C语言20操作系统介绍ppt课件

.,主讲老师：欧阳坚,欢迎您到（千锋学院）来学习!操作系统概述,.,内容摘要,操作系统概念系统调用与库函数系统调用实现进程概念介绍Unix文件系统介绍,.,基础知识,熟悉掌握高级编程语言C语言最好理解java与jvm基本的数据结构知识熟悉链表，队列，栈，树计算机组成原理从程序员角度看体系结构，x86，arm了解计算机存储系统,.,操作系统定义,目前没有一个普遍接受的定义操作系统就是一直运行在计算机硬件上的一个程序操作系统运行在软硬件中间，把他们整合到一起操作系统由哪些功能模块级成？微软的IE浏览器？,.,操作系统的任务,管理控制硬件设备，分配资源多个CPU通过总线连接到共享内存，要竞争内存周期控制硬件设备正常工作：初始化，读写，关闭有效的利用硬件资源：充分发挥性能，优化用户请求为程序提供运行环境，管理用户程序作为硬件和应用程序之间的中介各个相关程序之间互相协作各个不同程序之间互不干扰不同类型系统注重的方面各不一样大型机上注重硬件资源利用率，多个用户共同使用PC提供多种应用服务，更多的完成用户的任务，单用户体验好手持设备上侧重方便友好的使用和省电控制设备上的系统侧重实时性,.,操作系统内核,狭义的操作系统指内核进程管理进程线程管理CPU调度同步互斥，防止死锁存储管理主存分配,保护虚存映射和管理文件管理：创建，删除设备管理：初始化，读写输入输出管理,.,Posix标准,Protableoperatingsysteminterface一套操作系统的标准，主要在基于Unix的系统上实现Linux,Solaries,MacOsXPosix.1:Posix核心Posix1.b:实时系统扩展Posix1.c:Pthread,.,系统功能调用和库函数,系统功能调用(systemcall)作为上层和内核之间的接口，是内核为上层应用提供的服务库函数是标准库(glibc,newlib)或多媒体库，用户线程库，Qt库等为应用程序提供的服务，可能利用系统调用实现,.,系统功能调用和库函数,应用程序可用的资源自定义实现函数调用标准库调用系统功能调用注意1:尽量利用标准库简洁高效可移植注意2:内核程序不能用库部分库函数需要内核实现,.,系统功能调用,为了实现保护，系统分为内核态和用户态一般需要硬件支持，与架构相关内核代码在内核态，有特权用户代码在用户态，一般权限用户程序都在用户态怎么访问需要特权的资源呢？通过内核接口：系统调用！Linux上通过80h中断来实现,.,CPU中断,系统从rom内的bootstrap开始启动，把内核读取到内存，分配好内存，初始化硬件和其它内核需要的资源创建第一个进程init，然后等待事件发生设备或软件随时可以触发中断，产生事件,.,CPU中断,由软件触发的中断叫软中断或系统调用(systemcallormonitorcall)每个设备有一个中断号，中断发生时发给CPU，叫中断向量中断是机器架构相关，具体实现都不一样发生中断后，关中断CPU停止当前的任务并保存现场：程序计数器，各个寄存器等根据中断向量找到一个固定的中断处理函数开中断执行中断处理函数中断处理函数返回，关中断恢复现场：程序计数器，各个寄存器;开中断继续向下执行系统启动过程中要关中断，并初始化中断向量表和处理函数,.,系统功能调用,系统调用的过程用户代码执行调用系统调用result=system_call(arg_list)按照调用规则把参数压栈系统功能号放入寄存器调用int80h使用CPU响应中断进入内核态，中断处理函数找到相应的系统功能函数入口执行从用户空间复制所需数据系统功能函数执行完成，返回用户态用户程序调用返回，得到返回值，继续执行,.,系统功能调用,.,系统功能调用,过程复杂，时间开销较大，不适合频繁使用CPU处理中断花时间切换进程属性过程花时间使用数据缓冲，以减少调用次数尽量使用库中不需要系统功能调用的函数需要系统功能调用时，库会缓冲调用者请求，一次调用完成比如：IO库函数，在遇到换行之前的输入输出数据出不来图形库会把用户的多次屏幕请求，一次刷新消除闪烁一定程度上损失实时性提高性能和良好的用户体验类比：数据库编程把多条sql语句一次执行，硬盘接口缓冲数据,.,进程和文件,Unix中最重要的两个概念：进程与文件进程侧重代码执行文件侧重数据存放进程从fork开始到_exit结束文件从open/create开始到unlink结束,.,Unix文件,Unix系统中，所有东西都看作文件普通文件：数据文件，可执行程序，格式由处理程序解释目录文件：包含子目录和文件指针及其相关的信息设备文件：字符设备文件（串口），块设备文件（磁盘）管道(FIFO)：进程间通信的通道套接口(socket)：用于进程间的网络通信符号连