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1、操作系统 OperatingSystem三明学院数学与计算机科学系三明学院数学与计算机科学系 吕良智吕良智 2007年年课课 程程 简简 介介&操作系统是现代计算机系统中必不可少操作系统是现代计算机系统中必不可少的系统软件，控制和管理计算机的所有的系统软件，控制和管理计算机的所有资源，为用户提供种种方便，是用户开资源，为用户提供种种方便，是用户开发和使用软件不可缺少的支撑环境。发和使用软件不可缺少的支撑环境。&操作系统课程是计算机专业的一门专业操作系统课程是计算机专业的一门专业主干课程，主要研究操作系统的基本原主干课程，主要研究操作系统的基本原理和实现方法，是计算机专业学生的知理和实现方法，是
2、计算机专业学生的知识结构中重要的组成部分。识结构中重要的组成部分。课课 程程 简简 介介课程名称：课程名称：操作系统（操作系统（ Operating SystemOperating System ）教教 材：材：操作系统基础教程操作系统基础教程 厦门大学出版社厦门大学出版社教学方式：授课（教学方式：授课（ 57 ）+上机实习（上机实习（19）教学手段：多媒体教学教学手段：多媒体教学+黑板板书黑板板书考试类别：考试考试类别：考试参考教材：参考教材：1 1、计算机操作系统计算机操作系统，汤子赢，汤子赢2 2、操作系统设计与实现操作系统设计与实现，王鹏等译，电子工业出版社，王鹏等译，电子工业出版社3
3、 3、现代操作系统现代操作系统，陈向群等译，机械工业出版社，陈向群等译，机械工业出版社4 4、计算机操作系统教程计算机操作系统教程， 张尧学、史美林，清华大张尧学、史美林，清华大学出版社学出版社操作系统 OperatingSystem第一章第一章 操操 作作 系系 统统 概概 述述教学目的教学目的&操作系统（操作系统（Operating SystemOperating System，OSOS）在今天的计算机系统中举足轻重的系在今天的计算机系统中举足轻重的系统软件，就是在计算机发展链上从无到统软件，就是在计算机发展链上从无到有、从简单到复杂地逐步发展起来的有、从简单到复杂地逐步发展起来的&因此在
4、学习操作系统这门课之前，我们因此在学习操作系统这门课之前，我们要对操作系统这个学科的发展和整体情要对操作系统这个学科的发展和整体情况作一个了解况作一个了解本章重点本章重点 1 1）熟熟悉悉操操作作系系统统作作用用和和定定义义，了了解解操操作作系系统统的历史。的历史。 2 2）了了解解二二类类计计算算机机硬硬件件系系统统结结构构，熟熟悉悉现现代代操作系统的硬件基础操作系统的硬件基础通道和中断通道和中断。 3 3）熟熟练练掌掌握握多多道道程程序序设设计计技技术术的的概概念念，掌掌握握批批处处理理系系统统、分分时时系系统统及及实实时时系系统统三三种种操操作作系系统统基基本本类类型型，了了解解微微机机
5、操操作作系系统统、网网络络操操作作系系统和分布式操作系统。统和分布式操作系统。 4 4）掌掌握握操操作作系系统统并并发发性性、共共享享性性、虚虚拟拟性性和和异异步步性性等等特特征征，了了解解现现代代操操作作系系统统特特征征，熟熟悉悉操作系统功能操作系统功能。 第一章第一章 操作系统概论操作系统概论1.1 什么是操作系统什么是操作系统 1.2 操作系统的发展史操作系统的发展史 1.3 操作系统的功能和主要特征操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构操作系统的结构 1 1、计算机系统的组成、计算机系统的组成 11 什么是操作系统什么是操作系统 系统软件系统软件工具软件：工具软件：软、硬件检
6、测疹断程序软、硬件检测疹断程序应用软件：应用软件：CAD、MIS等自己开发的系统等自己开发的系统计算机计算机系统系统硬件硬件软件软件CPU储存器：内存、外存储存器：内存、外存（软硬盘、磁带机）（软硬盘、磁带机）输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等输出设备：显示器、打印机、绘图仪输出设备：显示器、打印机、绘图仪操作系统操作系统编译程序、编译程序、DBMS等等2 2、操作系统在计算机系统中的地位、操作系统在计算机系统中的地位 11 什么是操作系统什么是操作系统 紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）软件的共同环境
7、）11 什么是操作系统什么是操作系统3 3、引入操作系统的目标、引入操作系统的目标&有效性有效性（系统管理人员的观点）：（系统管理人员的观点）：管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程算机的工作流程&方便性方便性（用户的观点）（用户的观点）提供良好的、一致的用户接口，弥补硬件系提供良好的、一致的用户接口，弥补硬件系统的类型和数量差别统的类型和数量差别&可扩充性可扩充性（开放的观点）：（开放的观点）：硬件类型和规模、操作系统本身的功能和管硬件类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略、多个系统间的资源共享和互操作。理策略、多个系统间的资源共享和互操
8、作。11 什么是操作系统什么是操作系统4 4、操作系统的作用、操作系统的作用&从资源管理的观点从资源管理的观点OSOS作为资源管理器：作为资源管理器： OSOS的首要任务是管理计算机系统中硬件与软件资的首要任务是管理计算机系统中硬件与软件资源，使其得到充分而有效的利用：源，使其得到充分而有效的利用：1 1）跟跟踪踪资资源源状状态态：时时刻刻掌掌握握计计算算机机系系统统中中资资源源的的使使用用情况。情况。2 2）分分配配资资源源：处处理理对对资资源源的的使使用用请请求求，协协调调冲冲突突，确确定资源分配算法。定资源分配算法。3 3）回回收收资资源源：回回收收用用户户释释放放的的资资源源，以以便便
9、下下次次重重新新分分配。配。 4 4）保护资源）保护资源：负责对系统资源的保护，避免受破坏。：负责对系统资源的保护，避免受破坏。11 什么是操作系统什么是操作系统操作系统作为资源管理器的观点是目前人们对操操作系统作为资源管理器的观点是目前人们对操作系统认识的一个主要观点，根据此观点，人们将计作系统认识的一个主要观点，根据此观点，人们将计算机资源划分为四大类：算机资源划分为四大类： 1 1）处理机）处理机 2 2）存储器）存储器 3 3）I/OI/O设备设备 4 4）信息（程序与数据）信息（程序与数据） 相应可将操作系统分为四类管理器：相应可将操作系统分为四类管理器： 1 1）处理机管理）处理机
10、管理 2 2）存储管理）存储管理 3 3）设备管理）设备管理 4 4）信息管理（文件系统）信息管理（文件系统） 11 什么是操作系统什么是操作系统&从软件分层、扩允机器的观点从软件分层、扩允机器的观点虚拟机：虚拟机：提供硬件的高层界面提供硬件的高层界面( (虚拟机虚拟机),),取消硬件限制取消硬件限制1 1）操作系统提供无限的内存、无限的）操作系统提供无限的内存、无限的CPUCPU2 2）扩充机器，功能更强大，使用更方便）扩充机器，功能更强大，使用更方便【虚拟机】：使用户和程序员在不必涉及和了解硬件【虚拟机】：使用户和程序员在不必涉及和了解硬件工作细节的情况下能方便的使用计算机，而为用户所工作
11、细节的情况下能方便的使用计算机，而为用户所提供的一个等价的扩展计算机，称为虚拟计算机。提供的一个等价的扩展计算机，称为虚拟计算机。11 什么是操作系统什么是操作系统&从服务用户的观点从服务用户的观点OSOS用户与裸机间接口：用户与裸机间接口：操作系统为方便用户使用计算机提供了二级访问操作系统为方便用户使用计算机提供了二级访问接口：接口：1 1）命令接口）命令接口: :命令行、菜单式、命令脚本式、图形用命令行、菜单式、命令脚本式、图形用户接口户接口GUIGUI； 2 2）调用接口调用接口: :形式上类似于过程调用，在应用编程中形式上类似于过程调用，在应用编程中使用。使用。 3 3）图形接口：）图
12、形接口：图形用户界面图形用户界面GUIGUI，方便用户使用。方便用户使用。编程更为容易，软件可移植性增强；使用更编程更为容易，软件可移植性增强；使用更为方便。为方便。11 什么是操作系统什么是操作系统5 5、操作系统的定义、操作系统的定义操作系统操作系统是是有效地管理计算机系统中的各有效地管理计算机系统中的各种资源、合理地组织计算机系统中的工作流程、种资源、合理地组织计算机系统中的工作流程、方便用户操作的程序的集合方便用户操作的程序的集合。P2设置操作系统的目的就是设置操作系统的目的就是提高计算机系统提高计算机系统的效率，增强系统的处理能力，充分发挥系统的效率，增强系统的处理能力，充分发挥系统
13、的利用率，方便用户使用的利用率，方便用户使用。12 操作系统的发展史操作系统的发展史 操作系统发展的操作系统发展的主要动力是用户的需求主要动力是用户的需求，并随着计算机硬件技术、软件技术的发展而不并随着计算机硬件技术、软件技术的发展而不断发展完善。断发展完善。 1 1）提高资源的利用率和系统性能）提高资源的利用率和系统性能：计算机：计算机发展的初期，计算机系统昂贵，用作集中计算发展的初期，计算机系统昂贵，用作集中计算 2 2）方便用户：）方便用户：用户上机、调试程序，分散用户上机、调试程序，分散计算时的事务处理和非专业用户。计算时的事务处理和非专业用户。 3 3）硬件的发展：）硬件的发展：CP
14、UCPU的位宽度（指令和数据）的位宽度（指令和数据）、快速外存、新硬件、新技术的出现等。、快速外存、新硬件、新技术的出现等。 4 4）计算机体系结构的不断发展）计算机体系结构的不断发展。12 OS的发展史的发展史手工手工&1 1、手工操作、手工操作 （194619465050年代，电子管时代）年代，电子管时代）【特点】：【特点】：计算机资源昂贵计算机资源昂贵 ，没有操作系统，没有操作系统【工作方式】：【工作方式】：用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员；用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员；编程语言：为机器语言；编程语言：为机器语言；输入输出：纸带或卡片；输入输出：纸带或
15、卡片；【计算机的工作特点】：【计算机的工作特点】：用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低；用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低；CPUCPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；后，手工卸取纸带或卡片；CPUCPU利用率低；利用率低；【主要矛盾】：【主要矛盾】：机时浪费机时浪费资源利用率低资源利用率低用户独占全机的所有资源；用户独占全机的所有资源；12 OS的发展史的发展史手工手工2 2 脱机工作方式脱机工作方式输入设备输入设备卫星机卫星机磁带磁带输出设备输出设备卫星机卫星机磁带磁带主机主机
16、12 OS的发展史的发展史单道单道&2 2、单道批处理系统、单道批处理系统（ 50 50年代末年代末 6060年代中，晶体管）年代中，晶体管）【特点】：【特点】： 利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（作业由一个专门的监督程序（MonitorMonitor）自动依次处理。可使自动依次处理。可使用汇编语言开发。用汇编语言开发。【批处理中的作业的组成】：【批处理中的作业的组成】：用户程序用户程序数据数据作业说明书（作业控制语言）作业说明书（作业控制语言）【批】：【批】：供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中使用一组相同的系统软件（系统带）处理中使用一组相同的系统软件（系统带）12 OS的发展史的发展史单道单道 批处理方式可分为联机批处理和脱机批处理。批处理方式可分为联机批处理和脱机批处理。1 1）联机批处理）联机批处理用户提交作业：以纸带或卡片为介质；用户提交作业：以纸带或卡片为介质；操作员合成批作业：结果为磁带介质；操作员合成批作业：结果
