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1、操作系统基础（第三版 ）屠 祁、屠立德 编著清华大学出版社主讲人：上海交通大学计算机系 黄上腾课程目的和课程结构z了解OS的发展背景、操作系统的运行环境 、体系结构、主要的组成部分和系统范例 。z在了解OS的背景、基本概念和运行环境后 ，基本上按照OS的层次结构由内向外介绍 各组成部分的功能和工作原理。若从资源 管理的角度看，主要介绍处理器、内存、 外设和文件管理。第一章“引论”的主要内容 z操作系统所处的软、硬件运行环境 z什么是OS及其发展的历史 zOS的最基本的概念：多道程序、中断、独 立工作的外部设备 zOS的功能：方便的人机界面（操作员和程 序）、对系统资源的管理 zOS的类型：批处
2、理、分时、实时 z现代操作系统 zWINDOWS NT z习题系统概述 z计算机的硬件组织 y总线结构:单总线或双总线;以内存为核心(p.2,图1.2) y对大型机：独立工作的I/O通道+中断机构(图1.3);多 处理器 y对微机：通过CPU的I/O交换、内存和I/O之间的直 接交换(DMA)（图1.4)；多处理器结构(图1.5)z软件的层次结构(自下而上)：裸机、OS及虚拟机 、系统软件、实用程序和应用程序.(下层为上层 提供平台;上层为下层的使用提供方便或扩充下层 的功能虚拟机的概念.)计算机系统的层次观点裸机操作系统编译程序汇编程序装配程序调试程序装入程序编辑程序应用程序操作系统的形成和
3、发展z操作系统的定义：管理系统资源和方便用 户使用的系统程序 z操作系统的形成和发展 y人工操作的系统 y批处理系统 y多道程序分时系统：（多个程序同时留驻、 独立工作的外设、中断）+时间片轮转 y微机的发展和普及使微机的操作系统日趋增强 y其他系统：如实时、网络、分布操作系统从使用者的角度看操作系统的历史用户1用户2用户3用户n系统操作员操作系统资源1资源2资源3资源m批输入/输出 （磁带）机无OS批处理交互处理多道程序设计的概念z引入多道程序的背景：提高CPU的利用率 ；并进一步导致多种系统资源的并行工作 。z多道程序的概念：图1.8和表1.1z多道程序如何提高系统的利用率：表1.2两道作
4、业的运行情况用户程序A用户程序B监督程序磁盘操作磁带操作CPU在这 段时间无 用户程序 可以执行例：3个作业的执行要求 (单道时需30min;3道时需15min)作业业名JOB1JOB2JOB3作业类业类 型CPU型I/O型I/O型所需主存/KB5010080所需磁盘盘不用不用需要所需终终端不用需要不用所需打印机不用不用需要运行时间时间 /min51510多道程序与单道程序的平均资源利用率单道多道（三道） CPU利用率17%=5/(5+15+10)33%=(5/15)主存利用率33%=(50*(5/30)+100*(15/30) +80*(10/30)/25690%=(50+100+80)/2
5、56磁盘利用率33%=10/3067%=10/15打印机利用率33%=10/3067%=10/15全部作业完成时间 （min）30=5+15+1015吞吐量 （作业/h）6=3/(30/60)12=3/(15/60)平均周转时间 （min）18=(5+20+30)/310=(5+15+10)/3操作系统的功能和特性 z操作系统的功能z用户与计算机的界面:为用户提供良好开发环境（界面；开发工具；与DB的一体化；与通信和网络管理的一体化）操作员界面：命令式界面和图形用户界面应用程序界面 (API)z系统资源的管理者处理器管理：状态记录和分配内存管理：状态记录和分配，保护I/O管理：状态记录和分配，
6、优化调度文件管理：状态记录和分配，信息组织与使用，可靠性，保护与保密z操作系统的特性：并行性和共享性操作系统的类型z多道批处理：提高资源的利用率，但不交互 z分时：提高资源的利用率，交互，对用户的公平 性，用户的独占感觉 z实时：通常专用，对外部事件的及时响应，可靠 性，事件驱动型，前后台进程并存的“通用实时系 统”： z网络：共享资源，高效可靠的通信能力和多种网 络服务功能(如文件下载,远程登录,电子邮件)。 （OSI参考模型，见p.14,图1-9。 WINDOWS NT内装，以及与此相关的文件重定向和传输驱动 程序。）分时系统工作示意图CPU进程1进程2进程n现代操作系统z独占计算机、交互
7、(以GUI为主)、上网 z多机系统（以SMP为主）：可靠、灵活、 可扩 z操作系统设计技术： y微内核：通常仅把进程调度、中断处理和进程 通信放入 y多线程机制：同一进程中的线程共享程序资源 y对称多处理器(SMP) y分布式操作系统 y面向对象技术WINDOWS NT5.0框架系统服务登录进程OS/2客户Win32客户Posix客户安全子系统OS/2子系统Win32子系统Posix子系统内核硬件抽象层窗口管理图形设备 驱动程序I/O管理程序文件系统缓冲存储管理系统设备驱动程序网络驱动程序对象 管理 程序进程 管理 程序本地 过程 调用 功能虚拟 内存 管理 程序安全 调用 监视 程序用户态核心态保护子系统NT执行体系统服务WINDOWS NT简介z微内核结构z线程机制z对称多处理器SMPz面向对象设计技术习题z1.6 z1.8 z1.10 z1.11
