1.1操作系统概论

11.1 操作系统概观1.2 操作系统的形成和发展1.3 操作系统提供的服务和用户接口1.4 操作系统的结构1.5 流行操作系统简介习题作业：第1章操作系统概论2主要内容：一、操作系统的目标二、操作系统在计算机系统中的位置三、操作系统的资源管理技术四、操作系统的功能五、操作系统的主要特性六、操作系统实验平台搭建七、关于Ubuntu试用的名词LiveCD八、Ubuntu10.10图形界面九、Linux命令的执行途径/方式1.1 操作系统概观3方便用户使用：OS提供了用户与计算机硬件之间的友善接口。OS向用户提供的应用接口要远远地简单于硬件向用户提供的接口。若只有硬件，则用户使用不便。扩充机器功能：OS作为软件赋予了计算机系统以比计算机硬件更强大的功能。没有OS，只有硬件的计算机难以展现出强大的功能。管理系统资源：OS代替人来管理计算机系统软硬件资源。慢速的人工操作管理高速的系统硬件资源及庞大的软件资源将会耗费大量的时间且极易出错，甚至难以实现这种管理。一、操作系统的目标(1)4提高系统效率：OS代替人实现了对计算机的自动化管理。构筑开放环境：开放环境的含义：遵循有关国际标准；支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和可互操作性。一、操作系统的目标(2)5计算机系统可看作一个层式结构：…用户1用户2用户3用户4用户n财务系统航空订票上网浏览电子商务科学计算（应用程序）编译程序汇编程序编辑程序数据库（系统程序）操作系统计算机硬件……二、操作系统在计算机系统中的位置61、资源复用资源复用指多个进程共享物理资源，包括分割资源为较多更小单位的空分复用和分时轮流使用资源的时分复用2、资源虚化资源虚化利用一类事物模拟另外一类事物，造成另外一类事物数量更多或容量更大的假象。3、资源抽象资源抽象是利用软件封装复杂的硬件或软件设施，简化资源应用接口的一种资源管理技术。三、操作系统的资源管理技术（1）7资源复用和资源虚化的目的都是解决物理资源不足的问题资源抽象解决的是物理资源的易用性问题。三、操作系统的资源管理技术（2）8 在某种意义上，也可以说，操作系统的作用就是通过对计算机的各种硬件（包括处理机、存储器、输入设备、输出设备等）进行虚拟来实现的。例1，进程管理功能模块多任务操作系统的进程管理功能模块通过多道程序设计技术将一台物理处理机虚拟成了若干台逻辑处理机，从而可以在单处理机系统中同时运行多道程序。三、操作系统的资源管理技术（3）9例2，虚拟存储管理功能模块操作系统的虚拟存储管理功能模块通过进程在内外存之间的对换、部分装入即可运行等操作，虚构了一个比实际内存空间大的多的编程空间，从而能够运行比内存空间大的程序，能够并发运行更多道的程序。三、操作系统的资源管理技术（4）10例3，设备管理功能模块操作系统的I/O设备管理功能模块通过虚拟操作屏蔽了显示器、打印机、扫描仪、键盘和鼠标等设备的物理细节，使得用户可以使用统一的I/O命令、统一的界面来对不同的外部设备进行数据的输入输出操作。三、操作系统的资源管理技术（5）11例4，文件管理功能模块操作系统的文件管理功能模块，将磁盘抽象成一组命名的文件，用户通过文件操作，按文件名来存取信息，不必涉及诸如数据物理地址、磁盘记录命令、移动磁头臂

、搜索物理块及设备驱动等物理细节，便于使用、效率又高。三、操作系统的资源管理技术（6）12例5，窗口管理软件操作系统的窗口管理软件把一台物理屏幕改造（虚拟）成多窗口，每个应用可以在各自的窗口中操作，用户可以在窗口环境中方便地与计算机交互。三、操作系统的资源管理技术（7）13处理机管理：处理器管理的两个主要工作是处理中断事件和处理器调度。处理器管理具体包括：进程控制和管理进程同步和互斥进程通信和死锁线程控制和管理处理器调度，分作业调度，中程调度，低级调度等 操作系统对处理器的管理策略不同形成了不同的处理方式，如：批处理方式、分时处理方式、实时处理方式等不同特点的操作系统。四、操作系统的功能(1)14存储管理：存储管理具有四大功能：存储分配存储共享地址转换与存储保护存储扩充四、操作系统的功能(2)15设备管理：设备管理具有以下功能：设备分配缓冲管理设备驱动设备独立性实现虚拟设备四、操作系统的功能(3)16文件管理：文件管理要完成以下任务：提供文件逻辑组织方法提供文件物理组织方法提供文件的存取方法提供文件的使用方法实现文件的目录管理实现文件的存取控制实现文件的存储空间管理四、操作系统的功能(4)17网络与通信管理：联网操作系统应具有以下管理功能：网上资源管理功能数据通信管理功能网络管理功能，包括:故障管理、安全管理、性能管理、记帐管理和配置管理。用户接口：操作系统向用户提供的一组使用其功能的手段称为用户接口。用户接口包括两大类：程序接口和操作接口。四、操作系统的功能(5)18操作系统主要有四个基本特征：

1、并发性

并发性（Concurrence）指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生。 操作系统是一个并发系统，并发性是操作系统最重要的特征。操作系统的并发性是指计算机系统中同时存在若干个运行着的程序（包括操作系统程序和用户程序），这些程序交替、穿插地执行。发挥并发性能够消除系统中部件和部件之间的相互等待，有效地改善系统资源的利用率，改进系统的吞吐量，提高系统效率。利用并发技术可以使多个I/O设备同时输入输出，也可使设备I/O与CPU的计算同时进行。五、操作系统的主要特性(1)19 在计算机系统中，并发的实质是一个物理CPU(也可以多个物理CPU)在若干道程序之间多路复用，并发性是对有限物理资源强制行使多用户共享以提高效率。 在多处理器系统中，程序的并发性不仅体现在宏观上，而且体现在微观上，这称为并行的。五、操作系统的主要特性(2)20 并行性（parallelism）指两个或两个以上事件或活动在同一时刻发生。 在多道程序环境下，并行性使多个程序同一时刻可在不同CPU上同时执行。

并行的事件或活动一定是并发的，并发的事件或活动未必是并行的，并行性是并发性的特例，并发性是并行性的扩展。 并发技术的关键在于如何对系统中多个运行程序（进程）进行切换。五、操作系统的主要特性(3)21共享性

共享指操作系统中的资源（包括硬件资源和信息资源）可被多个并发执行的进程共同使用，而不是被其中某一个程序所独占。 共享的原因有时来源于经济，有时来源于逻辑上的必须。 资源共享可分成两种方式： 第一种是互斥访问：系统中的某些资源同一时间内只允许一个进程访问，许多物理设备，如打印机、磁带机、卡片机等，以及某些数据和表格都是互斥共享的资源。 临界资源同一时间内只允许一个程序访问的资源称为临界资源。五、操作系统的主要特性(4)22 第二种是同时访问：允许同一时间内多个进程对某些资源进行访问，这里的“同时”是宏观上的，在微观上，多个程序访问资源仍然是交错的，这种交错访问的顺序对访问的结果没有影响。典型的可供多个进程同时访问的资源是磁盘，可重入程序也可被同时访问。 并发性和共享性是操作系统两个最基本的特性，程序的并发执行导致资源的共享，对共享资源的有效管理才能保证程序的并发执行。五、操作系统的主要特性(5)233、异步性：异步性也称随机性，在多道程序环境中，程序的执行不是一贯到底，而是“走走停停”，何时“走”，何时“停”是不可预知的。但是，只要运行环境相同，操作系统必须保证多次运行同一进程，都会获得完全相同的结果。五、操作系统的主要特性(6)24虚拟性

虚拟性是指操作系统中的一种管理技术，它是把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物，或把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物的技术，显然，前者是实际存在的而后者是虚构假想的。

例1．通过多道程序和分时使用CPU技术，物理上的一个CPU变成逻辑上的多个CPU。

例2．通过Spooli