第1章操作系统引论1

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1、操作系操作系统统主讲主讲 刘霞林刘霞林13991889150拈揍年掺夕堤芯颊造蹿斥阴舆箔廷膊傻赃癸迎睦荤殆氛恃录帧骂冤佯眺堕第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1教材教材计算机操作系统教程 徐甲同 西安电子科技大学出版社参考教材参考教材计计算机操作系算机操作系统统 汤汤子瀛子瀛 西安西安电电子科技大学出版社子科技大学出版社操作系操作系统统教程教程 孟孟庆庆昌昌 西安西安电电子科技大学出版社子科技大学出版社操作系操作系统统教程教程 王素王素华华 人民人民邮电邮电出版社出版社计计算机操作系算机操作系统统教程教程 张尧张尧学学,史美林史美林 清清华华大学出版社大学出版社操作系操作系统设计统设计与与

2、实现实现 王王鹏鹏等等译译 电电子工子工业业出版社出版社现现代操作系代操作系统统 陈陈向群等向群等译译 机械工机械工业业出版社出版社做匈垒绩轧磋阔销眯麓崎管惟委挨雷堆委醋叮改葵遭离俭境满傅坛丫影瞅第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1第一章 操作系统引论蒲酋聚仰臼氨亢挺他熏硕创荚流宛丹夹颗承玲彼癣证兴玛慎见妨磕软扶缎第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1单机操作系统 1）MSDOS：Intel x86系列的PC机上的最早的操作系统，微软公司产品，曾经统治了整个操作系统领域，现在已逐渐被自家兄弟WINDOWS 9x系列所代替，现在除了一些低档机外已不多见。 2）Windows 9x：微软公司

3、产品，从Windows 3.x发展而来，现在是基于Intel x86系列的PC机上的主要操作系统，也是现在个人电脑中装机量最大的操作系统。面向桌面、面向个人用户。 3）Mac OS：苹果公司所有，界面友好，性能优异，但由于只能运行在苹果公司自己的电脑上而发展有限。但由于苹果电脑独特的市场定位，现在仍存活良好。 一、常见的操作系统见音恿直暖捕开汉听蔓傅塘讥奏攒铆涣烃而片兴勘欲旨道炒鲁花挂骑靖货第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1网络操作系统 4）UNIX系列：UNIX可以说是源远流长，是一个真正稳健、实用、强大的操作系统，但是由于众多厂商在其基础上开发了有自己特色的UNIX版本，所以影响了整

4、体。在国外，UNIX系统可谓独树一帜，广泛应用于科研、学校、金融等关键领域。但由于中国的计算机发展较为落后，UNIX系统的应用水平与国外相比有一定的滞后。 5）Windows NT系列：微软公司产品，其利用Windows的友好的用户界面的优势打进服务器操作系统市场。但其在整体性能、效率、稳定性上都与UNIX有一定差距，所以现在主要应用于中小企业市场。 6）Novell Netware系列：Novell公司产品，其以极适合于中小网络而著称，在中国的证券行业市场占有率极高，而且其产品特点鲜明，仍然是服务器系统软件中的长青树。束栅抗措览甸言侣斥侵偶拴曹诬惧沃断柠兵域讣犀惭光驳芜抒久桂骤奈菱第1章操作

5、系统引论1第1章操作系统引论17）Linux Linux是一个类unix系统，诞生于1991年，之后借助于互联网，在全世界计算机爱好者的共同参与下，现以成为全世界使用最多的类unix操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。 谱抢毕蒋襄礁恼痹喀飘肢蕴弹滩之炬舀仆增首淤银精砚腥舅占趟虱阁袭忿第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1二、为什么要学习操作系统？更深入地理解计算机系统，对计算机系统的准确理解是进行软件开发的基础。学习操作系统这个大型系统软件的设计思想、编程技巧以及对算法的合理应用。编写自己的操作系统或对已有的操作系统进行修改。操作系统的设计与开发是核心技术，掌握了这门核心技术对于我国的自主创

6、新，对于我国的政治、经济、国防等领域的信息安全有至关重要的意义。 口可子赏奎鼓过矗饥居熙姓精嘘屉乡来喷倘烁硝产绷膏氨崎无游巷掺务呜第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1三、操作系统能做什么？#include int main() printf(“hello world!”);废证谅剪棘误羊蘑迎斡耿足溅拄眷螟低卧堪惯裔螺浴束讥棕撤静牡棠郎叛第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1（假设以上程序以编译链接）用户在命令行中输入hello，并回车;操作系统为hello程序创建进程：为该进程分配内存空间，把程序的代码和数据调入内存，创建用户栈，堆等资源，记录用来管理进程的各种信息;把进程设为就绪状态，

7、等待调度程序的调度(获得CPU以执行);调度程序调度到该进程，从（该程序）的第一条指令处开始执行;将printf转换成具体的系统调用，由系统调用访问显示终端这个设备，并把参数“hello word!”送往显示终端。深吐贷慑营试评芽愧平畜氧醋卑买菏儿皑航衙拦汀祁炔九峙叶髓嘴挂蕴海第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1显示终端的驱动程序接收用户发来的命令和参数，把它们转换成设备能识别的I/O命令，将I/O命令传给设备控制器，“hello world!”传给显示存储器，启动显示设备;显示设备在设备控制器的控制下输出字符串“hello world!”。讯口艰勃烦诱殿郊振惜域气构称布龙走独痢亿津愤江缺

8、批千蚀谍侍晶宿滨第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1四、操作系统是什么操作系统是最基本的系统软件，它控制计算机的所有资源，合理地组织计算机工作流程，为应用程序的开发和用户的使用提供支持。硒剖数淫妆停术谦肾荧堂魂票它呻脏呀郧票挠齿澄陋艰夜狸哮放呻椅剪汲第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1五、操作系统的作用用户与计算机硬件之间的接口 可通过三种方式访问使用计算机： 命令方式：操作系统提供了一组联机命令，用户通过键 盘输入有关命令，来操纵计算机。 系统调用方式：用户在应用程序中调用系统调用。 图形方式:用户通过鼠标、菜单、对话框等方式来操纵计 算机。骇嘎装磐坷哀混纪吟茨慨吁囱侮饥勾紧钙愈吾贴

9、渴元达缕膳削蝎方雇黎赌第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1系统资源的管理者 硬件资源：CPU,存储器（内、外存、移动存储），I/O设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）。 软件资源：文件、数据结构、变量等。挫推趋砌度噬问注砾荐匡寥勃肛碳机巍将锯乖袖孤号惧嫉餐潞坠烤轿厅夫第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1扩充机器 操作系统操作系统可以提供虚拟计算机（VirtualMachine）。许多年以前，人们就认识到必须找到某种方法把硬件的复杂性与用户隔离开来，经过不断的探索和研究，目前采用的方法是在计算机裸机上加上一层又一层的软件来组成整个计算机系统。在操作系统操作系统中，类似地把硬件细节隐藏并把

10、它与用户隔离开来的情况处处可见，例如：I/O管理软件、文件管理软件、窗口软件向用户提供了一个越来越方便使用I/O功能的方法。所以，当计算机上覆盖了操作系统操作系统后，便为用户提供了一台功能显著增强，使用更加方便，效率明显提高的机器。 点疏大射髓赤颧夺臀恍鬼眯唉挺捐佯拍乖唾仁评镶肪式掇偷锑染腐庭地诀第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1六、操作系统的发展操作系统随着计算机的发展而发展 1.第一代计算机（1945-1955）：真空管和插件板40年代中期，美国哈佛大学、普林斯顿高等研究院、宾夕法尼亚大学的一些人使用数万个真空管，构建了世界上第一台电子计算机。开启计算机发展的历史。程序设计使用机器语

11、言，通过插板上的硬连线来控制其基本功能。 典型代表ENIAC. 占地170m2, 30T, 140KW, 18000个电子管, 6000个开关, 7000个电阻, 10000个电容, 50万条线, 5000次加法/秒苑刀奄织绎睁膘笺咳糟避雕析街抑积竹销肥略俗掘弯磺癣输宿雍澈螟号患第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1 2.第二代计算机（1955-1965）：晶体管和批处理系统 这个时期计算机越来越可靠，已从研究院中走出来，走进了商业应用。但这个时期的计算机主要完成各种科学计算，第二代计算机主要用于科学与工程计算。使用FORTRAN与汇编语言编写程序。在后期出现了操作系统的雏形：FMS（FOR

12、TRAN监控系统）和IBMSYS（IBM为7094机配备的操作系统） 批毡懊批至笆缓搐萨宛灾豢盅阴忠唤沪诫溪劳勉卫伤组妒祭适葵授赶能浊第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1 3.第三代计算机（1965-1980）：集成电路芯片和多道程序 IBM公司为了将科学运算和商业应用这两种应用统一起来，试图研制System/360系统。 与这个计划配套，IBM公司组织了OS/360操作系统的开发，然而复杂的需求，以及当时软件工程水平低下使得OS/360的开发工作陷入了历史以来最可怕的“软件开发泥潭”. 60年代未，计算机科学家Ken Thompson，在一台PDP-7机器上开发出了一套简化的、单用户版的

13、MULTICS。后来导致了UNIX操作系统的诞生。层档站阂暮敬宣诵磨鸵跟蜀寺蛋遇竹涂击奸茵冯信潮夺斟咨铀釜布咆丢邵第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1 4.第四代计算机（1980-今）：大规模集成电路计算机 Intel公司凭借个人计算机的成功，成为了当今微处理器的老大。 同时善于抓住时机的微软公司的总裁比尔盖茨适时地进入了这一领域，用购买来的CP/M摇身一变成为MS-DOS，并凭借其成为个人计算机操作系统领域的霸主。 虽然是苹果公司在GUI方面先拔头筹，但由于苹果公司的不兼容、不开放的市场策略，未能扩大战果，这时微软又适时地进入了GUI方面，凭借WINDOWS系统再次称雄！ 夹挛髓风肤缴岛

14、闲杆汞招只幢遥够拴挡持锑鞍哦弧搓株模夸椅遂懦拘影孽第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1七、操作系统的分类单用户操作系统单用户操作系统 一台处理机上支持一个用户程序的执行，系统的全部资源都提供给该用户使用。例如MS-DOS.腹机烦幸璃肉跟独俯拇欲皋幕靶夹耗棠叙谩蔷格弘引琴埃混示胺避瞒芳根第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1七、操作系统的分类单道批处理系统单道批处理系统 用户把程序(卡片)交给系统管理员,他把一批作业以脱机方式输入到磁带上,在常驻监督程序(Moniter)控制下使这批作业一个接一个连续处理。 批处理过程：重复地进行装入程序、运行、打印结果、撤出。戏纂悼训贸抓松涎巳没竿唐空序

15、培跌衫棕版裸阀妓晋瀑样哥轩炭淖仑狞暑第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1典型的单道批处理系统：FMS(Fortran Monitor System)即Fortran监督系统；IBM/7094机上的IBM操作系统IBSYS。它们由监控程序、特权指令、存储保护和简单的批处理构成。 拨懒怜您株朝逗成按摆履瘁冗慈或返课亢糯垛拦希艺陡模羌枝踞斟烷豹诗第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1多道批处理系统多道批处理系统在磁盘上多个作业排成“后备队列”。多道程序技术 内存中同时有多个作业。选择(调度)若干作业装入内存(存储管理)。 当运行的作业遇到I/ O请求时, 切换(调度)至内存中的另一个作业并运行

16、之。 优点: 多道程序共享资源,资源利用率高。 系统吞吐量大,系统开销小。 缺点: 作业平均周转时间长,无交互能力。球吾禹屿笨烦签学鸟愿祸豪瘁巾门煽沁笼衔锯店馆冶绸赃翰非燕热拼莽嫁第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1单单道：道：用户程序监督程序I/O操作I/O请求启动I/OI/O完成I/O请求多道：多道：程序A程序B程序C调度程序A:I/O请求 A:I/OB:I/O请求B:I/OC:I/OA:完成ttC:I/O请求蓑区娠海牡聪授螟峭皂此当验灸援抚仑筑前甫扛它祭啊哲取堆哦腿丑卖疵第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1 推动单道批处理系统向多道批处理系统发展的主要动力： 提高资源利用率和系统

17、吞吐量。驻宝赏旧吼荔伟有兔梁糯赠叉喊怖茄悼止畸咎槐途侈抡咆氮吗央旦蚌赋诀第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1多道系统要解决的问题： （1）同步与互斥问题：多道程序共享计算机系统的资源，既有对资源的竞争问题，还必须互相同步。 （2）内存的扩充：随着内存中程序数的增加，出现了内存不够用的问题，提高内存的利用率也成为关键。 （3）程序间的保护问题：多个程序应该互不干扰地执行。 （4）出现了处理机管理，存储器管理，I/O设备管理，文件系统管理，作业管理等问题。乎退汾鸽包桌仑亚汇任赶布貌创炙憨蓄渤浴绝坷澄彝荚关尚企惕阉帧摸颜第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1分时系统分时系统 条泡呸煤解丑雷立易

18、置戌涅醇舅猜僚挠嘻锗柏陈扼巷竟谤钓碧望抠欧护更第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1分时系统的原理在一个计算机系统中多个用户轮流使用同一计算机，分时的时间单位称为“时间片”。每个作业运行一个时间片后，就把处理机交给下一个作业，如此往复，直到全部作业运行完毕。恒掘型膊颇禾禽逗诈莲敢茎响橇甸互党权梦略寅睫坊垮梁怀泉捂骄场渝察第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1 产生的原因：用户的需要产生的原因：用户的需要 （1）人机交互。希望对计算机系）人机交互。希望对计算机系统能够边运行边修改。统能够边运行边修改。 （2）共享主机的资源。多个用户共）共享主机的资源。多个用户共同使用主机，并且每个用户感觉不

19、到同使用主机，并且每个用户感觉不到其它用户的存在。其它用户的存在。 （3）便于用户上机。希望通过自己）便于用户上机。希望通过自己的终端通过网络使用远端的主机，而的终端通过网络使用远端的主机，而不是用户亲自把作业送到机房。不是用户亲自把作业送到机房。车寄报纤婶构枫已鲤则陋沥馏桶浪十砸汽帧堂吗其蚁袍轮钎胁烬霞寨杰背第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1分时系统的特点：分时系统的特点：1)同同时时性。若干用性。若干用户户可以同可以同时时使用同一个系使用同一个系统统的的资资源；源；2)独立性。每个用独立性。每个用户户都都认为认为只有自己在使用只有自己在使用计计算机；算机；3)及及时时性。用性。用户户

20、的的请请求能得到及求能得到及时时响响应应；4)交互性。交互性。这这是分是分时时系系统统最重要的特点。最重要的特点。躬巨吊魄涤扣佩儿将甜亿间坟愤舱憋忻描掉谜氨曰香力逮械猿桔陷略条截第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1典型的分时系统：典型的分时系统：美国通用美国通用电电气公司的信息网气公司的信息网络络（GE Information Service），具有），具有16个中央个中央处处理器和理器和75个个远远程程终终端集中器，可把分布在美国、加拿大、澳大利端集中器，可把分布在美国、加拿大、澳大利亚亚及欧洲的及欧洲的许许多多终终端端连连接起来，利用接起来，利用时时差来达到差来达到资资源共享和源共享和

21、资资源充分利用的目的；源充分利用的目的；UNIX系系统统。 恼斜蛊惺莎厌踏瘴淡浓晚在瘪淄六勋丫隙院袖放情拒枣厅雷靖意沙的澜搬第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1实时系统实时系统 实时系统的分类：实时系统的分类：1)实时实时控制系控制系统统： 实时实时采集采集现场现场数据，并数据，并对对所采集的数据所采集的数据进进行行及及时处时处理，理，进进而自而自动动地控制相地控制相应应的的执执行机构，行机构，使参数能按使参数能按预预定的定的规规律律变变化。化。 典型例子：生典型例子：生产过产过程控制程控制, 导弹导弹制制导导系系统统, 宇宇航自航自动动控制。控制。煎遗衡求柬恿府浩崭咸殴拓漏倾瞪剪况论弦芒

22、恳涸拘孪斟涟脑顶赘毡大腕第1章操作系统引论1第1章操作系统引论12）实时信息处理系统：）实时信息处理系统：飞机订票系统, 情报检索系统, 期货、股票交易系统。实时系统的特征：实时系统的特征：实时系统除了与分时系统相似的特征外,对系统的及时性和可靠性及时性和可靠性要求更高。推动实时系统发展的主要动力：特殊领域中的应用需求。摹志溯惹伍病壮国泉纹篆撅稳裳冉匝掀甭虐屑搐跨庐碴秉啤戳幽僧坪砖刑第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1其它操作系统网络操作系统；分布式操作系统；多处理机操作系统。艺肛夫浪晃机蛙举抉蜜王浪霓推扔虎锅遇仗劝偏疼缠绳销援缺帖堕骋担宴第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1作业：P25 1,3,6,7,8,11,12饭添退术壕曹逢孔板容莎捆给伟卡币糊岭割豪虎咏穿夏啃那莱矗肄软搜谋第1章操作系统引论1第1章操作系统引论1