第一章操作系统引论
操作系统第一章详解(考研)精品PPT课件
第一章 操作系统引论
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。或者说，用户在OS帮助下， 能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和 运行自己的程序。
第一章 操作系统引论
(3) 图形、窗口方式：用户通过屏幕上的窗口和 图标来实现与OS的通信，并取得它的服务。（用户 接口）
第一章 操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
第一章 操作系统引论
2. OS作为计算机系统资源的管理者
计算机系统资源： 硬件：处理器
I/O软 件 物理接口
硬件 虚机器
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
第一章 操作系统引论
3. OS实现了对计算机资源的抽象
同样，可以再覆盖一层用于文件管理的软 件，由它来实现对文件操作的细节，并向 上提供一组对文件进行存取操作的命令， 方便用户对文件进行存取。
由此可见，OS是铺设在计算机硬件上的 多层系统软件，它们不仅增强了系统的功 能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，由 它们实现了对计算机硬件操作的多个层次 的抽象。
第一章 操作系统引论
外围机（卫星机）
外围机：专门用于与I/O设备打交道，完 成面向用户的输入输出（纸带或卡片）， 中间结果暂存在磁带或磁盘上。
第一章 操作系统引论
1.1.1 操作系统的目标
有效性：提高系统资源的利用率；提高系 统的吞吐量（指系统在单位时间内所完成 的总工作量）。
方便性：配置操作系统后可使计算机系统 更容易使用。
计算机操作系统题库及答案
第一章操作系统引论一．选择题1．操作系统是一种。
A．通用软件B．系统软件C．应用软件D．软件包答：B2．操作系统的管理部分负责对进程进行调度。
A．主存储器B．控制器C．运算器D．处理机答：D3．操作系统是对进行管理的软件。
A．软件B．硬件C．计算机资源D．应用程序答：C4．从用户的观点看，操作系统是。
A．用户与计算机之间的接口B．控制和管理计算机资源的软件C．合理地组织计算机工作流程的软件D．由若干层次的程序按一定的结构组成答：A5．操作系统的功能是进行处理机管理、管理、设备管理及信息管理。
A．进程 B. 存储器C．硬件 D. 软件答：B6．操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的。
A．利用率B．可靠性C．稳定性D．兼容性答：A7．操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。
A．速度B．利用率C. 灵活性D．兼容性答：B8．操作系统的基本类型主要有。
A．批处理系统、分时系统及多任务系统B．实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统C．单用户系统、多用户系统及批处理系统D．实时系统、分时系统和多用户系统答：B9．所谓是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。
A. 多重处理B．多道程序设计C. 实时处理D. 共行执行答：B10. 下面关于操作系统的叙述中正确的是。
A．批处理作业必须具有作业控制信息。
B．分时系统不一定都具有人机交互功能。
C．从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多。
D．由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源．答：A11. 如果分时操作系统的时间片一定，那么，则响应时间越长。
A．用户数少B．用户数越多C．内存越少D．内存越多答：B12．实时操作系统必须在内完成来自外部的事件。
A. 响应时间B．周转时间C．规定时间D．调度时间答：C13．分时系统中为了使多个用户能够同时与系统交互，最关键的问题是。
操作系统概论自考提纲
操作系统复习提纲第1章引论1.计算机系统组成硬件：中央处理器，存储器（主存和辅存），输入输出控制系统和各种输入输出设备构成软件：系统软件，支撑软件和应用软件。
2.操作系统的功能/本质从资源管理的观点出发，操作系统功能可分为：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理。
此外，操作系统还为用户提供了两类使用接口：程序员接口-“系统功能调用”和操作员接口-“操作控制命令”。
3.按照操作系统提供的服务，大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、微机操作系统、嵌入式操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统。
①批处理操作系统按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。
又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。
单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。
批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率。
②分时操作系统，这种系统中，一个计算机系统与许多终端设备连接，分时系统支持多个终端用户，同时以交互方式使用计算机系统，为用户在测试、修改和控制程序执行方面提供了灵活性。
分时系统的主要特点是同时性、独立性、及时性和交互性。
③实时操作系统能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并在严格的规定时间内完成处理，且给出反馈信号。
它是较少有人为干预的监督和控制系统。
实时系统对可靠性和安全性要求极高，不强求系统资源的利用率。
4.Unix，Linux特点Unix：通用的交互式分时操作系统。
特点：①短小精悍。
②具有可装卸的多层次文件系统。
③可移植性好。
④网络通信功能强。
Unix是目前惟一可以安装和运行在从微机、工作站、大型机到巨型机上的操作系统。
计算机操作系统课件汤子瀛完整版
第一章 操作系统引论
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。归纳起来可将资源分为四类：处理器、存储器、 I/O设备以及信息(数据和程序)。相应地，OS的主要功能也 正是针对这四类资源进行有效的管理，即：处理机管理， 用于分配和控制处理机；存储器管理，主要负责内存的分 配与回收；I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵；文 件管理，负责文件的存取、共享和保护。可见，OS确是计 算机系统资源的管理者。事实上，当今世界上广为流行的 一个关于OS作用的观点，正是把OS作为计算机系统的资 源管理者。
程 序 A I/O 完 成 程 序 A 再 被 调 度
程序 A
A完 成
程 序 B I/O 请 求
程序 B
程 序 B I/O 完 成
程 序 C I/O 请 求
C I/O 完 成 C 再 被 调 度
程序 C
程 序 D I/O 请 求
程序 D
调度 程序
(b ) 四 道 程 序 运 行 情 况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
第一章 操作系统引论
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(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。
(2) 系统调用方式。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系统调用，来操纵 计算机。
第一章 操作系统引论
用户 程序 监督 程序
第1章操作系统引论
行，而无需人工干预。
(2) 顺序性。磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各 道作业的完成顺序与它们进入内存的顺序相同。 (3) 单道性。内存中仅有一道程序运行，即监督程序每 次从磁带上只调入一道程序进入内存运行，当该程序完成或
发生异常情况时，才换入其后继程序进入内存运行。
操作系统原理——操作系统引论
操作系统原理——操作系统引论
开始 还有下 一个作业？ 否 停止 是 源程序 有错吗？ 否 运 行 目标程序 装 配 目标程序 是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
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图1-4 单道批处理系统的处理流程
操作系统原理——操作系统引论
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2．单道批处理系统的特征 (1) 自动性。磁带上的一批作业能自动地逐个地依次运
位。从而推动了OS的功能和性能也迅速增强和提高。
操作系统原理——操作系统引论
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4．计算机体系结构的不断发展
计算机体系结构的发展，也不断推动着OS的发展并产 生新的操作系统类型。 (1) 由单处理机系统发展为多处理机系统时，OS就由 单处理机OS发展为多处理机OS。
(2) 计算机网络出现后，网络OS应运而生，它不仅能
操作系统原理——操作系统引论
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第1章 操作系统引论
•课堂教学 •课后复习 •习题作业 •学习参考
操作系统原理——操作系统引论
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课堂教学
1.1 操作系统的目标和作用
1.2 操作系统的发展过程
1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计
操作系统原理——操作系统引论
(3) 图形、窗口方式。允许用户通过屏幕上的窗口和
图标来实现与OS的通信，并取得它的服务。
操作系统原理——操作系统引论
操作系统引论ppt
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第一章 操作系统引论
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(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。
(2) 系统调用方式。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系统调用，来操纵 计算机。
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图 标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
第一章 操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
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考研计算机操作系统学习笔记
第一章操作系统引论操作系统的定义：是计算机系统中的一个系统软件，管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，合理的组织计算机的工作流程，以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。
1.1操作系统的目标与作用1.目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性2.作用：a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c.实现了对计算机资源的抽象3.操作系统为用户提供三种类型的使用接口：1.命令方式；2.系统调用方式；3.图形、窗口方式1.2操作系统的发展过程无操作系统的计算机系统、批处理系统（单道、多道）、分时系统、实时系统1.单道批处理系统特征：自动性、顺序性、单道性。
多道批处理系统的优缺点：优点：资源利用率高、系统吞吐量大；缺点：平均周转时间长、无交互能力。
2.分时系统和实时系统的特征：分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性实时系统的特征：实时性、可靠性、安全性3.分时系统和实时系统的比较：a.及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似都以人所能接受的等待时间来确定，但实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的；匕交互性：实时信息系统虽然也具有交互性，但其交互性仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序，不像分时系统能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务；c.可靠性：分时系统虽然也要求系统可靠，但相比实时系统则要求系统具有高度的可靠性。
1.3操作系统的基本特性基本特性：并发性、共享性、虚拟技术、异步性1.4操作系统的主要功能操作系统的主要任务：为多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊的、高效的运行，并能最大程度的提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。
主要功能：处理机管理（进程管理、进程同步、进程通信、处理机调度）存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）设备管理（设备管理、设备分配、设备处理、虚拟设备）文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件读/写管理和保护）1.5操作系统与用户之间的接口：1.用户接口：供用户组织和控制作业的执行和管理计算机系统；2.程序接口：供编程人员使用操作系统提供的系统调用来请求操作系统提供服务。
操作系统-页面置换算法课件
第一章 操作系统引论
图5-3 利用最佳页面置换算法时的置换图
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第一章 操作系统引论
2. 先进先出(FIFO)页面置换算法 FIFO算法是最早出现的置换算法。该算法总是淘汰最先 进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以 淘汰。该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面 按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指 针，使它总是指向最老的页面。但该算法与进程实际运行的 规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如， 含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO算法并不能 保证这些页面不被淘汰。
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第一章 操作系统引论
图5-6 某进程具有8个页面时的LRU访问情况
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第一章 操作系统引论
2) 栈 可利用一个特殊的栈保存当前使用的各个页面的页面号。 每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出， 将它压入栈顶。因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号， 而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。假定现有一进程， 它分有五个物理块，所访问的页面的页面号序列为：
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第一章 操作系统引论
图5-4 利用FIFO置换算法时的置换图
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第一章 操作系统引论
5.3.2 最近最久未使用和最少使用置换算法 1. LRU(Least Recently Used)置换算法的描述 FIFO置换算法的性能之所以较差，是因为它所依据的条
件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反 映页面的使用情况。最近最久未使用(LRU)的页面置换算法 是根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。
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第一章 操作系统引论
5.3.1 最佳置换算法和先进先出置换算法 1. 最佳(Optimal)置换算法 最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的
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输入设备
外围机
磁盘
磁盘
主机
磁盘
磁盘
外围机
输出设备
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
2、脱机I/O方式
引入I/O机的概念，解决前者的缺点。
٭特点：
▪ 减少了CPU的空闲时间 ▪ 提高I/O速度。
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
二、单道批处理系统（OS雏形） 处理过程（图1-4）
虚 拟 机
操作系统 计算机硬件
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操作系统引论
一、操作系统是什么
计算机系统包括硬件系统和软件系统。
操作系统属于计算机系统软件系统中的系统软件，
是紧密接近硬件的第一层软件，是对硬件功能的首
次扩充，其他软件则是建立在操作系统之上的。
各种软件在操作系统的统一管理和支持下运行。
主要任务： 易于操作、保证效率、安全可靠、容易扩展
٭
٭ ٭
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特征
卡 片 阅 读 机
卡片
磁带机
打 印 机
IBM 1401
IBM 7094
IBM 1401
输入磁带 早期批处理系统
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输出磁带
操作系统引论
$END Data for program $RUN $LOAD Fortran program $FORTRAN $JOB, 10,429754 wang
操作系统引论
怎样学好操作系统？
用心
٭课前预习 ٭认真听课，做好笔记 ٭课后复习（及时消化） ，做习题巩固 ٭认真作业 ٭多看参考书、培养自学能力。
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操作系统引论
关于实践 在实践中学习操作系统 在实际的操作系统中验证课堂上讲授的内容 在实际的操作系统中找到课堂上没有讲授的内容 在实际的操作系统中验证自己的想法 在实际的操作系统中锻炼自己的能力
Learn OS concepts by coding them ！
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操作系统引论
参考网站 软考相关网站： / / 考研论坛： / / /
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操作系统引论
图1－4
开始 是 把下一个作业 的源程序转换 为目标程序
还有下一 个作业？
否
停止
是
源程序 有错吗？
否
运行目标程序
装配目标程序
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
四、多道批处理系统 1、基本概念
٭ 批处理：用户提交的作业先放在外存，并排成一个队 列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按照 一定的算法从该队列中选择一个或若干个装入内存。 多道：内存中同时驻留多个作业 多道程序设计：在计算机内存中同时存放若干道已开 始运行且尚未结束的程序，它们交替运行，共享系统 中的各种硬、软资源，从而使处理机得到充分利用. 多道引入的优点： ▪ 提高CPU利用率（图1-5） ▪ 提高内存和I/O设备利用率 ▪ 提高了系统吞吐量
٭ ٭
作为扩充机器
把覆盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机。 分层扩充。
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操作系统引论
3、 操作系统发展的主要动力 不断提高计算机资源利用率的需要 方便用户 器件的不断更新换代 计算机体系结构的不断发展
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
•无操作系统的计算机系统
•单道批处理系统（50年代）
用户
系统设计者
应用程序及实用程序 （系统调用，命令，图标，窗口） 操作系统 计算机硬件
图1－1 OS作为接口的层状示意图
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操作系统引论
2、操作系统的作用
٭ ٭ ٭ ٭
作为计算机系统资源的管理者
处理机管理：分配和控制处理机 存储器管理：分配及回收内存 I/O(Input/Output)设备管理：I/O分配与操作 文件管理：文件存取、共享和保护
٭解决效率和安全等的问题
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操作系统引论
操作系统的概念
从系统观点： 操作系统对计算机资源管理；这些资源 从用户观点： 包括硬件和软件。操作系统向用户提供了高 从软件观点： 操作系统是用户使用计算机的界面。操 级而调用简单的服务，掩盖了绝大部分硬件 作系统是用户与计算机硬件之间的接口，一 设备复杂的特性和差异，使得用户可以免除 操作系统是程序的集合。操作系统是直 般可以分为三种：命令方式，系统调用，图 大量的乏味的杂物，而把精力集中在自己所 操作系统在计算机系统中的位置：操作系统是计算 接和硬件相邻的第一层软件，它是由大量极 形界面 要处理的任务上。 机硬件的首次扩展。 其复杂的系统程序和众多的数据结构集成的。
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
脱机输出技术 当程序运行完毕或告一段落，CPU需要输出时，无须 直接把计算结果送至低速输出设备，而是高速地把 结果送到磁带上，然后在另一台外围机地控制下， 把磁带上的计算结果由相应的输出设备低速输出， 这大大加快了程序的输出过程.
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操作系统引论
图1-3脱机I/O示意图
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操作系统引论
以下哪些属于操作系统?
WORD EXCEL DOS TURBO-C FOXPRO AUTOCAD UNIX LINUX 一个C语言源程序 Macintosh CTSS Windows Server 2003 Windows 2000/XP
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操作系统引论
操作系统是什么
用户
系统设计者
应用程序及实用程序
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操作系统引论
为什么学习操作系统?
考研考证
考研 主要题型 统考只有两种题型：选择题和应用题，并且选择题 的分值分配为80，40小题每小题2分，应用题分值 为70分，共7题。 考试的范围 四科：包括数据结构（45），操作系统（35），计算 机组成原理（45）和计算机网络（25）。 考证 软考
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学习本章的目的是使学生建立起 OS的基本概念。 要求了解OS的引入和发展，理解多道程序设计技术， 掌握操作系统的功能和特征，了解分层式结构和微内 核结构。操作系统的特征是重点，理解多道程序环境 是难点。
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操作系统引论
1.1
操作系统的目标和作用
1.设计操作系统的目标
★
方便性 从一般用户的观点来说，配臵了OS以后，用户 可以通过OS提供的各种命令来使用计算机大大方便 了用户。 ★ 有效性 从资源管理的观点来说，配臵了OS以后，可使 CPU和I/O设备由于保持忙碌状态而得到有效的利用， 另外OS可合理的组织工作流程，从而进一步改善资 源利用率及提高系统的吞吐量。
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
1、人工操作方式
用户：用户既是程序员，又是操作员；是计算 机专业人员 编程语言：机器语言 输入输出：纸带或卡片
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
人工操作方式的特点: 特点: ☆ 用户独占全机 其他用户不能占有资源，资源利用率低. ☆ CPU等待人工操作 计算前，手工装入纸袋或卡片；计算后， 手工卸取纸袋或卡片，CPU利用率低.
•多道批处理系统（60年代） •分时系统（60年代） •实时系统（60年代）
• 80年代，微机及网络操作系统、分布式操作系 统、嵌入式操作系统
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
一、无操作系统时的计算机系统
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操作系统引论
1.2
操作系统的发展过程
1、人工操作方式
从第一台计算机诞生(1945年)到50年代中期 的计算机，属于第一代，这时还未出现OS.计算 机操作是由用户采用人工操作方式直接使用计算 机硬件系统，即由程序员将事先已穿孔(对应于 程序和数据)的纸带(或卡片)装入纸带输入机(或 卡片输入机)，再启动它们将程序和数据输入计 算机, 然后启动计算机运行.当程序运行完毕并 取走计算结果后，才让下一个用户上机.
学习的主要内容：
٭操作系统是怎样管理系统资源的。 ٭举例：银行家算法、调度算法、锁等
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操作系统引论
为什么学习操作系统?
为了专门的用途，科研人员不得不设计自己的操作系统，如 特定的监视控制系统。 需要对现有的系统进行改造，如嵌入式Linux系统。 用户为了完成特殊的软件设计任务，必须与操作系统内核作 深层次的交互。是学习和提高编制大型系统控制、处理程序 能力的必经之路。 操作系统中的很多概念、管理思想和技巧可以用到各行各业 中。 做好工作、找好工作的需要。 操作系统不仅是一门科学，还充满了哲理和艺术的魅力。 为后继课程打好基础。
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操作系统引论
纸上得来终觉浅， 绝知此事要躬行！ ——陆游
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操作系统引论
第一章
操作系统引论
第一章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
操作系统引论
操作系统的目标和作用 操作系统的发展过程 操作系统的基本特征 操作系统的主要功能 OS的结构设计
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操作系统引论
主要内容与知识点
知识点及要求：
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操作系统引论
操作系统概念（p9）
٭OS是控制和管理计算机硬件和软件资源， 合理地对各类作业进行调度以及方便用 户使用的程序集合。
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操作系统引论
操作系统学什么？ 操作系统课程的主要内容
٭从资源管理的观点出发，针对常见操作系统介绍 操作系统的基本概念、基本技术、基本方法（基 本原理及一些算法），主要是操作系统的管理功 能。
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操作系统引论
二、操作系统做什么
在任何用户程序运行过程中负责完成与硬件有关、 与应用无关的工作。 ٭启动和终止程序。