OS01-1 绪论
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Os-1
– 周期性实时任务： – 非周期性实时任务：截止时间(deadline)，开始截止时间（最 晚开始时间）和完成截止时间（最晚完成时间） 目前的操作系统，通常具有分时、实时和批处理功能，又称作 通用操作系统。可适用于计算、事务处理等多种领域，能运行 在多种硬件平台上，如 UNIX系统、Windows NT等。－－通用 化、小型化
操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，程 序模块的集合，资源管理和用户接口功能
1.1.3 操作系统举例
• MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 2000 • UNIX: BSD, SRV4, OSF1, SCO UNIX, AIX, Solaris, Linux • NOS: Novell Netware • RTOS: VxWorks, pSoS, Nucleus
• Linux内核代码报告：10%
– 要求：接口功能描述、数据结构分析、流程 图、代码注释）
第一章 绪论
1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统的发展历史 1.3 操作系统的分类 1.4 操作系统的特征 1.5 操作系统的功能 1.6 操作系统的结构 1.7 常用的操作系统
1.1 什么是操作系统
1.3 操作系统的分类
操作系统分类主要讨论操作系统的内部特征。
1.3.1 批处理操作系统 1.3.2 分时操作系统 1.3.3 实时操作系统 1.3.4 多处理操作系统 1.3.5 网络操作系统 1.3.6 分布式操作系统 1.3.7 个人计算机操作系统
返回
1.3.1 批处理操作系统 (Batch Processing Operation System)
– 中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务并保 存现场），中断处理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原 有任务 – 可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限 定）
操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，程 序模块的集合，资源管理和用户接口功能
1.1.3 操作系统举例
• MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 2000 • UNIX: BSD, SRV4, OSF1, SCO UNIX, AIX, Solaris, Linux • NOS: Novell Netware • RTOS: VxWorks, pSoS, Nucleus
• Linux内核代码报告：10%
– 要求：接口功能描述、数据结构分析、流程 图、代码注释）
第一章 绪论
1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统的发展历史 1.3 操作系统的分类 1.4 操作系统的特征 1.5 操作系统的功能 1.6 操作系统的结构 1.7 常用的操作系统
1.1 什么是操作系统
1.3 操作系统的分类
操作系统分类主要讨论操作系统的内部特征。
1.3.1 批处理操作系统 1.3.2 分时操作系统 1.3.3 实时操作系统 1.3.4 多处理操作系统 1.3.5 网络操作系统 1.3.6 分布式操作系统 1.3.7 个人计算机操作系统
返回
1.3.1 批处理操作系统 (Batch Processing Operation System)
– 中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务并保 存现场），中断处理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原 有任务 – 可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限 定）
《unix-os教学课件》第一章-绪论
1.2.2 处理器单元——指令处理操作
❖取指令期
CU将指令从内存读到CPU的指令寄存器 CU增加指令指针寄存器的值，以指向内存中下一条指令
的位置 CU给ALU发信号，通知ALU执行该指令
1.2.2 处理器单元——指令处理操作
❖指令执行期
ALU访问指令寄存器中的指令操作码，以确定要执行的 功能并得到指令的输入数据
（3）
: 为一次只执行一个进程设计Leabharlann ，用于单用户环境（4）
: 一次能执行一个用户的多个程序
（5）
: 多个用户可以使用同一个主机
（6）理解分时和虚拟空间的概念
3、UNIX系统的主要特性 了解
❖ 可移植性 可运行各种类型的计算机上，支持不同的硬件
❖ 多用户性能 多个用户同时共享计算机资源
❖ 多任务性能 允许多个任务同时运行，前台、后台
❖ 寄存器、内存、外部存储器的区别
存储器类型
在系统中的位置
寄存器 速度最快的是？
内存
外部存储器
用途 存储哪些数据？
1.2 计算机硬件
❖1.2.5 输出设备 显示器、打印机、声音设备、绘图仪等
1.2 计算机硬件
❖1.2.6 性能评价指标 针对每台计算机的组成部件、各部件间的通信能力 和所有性能指标的综合测量 CPU速度: 指令的执行速度，MIPS/MFLOPS 访问时间: 反映CPU从存储器或I/O设备检索数据 的速度，us/ns 通道容量: 数据传输速率反映CPU与设备间的通 信通道支持的数据传输能力 总体性能指标: 指CPU速度、存储器和I/O设备的 访问时间，以及存储器和I/O设备与CPU间传送 通道的通道容量的综合。
补充1：Unix/Linux环境搭建
OS01_OS介绍
IBM无法写出同时满足互冲突需要的操作系统 IBM无法写出同时满足互冲突需要的操作系统 其实别人也一样不能完成这项工作任务 OS/360文件系统中有类型字段 文件系统中有类型字段， IBM OS/360文件系统中有类型字段，定义文 件的类型，有定长、不定长记录、 件的类型，有定长、不定长记录、块状和非 块状文件 存储管理有基地址寄存器寻址方式， 存储管理有基地址寄存器寻址方式，程序也 可以访问和修改基地址寄存器，但是CPU CPU生成 可以访问和修改基地址寄存器，但是CPU生成 的却是绝对地址， 的却是绝对地址，虽然不用进行动态再分配 但程序却被钉死在调入内存时的物理地址上
第一章 绪论 2011-6-24 21
UNIX的诞生 的诞生
1969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，Ken 1969年 在贝尔退出MULTICS研制项目后， MULTICS研制项目后 Thompson和 Thompson和Dennis M. Ritchie 想申请经费买计算 机从事操作系统研究， 机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准 项目无着落，他们在一台无人用的PDP PDP项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7上，重新 摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行” MULTICS项目上设计的 摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行”游 戏 为了使游戏能够在PDP 上顺利运行， PDP为了使游戏能够在PDP-7上顺利运行，他们陆续开 发了浮点运算软件包、显示驱动软件， 发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件 系统、实用程序、 系统、实用程序、shell 和汇编程序 到了1970 1970年 在一切完成后， 到了1970年，在一切完成后，给新系统起了个同 MULTICS发音相近的名字 发音相近的名字UNIX MULTICS发音相近的名字UNIX 22 1973年 UNIX用C语言全部重写。 1973年，UNIX第一章 绪论 用 语言全部重写。 2011-6-24
第一章 绪论 2011-6-24 21
UNIX的诞生 的诞生
1969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，Ken 1969年 在贝尔退出MULTICS研制项目后， MULTICS研制项目后 Thompson和 Thompson和Dennis M. Ritchie 想申请经费买计算 机从事操作系统研究， 机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准 项目无着落，他们在一台无人用的PDP PDP项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7上，重新 摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行” MULTICS项目上设计的 摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行”游 戏 为了使游戏能够在PDP 上顺利运行， PDP为了使游戏能够在PDP-7上顺利运行，他们陆续开 发了浮点运算软件包、显示驱动软件， 发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件 系统、实用程序、 系统、实用程序、shell 和汇编程序 到了1970 1970年 在一切完成后， 到了1970年，在一切完成后，给新系统起了个同 MULTICS发音相近的名字 发音相近的名字UNIX MULTICS发音相近的名字UNIX 22 1973年 UNIX用C语言全部重写。 1973年，UNIX第一章 绪论 用 语言全部重写。 2011-6-24
OS第1章操作系统引论(MR)
分布式系统与计算机网络系统的区别
(1)操作系统的统一性： 分布式OS是在各机上统一建立的“OS同质”， 直接管理CPU、存储器和外设；统一进行全系 统的管理； 网络通常容许异种OS互连，各机上各种服务 程序需按不同网络协议“协议同质”。 (2)并行性： 分布式OS可以将一个进程分散在各机器上并 行执行“进程迁移”；
上述批处理系统，每次只调用一个用户作 业程序进入内存并运行，称为单道运行。
●
多道程序设计
多道程序设计是指让多个程序同时进入计算 机的主存储器进行计算 Nhomakorabea28
多道批处理系统
多道程序系统
30
多道程序系统特点
多道性 宏观上并行 微观上串行
单道
内存 使用 作业 次序
多道
每次多个作业 (充分利用内存) 无确定次序
参 考 书 籍
Operating Systems 操作系统 Gary Nutt 机械工业出版社 ISBN:7-111-16378-8
参 考 书 籍
操作系统 宗大华等 编著 人民邮电出版社 ISBN: 9787115202178
计算机操作系统 方敏等 西安电子科技大学出版社 ISBN:7-5606-0195-2
33
1.4.1 批处理操作系统
现代操作系统大都具有多道批处理功能。多道程序并发执行 的基本思想是：在内存中同时存放多道程序，在操作系统的控制 下交替执行。在多道批处理系统中，用户提交的作业都先存放在 外存中并排成一个队列，称为后备队列，然后由作业调度程序按 一定的策略从后备队列中选择若干作业调入内存，使它们并发运 行，从而共享系统中的各种资源，提高资源利用率，最终提高系 统吞吐量。
22
1.3.1 早期批处理
os_01引言
并发（concurrence）
两个或多个程序“同时”运行（进程、任务、线程）
ห้องสมุดไป่ตู้
共享（sharing）
资源共享
虚拟（Virtual）
资源抽象
异步性（Asynchronism）
程序运行的不可预测性
1.4 操作系统的主要功能
处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 用户接口
作共享资源
操作系统的定义
操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是 这样一些程序模块的集合：它们能有效的组织和 管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组 织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户 提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便和 有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地 运行。
1.2 操作系统的设计策略
设备管理
创建外部I/O设备的统一资源抽象。确保在 I/O设备操作和CPU之间有尽可能的重叠。
缓冲管理
设备分配
设备控制与错误处理
用户接口与人机界面
命令接口 程序接口 图形接口
操作系统
管理计算机的资源。如CPU、主存、硬盘、I/O设 备，以及其他在计算机硬件和计算机用户之间扮 演中介角色的资源。 为用户编写的程序提供使用系统资源的服务。 为程序地运行提供必要的环境。
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 操作系统的目标 不同类型的操作系统，由于设计策略的不同，其目标也各 有侧重。
其他的操作系统设计策略
个人计算机和工作站 窗口系统（人机界面）
小型通信计算机
网络
OS01-1绪论(补充内容)
7
硬件相关 应用无关
涉及物理地址、 设备接口寄存器、 设备接口缓冲区
代码量大，需硬 件知识
需随硬件的变化 而变化
提供所有应用 及用户共需的东 西
与应用无直接 关系
第一章 绪论
8
操作系统的定义
操作系统（operating system，简称 OS）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，控制并协调多个任务的活动，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。
OS的作用
用户与计算机硬件之间的接口 计算机系统资源的管理者
四类资源：处理器、存储器、I/O设备、信息
第一章 绪论
11
1.2 操作系统如何工作
1.2.1 OS的第1个工作：启动和结束程序 1.2.2 OS的第2个工作：用户程序对OS的调用 1.2.3 OS的第3个工作：为常用操作提供程序 1.2.4 OS的第4个工作：解决效率和安全问题
把现有的程序组合起来实现更复杂的功能
第一章 绪论
21
批方式的用途
自动批处理文件(放在根目录下或用户主目录下), 用来自动执行每次开机或登录时的例行工作（见 例1）
启动诸如中文环境这样的集成软件或一些参数复 杂的软件，简单方便，不必要求用户了解相应启 动步骤(装字库/启动程序/装输入法等）和参数 (见例2)
Windows的资源管理器 现代UNIX和LINUX提供上千条命令
第一章 绪论
52
1.2.4 OS工作4：解决效率和安全问题
操作系统采用了大量技术来提高机器效率和 人的效率，并确保安全问题
并发，多任务，多用户，分时 多道，虚存， 文件或设备的共享技术，链接，假脱机，等
这些技术将在以后各章中逐步学习
硬件相关 应用无关
涉及物理地址、 设备接口寄存器、 设备接口缓冲区
代码量大，需硬 件知识
需随硬件的变化 而变化
提供所有应用 及用户共需的东 西
与应用无直接 关系
第一章 绪论
8
操作系统的定义
操作系统（operating system，简称 OS）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，控制并协调多个任务的活动，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。
OS的作用
用户与计算机硬件之间的接口 计算机系统资源的管理者
四类资源：处理器、存储器、I/O设备、信息
第一章 绪论
11
1.2 操作系统如何工作
1.2.1 OS的第1个工作：启动和结束程序 1.2.2 OS的第2个工作：用户程序对OS的调用 1.2.3 OS的第3个工作：为常用操作提供程序 1.2.4 OS的第4个工作：解决效率和安全问题
把现有的程序组合起来实现更复杂的功能
第一章 绪论
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批方式的用途
自动批处理文件(放在根目录下或用户主目录下), 用来自动执行每次开机或登录时的例行工作（见 例1）
启动诸如中文环境这样的集成软件或一些参数复 杂的软件，简单方便，不必要求用户了解相应启 动步骤(装字库/启动程序/装输入法等）和参数 (见例2)
Windows的资源管理器 现代UNIX和LINUX提供上千条命令
第一章 绪论
52
1.2.4 OS工作4：解决效率和安全问题
操作系统采用了大量技术来提高机器效率和 人的效率，并确保安全问题
并发，多任务，多用户，分时 多道，虚存， 文件或设备的共享技术，链接，假脱机，等
这些技术将在以后各章中逐步学习
操作系统(第三版)OS1_1
课程简介——What is？
Ubuntu 22:48
第一章 操作系统引论
课程简介——What is？
Redhat 22:48
第一章 操作系统引论
课程简介——What is？
红旗Linux
22:48
第一章 操作系统引论
课程简介—Important？
操作系统课程是计算机教育的必修内容 计算机专业的核心课 技术开发的理论基础
OS实现了对计算机资源的抽象
当计算机上覆盖了操作系统后，便为用户提供了一台功能 显著增强，使用更加方便，效率明显提高的虚拟计算机
用户 用户 I/O操作命令
（Read,Write）
I/O软件
用户需了解 物理接口的 实现细节； 利用机器指 令进行编程
物理接口 硬件
物理接口
硬件 虚机器
用户无需了 解物理接口 的实现细节； 在窗口环境 下使用计算 机
22:48
第一章 操作系统引论
名称的演变
1 2 3 4 5 6
监控（督）程序（系统）（Monitor)
执行系统（程序）(Executive System(program))
控制系统（程序）(Control System program))
管理程序(Supervisor, Supervisor System)
22:48
第一章 操作系统引论
作业参考答案
补充：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。 答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用 户提供良好的界面。操作系统与硬件密切相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所 有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用并提高了硬件资源的利 用率。操作系统是一种特殊的系统软件，其他系统软件运行在操作系统的基础之上，可 获得操作系统提供的大量服务，也就是说操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。 而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其他系统软件和应 用软件，以使其工作更方便和高效。可见，硬件、操作系统、其他系统软件、应用程序 和用户之间存在着下图所示的层次关系。
OS第1章 操作系统引论(10软工)
11-12(2)
10软工专业 软工专业
用 应用程序 系统调用
户
命令 图标、窗口 操作系统Fra bibliotek计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
11-12(2) 10软工专业 软工专业
(1) 命令方式。 命令方式。 (2) 系统调用方式。 系统调用方式。 (3) 图形、窗口方式。 图形、窗口方式。
11-12(2)
I/O
输出设备
1.2.2 单道批处理系统
1. 单道批处理系统 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程 的处理过程
开始 还有下 一个作业？ 否 停止 是 源程序 有错吗？ 是 把下一个作业的源 程序转换为目标程 序
否
运 行 目标程序
装 配 目标程序
图11-12(2) 10软工专业 1-3 单道批处理系统的处理流程 软工专业
11-12(2) 10软工专业 软工专业
2. 分时系统实现中的关键问题 (1) 及时接收。 (2) 及时处理。
11-12(2)
10软工专业 软工专业
3. 分时系统的特征 (1) 多路性。 (2) 独立性。 (3) 及时性。 (4) 交互性。
11-12(2)
10软工专业 软工专业
1.2.5 实时系统
11-12(2)
10软工专业 软工专业
1.4.5 用户接口
1. 命令接口 2. 程序接口 3. 图形接口
10软工专业 软工专业
2. OS作为计算机系统资源的管理者 作为计算机系统资源的管理者 作为 3. OS用作扩充机器 用作扩充机器
11-12(2)
10软工专业 软工专业
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
OS1操作系统概论
计算10秒
程序C考虑调度程序的执行计时算20间秒 为1ms计？算20秒 启动盘
I/O
I/O40秒
I/O30秒 I/O40秒
考虑有2个I/O通道结束中？断
总计190秒
三道作业运行情况
I/O 计 算 30
40 10
30
40
60
10 20
20
t
260 ms (a)
通道 C B 30 A
40
30
40
20
20
用户：我要打印这 份报告。
打印机：没反应！
裸机：听不懂！
我要打印这份报告。
工作！打印！
用户
接收用户输入的文档内 容；驱动打印机；将文 档放入缓冲；文档送至 打印机！
打印机
安装了操作系统的计算机
课程定位
操作系统是计算机系统中的重要系统软件，是计 算机科学与技术专业重要的专业课程。
本课程的目的和任务是使学生全面地了解和掌握 操作系统的目标、作用和模型，从资源管理的角 度领会操作系统的功能和实现过程。使学生受到 系统科学地分析问题和解决问题的训练，提高运 用理论知识解决实际问题的能力。
1） 必修课 2）基础核心课程 3）计算机等级考试/升本/考研/博考试科目 4） 找工作面试笔试必考内容
有利于对计算机系统的理解和软件开发。
课程介绍
操作系统在整个计算机系统中的重要性 每当我们打开计算机，启动成功后，首先映
入眼帘的就是操作系统的界面。我们所做的一切 的工作都是在操作系统之上来完成的。可是谁也 不会去想：为什么鼠标的拖拖曳曳就能完成对文 件、磁盘、各种软硬件资源的管理；谁也没意识 到是因为有了操作系统的支撑，我么才那么方便 的使用计算机。
1.0绪论
1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 多道程序系统（60年代初） 多道程序系统（60年代初） 年代初 分时操作系统（60年代中 年代中） 分时操作系统（60年代中） 实时操作系统（60年代中 年代中） 实时操作系统（60年代中） 通用操作系统
11
1.2.7操作系统的进一步发展 1.2.7操作系统的进一步发展 微机操作系统 多处理机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统 以史明鉴，不是为了谈论历史而谈论历史， 以史明鉴，不是为了谈论历史而谈论历史， 而是明白OS为什么是现在这个样子， OS为什么是现在这个样子 而是明白OS为什么是现在这个样子，以及 将来会是什么样子
27
优点： 优点： 资源利用率高。资源指CPU及设备。 资源利用率高。资源指CPU及设备。 CPU及设备 系统吞吐量大。系统吞吐量指系统在 系统吞吐量大。 单位时间完成的总工作量 缺点： 缺点： 作业平均周转时间长：短作业的周转 作业平均周转时间长： 时间显著增长
28
采用多道程序设计提高了效率， 采用多道程序设计提高了效率，即 多道程序设计提高了效率 增加了单位时间的算题量， 增加了单位时间的算题量，但对每 道程序来说，却延长了计算时间。 道程序来说，却延长了计算时间。 要解决的问题：资源的竞争（CPU、 要解决的问题：资源的竞争（CPU、 内存）、内存的保护等。 ）、内存的保护等 内存）、内存的保护等。
23
为了进一步提高资源的利用率和系统 对作业的吞吐量， 60年代中期 年代中期， 对作业的吞吐量，在60年代中期，引 入了多道程序设计技术， 入了多道程序设计技术，由此而形成 了多道批处理系统。 了多道批处理系统。
24
1.2.3 多道程序系统
操作系统发展史上革命性变革。 操作系统发展史上革命性变革。 多道程序设计技术： 在内存中放多道 多道程序设计技术 ： 程序, 程序 , 使它们在管理程序的控制下相念
11
1.2.7操作系统的进一步发展 1.2.7操作系统的进一步发展 微机操作系统 多处理机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统 以史明鉴，不是为了谈论历史而谈论历史， 以史明鉴，不是为了谈论历史而谈论历史， 而是明白OS为什么是现在这个样子， OS为什么是现在这个样子 而是明白OS为什么是现在这个样子，以及 将来会是什么样子
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优点： 优点： 资源利用率高。资源指CPU及设备。 资源利用率高。资源指CPU及设备。 CPU及设备 系统吞吐量大。系统吞吐量指系统在 系统吞吐量大。 单位时间完成的总工作量 缺点： 缺点： 作业平均周转时间长：短作业的周转 作业平均周转时间长： 时间显著增长
28
采用多道程序设计提高了效率， 采用多道程序设计提高了效率，即 多道程序设计提高了效率 增加了单位时间的算题量， 增加了单位时间的算题量，但对每 道程序来说，却延长了计算时间。 道程序来说，却延长了计算时间。 要解决的问题：资源的竞争（CPU、 要解决的问题：资源的竞争（CPU、 内存）、内存的保护等。 ）、内存的保护等 内存）、内存的保护等。
23
为了进一步提高资源的利用率和系统 对作业的吞吐量， 60年代中期 年代中期， 对作业的吞吐量，在60年代中期，引 入了多道程序设计技术， 入了多道程序设计技术，由此而形成 了多道批处理系统。 了多道批处理系统。
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1.2.3 多道程序系统
操作系统发展史上革命性变革。 操作系统发展史上革命性变革。 多道程序设计技术： 在内存中放多道 多道程序设计技术 ： 程序, 程序 , 使它们在管理程序的控制下相念
OS课程重点
OS课程重点第一章操作系统引论操作系统的目标:方便性，有效性，可扩充性，开放性。
操作系统的作用有：作为用户与计算机硬件系统之间的接口，作为计算机系统资源的管理者，用作扩充机器。
用户使用计算机的三种方式：命令方式，系统调用方式，图形、窗口方式。
资源分为四种：处理器，存储器，I/O设备，信息（数据和程序）。
推动操作系统发展的主要动力有：不断提高计算机资源利用率，方便用户，器件的不断更新换代，计算机体系结构的不断发展。
操作系统同计算机系统发展的几个阶段：无操作系统的计算机系统，单道批处理系统，多道批处理系统，分时系统，实时系统。
操作系统:一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
分时系统是指:在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。
实时系统是指，系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
实时任务可分为:周期性实时任务和非周期性实时任务，也可分为硬实时任务和软实时任务。
操作系统都具有四个基本特征：（程序）并发，（资源）共享，虚拟和异步。
并行性指:两个或多个事件在同一时间发生，并发性指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
共享指:系统中地资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用，可分为互斥共享方式和同时访问方式。
虚拟指:通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
如果n是某物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的平均速度必然是物理设备速度的1/n。
操作系统的功能：处理机管理，存储器管理，设备管理和文件管理。
处理器管理包括：进程控制，进程同步，进程通信，调度。
存储器管理包括：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充。
设备管理包括：缓冲管理，设备分配，设备处理。
文件管理包括：文件存储空间管理，目录管理，文件的读写管理和保护。
第0章 课程介绍和前言
曙光2000和曙光4000超级计算机 曙光2000和曙光4000超级计算机 2000和曙光4000
信息处理研究所智能软件中心
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
大型机用作网络服务器
信息处理研究所智能软件中心
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
PDA和掌上电脑 PDA和掌上电脑
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
中国天河一号超级计算机
信息处理研究所智能软件中心
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
银河III和雷霆1000大型计算机 银河III和雷霆1000大型计算机 III和雷霆1000
信息处理研究所智能软件中心
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
用户告诉操作系统执行hello程序 用户告诉操作系统执行hello程序 hello 操作系统找到该程序， 操作系统找到该程序，检查其类型 检查程序首部， 检查程序首部，找出正文和数据的地址 文件系统找到第一个磁盘块 父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 hello 操作系统需要将执行文件映射到进程结构 操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处 操作系统设置CPU上下文环境， CPU上下文环境 程序的第一条指令执行，失败， 程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入， 操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行 更多的缺页中断， 更多的缺页中断，读入更多的页面
OS课程介绍和前言 第0 章 OS课程介绍和前言
小型机希瑞和丽台机HOST 小型机希瑞和丽台机HOST
2019年-操作系统课件os01引论-PPT课件-PPT精选文档
运算处理
输入 打印
结束 输出
光电
输入
输入
结束
光电输入数据 运算处理
绘图 输出
输出打印
运算处理 光电输入数据 等待 运算 绘图
输出结束 输出结束
引入进程
进程的目的： 使多个程序能并发执行。
程序是静态实体 不能独立运行的，更不能和其它程序并发执行。
例如： 在一个未引入进程的系统中: I C O 分别为输入、计算程序和输出程序各建立一个进程， 这3个进程便可并发执行。
操作系统
Operating Systems
Mac OS
VxWorks
OS2
LINUX
UNIX
WINDOWS
教材：《计算机操作系统》，第三版，汤小丹等
学时：48+8 闭卷，总成绩= 平时成绩*30%+期末成绩*70%
平时成绩包括上机实验、作业、考勤等. 教材：
《计算机操作系统》，第三版，汤小丹等 参考教材： [1]《操作系统教程》(笫4版)，孙钟秀 主编 费翔林 骆斌 编著 [2] 张尧学 等编著．计算机操作系统教程．北京：清华大学出
用户
应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
操作系统的作用
2 从资源管理观点 可把操作系统视为计算机系统资源的管理者。
资源包括四类： 处理器、存储器、I/O设备、 信息资源（程序和数据） 管理的内容： 资源的当前状态（数量和使用情况） 资源的分配、回收和访问操作 相应管理策略（包括用户权限）。
虚拟设备技术 允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备 在一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。
空分复用技术
输入 打印
结束 输出
光电
输入
输入
结束
光电输入数据 运算处理
绘图 输出
输出打印
运算处理 光电输入数据 等待 运算 绘图
输出结束 输出结束
引入进程
进程的目的： 使多个程序能并发执行。
程序是静态实体 不能独立运行的，更不能和其它程序并发执行。
例如： 在一个未引入进程的系统中: I C O 分别为输入、计算程序和输出程序各建立一个进程， 这3个进程便可并发执行。
操作系统
Operating Systems
Mac OS
VxWorks
OS2
LINUX
UNIX
WINDOWS
教材：《计算机操作系统》，第三版，汤小丹等
学时：48+8 闭卷，总成绩= 平时成绩*30%+期末成绩*70%
平时成绩包括上机实验、作业、考勤等. 教材：
《计算机操作系统》，第三版，汤小丹等 参考教材： [1]《操作系统教程》(笫4版)，孙钟秀 主编 费翔林 骆斌 编著 [2] 张尧学 等编著．计算机操作系统教程．北京：清华大学出
用户
应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
操作系统的作用
2 从资源管理观点 可把操作系统视为计算机系统资源的管理者。
资源包括四类： 处理器、存储器、I/O设备、 信息资源（程序和数据） 管理的内容： 资源的当前状态（数量和使用情况） 资源的分配、回收和访问操作 相应管理策略（包括用户权限）。
虚拟设备技术 允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备 在一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。
空分复用技术
计算机操作系统OS_01
• 脱机输入输出（Off-Line I/O）方式 关键设备：外围机、磁带
输入设备 磁盘
外围机 主机
磁盘 磁盘
磁盘
外围机
输出设备
脱机I/O示意图 优点：减少CPU的空闲时间、提高I/O速度
2、单道批处理系统
• 把一批作业脱机输入到磁带上； • 系统配上监督程序（OS的雏形）； • 在监督程序的控制下使这批作业能一个接一个的
• 对操作系统的描其述它系：统软件
是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对 硬件系统的首次扩操充作系。统
用户（应用程序）与裸机计算机硬件之间的接口。
第一节 操作系统的目标和作用
• OS的目标
有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量 方便性：使计算机易学易用 可扩充性：能适应硬件的发展，容易升级 开放性：遵循世界标准规范
• OS的作用
用户与计算机硬件之间的接口
用户 应用程序 系统调用 命令 图形窗口方式
操作系统 计算机硬件
计算机系统资源的管理者 四类资源：处理器、存储器、I/O设备、信 息（数据和程序） 四种功能：处理机管理、存储器管理、I/O 设备管理、文件管理
OS用作扩充机器 通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或 虚机器。
连续得到处理； • 处理机使用权在监督程序和用户程序间转换。 • 系统对作业的处理是成批进行的，且在内存中始
终只保持一道作业，故称为单道批处理系统。 • 特征：自动性、顺序性、单道性
3、多道批处理系统
• 内存中允许同时有多个用户程序存在 • 后备作业队列、作业调度程序调度运行 • 有I/O操作或完成作业时，调入另一个作业 • 形成源源不断的作业流
1、并发（Concurrence）
• 并行与并发：
输入设备 磁盘
外围机 主机
磁盘 磁盘
磁盘
外围机
输出设备
脱机I/O示意图 优点：减少CPU的空闲时间、提高I/O速度
2、单道批处理系统
• 把一批作业脱机输入到磁带上； • 系统配上监督程序（OS的雏形）； • 在监督程序的控制下使这批作业能一个接一个的
• 对操作系统的描其述它系：统软件
是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对 硬件系统的首次扩操充作系。统
用户（应用程序）与裸机计算机硬件之间的接口。
第一节 操作系统的目标和作用
• OS的目标
有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量 方便性：使计算机易学易用 可扩充性：能适应硬件的发展，容易升级 开放性：遵循世界标准规范
• OS的作用
用户与计算机硬件之间的接口
用户 应用程序 系统调用 命令 图形窗口方式
操作系统 计算机硬件
计算机系统资源的管理者 四类资源：处理器、存储器、I/O设备、信 息（数据和程序） 四种功能：处理机管理、存储器管理、I/O 设备管理、文件管理
OS用作扩充机器 通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或 虚机器。
连续得到处理； • 处理机使用权在监督程序和用户程序间转换。 • 系统对作业的处理是成批进行的，且在内存中始
终只保持一道作业，故称为单道批处理系统。 • 特征：自动性、顺序性、单道性
3、多道批处理系统
• 内存中允许同时有多个用户程序存在 • 后备作业队列、作业调度程序调度运行 • 有I/O操作或完成作业时，调入另一个作业 • 形成源源不断的作业流
1、并发（Concurrence）
• 并行与并发：
OS-01操作系统概述
分时系统
在分时系统中，多个用户可以通过终端同时访问系
统，由操作系统采用时间片轮转的办法，控制每个
用户以很短的时间 (例如0.2秒) 为单位交替执行。 由于计算机的速度很快，作业轮转的很快，用户感 觉就如独占计算机一样：从终端发出命令，系统响 应后立即返回结果。 时间片大小问题: T=n*t (T 为轮转周期,n为用户数,t为时间片)
第1章 绪论
• 计算机硬件的发展推动操作系统的发展，对于不断 发展的计算机硬件，操作系统必须能够进行有效的 管理和使用。
– – – – – – CPU 硬盘 内存 不同架构的主板 各种接口，各种类型的多媒体设备的使用 超导计算机、量子计算机、生物计算机、纳米计算机
第1章 绪论
• 操作系统的发展推动计算机硬件的发展，对于功能 不断强大和提供完善服务的操作系统，其对硬件的 要求也越来越高，对硬件的发展有反推动力。
责控制和管理计算机的硬件和软件资源，合理组织
计算机的工作流程，并作为用户/计算机的接口，使 用户尽可能方便地使用计算机。
第1章 操作系统概述
• 我们为什么要学习操作系统原理呢？ • 《操作系统原理》课程使计算机专业学生迈上的一 个重要台阶 – 从对计算机的基本了解上升到对整体系统的软件 和硬件体系的了解 – 操作系统始终是计算机科学与工程的一个重要的 研究和发展的领域
考核方法
• 平时作业成绩10% • 实验成绩30% • 期末考试60% • 考勤：旷课—扣2分/次；迟到早退—扣1分/ 次 总评成绩=平时成绩+实验成绩+期末成绩 考勤扣分
《操作系统原理》
实验说明
• 实验环境
– Windows XP Professional 操作系统
– Windows vista 操作系统
M1第1章绪论
单片机与嵌入式系统
专用计算机系统(非PC智能电子设备) 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求
知识集成系统（CSEA） 技术密集资金密集 高度分散不可垄断 面向应用不断创新
2）嵌入式系统的分类
按表现形式分： （硬件范畴） 芯片级嵌入 （含程序或算法的处理器） 模块级嵌入 （系统中的某个核心模块） 系统级嵌入
4）嵌入式处理器
嵌入式处理器的发展趋势
经济性（成本） 微型化（封装、功耗） 智能化（功能、速度）
嵌入式处理器的分类和现状
微控制器（MCU） 微处理器（MPU） 数字信号处理器（DSP） 混合处理器和片上系统（SOC） 可编程片上系统（SOPC）
5）硬件设计工具（EDA工具）
系统级设计工具 Cadence的SPW System View
二、发展趋势
1.CMOS化 2.低功耗与低电压 3.低噪声与可靠性 4.存储器大容量化 5.高性能化 6.小容量、低价格化 7.外围电路内装化
三、典型单片机产品
1．MCS-48系列单片机 2．MCS-51系列单片机 3．MCS-96系列单片机 4. 32位单片机系统
◆生产厂商：
美国微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列， 美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列， 美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列， 美国齐洛格公司的Z8系列， 日本电气公司的μPD78××系列， 美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。
模拟电路系统仿真工具 Pspice EWB
PCB设计工具 Protel PADs 的Power PCB & Tool Kit Mentor的Expedition & Tool Kit
专用计算机系统(非PC智能电子设备) 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求
知识集成系统（CSEA） 技术密集资金密集 高度分散不可垄断 面向应用不断创新
2）嵌入式系统的分类
按表现形式分： （硬件范畴） 芯片级嵌入 （含程序或算法的处理器） 模块级嵌入 （系统中的某个核心模块） 系统级嵌入
4）嵌入式处理器
嵌入式处理器的发展趋势
经济性（成本） 微型化（封装、功耗） 智能化（功能、速度）
嵌入式处理器的分类和现状
微控制器（MCU） 微处理器（MPU） 数字信号处理器（DSP） 混合处理器和片上系统（SOC） 可编程片上系统（SOPC）
5）硬件设计工具（EDA工具）
系统级设计工具 Cadence的SPW System View
二、发展趋势
1.CMOS化 2.低功耗与低电压 3.低噪声与可靠性 4.存储器大容量化 5.高性能化 6.小容量、低价格化 7.外围电路内装化
三、典型单片机产品
1．MCS-48系列单片机 2．MCS-51系列单片机 3．MCS-96系列单片机 4. 32位单片机系统
◆生产厂商：
美国微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列， 美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列， 美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列， 美国齐洛格公司的Z8系列， 日本电气公司的μPD78××系列， 美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。
模拟电路系统仿真工具 Pspice EWB
PCB设计工具 Protel PADs 的Power PCB & Tool Kit Mentor的Expedition & Tool Kit
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第一章 绪论 44
结束时机 结束处理 结束方式
1.2.2 OS工作2:用户程序中对OS的调用——系统调用
1.2.2.1 系统调用的功能、作用和用法 1.2.2.2 系统调用指令的实现及其特殊性 系统调用：system call （简称SC）
系统调用的执行过程
第一章 绪论 45
1.2.2.1 系统调用的功能、作用和用法
的形式，称为作业控制语言，使程序可以 组合执行。
把现有的程序组合起来实现更复杂的功能
第一章 绪论
28
批方式的用途
自动批处理文件(放在根目录下或用户主目录下),
用来自动执行每次开机或登录时的例行工作（见 例1）
启动诸如中文环境这样的集成软件或一些参数复
杂的软件，简单方便，不必要求用户了解相应启 动步骤(装字库/启动程序/装输入法等）和参数 (见例2)
MOVE AH,05H MOVE DL，Char INT 21H … Char DB '1'
程序段2:不用系统调用， 而用IN/OUT指令直接读 写打印机的接口寄存器
当INT返回时，输出已经完成
MOVE I,0 L1:MOVE I,I+1 CMP I,5 JNC L3 MOVE A,I L2:IN ADDR1,B OR B,BS JNC L2 OUT ADDR2,A JMP L1 L3:RET
例:SUN－TRAP指令,SGI工作站－SYSCALL,
IBMPC－INT
SC指令由机器（CPU）提供，而其 调用的功能由OS提供 不同的系统调用用同一条SC指令,但 指令参数(功能号或寄存器)不同
第一章 绪论 54
2、系统调用指令的实现机制
CALL/RET指令内部执行过程
INT/IRET指令内部执行过程
第一章 绪论
25
批方式举例
批文件sh1的内容： cd /usr/man/man1 ls>/home/dragon/scls mjn=1 while test $mjn != 236 do mjflong=`head -n $mjn /home/dragon/scls|tail -n 1` mjf=`basename $mjflong \.2`
1.1 操作系统是什么 1.2 操作系统如何工作 1.3 从各种角度看操作系统 1.4 操作系统的历史 1.5 操作系统的功能 1.6 操作系统的特性 1.7 操作系统纵览
第一章 绪论 7
1.8 中央处理器（CPU） 1.9 存储系统 1.10 中断机制 1.11 时钟
第一章 绪论
8
1.1 操作系统是什么
完成5个字符 状态寄存器 状态位选择码 未准备好
输出,数据寄存器
第一章 绪论
48
系统调用的控制流程
第一章 绪论
49
为什么我很少接触系统调用?
高级语言程序员观点 通常仅汇编程序员才会接触到系统调用,而高 级语言程序员通常接触不到系统调用,只接触 库函数
第一章 绪论
50
函数与系统调用（OS）的层次关系
本课程地位
专业核心课程 考研核心课程 技术开发的理论基础
第一章 绪论
4
学习方法
抽象 宏观
第一章 绪论
5
本课程内容
第一章 绪论 第二章 进程管理 第三章 调度与死锁 第四章 存储管理 第五章 设备管理 第六章 文件管理
第一章 绪论
6
第一章 绪论
16
操作系统是以下系统程序的集成
用户程序的启动、中止
系统功能调用——用户程序运行过程中对 操作系统的调用 为常用基本操作提供实用程序 改善基本使用中的效率和安全问题
第一章 绪论
17
操作系统的目标和作用
OS的目标
方便性：使计算机易学易用、共享资源 有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量 可扩充性：能适应硬件的发展，容易升级 开放性：使应用程序具备可移植性和互操作性
启动方式实现的
第一章 绪论
34
思考:
程序中启动方式与子程序调用有何不同?
第一章 绪论
35
程序第5种启动方式：纯硬件启动方式
最早期的计算机工作方式
第一章 绪论
36
纯硬件启动方式的工作过程
第一章 绪论
37
为什么现在不用纯硬件启动方式？
纯硬件装入要求用户程序顺序连续存放，且一个
存储介质限存一个文件，否则硬件太复杂 纯硬件启动方式下，每运行一个程序都要经过人 工判断和操作，效率低且不灵活 硬件功能有限不能对读入的程序和数据做充分的 1.1.2 操作系统是什么
操作系统为你完成所有 “硬件相关、应用无关”的工作 以给你方便、效率、安全
应用软件 操作系统 裸机
用户程序
第一章 绪论 14
硬件相关
涉及物理地址、
应用无关
提供所有应用及
设备接口寄存器、 设备接口缓冲区 代码量大，需硬 件知识 需随硬件的变化 而变化
第一章 绪论 31
程序第4种启动方式：程序中启动方式
在一个程序中启动另一程序 如：编译器、并发程序设计、窗口程序等
第一章 绪论
32
程序中启动方式的工作过程
第一章 绪论
33
程序中启动方式的特点与作用
实际应用中经常需要程序中启动方式
便于程序的灵活方便启动与动态自动启动
前三种启动方式在内部实现时最终都是由程序中
1.1.1 你所用过的操作系统 1.1.2 操作系统是什么
第一章 绪论
9
1.1.1 你所用过的操作系统
你知道下列哪些是操作系统吗?
极品飞车 、 DOS 、 LINUX WINDOWS 、TURBO-C 、 WORD FOXPRO 、 UNIX 、 TURBO-ASM vi 、一个C语言源程序
第一章 绪论
第一章 绪论
38
程序第6种启动方式：自启
自启方式是指由程序自已装入与启动自己
谬论乎？
第一章 绪论
39
自启方式的工作过程
第一章 绪论
40
自启方式的特点与作用
早期用的较多,现除OS外已基本不用
要求顺序连续存放，且位置固定 编程麻烦，操作麻烦，存放受限
所有操作系统都是自启程序
第一章 绪论
程序第1种启动方式：鼠标方式启动
简单 形象 免记 交互性强 操作有时比命令 方式慢
第一章 绪论
21
程序第2种启动方式：命令方式
命令方式是通过键入程序名(及参数)来启动程 序。 例如：C:>format a：或 #mkfs /dev/fd1 命令方式在不同OS下的不同体现：
LINUX、UNIX、DOS下：命令提示符与命令行 WINDOW下：开始运行：命令行窗口
第一章 绪论
55
CALL/RET内部执行过程(函数调用)
第一章 绪论
56
INT/IRET指令内部执行过程
用户共需的东西 与应用无直接关 系
第一章 绪论
15
操作系统的定义
操作系统（operating system，简称 OS）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，控制并协调多个任务的活动，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。
第一章 绪论
第一章 绪论
29
例1：自动批处理文件
MSDOS下自动批文件AUTOEXEC.BAT在开 机时命令提示符出现前自动执行。 path c:\dos prompt $p$g
第一章 绪论
30
例2：通过批文件启动中文环境
MSDOS下通过ucdos.bat文件启动一个中文环境。 C:\UCDOS\RD16 %1 C:\UCDOS\KNL %2 C:\UCDOS\PY C:\UCDOS\WB 启动SPDOS中文环境 CD\SPDOS SPLIB/1 SPDOS WBX
实验课安排
15-18周 周三9-12节 （计1-2班 9-10节，网络1-2班11-12节） 计算机大楼403机房
第一章 绪论
1
操作系统原理
计算机工程教研室 张立 2010年9月
教材：
汤小丹等.计算机操作系统（第三版）.西安电子科技大学出 版社
参考书：
汤子瀛.计算机操作系统学习指导与题解.西安电子科技大学 出版社. 孟静. 操作系统教程—原理和实例分析. 高等教育出版社 庞丽萍.操作系统原理.华中理工大学出版社 Andrew S.Tanenbaum.现代操作系统.机械工业出版社 尤晋元,史美林.Windows操作系统原理.机械工业出版社 何炎祥.操作系统原理. 华中科技大学出版社
man -S 2 $mjf|cat -s|head -n 2|tail -n 1 >>/home/dragon/sclist
mjn=$[mjn+1]
第一章 绪论
26
批方式的实现(通常由命令解释器实现)
第一章 绪论
27
批方式的特点
程序间可以连续执行，不经人工干涉。
命令可以设计成有顺序、分支和循环控制
第一章 绪论
51
高级语言中对操作系统的“间接”调用
第一章 绪论
52
1.2.2.2 系统调用指令的实现及其特点
1、机器、OS与系统调用指令间的关系 2、系统调用指令的实现机制（借助中断机制） 3、系统调用指令特点
结束时机 结束处理 结束方式
1.2.2 OS工作2:用户程序中对OS的调用——系统调用
1.2.2.1 系统调用的功能、作用和用法 1.2.2.2 系统调用指令的实现及其特殊性 系统调用：system call （简称SC）
系统调用的执行过程
第一章 绪论 45
1.2.2.1 系统调用的功能、作用和用法
的形式，称为作业控制语言，使程序可以 组合执行。
把现有的程序组合起来实现更复杂的功能
第一章 绪论
28
批方式的用途
自动批处理文件(放在根目录下或用户主目录下),
用来自动执行每次开机或登录时的例行工作（见 例1）
启动诸如中文环境这样的集成软件或一些参数复
杂的软件，简单方便，不必要求用户了解相应启 动步骤(装字库/启动程序/装输入法等）和参数 (见例2)
MOVE AH,05H MOVE DL，Char INT 21H … Char DB '1'
程序段2:不用系统调用， 而用IN/OUT指令直接读 写打印机的接口寄存器
当INT返回时，输出已经完成
MOVE I,0 L1:MOVE I,I+1 CMP I,5 JNC L3 MOVE A,I L2:IN ADDR1,B OR B,BS JNC L2 OUT ADDR2,A JMP L1 L3:RET
例:SUN－TRAP指令,SGI工作站－SYSCALL,
IBMPC－INT
SC指令由机器（CPU）提供，而其 调用的功能由OS提供 不同的系统调用用同一条SC指令,但 指令参数(功能号或寄存器)不同
第一章 绪论 54
2、系统调用指令的实现机制
CALL/RET指令内部执行过程
INT/IRET指令内部执行过程
第一章 绪论
25
批方式举例
批文件sh1的内容： cd /usr/man/man1 ls>/home/dragon/scls mjn=1 while test $mjn != 236 do mjflong=`head -n $mjn /home/dragon/scls|tail -n 1` mjf=`basename $mjflong \.2`
1.1 操作系统是什么 1.2 操作系统如何工作 1.3 从各种角度看操作系统 1.4 操作系统的历史 1.5 操作系统的功能 1.6 操作系统的特性 1.7 操作系统纵览
第一章 绪论 7
1.8 中央处理器（CPU） 1.9 存储系统 1.10 中断机制 1.11 时钟
第一章 绪论
8
1.1 操作系统是什么
完成5个字符 状态寄存器 状态位选择码 未准备好
输出,数据寄存器
第一章 绪论
48
系统调用的控制流程
第一章 绪论
49
为什么我很少接触系统调用?
高级语言程序员观点 通常仅汇编程序员才会接触到系统调用,而高 级语言程序员通常接触不到系统调用,只接触 库函数
第一章 绪论
50
函数与系统调用（OS）的层次关系
本课程地位
专业核心课程 考研核心课程 技术开发的理论基础
第一章 绪论
4
学习方法
抽象 宏观
第一章 绪论
5
本课程内容
第一章 绪论 第二章 进程管理 第三章 调度与死锁 第四章 存储管理 第五章 设备管理 第六章 文件管理
第一章 绪论
6
第一章 绪论
16
操作系统是以下系统程序的集成
用户程序的启动、中止
系统功能调用——用户程序运行过程中对 操作系统的调用 为常用基本操作提供实用程序 改善基本使用中的效率和安全问题
第一章 绪论
17
操作系统的目标和作用
OS的目标
方便性：使计算机易学易用、共享资源 有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量 可扩充性：能适应硬件的发展，容易升级 开放性：使应用程序具备可移植性和互操作性
启动方式实现的
第一章 绪论
34
思考:
程序中启动方式与子程序调用有何不同?
第一章 绪论
35
程序第5种启动方式：纯硬件启动方式
最早期的计算机工作方式
第一章 绪论
36
纯硬件启动方式的工作过程
第一章 绪论
37
为什么现在不用纯硬件启动方式？
纯硬件装入要求用户程序顺序连续存放，且一个
存储介质限存一个文件，否则硬件太复杂 纯硬件启动方式下，每运行一个程序都要经过人 工判断和操作，效率低且不灵活 硬件功能有限不能对读入的程序和数据做充分的 1.1.2 操作系统是什么
操作系统为你完成所有 “硬件相关、应用无关”的工作 以给你方便、效率、安全
应用软件 操作系统 裸机
用户程序
第一章 绪论 14
硬件相关
涉及物理地址、
应用无关
提供所有应用及
设备接口寄存器、 设备接口缓冲区 代码量大，需硬 件知识 需随硬件的变化 而变化
第一章 绪论 31
程序第4种启动方式：程序中启动方式
在一个程序中启动另一程序 如：编译器、并发程序设计、窗口程序等
第一章 绪论
32
程序中启动方式的工作过程
第一章 绪论
33
程序中启动方式的特点与作用
实际应用中经常需要程序中启动方式
便于程序的灵活方便启动与动态自动启动
前三种启动方式在内部实现时最终都是由程序中
1.1.1 你所用过的操作系统 1.1.2 操作系统是什么
第一章 绪论
9
1.1.1 你所用过的操作系统
你知道下列哪些是操作系统吗?
极品飞车 、 DOS 、 LINUX WINDOWS 、TURBO-C 、 WORD FOXPRO 、 UNIX 、 TURBO-ASM vi 、一个C语言源程序
第一章 绪论
第一章 绪论
38
程序第6种启动方式：自启
自启方式是指由程序自已装入与启动自己
谬论乎？
第一章 绪论
39
自启方式的工作过程
第一章 绪论
40
自启方式的特点与作用
早期用的较多,现除OS外已基本不用
要求顺序连续存放，且位置固定 编程麻烦，操作麻烦，存放受限
所有操作系统都是自启程序
第一章 绪论
程序第1种启动方式：鼠标方式启动
简单 形象 免记 交互性强 操作有时比命令 方式慢
第一章 绪论
21
程序第2种启动方式：命令方式
命令方式是通过键入程序名(及参数)来启动程 序。 例如：C:>format a：或 #mkfs /dev/fd1 命令方式在不同OS下的不同体现：
LINUX、UNIX、DOS下：命令提示符与命令行 WINDOW下：开始运行：命令行窗口
第一章 绪论
55
CALL/RET内部执行过程(函数调用)
第一章 绪论
56
INT/IRET指令内部执行过程
用户共需的东西 与应用无直接关 系
第一章 绪论
15
操作系统的定义
操作系统（operating system，简称 OS）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，控制并协调多个任务的活动，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。
第一章 绪论
第一章 绪论
29
例1：自动批处理文件
MSDOS下自动批文件AUTOEXEC.BAT在开 机时命令提示符出现前自动执行。 path c:\dos prompt $p$g
第一章 绪论
30
例2：通过批文件启动中文环境
MSDOS下通过ucdos.bat文件启动一个中文环境。 C:\UCDOS\RD16 %1 C:\UCDOS\KNL %2 C:\UCDOS\PY C:\UCDOS\WB 启动SPDOS中文环境 CD\SPDOS SPLIB/1 SPDOS WBX
实验课安排
15-18周 周三9-12节 （计1-2班 9-10节，网络1-2班11-12节） 计算机大楼403机房
第一章 绪论
1
操作系统原理
计算机工程教研室 张立 2010年9月
教材：
汤小丹等.计算机操作系统（第三版）.西安电子科技大学出 版社
参考书：
汤子瀛.计算机操作系统学习指导与题解.西安电子科技大学 出版社. 孟静. 操作系统教程—原理和实例分析. 高等教育出版社 庞丽萍.操作系统原理.华中理工大学出版社 Andrew S.Tanenbaum.现代操作系统.机械工业出版社 尤晋元,史美林.Windows操作系统原理.机械工业出版社 何炎祥.操作系统原理. 华中科技大学出版社
man -S 2 $mjf|cat -s|head -n 2|tail -n 1 >>/home/dragon/sclist
mjn=$[mjn+1]
第一章 绪论
26
批方式的实现(通常由命令解释器实现)
第一章 绪论
27
批方式的特点
程序间可以连续执行，不经人工干涉。
命令可以设计成有顺序、分支和循环控制
第一章 绪论
51
高级语言中对操作系统的“间接”调用
第一章 绪论
52
1.2.2.2 系统调用指令的实现及其特点
1、机器、OS与系统调用指令间的关系 2、系统调用指令的实现机制（借助中断机制） 3、系统调用指令特点