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操作系统 Operating System,计算机学院软件工程系 主讲：刘霞林(),课 程 简 介,课程名称：操作系统（ Operating System ） 教 材：计算机操作系统教程徐甲同. 教学方式：授课+习题课(24)+上机实验(8) 成绩评定：作业、上机、课堂(30%)+考试(70%) 参考教材： 计算机操作系统 汤子赢 西安电子科技大学出版社 操作系统设计与实现 王鹏等译 电子工业出版社 现代操作系统 陈向群等译 机械工业出版社 计算机操作系统教程 张尧学,史美林 清华大学出版社 操作系统教程 孟庆昌 西安电子科技大学出版社,学 习 方 法,教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容,记笔记相当重要 不能只通过Powerpoint来复习课程,善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案,一、认识操作系统,1、从使用者的角度看,一、认识操作系统,打开计算机，首先跳入眼帘的是什么？ 要拷贝一个文件，具体的拷贝操作是谁完成的？ 你需要知道文件存放在何处吗？ 柱面、磁道、扇区描述什么？ 数据的搬动过程怎样进行 繁琐留给自己，简单留给用户 操作系统穿上华丽的外衣图形界面 操作系统穿上朴素的外衣字符界面,2、从程序执行角度看,一、认识操作系统,操作系统是其它所有用户程序运行的基础。,#include main() printf(“ Hello worldn”); ,用户告诉操作系统执行test程序 操作系统通过文件名找到该程序 检查其类型,检查程序首部，找出代码和数据存放的地址 文件系统找到第一个磁盘块 操作系统建立程序的执行环境 操作系统把程序从磁盘装入内存，并跳到程序开始处执行,该程序的执行过程简述如下:,操作系统检查字符串的位置是否正确 操作系统找到字符串被送往的设备 操作系统将字符串送往输出设备窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素 窗口系统将像素写入存储映像区 视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器（重画屏幕） 显示器发射电子束。你在屏幕上看到Hello world。,3、从操作系统所处的位置看,一、认识操作系统,浏览器 信息管理 文件管理系统 游戏,编译程序 编辑程序 命令 解释程序,操作系统,CPU、内存、I/O接口,硬件,内核,4、从设计者角度看,一、认识操作系统,操作系统的设计目标是什么？ 尽可能地方便用户使用计算机 让各种软件资源和硬件资源高效而协调地运转起来。 计算机的硬件资源和软件资源各指什么？ 三道程序同时运行，并试图在一台打印机上输出运算结果，必须考虑哪些问题 ? 一个操作系统必须包含以下几部分 操作系统接口 CPU管理 内存管理 设备管理 文件管理,一、认识操作系统,操作系统的定义： 操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序和数据的集合。 设置操作系统的目的就是提高计算机系统的效率，增强系统的处理能力，充分发挥系统的利用率，方便用户使用。,二、为什么学习操作系统,专业微观层面 计算机领域,综合宏观层面 技术、经济、政治、,1、综合宏观层面（技术、经济、政治）,二、为什么学习操作系统,赞成学习操作系统的理由: 需要总体上掌握系统设计 操作系统包括了所有软件设计/实现问题 资源共享/管理, 安全和身份验证 灵活性, 健壮性, 友好界面设计,关于学习操作系统的争议: 世界上只需要很少的操作系统设计/实现者 Windows 的天下, 垄断不易改变,二、为什么学习操作系统,设计操作系统 或者 修改现有的系统 存在人们意识不到的大量“操作系统” 嵌入式系统(Embedded OS） 加深对使用的OS的理解，有利于深入编程 用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道 编程时借鉴操作系统的设计思想和算法 操作系统中的许多概念和技巧可推广 到其他领域 选择购买操作系统 我们并不总使用微软Windows,Intel-CPU, 微软Windows的安全问题 “后门“ 信息安全问题 国家信息体系的安全 政治、经济与国防的信息安全 高新技术武器的基础核心 没有自主版权的操作系统，将受制于人 安全，安全，安全！ 操作系统的安全是一切信息安全的基础,二、为什么学习操作系统,现状: WINDOWS系列, UNIX系列, 其他产品 计算机世界必然是 一个多元化、多层次、多品种的世界 各种不同的新平台和子平台层出不穷 后PC时代 PC机无处不在计算机与其它设备的结合 PC机无形化 信息家电,二、为什么学习操作系统,对嵌入式系统的需要 Embedded OS,对高性能计算系统的需要 机群操作系统，全球操作系统,对Mobile Computing(可移动计算)的需要 手机，机顶盒,个人数字助理等,二、为什么学习操作系统,涉及到计算机科学的很多领域 软件设计 计算机体系结构/硬件 程序设计语言 数据结构 算法 网络,二、为什么学习操作系统,2、专业微观层面（计算机领域）,三. 操作系统的目标,方便性：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。 有效性：管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程，提高资源利用率。 可扩充性：硬件类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略。 开放性：可移植性以及系统间的资源共享。,应用程序 - 虚机器界面 操作系统 - 物理机器界面 硬件 假如没有操作系统？怎样将目标代码送给硬件？怎样输出打印结果？ 人们将穿孔输入程序，手工操作拨动开关控制计算机，从二极发光管读答案,四. 操作系统的作用,四. 操作系统的作用,1.从服务用户的观点OS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接口： 1）命令接口:命令行、菜单式、命令脚本式、图形用户接口GUI； 2）调用接口:形式上类似于过程调用，在应用编程中使用。 3）图形接口：图形用户界面GUI，方便用户使用。 编程更为容易，软件可移植性增强；使用更为方便。,四. 操作系统的作用,2.从资源管理的观点OS作为资源管理器： OS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： 1）跟踪资源状态：时刻掌握计算机系统中资源的使用情况。 2）分配资源：处理对资源的使用请求，协调冲突，确定资源分配算法。 3）回收资源：回收用户释放的资源，以便重新分配。 4）保护资源：负责对系统资源的保护，避免受破坏。,四. 操作系统的作用,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，人们将计算机资源划分为四大类： 1）处理机 2）存储器 3）I/O设备 4）信息（程序与数据） 相应可将操作系统分为四类管理器： 1）处理机管理 2）存储管理 3）设备管理 4）信息管理（文件系统）,四. 操作系统的作用,3.从软件分层、扩允机器的观点虚拟机： 提供硬件的高层界面(虚拟机),取消硬件限制 1）操作系统提供无限的内存、无限的CPU 2）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工作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。,2使学生深入到操作系统内部，理