操作系统的基本概念38课件

第1章操作系统的基本概念1.0本章学习目标1.1什么是操作系统1.2为何需要操作系统1.3操作系统的功能1.4操作系统的逻辑结构1.5研究操作系统的观点1.6操作系统的硬件环境1.7小结

第1章操作系统的基本概念1.0本章学习目标11.0本章学习目标

★计算机发展到今天，从个人计算机到巨型计算机系统，毫无例外都配置一种或多种操作系统。如果要让用户去使用一台没有操作系统的计算机，那将是难以想象的。那么，什么是操作系统，为何需要操作系统，操作系统在计算机系统中具有什么地位，它应有什么样的功能，等等，我们将在本章学习。★本章学习目标：1、了解操作系统的基本类型。2、掌握操作系统的功能。3、理解操作系统的组成。4、了解操作系统的接口。1.0本章学习目标★计算机发展到今天，从个人计算机到巨型21.1什么是操作系统

★计算机系统=硬件+软件★裸机=未配置任何软件的计算机★用户所用计算机系统=经过若干层软件改造的系统★操作系统（OS：OperatingSystem）：位于各种软件的最底层它与硬件软件的关系：见图1.1：1.1什么是操作系统★计算机系统=硬件+软件3

应用软件层系统软件层硬件层图1.1操作系统的地位

用户

银行系统、航空订票系统、……编译软件、编辑软件、命令解释程序操作系统裸机

图1.1操作系统的地位

4由图中可看出，操作系统：是与计算机硬件关系最为密切的系统软件，是硬件的第一层软件扩充，其它软件运行的基础；是一些程序模块的集合——★用于管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，★合理地组织计算机工作流程，★有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，★从而在计算机与其用户之间起到接口的作用；是现代计算机系统中必不可少的最重要的系统软件。由图中可看出，操作系统：是一些程序模块的集合——是现代计5课堂练习

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61.2为何需要操作系统

★操作系统并不是与计算机硬件一起诞生的，★它是在人们使用计算机的过程中，为了满足两大需求：提高资源利用率、增强计算机系统性能，★伴随着计算机技术本身及其应用的日益发展，★而逐步地形成和完善起来的。1.2为何需要操作系统★操作系统并不是与计算机硬件一71.2.1操作系统的发展史手工操作批处理系统多道程序系统分时系统实时系统通用操作系统操作系统的进一步发展1.2.1操作系统的发展史手工操作81.手工操作（无操作系统）★1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期：未出现操作系统，计算机工作采用手工操作方式。★其过程见图1.2：1.手工操作（无操作系统）★1946年第一台计算机诞生--9结果纸带、卡片程序、数据输入机计算机输出机用户图1.2手工操作计算机用户（程序员）：★将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机★启动输入机把程序和数据输入计算机内存★通过控制台开关启动程序针对数据运行★计算完毕，打印机输出计算结果★用户取走结果并卸下纸带（或卡片）★让下一个用户上机。结果纸带、卡片程序、数据输入机计算机输出机用户图1.2手10手工操作方式两大特点：

（1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。（2）CPU等待手工操作。CPU的利用不充分。★

20世纪50年代后期，出现人机矛盾：手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工操作方式已严重损害了系统资源的利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。★唯一的解决办法：只有摆脱人的手工操作，实现作业的自动过渡。成批处理

手工操作方式两大特点：

（1）用户独占全机。不会出现因资源已112．批处理系统★批处理系统：加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业。★作业=程序+数据+命令。

2．批处理系统★批处理系统：加载在计算机上的一个系统软件，在121）联机批处理系统★是首先出现的批处理系统，★联机：作业的输入/输出由CPU来处理。见图1.3。1）联机批处理系统★是首先出现的批处理系统，13监督程序作业用户结果纸带、卡片作业输入机磁带主机图1.3联机批处理系统输出机★主机与输入机之间增加一个存储设备：磁带，★在运行于主机上的监督程序的自动控制下，计算机可自动完成：★成批地把输入机上的用户作业读入磁带，★依次把磁带上的用户作业读入主机内存并执行并把计算结果向输出机输出。★完成了上一批作业后，监督程序又从输入机上输入另一批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。监督程序作业用户结果纸带、卡片作业输入机磁带主机图14优：监督程序不停地处理各个作业，从而★实现了作业到作业的自动转接，★减少了作业建立时间和手工操作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率。缺：在作业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设备完成工作：主机处于“忙等”状态。★改进优：监督程序不停地处理各个作业，从而缺：在作业输入和结果输出152）脱机批处理系统

★为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脱机批处理系统，★脱机：输入/输出脱离主机控制。如图1.4所示。

2）脱机批处理系统★为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾16★增加一台卫星机：不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道。★其功能是：（1）从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。（2）从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。★这样，主机：不直接与慢速的输入/输出设备打交道，而与速度相对较快的磁带机发生关系，有效缓解了主机与设备的矛盾。★主机与卫星机可并行工作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。监督程序输入机卫星机输出机高速磁带高速磁带主机图1.4脱机批处理系统★增加一台卫星机：不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备17★脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分广泛，★优：极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。IBM-7090/7094：配备的监督程序就是脱机批处理系统，是现代操作系统的原型。★缺：每次主机内存中仅存放一道作业，每当它运行期间发出输入/输出（I/O）请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态，致使CPU空闲。★为改善CPU的利用率，又引入了多道程序系统。★脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分广泛，183.多道程序系统1）多道程序设计技术

★所谓多道程序设计技术，就是：允许多个程序同时进入内存并运行。即：★同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。★单道程序与多道程序的运行过程如图1.5和图1.6所示。3.多道程序系统1）多道程序设计技术

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★在A程序计算时，I/O空闲，★A程序I/O操作时，CPU空闲（B程序也是同样）；★必须A工作完成后，B才能进入内存中开始工作，★两者是串行的，全部完成共需时间=T1+T2。★改进A程序计算AI/O请求A计算B程序计算BI/O请求B计算

T1T2AI/O操作BI/O操作CPU工作I/O工作图1.5单道程序工作示例★在A程序计算时，I/O空闲，A程序计算AI/O请求20

★可将A、B两道程序同时存放在内存中，它们在系统的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上运行：★当A程序因请求I/O操作而放弃CPU时，B程序就可占用CPU运行，这样：★CPU不再空闲，而正进行AI/O操作的I/O设备也不空闲，★显然，CPU和I/O设备都处于“忙”状态，★大大提高了资源的利用率，从而也提高了系统的效率,★A、B全部完成所需时间<<T1+T2。

T2AI/O请求BI/O请求BI/O操作A计算B计算A计算B计算

T1

AI/O操作CPU工作图1.6多道程序工作示例★可将A、B两道程序同时存放在内存中，它们在系统的控制下，21

★多道程序设计技术优：使CPU得到充分利用，改善I/O设备和内存的利用率，提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量（单位时间内处理作业（程序）的个数）提高了整个系统的效率。★单处理机系统中多道程序运行时的特点：（1）多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序；（2）宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕；（3）微观上串行：实际上，各道程序轮流地用CPU，交替运行。★多道程序设计技术优：★单处理机系统中多道程序运行时的特点22

多道程序系统的出现，标志着操作系统渐趋成熟的阶段，先后出现了:★作业调度管理、★处理机管理、★存储器管理、★外部设备管理、★文件系统管理、等功能。多道程序系统的出现，标志着操作系统渐趋成熟的阶段，先后出现232）多道批处理系统

★20世纪60年代中期，在前述的批处理系统中，引入多道程序设计技术后形成多道批处理系统（简称：批处理系统）。★两个特点：（1）多道：系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中，组成一个后备队列，系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业进入内存运行，运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。（2）成批：在系统运行过程中，不允许用户与其作业发生交互作用，即：作业一旦进入系统，用户就不能直接干预其作业的运行。2）多道批处理系统★20世纪60年代中期，在前述的批处理24★批处理系统的追求目标：提高系统资源利用率和系统吞吐量，以及作业流程的自动化。★批处理系统的一个重要缺点：不提供人机交互能力，给用户使用计算机带来不便。★批处理系统的追求目标：提高系统资源利用率和系统吞吐量，以及25课堂练习

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P22：8-1426★批处理系统的重要缺点：不提供人机交互能力，给用户使用计算机带来不便。★用户欢迎：手工操作阶段的联机工作方式。用户独占全机资源，并且直接控制程序的运行，可以随时了解程序运行情况。★但：这种工作方式因独占全机造成资源效率极低。★一种新的追求目标：既能保证计算机效率，又能方便用户使用计算机。★20世纪60年代中期，计算机技术和软件技术的发展使这种追求成为可能。

★批处理系统的重要缺点：不提供人机交互能力，给用户使用计算机274.分时系统★由于：CPU速度不断提高、采用分时技术。★一台计算机可同时连接多个用户终端，★而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独占机器一样。见图1.7所示。4.分时系统★由于：CPU速度不断提高、采用分时技术。28分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的印象是，好象他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作控制命令，在充分的人机交互情况下，完成作业的运行。终端终端终端终端主机用户用户用户用户………………图1.7分时系统分时技术：终端终端终端终端主机用户用户用户用户………………图29★具有上述特征的计算机系统称为分时系统，其允许多个用户同时联机使用计算机。★特点有4：（1）多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机；宏观上看是各用户并行工作。（2）交互性。用户可根据系统对请求的响应结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式，明显地有别于批处理系统，因而，分时系统又被称为交互式系统。★具有上述特征的计算机系统称为分时系统，其30（3）独立性。用户之间可以相互独立操作，互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。（4）及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间，它是指：从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。★分时系统的主要目标：对用户响应的及时性，即：不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。（3）独立性。用户之间可以相互独立操作，互不干扰。系统保证各31★分时系统：可以同时接纳数十个甚至上百个用户，★由于内存空间有限，往往采用对换（又称交换）方式的存储方法。即：将未“轮到”的作业放入磁盘，一旦“轮到”，再将其调入内存；而时间片用完后，又将作业存回磁盘（俗称“滚进”、“滚出“法），使同一存储区域轮流为多个用户服务。★多用户分时系统是当今计算机操作系统中最普遍使用的一类操作系统。★分时系统：可以同时接纳数十个甚至上百个用户，32课堂练习

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P23：20-21335.实时系统

★多道批处理系统和分时系统：能获得较令人满意的资源利用率和系统响应时间，不能满足实时控制与实时信息处理两个应用领域的需求★实时系统：系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。★实时系统在一个特定的应用中常作为一种控制设备来使用:物理设备模数转换数模转换计算机状态控制5.实时系统★多道批处理系统和分时系统：能获得较令人满意的34实时系统可分成两类：（1）实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据，然后控制相应的执行机构。（2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。实时系统可分成两类：35实时操作系统的主要特点：（1）及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。（2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。

实时操作系统的主要特点：36课堂练习

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376.通用操作系统

★操作系统的三种基本类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。★通用操作系统：具有多种类型操作特征的操作系统。可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。★例如：实时处理+批处理=实时批处理系统。首先保证优先处理实时任务，插空进行批处理作业。常把实时任务称为前台作业，批作业称为后台作业。★再如：批处理+分时处理=分时批处理系统。即：时间要求不强的作业放入“后台”（批处理）处理，需频繁交互的作业在“前台”（分时）处理，处理机优先运行“前台”作业。6.通用操作系统★操作系统的三种基本类型：38★从上世纪60年代中期，国际上开始研制一些大型的通用操作系统。这些系统试图达到功能齐全、可适应各种应用范围和操作方式变化多端的环境的目标。但是，这些系统过于复杂和庞大，不仅付出了巨大的代价，且在解决其可靠性、可维护性和可理解性方面都遇到很大的困难。★相比之下，UNIX操作系统却是一个例外。这是一个通用的多用户分时交互型的操作系统。它首先建立的是一个精干的核心，而其功能却足以与许多大型的操作系统相媲美，在核心层以外，可以支持庞大的软件系统。它很快得到应用和推广，并不断完善，对现代操作系统有着重大的影响。★至此，操作系统的基本概念、功能、基本结构和组成都已形成并渐趋完善。操作系统的基本概念38课件397.操作系统的进一步发展

★进入20世纪80年代，大规模集成电路工艺技术的飞跃发展，微处理机的出现和发展，掀起了计算机大发展大普及的浪潮。★一方面迎来了个人计算机的时代，同时又向计算机网络、分布式处理、巨型计算机和智能化方向发展。★于是，操作系统有了进一步的发展，如：个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。7.操作系统的进一步发展★进入20世纪80年代，大规模集成401）个人计算机操作系统

★是联机交互的单用户操作系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统提供的功能很相似。★由于是个人专用，因此一些功能会简单得多。★然而，由于个人计算机的应用普及，对于提供更方便友好的用户接口和丰富功能的文件系统的要求会愈来愈迫切。1）个人计算机操作系统★是联机交互的单用41★计算机网络：通过通信设施，将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。见图1.8所示。2）网络操作系统

个人计算机服务器工作站计算机网络………………图1.8计算机网络★网络操作系统：在原来各自计算机操作系统上，按照网络体系结构的各个协议标准增加网络管理模块，★其中包括：通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务。★计算机网络：通过通信设施，将地理上分散的、具有自治功能的多42★表面上看：分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。★分布式操作系统：也是通过通信网络，将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。——硬件连接相同。★但有如下一些明显的区别：3）分布式操作系统

★表面上看：分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。43（1）分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系统操作的统一性。（2）分布式操作系统管理分布式系统中的所有资源，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作，并为用户提供一个统一的界面。（3）用户通过这一界面，实现所需要的操作和使用系统资源，至于操作定在哪一台计算机上执行，或使用哪台计算机的资源，则是操作系统完成的，用户不必知道，此谓：系统的透明性。（4）分布式系统更强调分布式计算和处理，因此对于多机合作和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求，希望系统有：更短的响应时间、高吞吐量和高可靠性。以上四点，计算机网络系统都没有。（1）分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系统操作的统一性44课堂练习

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45★通过回顾操作系统的形成和发展史可知，在计算机系统中的操作系统有两个重要的作用：1.2.2操作系统的作用★通过回顾操作系统的形成和发展史可知，在计算机系统中的操作系46（1）管理系统中的各种资源。资源=硬件(所有的硬件部件,如CPU、存储器、输入输出设备）+软件(程序和数据等信息)。从微观上看，使用计算机系统=使用各种硬件资源和软件资源。特别在多道程序系统中:同时有多个程序在运行，它们在执行的过程中可能会要求使用系统中的各种资源。操作系统=资源的管理者和仲裁者，由它负责：资源在各个程序之间的调度，保证：系统中的各种资源得以有效利用。（1）管理系统中的各种资源。47（2）为用户提供良好的界面。使用户：无需了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地使用计算机。★因此，现代任何一种计算机系统都必须配置一种或多种操作系统，才能正常高效地工作。（2）为用户提供良好的界面。★因此，现代任何一种计算机系统都48课堂练习

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49★由操作系统的发展史可知，随着计算机技术和软件技术的发展，已经形成了各种类型的操作系统，以满足不同的应用要求。根据操作系统使用环境和对作业处理方式来考虑，操作系统的基本类型有：（1）批处理操作系统（2）分时操作系统（3）实时操作系统（4）个人计算机操作系统（5）网络操作系统（6）分布式操作系统1.2.3操作系统的类型★由操作系统的发展史可知，随着计算机技术和软件技术的发展，已50★20世纪80年代，随着大规模集成电路技术的发展而产生微型计算机，配置在微机上的操作系统称为微机操作系统。由于微机应用的普遍性广泛性，特此对微机操作系统另作一分类：（1）单用户单任务微机操作系统（2）单用户多任务微机操作系统（3）多用户多任务微机操作系统★20世纪80年代，随着大规模集成电路技术的发展而产生微型51★这种操作系统管理的计算机系统，每次仅允许一个用户使用，且只允许用户程序作为一个任务运行。（1）CP/M：1975年，DigitalResearch公司，Intel8080、8085、Z80芯片，是事实上的8位微机操作系统标准。（2）MS-DOS：1981年，Microsoft（微软）公司，Intel8086/8088芯片为基础的IBM-PC，是事实上的16位微机单用户单任务操作系统标准。1）单用户单任务微机操作系统★这种操作系统管理的计算机系统，每次仅允许一个用户使用，且只52★这种操作系统管理的计算机系统，每次仅允许一个用户使用，但允许将一个用户程序分为若干个任务，使它们并发执行，从而有效改善系统性能。（1）OS/2：1987年，IBM公司，以Intel80286/80386/80486芯片为基础的PS/2，16/32位微机操作系统。真正的多任务处理，允许16个任务并发执行。（2）Windows系列：1990年：Windows3.0，微软公司，图形用户界面、支持多任务。1992年：Windows3.1；1995年：Windows95；1998年：Windows98；2000年：WindowsME，32位多任务操作系统主流。2）单用户多任务微机操作系统★这种操作系统管理的计算机系统，每次仅允许一个用户使用，但允53★允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户程序又可进一步分为若干个任务，使它们并发执行，从而进一步提高资源利用率和系统吞吐量。在大、中、小微型计算机上都可配置。（1）UNIX：1969年，美国电报电话公司的贝尔实验室，DEC公司PDP小型机，微机。目前唯一能在微机、工作站、小型机、中型机、大型机上都能运行，当今世界最流行的多用户多任务操作系统。变种繁多：Xenix、Linux、Minux，等等。

3）多用户多任务微机操作系统★允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中54（2）Windows系列：1993年：微软公司，WindowsNT，32位多用户多任务操作系统，很强的网络支持功能。2000年：Windows2000，2001年：WindowsXP，2003年：Windows2003。（2）Windows系列：1993年：微软公司，Window55课堂练习

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56★综合前述各种不同的操作系统，可总结出，现代操作系统都有以下两个特征。1.并发性★在计算机系统中同时存在有多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的。实际上，在单CPU环境下，这些并发执行的程序是交替在CPU上运行的。★程序的并发性具体体现在两个方面：用户程序与用户程序之间并发执行；用户程序与操作系统程序之间并发执行。1.2.4操作系统的特征★综合前述各种不同的操作系统，可总结出，现代操作系统都有以下572.共享性★操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源，这种共享是在操作系统控制下实现的。★并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，它们互为存在条件:★首先，资源共享是以程序的并发执行为条件的，若系统不允许程序并发执行，也就不存在资源共享问题；★另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理，则程序的并发执行也不能顺利实现。

2.共享性58课堂练习

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59★如前所述，操作系统的职能是：管理和控制计算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。★已知，计算机系统的主要硬件资源有：处理机（CPU）、存储器（内存）、输入/输出设备（包括外存储器）；软件资源往往以文件的形式存在外存储器。因此，为正常履行职能，操作系统必须具有以下五方面的基本功能。1.3操作系统的功能★如前所述，操作系统的职能是：管理和控制计算机系统中的所有硬60★主要是对处理机(CPU)进行管理。主要任务是：对处理机的分配和运行实施有效的管理。★在多道程序环境下，处理机的分配和运行又都是以进程为单位的，因此，对处理机的管理可归纳为对进程的管理（详见第3章）。★由于操作系统对处理机管理策略的不同，其提供的作业处理方式也就不同，例如：批处理方式、分时处理方式、实时处理方式，从而，呈现在用户面前的就是具有不同性质的操作系统。1.3.1进程管理★主要是对处理机(CPU)进行管理。主要任务是：对处理机的分61★主要是管理内存资源。存储管理的主要任务是：对内存进行分配、保护和扩充。★内存需求量大但容量有限,当多个程序共享有限的内存资源时，要解决：如何为它们分配内存空间，同时使用户存放在内存中的程序和数据彼此隔离、互不侵扰，又能保证在一定条件下共享。★当内存不够用时，需解决内存扩充问题，即：将内存和外存结合起来管理，为用户提供一个容量比实际内存大得多的虚拟存储器（详见第4章）。★这部分功能与硬件存储器的组织结构密切相关。1.3.2存储管理★主要是管理内存资源。存储管理的主要任务是：对内存进行分配、62★对计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入、输出设备（统称外部设备）的管理。★外部设备的种类繁多、功能差异很大。★设备管理负责外部设备的分配、启动和故障处理。为提高设备的使用效率和整个系统的运行速度，可采用中断技术、通道技术、虚拟设备技术和缓冲技术（详见第5章）。★此外，设备管理应为用户提供一个良好的界面，使用户不必涉及具体的设备物理特性，不必详细了解设备及接口的技术细节，就可方便灵活地使用这些设备。1.3.3设备管理★对计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入、输出设备（统63★系统中的信息资源（如程序和数据）是以文件的形式存放在外存储器（如磁盘、磁带）上的，需要时再把它们装入内存。★文件管理的任务是：有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题，以使用户方便、安全地访问文件（详见第6章）。★操作系统一般都提供很强的文件系统。1.3.4文件管理★系统中的信息资源（如程序和数据）是以文件的形式存放在外存储64★除了上述四项功能之外，操作系统还应该向用户提供使用操作系统的手段，这就是操作系统的作业管理功能。★按照用户观点，操作系统是：用户与计算机系统之间的接口。因此，作业管理的任务是：为用户提供一个使用系统的良好环境，使用户能有效地组织自己的工作流程，并使整个系统能高效地运行（详见第2章）。

1.3.5作业管理★除了上述四项功能之外，操作系统还应该向用户提供使用操作系统65★除上述5项基本功能之外，操作系统还要具备中断处理、错误处理等功能。★操作系统的各功能之间并非是完全独立的，它们之间存在着相互依赖的关系。★除上述5项基本功能之外，操作系统还要具备中断处理、错误处理66课堂练习

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67★近年来，大型软件都是采用层次结构，也就是，将一个软件内部分为若干个逻辑层次，各层次之间具有单项依赖关系，即：高层依赖于低层（高层中的程序调用低层中的程序），而低层不依赖于高层（低层中的程序为高层中的程序提供服务），★由此形成了层次结构的操作系统。见图1.9所示。

1.4操作系统的逻辑结构★近年来，大型软件都是采用层次结构，也就是，将一个软件内部分68用户接口（作业接口、程序接口）对对象操纵和管理的软件集合（处理机管理软件、存储器管理软件、设备管理软件、文件管理软件）操作系统对象（处理机、存储器、设备、文件）图1.9操作系统的逻辑结构用户用户接口对对象操纵和管理的软件集合操作系统对象图1.9操69★即:操作系统操纵和管理的硬件和软件资源，★含：一个或多个处理机、存储器系统、各类I/O设备、各类文件。这部分不属于操作系统本身。1.4.1操作系统对象★即:操作系统操纵和管理的硬件和软件资源，1.4.1操作70★是操作系统的核心部件，集中反映了操作系统的功能。其中各部分软件的层次关系见图1.10所示。1.4.2对对象操纵和管理的软件集合第5层：文件管理（文件建立、删除、打开）

第4层：设备管理（设备分配、设备处理程序）

第3层：高级进程管理（进程控制：创建、撤消、通信）

第2层：存储器管理（存储分配、释放）

第1层：低级进程管理（进程调度、P-V操作、时钟管理）

图1.10一个操作系统的简略分层结构图★是操作系统的核心部件，集中反映了操作系统的功能。其中各部分71★属于操作系统的作业管理功能，反映了操作系统向用户提供的服务方式。这些服务主要分为：（1）作业接口：这是用户与操作系统直接的接口。用户可以直接从键盘等终端设备输入命令等，来取得操作系统的服务。（2）程序接口：这是应用程序与操作系统的接口。用户通过在程序中安排系统调用指令，让程序取得操作系统的服务。1.4.3用户接口★属于操作系统的作业管理功能，反映了操作系统向用户提供的服务72课堂练习

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★操作系统是一个大型软件系统，对它的分析、设计等都是一个极其复杂的问题。为此，长期以来，人们对这个问题进行了大量的研究，提出了各种观点，试图给出一种系统方法，以利于研究、剖析和设计操作系统的功能、组成部分、工作过程以及体系结构。★研究操作系统可以有不同的观点，以下介绍三种观点。★它们虽各有特色，但彼此并不矛盾，它们代表了对同一事物（操作系统）的不同看法，而每种看法能从不同角度加深对操作系统的分析和理解。1.5研究操作系统的观点

1.5研究操作系统的观点74★由此观点来看，操作系统的管理对象是计算机系统中的资源，操作系统则是：管理系统资源的程序集合，根据资源类别来考虑操作系统的结构。★它在共享的前提下，以资源分配、使用和回收为出发点，考虑操作系统各部分程序的功能和算法，解决并发环境中的资源管理问题。1.5.1资源管理观点★由此观点来看，操作系统的管理对象是计算机系统中的资源，操作75★通常把操作系统分为处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理等五个主要部分，由这几部分程序的协调配合运行来完成用户的作业要求。★虽然操作系统所管理的各类资源的性质各不相同，但所需要解决的问题以及资源管理的策略又都具有类似之处。因此，每种资源管理模块都要研究以下几方面的内容：★通常把操作系统分为处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理76（1）记住资源的使用状态。记住哪些资源处于空闲，哪些资源已被使用和被谁使用等。（2）确定资源的分配策略。根据各类资源的不同特点，确定一组原则，以决定如何进行资源的分配和调度。（3）执行资源的分配。根据用户的要求和资源分配策略，具体执行资源的分配工作。（4）回收资源。当某些用户作业已不再需要某种资源时，系统及时回收资源，以便重新分配给其它的作业使用。（1）记住资源的使用状态。记住哪些资源处于空闲，哪些资源已被77★这种观点认为操作系统是：由若干个可以同时独立运行的程序和一个对这些程序进行协调的核心所组成，这些同时运行的程序称为进程。★每个进程都完成某一特定任务；而操作系统的核心则控制和协调这些进程的运行，解决进程之间的通信。★通常，进程可以分为用户进程和系统进程两大类，由这两类进程在核心控制下的协调运行，来完成用户的作业要求。1.5.2进程观点★这种观点认为操作系统是：由若干个可以同时独立运行的程序和一78★从服务用户的机器扩充的观点来看，操作系统为用户使用计算机提供了许多服务功能和良好的工作环境。★用户不再直接使用硬件机器（称为：裸机），而是通过操作系统来控制和使用计算机，从而把计算机扩充为功能更强、使用更方便的计算机系统（称为：虚拟计算机）。操作系统的全部功能，如系统调用、命令、作业控制语言等，称为操作系统虚机器。1.5.3虚机器观点★从服务用户的机器扩充的观点来看，操作系统为用户使用计算机提79★虚机器观点从功能分解的角度出发，考虑操作系统的结构，将操作系统分成若干个层次，每一层次完成特定的功能，从而构成一个虚机器，并为上一层次提供支持，构成它的运行环境。★通过逐个层次的功能扩充，最终完成操作系统虚机器，从而向用户提供全套的服务，完成用户的作业要求。★虚机器观点从功能分解的角度出发，考虑操作系统的结构，将操作80课堂练习

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81★已知，操作系统是对计算机硬件的第一次扩充，它直接与硬件打交道。★因此，硬件是构造操作系统的基础，硬件对操作系统的构造提供必要的支持。★通常，操作系统所涉及的硬件环境主要包括以下六个方面。1.6操作系统的硬件环境★已知，操作系统是对计算机硬件的第一次扩充，它直接与硬件打交821.特权指令和非特权指令每台计算机都有自己的指令系统。在多道程序设计环境中，为了保证系统安全，将指令系统中的指令分成两部分：特权指令和非特权指令。1.6.1特权指令与处理机状态1.特权指令和非特权指令1.6.1特权指令与处理机状态83（1）特权指令★只允许操作系统使用，不允许一般用户使用的指令。★如：修改程序状态字、设置中断屏蔽、启动设备执行I/O操作、设置时钟、置中断向量、清内存、停机等。★这些指令如果允许用户随便使用，就可能使系统陷入混乱。（2）非特权指令★特权指令之外的指令，它们的执行不影响其他用户以及系统，★如：算术运算指令、逻辑运算指令、取数、存数指令、访管指令等。（1）特权指令842.CPU状态★CPU交替执行操作系统程序和用户程序。★在执行不同程序时，根据运行程序对机器指令的使用权限，而将CPU置为不同的状态。★大多数计算机系统将CPU执行状态划分为管态和目态。（1）管态★又称:特权状态、系统态或核心态。★CPU在管态下可以执行指令系统的全集。★通常，操作系统在管态下运行。2.CPU状态85（2）目态★又称:常态或用户态。★机器处于目态时，程序只能执行非特权指令。★用户程序只能在目态下运行，如果用户程序在目态下执行了特权指令，硬件将产生中断，由操作系统获得控制，特权指令的执行被制止，这样便可防止用户程序有意或无意地破坏系统。★CPU的状态表示属于程序状态字PSW的一位。操作系统的基本概念38课件86（3）处理机状态转换★系统运行过程中，处理机状态动态变化着，即：时而运行于目态，时而运行于管态。★从目态转换为管态的唯一途径是中断，中断发生时，新的中断向量中的PSW应表明CPU状态处于管态。★从管态到目态的转换可通过修改程序状态字来实现，这将伴随着由操作系统程序到用户程序的转换。操作系统的基本概念38课件87★中断机构是现代计算机系统中的基本设施之一，它在系统中起着通信联络作用，以协调系统对各种外部事件的响应和处理。★中断是与进程管理密切相关的，确切地说，中断是实现多道程序设计的必要条件，有了中断，操作系统才可以获得系统的控制权，将CPU资源分派给不同的进程。1.6.2中断机构★中断机构是现代计算机系统中的基本设施之一，它在系统中起着通881.中断概念★所谓中断，是指CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应：CPU暂停正在执行的程序，保留现场后，自动转去执行相应的处理程序，处理完该事件后，再返回断点继续执行被“打断”的程序。图1.11表示中断时，CPU活动的轨迹。断点：运行程序中断处理程序图1.11中断示意图1.中断概念断点：运行程序中断处理图1.11中断示意图89有关词汇：中断源:引起中断的事件；中断请求:中断源向CPU提出进行处理的请求；断点:发生中断时，被打断程序的暂停点；中断响应:CPU暂停现行程序而转去响应中断请求的过程；中断处理程序:处理中断源的程序；中断处理:CPU执行有关的中断处理程序；中断返回:返回断点的过程。有关词汇：90

★中断的实现需要硬件和软件结合完成，★硬件部分称为：中断装置，★软件部分称为：中断处理程序。★中断装置和中断处理程序统称为：中断系统。

912.中断类型与中断向量一般将中断源分为两大类，即：强迫性中断和自愿性中断。1）强迫性中断★这类中断事件是正在运行程序所不期望的，它们是否发生、何时发生，事先无法预料，因而运行程序可能在任意位置处被打断。★这类中断大致有如下几种：2.中断类型与中断向量92①输入输出中断：来自通道或者各种外部设备，反映通道或设备的工作情况。如：数据传输结束、设备出错等。②硬件故障中断：机器发生错误时产生的，反映硬件在执行过程中出现的故障。如：掉电、内存校验错误等。③时钟中断：如硬件实时钟到时等。④控制台中断：如系统操作员通过控制台发出命令等。⑤程序性中断：因运行程序中的问题而引起的，反映程序执行过程中发生的例外情况。如：目态程序执行特权指令、地址越界、虚拟存储中的缺页、缺段、溢出、除零等。操作系统的基本概念38课件932）自愿性中断★这类中断事件是正在运行程序有意识安排的。★通常是由于：程序员在编制程序时，因要求操作系统提供服务，而有意使用访管指令或系统调用，从而导致中断的发生，所以又称其为访管中断。★这类中断的发生具有必然性，而且发生位置确定。2）自愿性中断94★一般情况下，系统为每类中断设置一个中断处理程序。★每个中断处理程序都有一个入口地址（PC）及其运行环境PSW，它们被称为中断向量，保存在内存中固定的单元。★当中断事件发生时，中断装置根据中断类别，自动地将对应的中断向量送入程序状态字和指令计数器中，如此，便转换到对应的中断处理程序。★一般情况下，系统为每类中断设置一个中断处理程序。953.中断响应★是：解决中断的发现和接收问题，由中断装置完成。★CPU每执行完一条指令，便去扫描中断字寄存器，查询有无中断请求。★若有中断请求，则通过交换中断向量，进入中断处理程序，这就是中断响应。★中断响应:是硬件对中断请求作出响应的过程，包括:识别中断源，保留现场，引出中断处理程序，等过程，见图1.12所示。3.中断响应96断点：②装入新PSW③恢复老PSW①保存老PSW内存隐指令①②保留现场分析原因处理恢复现场

……程序现行PSW……老程序状态字新程序状态字送PSW③图1.12中断响应的过程断点：②装入新PSW③恢复老PSW①保存老PSW内存隐指令①974.中断优先级与中断屏蔽1）中断优先级★在计算机执行的任一时刻，可能有几个中断同时发生。为使系统能及时响应并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，硬件将中断源分为若干个级别，称做中断优先级。★如果有多个中断同时发生，硬件将首先响应优先级别最高的中断请求。对于相同优先级别的中断，硬件将按照事先规定好的次序依次响应。4.中断优先级与中断屏蔽982）中断屏蔽★中断屏蔽是指：在提出中断请求后，CPU不予响应的状态。它常常用来在处理某一中断时，防止同级中断的干扰，或处理一段不可分割、必须连续执行的程序时，防止任何中断事件的干扰。★CPU是否允许某类中断，由当前程序状态字中的中断屏蔽位决定。为此，硬件提供了中断屏蔽指令，利用该指令，可暂时禁止任意一个或多个中断源向处理机发中断请求。在需要的时候，还可以解除被屏蔽的中断源。操作系统的基本概念38课件99★屏蔽中断源相当于关中断，处于关中断状态下执行的程序段应当尽量短，否则可能会丢失信息，也会影响系统的并发性。★中断优先级是由硬件规定的，因而不可改变。但通过中断屏蔽可调整中断事件的响应次序。操作系统的基本概念38课件1005.中断处理★中断处理过程分为四个阶段：（1）保存被中断程序的现场，其目的是为了在中断处理完之后，可以返回到原来被中断的地方继续执行；（2）分析中断源，确定中断原因；（3）转去执行相应的处理程序；（4）恢复被中断程序现场（即中断返回），继续执行被中断程序。5.中断处理101★为了实现系统管理和维护，硬件必须提供时钟，即定时装置。硬件时钟通常分为两类，即：绝对时钟和相对时钟。1.绝对时钟用硬件寄存器模拟绝对时钟，并根据脉冲频率定时加1。绝对时钟是必须的。操作系统需要根据绝对时钟记录作业进入系统的时间、开始处理的时间、处理完毕的时间以及占有各种资源的时间等。用户也需要绝对时钟以确定当前时刻等。

1.6.3定时装置★为了实现系统管理和维护，硬件必须提供时钟，即定时装置。硬件1022.相对时钟相对时钟也称间隔时钟或闹钟。它每隔固定的时间间隔发生一次时钟中断，时钟中断发生后，操作系统获得控制权，以便运行系统管理和维护程序。2.相对时钟103★为了使处理机从繁忙的I/O事物中解放出来，同时为了提高处理机与设备之间、设备与设备之间的并行程度，硬件设置了通道。★通道是一种专门负责I/O操作的处理机，可以接收CPU的指令执行通道程序，完成输入输出任务。★关于通道，详细内容请参阅第5章。

1.6.4通道★为了使处理机从繁忙的I/O事物中解放出来，同时为了提高处理104★在多道程序系统中，内存中同时存在多个程序，一个程序在内存空间中的地址是随机确定的，而且通常可以改变。★为使每个程序或程序的各个基本单位能够在逻辑上，从0开始编址，硬件需要提供地址映射机构，用以将程序中所产生的逻辑地址转换为存储空间中实际的物理地址。1.6.5地址映射机构★在多道程序系统中，内存中同时存在多个程序，一个程序在内存空105★在多道程序系统中，一个程序所产生的错误地址可能会侵犯另外一个程序的地址空间，甚至操作系统空间，一个程序对于公共区域可能试图进行非法操作，这些都可能影响其它进程甚至破坏整个系统。★为防止发生这类情况，硬件必须提供存储保护设施。当发生地址越界错误或存取非法错误时，硬件存储保护设施能够立即发现，并产生中断，由操作系统处理。

1.6.6存储保护设施★在多道程序系统中，一个程序所产生的错误地址可能会侵犯另外一106课堂练习

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P25-27：40-51107★计算机系统由硬件和软件两部分组成，操作系统是：与计算机硬件关系最为密切的系统软件，它是硬件的第一层软件扩充，是其它软件运行的基础；它是现代计算机系统中必不可少的最重要的系统软件。★操作系统是在人们使用计算机的过程中，为了满足提高资源利用率和增强计算机系统性能的需求，伴随着计算机技术本身及其应用的日益发展，而逐步地形成和完善起来的。★在其发展过程中，多道程序设计技术起了关键性的作用。1.7小结★计算机系统由硬件和软件两部分组成，操作系统是：与计算机硬件108★在计算机系统中的操作系统有两个重要的作用：管理系统中的各种资源、为用户提供良好的界面。★操作系统的基本类型有：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。★现代操作系统都有两个特征：并发性、共享性。★操作系统必须具有五方面的基本功能：进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理。★在计算机系统中的操作系统有两个重要的作用：管理系统中的各种109★操作系统是有层次结构的：操作系统对象（硬、软件资源）对对象操纵和管理的软件集合（4大管理模块）用户接口（作业接口、程序接口）。★研究操作系统可以有不同的观点：资源管理观点、进程观点、虚机器观点等。★操作系统所涉及的硬件环境是：特权指令与处理机状态、中断机构、定时装置、通道、地址映射机构、存储保护设施。★操作系统是有层次结构的：操作系统对象（硬、软件资源）对对110课外习题

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111(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(x(u$rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oXlTiQeQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXoXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E3B+y(y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8K8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYpXmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8J8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQhQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!s!pXmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcOcK9H6E2B+x(u%(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmV112第1章操作系统的基本概念1.0本章学习目标1.1什么是操作系统1.2为何需要操作系统1.3操作系统的功能1.4操作系统的逻辑结构1.5研究操作系统的观点1.6操作系统的硬件环境1.7小结

第1章操作系统的基本概念1.0本章学习目标1131.0本章学习目标

★计算机发展到今天，从个人计算机到巨型计算机系统，毫无例外都配置一种或多种操作系统。如果要让用户去使用一台没有操作系统的计算机，那将是难以想象的。那么，什么是操作系统，为何需要操作系统，操作系统在计算机系统中具有什么地位，它应有什么样的功能，等等，我们将在本章学习。★本章学习目标：1、了解操作系统的基本类型。2、掌握操作系统的功能。3、理解操作系统的组成。4、了解操作系统的接口。1.0本章学习目标★计算机发展到今天，从个人计算机到巨型1141.1什么是操作系统

★计算机系统=硬件+软件★裸机=未配置任何软件的计算机★用户所用计算机系统=经过若干层软件改造的系统★操作系统（OS：OperatingSystem）：位于各种软件的最底层它与硬件软件的关系：见图1.1：1.1什么是操作系统★计算机系统=硬件+软件115

应用软件层系统软件层硬件层图1.1操作系统的地位

用户

银行系统、航空订票系统、……编译软件、编辑软件、命令解释程序操作系统裸机

图1.1操作系统的地位

116由图中可看出，操作系统：是与计算机硬件关系最为密切的系统软件，是硬件的第一层软件扩充，其它软件运行的基础；是一些程序模块的集合——★用于管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，★合理地组织计算机工作流程，★有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，★从而在计算机与其用户之间起到接口的作用；是现代计算机系统中必不可少的最重要的系统软件。由图中可看出，操作系统：是一些程序模块的集合——是现代计117课堂练习

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课堂练习

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