和调度硬件资源，包括处理器、内存、存储设备和输入输出设备等。
了解操作系统的组成与功能
了解操作系统的组成与功能操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和协调计算机硬件、软件和用户之间的交互。
它具有着复杂而庞大的功能和组成部分。
本文将介绍操作系统的基本组成和功能，帮助读者更好地了解操作系统的运作原理。
一、操作系统的基本组成操作系统由多个组成部分组成，主要包括内核（kernel）、文件系统、设备驱动程序和系统工具。
这些组成部分相互配合，共同组成了一个完整的操作系统。
1. 内核内核是操作系统的核心部分，负责管理系统的硬件资源并提供访问硬件的接口。
它是操作系统与硬件之间的桥梁，控制和分配计算机的处理器、内存、硬盘以及其他外部设备的资源。
同时，内核还具备调度任务、处理中断和异常处理等功能。
2. 文件系统文件系统是操作系统中负责管理和组织文件的部分。
它是一种将文件存储在磁盘上的机制，提供了对文件的读取、写入和删除等基本操作。
文件系统还维护了文件的目录结构、权限设置和磁盘空间管理等功能，使用户可以方便地存取和管理文件。
3. 设备驱动程序设备驱动程序是操作系统中的重要组成部分，它负责与硬件设备进行通信。
设备驱动程序通过控制和管理硬件设备的工作，向上层应用程序提供了访问和控制硬件设备的接口。
常见的设备驱动程序包括显卡驱动、打印机驱动和网络适配器驱动等。
4. 系统工具系统工具是操作系统提供给用户的一些辅助工具，用于管理和设置计算机系统的各项功能。
比如任务管理器、磁盘清理工具、网络设置工具等。
这些系统工具可使用户更方便地管理和操作计算机系统，提高了工作效率。
二、操作系统的基本功能操作系统具有多种功能，下面将介绍一些操作系统的基本功能。
1. 进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一。
操作系统能够同时管理多个进程，为每个进程分配所需的资源，并实现进程间的切换与通信。
通过进程管理，操作系统能够有效地利用计算机资源，提高系统的运行效率和稳定性。
2. 内存管理内存管理是操作系统对计算机内存的分配和管理。
它通过内存分页、虚拟内存等技术，实现了对内存空间的合理利用和分配。
操作系统原理及技术
操作系统原理及技术一、操作系统简介在计算机科学领域中，操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件。
它作为一种控制程序，管理计算机的所有资源，并向应用程序提供简单易用的环境。
操作系统是计算机系统中最核心的软件之一。
操作系统通常包括以下几个组件：内核、文件系统、网络协议栈、设备驱动程序、用户界面等。
其中，内核是操作系统的核心组件，负责管理计算机的各种硬件和低级软件资源。
文件系统则提供了对存储介质（如硬盘、U盘等）的管理，网络协议栈负责处理计算机与网络间的通信，设备驱动程序提供了对各种硬件设备的访问和控制，用户界面则提供了向用户展示和控制操作系统的界面。
二、操作系统的主要功能操作系统的主要功能可以归纳为以下几个方面。
1.进程管理进程是计算机中正在执行的程序，操作系统负责管理并协调进程之间的执行，以保证它们可以正确地协作完成任务。
在这个过程中，操作系统需要为每个进程分配资源，如内存、CPU时间等，并根据进程的优先级和资源需求进行调度。
内存是计算机系统中非常宝贵的资源，操作系统需要有效地利用和管理内存。
在多程序并发运行的情况下，操作系统需要为每个进程分配合适的内存空间，并保证进程之间不会互相干扰，同时还需要实现虚拟内存技术，以扩大内存的使用范围。
3.文件系统文件系统提供了对存储设备的管理，包括创建、删除、读取和写入文件等操作。
它还需要负责对存储设备进行格式化、分区等操作，以保证文件能够被正确地存储和读取。
4.设备管理设备管理是操作系统中非常重要的一个功能。
它需要负责对计算机硬件设备的控制和管理，包括输入/输出设备、网络设备、存储设备等。
操作系统需要负责分配设备资源，协调各个设备之间的使用，以及提供对设备驱动程序的管理。
5.网络通信计算机网络是信息时代的重要基础设施，而操作系统需要提供对网络协议的支持，以保证计算机之间可以进行高效可靠的通信。
为了实现这个目标，操作系统需要提供各种网络通信协议的支持，例如TCP/IP、HTTP等。
操作系统操作规范
操作系统操作规范第一点：操作系统的简介与功能操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中最基本的系统软件，它是计算机硬件和用户之间的接口，负责管理计算机的硬件资源和提供各种服务功能。
操作系统的主要功能包括进程管理、存储管理、文件管理、网络管理和用户接口等。
进程管理是操作系统的基础功能，主要包括进程的创建、调度、同步和通信等。
操作系统通过进程管理，有效地将CPU时间分配给各个进程，使计算机系统能够同时运行多个程序。
存储管理负责内存资源的分配与回收，保证程序的正确执行。
文件管理负责对文件进行组织、存储和检索，提供方便的用户接口。
网络管理负责计算机与其他计算机之间的通信与资源共享。
用户接口则是操作系统提供给用户的交互平台，使用户能够方便地使用计算机。
操作系统的设计和实现对计算机系统的性能和稳定性具有重要影响。
一个优秀的操作系统应具备良好的并发性、实时性、可靠性和可扩展性等特点。
常见的操作系统有Windows、Linux、macOS等，它们在不同的领域和应用场景中发挥着重要的作用。
第二点：操作系统的安装与配置操作系统的安装与配置是使用计算机系统的第一步，也是确保系统稳定性和安全性的关键环节。
以下是操作系统的安装与配置过程中需要注意的一些事项：1.硬件兼容性：在安装操作系统之前，首先要确保计算机的硬件配置与操作系统的要求相匹配。
不同的操作系统对硬件的要求不同，例如，Linux系统的硬件要求相对较低，而Windows系统对硬件的要求较高。
2.安装介质：操作系统的安装通常需要使用安装盘、U盘或网络安装等方式。
在选择安装介质时，要确保介质的可靠性和稳定性。
例如，使用正版的光盘或U盘进行安装，避免在使用过程中出现故障。
3.安装步骤：操作系统的安装过程一般包括启动安装程序、选择安装类型、分区与格式化硬盘、安装操作系统和配置系统设置等步骤。
在安装过程中，要根据提示进行操作，确保每一步的正确性。
操作系统知识框架
操作系统知识框架标题：操作系统知识框架正文：操作系统是计算机科学中重要的一门学科，它负责管理计算机的硬件和软件资源，为应用程序提供良好的运行环境。
本文将介绍操作系统的基本概念和主要功能，并对其内部结构和关键技术进行简要说明。
一、操作系统的基本概念操作系统是指控制和管理计算机系统硬件和软件资源的程序集合。
它提供了用户与计算机之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机并管理计算机资源。
操作系统有多种类型，如批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等。
二、操作系统的主要功能1.进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程，并管理进程之间的通信和同步。
2.内存管理：操作系统分配和回收内存空间，进行内存的保护和共享，以及虚拟内存管理等。
3.文件系统：操作系统负责管理文件和目录，提供文件的读写和保护机制。
4.设备管理：操作系统管理计算机的各种设备，包括输入输出设备和存储设备等。
5.用户界面：操作系统提供了不同的用户界面，如命令行界面和图形用户界面，以方便用户与计算机交互。
三、操作系统的内部结构操作系统的内部结构可以分为单体结构、层次结构和微内核结构等。
单体结构将所有功能集中在一个程序中，层次结构将功能划分为多个层次，而微内核结构则将核心功能放在内核中，其他功能以服务的形式提供。
四、操作系统的关键技术1.进程管理技术：包括进程调度、进程同步和进程通信等。
2.内存管理技术：包括地址映射、分页和分段等。
3.文件系统技术：包括文件组织、文件存储和文件保护等。
4.设备管理技术：包括设备驱动程序、设备分配和设备控制等。
在学习操作系统的过程中，我们需要了解操作系统的基本概念、主要功能、内部结构和关键技术。
只有建立清晰的知识框架，才能更好地理解和应用操作系统。
希望本文能够对读者有所帮助，提供一个简要的操作系统知识概览。
注：本文仅用于学习交流，未涉及任何侵权争议或不良信息。
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80386的寄存器体系
请求特权 级
=0 描述符在GDT中 =1描述符在LDT中
加载专用指令 LGDT mem48 LIDT mem48 LLDT reg16/mem16 LTR reg16/mem16
保护模式下的段描述符
保护模式下的段式寻址过程
保护模式下中断处理程序的定位过程
操作系统的定义
❖ 实现中断机制的要素
▪ 中断源；中断向量表
▪ 特殊指令：INT xx; IRET/IRETD;
▪
控制8259A专用指令STI/CLI
❖ 中断处理过程或步骤
▪ 保护现场(标志寄存器,CS,IP压栈;特定寄存器压栈);
▪ 根据中断源类型，查中断向量表，获取中断处理程序开始 地址;
▪ 长跳转移到中断处理程序;
保护模式的特点
❖ 采用了全新的、基于分段和分页内存管理技术； ▪ 可寻址4G的内存空间； ▪ 允Байду номын сангаас使用虚拟存储。
❖ 支持并发执行多任务； ❖引入特权级(privilege level/ring)的概念
▪ 共分四个特权级，即0级、1级、2级和3级； ▪ 第0级权限最大，常被作为系统内核代码段的
权级，具有实模式下代码的同等权限； ▪ 3级权限最小，常被作为用户级代码段的权级。
8000低0H增长。
ßSS
ßSS
▪ 空栈时，SP恰好在栈底，即栈顶与栈底重合。
▪ 压栈指令：push reg|内存单元地址|立即数 低▪地出址栈是压栈的反操作，指令为：pop xxx ▪ 压栈准 （备 假与执 设出行 ax的栈pu值s指h为令a3x5之 ）要前匹配对应准 （，备 假执 设且行 ax总的pu值是sh为后a3x5之 ）进后先出。
• 当前指令指针指向的内存中程序，被认为拥有机器控制 权。
▪ 任何计算机都拥有自己的一套基本指令系统，高级语言程 序最终需经专门的编译程序，翻译为基本机器指令。
8086指令系统
❖ 数据传送指令
方向位
指令编码示例
▪ MOV, PUSH/POP, IN/OUT, STOSB…
❖ 算术运算指令
1 0 0 0 1 0 D W MOD REG R/M
; 关闭中断 ; 发中断结束命令 ; 恢复现场
32位微处理机器
❖Intel8086 ▪ 16位CPU, 16位寄存器,16位数据总线； ▪ 20位地址总线，具有1MB的寻址能力。
❖Intel80386 ▪ 从80386开始，Intel家族的CPU进入32 位时代，具有32位地址总线，寻址能力 可达4GB 。 ▪ 有实模式、保护模式和虚拟8086(V86)三 种工作模式。
课程操作系统部分--主要内容安排
❖1 操作系统引论 ❖2 进程描述与控制 ❖3 存储管理 ❖4 进程同步与通信 ❖5 进程调度与死锁 ❖6 设备管理 ❖7
第1章 操作系统引论
1.1 计算机系统概观
▪ 计算机系统组成 ▪ 计算机的工作原理
补充部分必要的 微机原理知识
▪ OS的地位、目标和作用
1.2 OS的发展简史与趋势
❖是计算机系统的一个系统软件； ❖是一些具有如下功能的程序模块的集合：
8086的存储器组织模型(1)
FFFFFh
00000h
8086的存储器组织模型(2)
8086的存储器组织模型(3)
堆栈段(stack segment)的组织模型
❖ 堆栈是在存储器中开辟的、用来暂时保存数据的 一高个地址区域（段）。
8▪100堆0H栈段的0基0 址SS栈指底示，段中当前00单元位置栈底（栈 ▪栈 增 长顶 栈）底由设S在P12内20指存示高，ß地栈S址P底，栈地顶每址压值栈通1常次312250用(存B入P保一ß存S个P 字。栈)顶， 方 向SP=SP-2,即虽压栈的进行，堆栈地址由高向
❖ 控制转移指令
内存寻址模式：
▪ jmp,call/ret/retf, loop,in立t/i即re寻t址/ireMOtVdA,L,j8c8/Hjnc, jz/jnz,
jae/jnae,…
直接寻址 MOV AX, ES:[500H] 间接寻址 MOV BX, mvar[SI][DI]
❖ 处理器控制指令
冯•诺依曼计算机工作模型
❖ 诺依曼计算机工作模型或存储程序工作模型
▪ 存储器用来容纳程序和数据； ▪ 程序由指令组成，并和数据一起存储在计算机内存中。
• 指令按顺序、转跳和循环三种基本方式组织。 ▪ 机器一起动，就能按照程序指定的逻辑顺序把指令从存储
器中读出来逐条解释执行，自动完成程序所描述的处理工 作。 ▪ 指令指针（CS:IP）指示当前执行指令，执行完成指针会 自动调整到下一条指令。
1.3 OS的主要功能、特征与分类
1.4 研究OS的主要观点和方法
计算机系统组成
计算机系统组成
一种简明计算机组成模型（示意图）
8259A引脚
8086CPU引脚
Intel8086：16位CPU, 16位寄存器,16位数据总线， 20位地址总线，具有1MB的寻址能力。
8086内部结构
计算机系统组成
▪ 执行IRET，恢复原被中断现场。
用汇编语言实现中断
❖; 中断处理子程序
❖SERVICE PROC
FAR
❖
PUSHAD
❖
PUSH DS
❖
STI
❖
……
❖
; 中断处理程序主体
❖
……
❖
CLI
❖
MOV AL, 20H
❖
OUT 20H, AL
❖
POP DS
❖
POPA
❖
IRET
❖SERVICE ENDP
; 保护现场 ; 打开中断
MOV BX, DS:[SI]
▪ sti/cli, std/cld,hlt, clc/cmc/stc,…
中断与异常机制
❖ 程序执行过程中的强制转移，转到相应的处理程序
▪ 中断: 硬中断(8259A) 和 软中断(执行指令： int n)
▪ 异常：执行某条指令出现了异常，如被0除、NMI、溢出…
▪ 硬中断是异步、随机事件；而软中断与异常是同步事件；
▪ ADD,SUB,INC,DEC,MUL,DIV,….
❖ 逻辑和移位运算指令 操作码
字节/字
▪ AND,OR,XOR,NOT, T该E指S令T,有S两A个L操,S作H数L，,其…中至少1个是REG，
另一个可以是REG或MEM （R/M)
❖ 字符串运算指令
▪ Movs,cmps,lods/lodsR共/bM同(/3确lo位定d)+指sRwE令G,(第s2二位to字)+s节MbOD,(…3位. 寻址模式编码)