操作系统演示教学

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1、,Page 1,2020/8/9,操作系统,刘 刚 13796683635 21#523室,Page 2,2020/8/9,课程性质与教学目的 基本要求 课程主要内容 学分及学时分配 参考书目 前期课程及后续课程,操作系统课程简介,Page 3,2020/8/9,操作系统是现代计算机最重要的大型系统软件之一 作用 对计算机系统进行统一的调度和管理 提供各种强有力的系统服务 为用户创造灵活而又方便的使用环境 操作系统这门课程主要讲述操作系统和系统软件的工作原理，包括进程管理、存储管理、I/O设备管理、文件管理。通过本课程的学习，使学生了解并掌握计算机系统中的五大类型，资源管理的基本技术、方法，从

2、而更好地理解操作系统和系统软件的工作原理。,课程性质与教学目的,Page 5,2020/8/9,通过本课程学习，学生应在知识和技能两方面达到要求： 知识方面掌握操作系统，主要包括：计算机资源管理的总体思路、进程管理、存储管理、I/O设备管理、文件管理。要求学生掌握资源管理系统软件的综合性能评价的方法，理解不同资源管理的基本功能、方法。 技能方面根据掌握的操作系统知识对系统软件进行分析，并进行进程调度、存储管理、I/O设备调度等相应算法的设计及实现。,基本要求,Page 6,2020/8/9,课程性质与教学目的 基本要求 课程主要内容 学分及学时分配 参考书目 前期课程及后续课程,操作系统课程简

3、介,Page 7,2020/8/9,课程主要内容,操作系统引论 进程管理 处理机调度与死锁 存储器管理 设备管理 文件系统 操作系统接口（略讲）,操作系统的功能 管理系统软硬件资源 扩展计算机的功能 向用户提供服务,Page 8,2020/8/9,课程性质与教学目的 基本要求 课程主要内容 学时及学时分配 参考书目 前期课程及后续课程,操作系统课程简介,Page 9,2020/8/9,学分及学时分配,学时：课程讲授学时64 合计：64学时,Page 10,2020/8/9,课程性质与教学目的 基本要求 课程主要内容 学时及学时分配 参考书目 前期课程及后续课程,操作系统课程简介,Page 11

4、,2020/8/9,参考书目,操作系统原理，苏开根等，武汉大学出版社 操作系统，冯耀霖，杜舜国，西安电子科技大学出版社 操作系统与习题解析，李春保，清华大学出版社 操作系统概念，美Abraham Silberschatz,Peter Baer Galvin,Greg Gagne著，郑扣根译，高等教育出版社,Page 12,2020/8/9,课程性质与教学目的 基本要求 课程主要内容 学时及学时分配 参考书目 前期课程及后续课程,操作系统课程简介,Page 13,2020/8/9,前期课程及后续课程,前期课程 高级语言程序设计 数据结构,Page 14,2020/8/9,第一章 操作系统引论,操

5、作系统,计算机软件与理论教学团队 刘 刚 ,Page 15,2020/8/9,第一章 操作系统引论,提出问题： 计算机系统资源由谁来管理？ 计算机系统如何执行程序？ 计算机系统如何为用户提供服务？ 计算机操作系统是什么？ 如果让你设计操作系统，你如何设计？ OS的地位和作用简单的说，操作系统是计算机系统的核心，是唯一的控制和管理整个计算机系统硬件的软件,Page 16,2020/8/9,第一章 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 操作系统的结构设计,Page 17,2020/8/9,操作系统的目标和作用,操作系统的目标 操作系统的作用

6、 推动操作系统发展的主要动力,Page 18,2020/8/9,计算机系统层次结构,计算机系统的组成,Page 19,2020/8/9,操作系统的地位,紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）,Page 20,2020/8/9,操作系统的目标,方便性（用户的观点） 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，使计算机更容易使用 有效性（系统管理人员的观点） 使CPU、I/O设备和存储空间得到有效利用；管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程 可扩充性 OS应采用层次化结构，以便于增加新的功能层次和模块，并能修改老的功能层次和模块 开放性 遵循标准规范

7、，方便地实现互连，实现应用的可移植性和互操作性,Page 21,2020/8/9,操作系统的目标和作用,操作系统的目标 操作系统的作用 推动操作系统发展的主要动力,Page 22,2020/8/9,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 系统方式 命令行 菜单式 命令脚本式 系统调用 形式上类似于过程 OS作为接口的示意图 调用，在应用编程中使用 图形用户接口 图形、窗口等,Page 23,2020/8/9,OS作为计算机系统资源的管理者,计算机的硬件资源包括处理机、存储器、I/O设备及数据和程序等 管理的内容：资源的当前状态（数

8、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） 处理机管理 存储器管理 I/O设备管理 文件管理,Page 24,2020/8/9,2. 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：_、_、_以及_。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： 1. 处理机管理， 用于分配和控制处理机； 2. 存储器管理，主要负责内存的分配与回收； 3. I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵； 4. 文件管理，负责文件的存取、共享和保护。,处理器,存储器,I/O设备,信息(数据和程序),Pa

9、ge 25,2020/8/9,OS用作扩充机器,OS是扩展机(extended machine)/虚拟机(virtual machine) 将覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机 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） 合理组织工作流程：作业管理、进程管理,操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，程序模块的集合，资源管理和用户接口功能,OS能把一台“裸机”改造成功能更强大、用户使用更方便灵活、更安全可靠的虚拟机,裸机,I/O设备管理软件,文件管理软件,窗口软件,Page 26,2020/8/9,操作系统的目标和作用,操作系统的目标 操作系统的

10、作用 推动操作系统发展的主要动力,Page 27,2020/8/9,推动操作系统发展的主要动力,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 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） 器件的发展 CPU的位宽度（指令和数据）、快速外存 计算机体系结构的发展 从单处理机到多处理机；从单机到网络,Page 28,2020/8/9,操作系统举例,MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows 2000, Windows Me,

11、Windows XP, Windows 2003, Windows Vista, Windows 7 UNIX: BSD, SRV4, OSF1, SCO UNIX, AIX, Solaris, Linux NOS: Novell Netware RTOS: VxWorks, pSoS, Nucleus,Page 29,2020/8/9,操作系统举例,UNIX家族及类UNIX系统 BSD FreeBSDNetBSDOpenBSD Sun SolarisSCO UNIXDarwinMINIXLinux,Page 30,2020/8/9,操作系统举例,UNIX家族及类UNIX系统 1969年，在A

12、T 另一部分是内核，用来处理客户和服务器之间的通信 所有这些服务器(进程)都运行在用户态。 当有一用户进程(现在称为客户进程)要求读文件的一个盘块时，该进程便向文件服务器(进程)发出一个请求 内核来接收客户的请求，再将该请求送至相应的服务器；同时它也接收服务器的应答， 并将此应答回送给请求客户；内核还有与硬件直接相关的一些功能,Page 138,2020/8/9,面向对象的程序设计技术(Object-Orientated Programming),对象 是指在现实世界中具有相同属性、服从相同规则的一系列事物的抽象，而把其中的具体事物称为对象的实例 OS中的各类实体如进程、线程、消息、存储器等，

13、都使用了对象这一概念,Page 139,2020/8/9,面向对象技术的优点,可修改性和可扩充性 由于隐蔽了表示实体的数据和操作，因而可以改变对象的表示而不会影响其它部分， 从而可以方便地改变老的对象和增加新的对象 继承性 继承性是面向对象技术所具有的重要特性。继承性是指子对象可以继承父对象的属性，这样，在创建一个新的对象时， 便可减少大量的时空开销 正确性和可靠性 由于对象是构成操作系统的基本单元，可以独立地对它进行测试，这样，比较易于保证其正确性和可靠性，从而比较容易保证整个系统的正确性和可靠性,Page 140,2020/8/9,OS设计原则,可维护性：容易修改与否称为可维护性 改错性维

14、护：改正已发现的错误； 适应性维护：修改软件，使之适应新的运行环境（硬件环境和软件环境）；如：操作系统的移植。 完善性维护：增加新功能； 可靠性 正确性：正确实现所要求的功能和性能； 稳健性：对意外（故障和误操作）作出适当的处理； 可理解性：易于理解，以方便测试、维护和交流； 性能：有效地使用系统资源；尽可能快地响应用户请求；,Page 141,2020/8/9,现代操作系统的特点,微内核结构 只给内核分配最基本的功能，可简化实现，提供灵活性 多线程 把执行一个应用程序的进程划分成可以同时运行的多个线程。提高程序的执行效率。 对称多处理 有多个处理器共享同一个主存储器和I/O设备，可以执行相同

15、的功能。提高并行性、可靠性 分布式操作系统 面向对象设计 提高模块独立性，便于扩展,Page 142,2020/8/9,目前常用的操作系统,Microsoft公司的操作系统产品 UNIX家庭 OS/390 由软件中的操作系统：LINUX,Page 143,2020/8/9,目前常用的操作系统,微软Windows操作系统 1983年10月，PC机竞争厂家的图形界面相关产品上市 面对市场压力，比尔.盖茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系统 然而宣布容易，交货就不简单了，Windows交货期的灾难，成了当年计算机界的笑柄 直到1985年11月20日，Windows 1.0才正式上市

16、,Page 144,2020/8/9,目前常用的操作系统,Windows的历史记录 Windows在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货次数最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多 不过几年之后，Windows终于创造了销售成绩最佳的历史记录 1992年4月，推出Windows 3.1, 1993年5月，发表Windows NT Windows 95，Windows CE，Windows 98，Windows 2000，Windows XP,.net 个人计算机采用Windows占90以上，微软公司成了垄断PC行业的同义词,Page 145,2020/8/9,目前常用的操作系统,UNIX UNIX是现代操作系统的代表。Unix运行时的安全性、可靠性以及强大的计算能力赢得广大用户的信赖 促使UNIX系统成功的因素： 首先，由于UNIX是用C语言编写，因此它是可移植的，UNIX 是世界上唯一