操作系统课件-01绪论

地点：信电大楼426手机短号：662679Email:shilei791207@操作系统原理PrinciplesofOperatingSystem授课教师：时磊课程目的不是如何使用操作系统而是理解操作系统如何工作

涉及到计算机科学的很多领域计算机体系结构/硬件软件设计程序设计语言数据结构算法网络学习核心技术并能在其他地方应用之为什么学习操作系统?大型、复杂系统的系统设计①性能与方便使用②性能与简单性③硬件与软件操作系统是目前最复杂的软件成分应聘工作(编程语言（C语言）、数据结构、

操作系统)为什么学习操作系统?教材

庞丽萍.计算机操作系统.北京:人民邮电出版社,2010

参考教材[美]AbrahamSilberschatz等.操作系统概念(第六版).北京:高等教育出版社[荷]AndrewS.Tanenbaum陈向群马洪兵等译.现代操作系统.机械工业出版社[美]W.RichardStevensStephenA.Rago尤晋元等译.UNIX环境高级编程(第二版).人民邮电出版社陈健等译.Linux程序设计（第4版）.人民邮电出版社陈莉君等译.深入理解Linux内核（第三版）.中国电力出版社鸟哥.鸟哥的LINUX私房菜（第三版）：基础学习篇.人民邮电出版社

课程形式

学习要求：

按时上课，认真听讲

阅读参考书

整理笔记

思考，讨论，提问理论（33学时）+实验（4次，12学时）辅导答疑时间：周一~周五（除了周一和周三上午）地点：信电大楼426成绩评定

作业，课内实验，期末考试，出勤率比例：

课内实验15%作业+出勤率15%

期末考试70%

操作系统课程教学目标掌握操作系统的一般性原理，掌握一些软件设计的思想和技术方法熟悉Linux操作系统下的常用基本命令操作熟悉Linux操作系统下的系统编程及设备驱动的基本编写方法讲课学时安排章节内容学时第一章绪论3第二章操作系统的结构和硬件支持2第三章操作系统的用户接口1第四章进程及进程管理9第五章资源分配与调度3第六章处理机调度3第七章主存管理3第八章设备管理3第九章文件系统3第一章绪论（一）操作系统在计算机系统中的地位（二）操作系统的形成和发展（三）操作系统的基本概念（四）操作系统的基本类型（五）Linux系统概述学习内容熟悉冯∙诺依曼计算机体系结构及原理掌握操作系统的定义，功能及基本特征掌握批处理操作系统、实时操作系统与

分时操作系统的主要特点及区别学习重点（一）操作系统在计算机系统中的地位裸机（一）操作系统在计算机系统中的地位裸机：没有装配任何软件的计算机称为裸机。虚拟机：装配有相应软件的机器称为虚拟机。管理信息系统、飞机订票系统、

银行系统、地理信息系统、

CAD系统、数字计算软件包…语言编译程序、连接装配程序、

数据库管理系统、网络软件…操作系统计算机硬件（裸机）系统软件应用软件用户用户用户用户是在硬件基础上的第一层软件是其它软件和硬件的接口ENIAC计算机(1946年，美国宾夕法尼亚大学)（二）冯·诺依曼结构美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出了计算机设计的3个基本思想。①

计算机由运算器（ALU）、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部分组成。②

采用二进制形式表示计算机的指令和数据。③

程序存储，将程序（由一系列指令组成）和数据存放在存储器中，计算机依次自动地顺序执行程序。（二）冯·诺依曼结构

计算机硬件基本组成（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地址控制流运算器（二）冯·诺依曼结构2023/10/918（三）操作系统的基本概念操作系统的定义：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率和高度自动化。操作系统是整个计算机系统的核心。操作系统的宗旨是提高计算机系统的效率，方便用户使用2023/10/919（三）操作系统的基本概念（处理机）CPU内存（主存储器）I/O设备软件资源处理机

管理存储器

管理设备

管理文件

系统系统资源操作系统功能模块操作系统的资源管理功能：

操作系统看成一个资源管理器。换句话说，从资源管理的角度看操作系统有如下四个功能：一处理机管理

1.制定调度策略

2.给出调度算法

3.处理机分派二存储器管理

1.存储分配和存储无关性

2.存储保护

3.存储扩充三设备管理

1.设备无关性

2.设备分配

3.设备的传输控制四文件系统

解决软件资源的存储、共享、保密和保护等（三）操作系统的基本概念（四）操作系统的形成和发展操作系统发展是随着计算机硬件技术的发展而发展的。驱动力：充分利用硬件，提供更好的服务手工操

作阶段批处理联机

批处理脱机

批处理执行

系统操作系统形成多道程序系统多道批处理系统分时系统实时系统个人计算机操作系统网络操作系统分布式操作系统初级阶段第1阶段手工操作阶段

ENIAC计算机(1946年，美国宾夕法尼亚大学)初级阶段——手工操作阶段

硬件非常昂贵，没有操作系统1、人工把一道作业用穿孔机穿制在卡片或纸带上2、把卡片或只带装上输入机3、启动输入机把程序和数据送入计算机4、通过控制开关启动程序执行5、产生计算结果，执行结果从打印机上或卡片机上输出缺点：工作效率极低独占性问题：人机矛盾 机器速度计算所需时间人工操作时间操作时间:机器运行时间

1万次/秒 1小时 3分钟 1:20 60万次/秒 1分钟 3分钟 3:1初级阶段——手工操作阶段

初级阶段——早期批处理

用户把作业（卡片或磁带）交给负责调度的操作员（系统管理员）,由操作员按作业类型分类编成一个作业队列，送到输入设备上。

常驻监督程序自动地装入程序、运行、撤出作业批处理中的作业（Job）概念：“作业”是指用户提交给计算机系统的一个独立的处理单位

用户程序+数据+作业控制语言初级阶段——早期批处理

优点：节省了人工干预时间，提高了CPU利用率问题：处理机（CPU）高速与IO慢速的矛盾解决：由卫星机负责IO初级阶段——早期批处理（联机批处理）

初级阶段——脱机批处理

脱机批处理特点：主机与卫星机并行操作问题：调度不灵活，保护问题解决：硬件技术的发展——通道技术、中断技术定义：

借助于通道与中断技术，由主机控制I/O工作。原有的监督程序不仅要负责调度作业自动的运行，而且还要提供I/O控制功能。它常驻内存，称为执行系统。通道：一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输。中断：主机接到信号（来自CPU外部或内部）时，立即中止原来的工作，

转去处理这一事件，处理完后，主机又回到原来工作点继续工作。初级阶段——执行系统

初级阶段——执行系统

特点：主机、外设并行操作；增加了保护能力问题：处理机仍有空闲等待现象早期批处理、脱机批处理、执行系统都属于单道批处理系统手工操

作阶段批处理联机

批处理脱机

批处理执