01 第一章 操作系统教程概论(1.1操作系统概观)_图文.ppt-PPT文档资料
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操作系统课件 第1章 操作系统概论
1.1.1 操作系统的地位和作用
1.地位 ➢ 计算机系统由硬件和软件组成 ➢ 操作系统在硬件基础上的第一层软件 ➢ 是其他软件和硬件之间的接口
OS
操作系统和软硬件的层次关系图
应用软件设计者
各种应用软件 编译软件等 操作系统
裸机
系统软件设计者 操作系统设计者
OS
1.1.1 操作系统的地位和作用
2.作用 ➢ 从一般用户的观点
第一章 操作系统概论
➢1.1 操作系统概念 ➢1.2 操作系统的形成和发展 ➢1.3 操作系统的分类 ➢1.4 操作系统的结构设计 ➢1.5 Linux操作系统简介
1.1 操作系统概念
➢ 1.1.1 操作系统的地位和作用 ➢ 1.1.2 操作系统的定义 ➢ 1.1.3 操作系统的功能 ➢ 1.1.4 操作系统的特性 ➢ 1.1.5 操作系统的性能
软件范筹，开放性接口都已作为一种明 确的或实际的行业标准广泛应用在公开 OS 发行的文档中。
1.1 操作系统概念
➢ 1.1.1 操作系统的地位和作用 ➢ 1.1.2 操作系统的定义 ➢ 1.1.3 操作系统的功能 ➢ 1.1.4 操作系统的特性 ➢ 1.1.5 操作系统的性能
1.1.2 操作系统的定义
1.1.3 操作系统的功能（续）
5.网络管理
网络管理的主要功能包括： （1）网上资源管理功能。计算机网络的主要目的之一是共享 资源，网络操作系统应实现网上资源的共享，管理用户对资源 的访问，保证信息资源的安全性和完整性。 （2）数据通信管理功能。计算机联网后，结点之间可以互相 传送数据，按照通信协议的规定，完成网络上计算机之间的信 息传送。 （3）网络管理功能。包括：故障管理、安全管理、性能管理、 配置管理等。
第1章操作系统引论PPT课件
操作系统原理及应用 （Windo1.1 操作系统概述
1.1.1 什么是操作系统 1.1.2 操作系统的地位 1.1.3 操作系统的功能
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1.1.1 什么是操作系统
我们都知道，一个计算机系统由系统软件组成，系统 硬件包括中央处理器（CPU）、内部存储器、输入/输出设 备等，系统软件包括操作系统、各种语言处理程序、系统 实用程序等。一台没有任何软件支持的计算机称之为裸机， 用户直接使用裸机来编制和运行程序是相当困难的，几乎 是不可能的。必须有计算机厂商提供的系统软件的支持， 计算机系统才能为用户程序提供一个良好的编制与运行环 境。因此，实际呈现在用户面前的计算机系统已是经过若 干层次软件改造的计算机。操作系统是直接控制和管理计 算机硬件、软件资源的最基本的系统软件，用以方便用户 充分、有效地利用资源并增强整个计算机的处理能力。
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还可使各种外围设备之间并行工作。即这种大、中、 小型计算机系统是以CPU 和I /O系统之间以及各I /O 设备之间尽可能地并行工作来组织硬件系统, 以换取 更高的性能/价格比的。微型计算机系统普遍采用总 线结构，以使扩充灵活、维护方便。CPU 通过系统总 线（含地址、数据和控制信息）与存储器、Ｉ/O接口 相连，各种外围设备通过Ｉ/O接口挂接到系统总线上。 例 如 ， IBMPC 和 PC/XT 微 型 计 算 机 使 用 的 标 准 PC 总 线 （62引脚）支持8位数据传输和20位地址，IBMPC/AT 微型计算机使用的扩展PC总线（62＋36引脚）支持16 位数据传输和24位地址在IBMPC系统微机中，是将接 口控制卡（适配器卡）插入机箱内的“Ｉ/Ｏ扩展槽” 与系统总线连接，Ｉ/Ｏ扩展槽也称为Ｉ/Ｏ通道，但 它实际上只是系统总线的延伸。
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1.1.1 什么是操作系统 1.1.2 操作系统的地位 1.1.3 操作系统的功能
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1.1.1 什么是操作系统
我们都知道，一个计算机系统由系统软件组成，系统 硬件包括中央处理器（CPU）、内部存储器、输入/输出设 备等，系统软件包括操作系统、各种语言处理程序、系统 实用程序等。一台没有任何软件支持的计算机称之为裸机， 用户直接使用裸机来编制和运行程序是相当困难的，几乎 是不可能的。必须有计算机厂商提供的系统软件的支持， 计算机系统才能为用户程序提供一个良好的编制与运行环 境。因此，实际呈现在用户面前的计算机系统已是经过若 干层次软件改造的计算机。操作系统是直接控制和管理计 算机硬件、软件资源的最基本的系统软件，用以方便用户 充分、有效地利用资源并增强整个计算机的处理能力。
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还可使各种外围设备之间并行工作。即这种大、中、 小型计算机系统是以CPU 和I /O系统之间以及各I /O 设备之间尽可能地并行工作来组织硬件系统, 以换取 更高的性能/价格比的。微型计算机系统普遍采用总 线结构，以使扩充灵活、维护方便。CPU 通过系统总 线（含地址、数据和控制信息）与存储器、Ｉ/O接口 相连，各种外围设备通过Ｉ/O接口挂接到系统总线上。 例 如 ， IBMPC 和 PC/XT 微 型 计 算 机 使 用 的 标 准 PC 总 线 （62引脚）支持8位数据传输和20位地址，IBMPC/AT 微型计算机使用的扩展PC总线（62＋36引脚）支持16 位数据传输和24位地址在IBMPC系统微机中，是将接 口控制卡（适配器卡）插入机箱内的“Ｉ/Ｏ扩展槽” 与系统总线连接，Ｉ/Ｏ扩展槽也称为Ｉ/Ｏ通道，但 它实际上只是系统总线的延伸。
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第一章 操作系统教程概论
进程P1
进程Pn 虚 虚 虚 虚 处 存 辅 设 理 存 备 器 虚拟机
虚 虚 虚 虚 处 存 辅 设 理 存 备 器 虚拟机
操作系统 资源管理 （复用、虚 化、抽象） 处 I/O I/O 主 辅 理 设 设 存 助 存 器 备 备 储 器 物理计算机
图1.3 物理计算机仿真成虚拟计算机
虚拟计算机（续）
科学计算
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
操作系统在计算机系统中的位置(续)
计算机硬件层
操作系统赖以工作的基础，也是操作系统设计者可以使 用的功能和资源
操作系统层
对硬件作扩充和改造，提供了操作系统接口，为编译程 序、编辑程序、数据库系统等的设计者提供有力支撑。 操作系统还要做资源的调度和分配，信息的存取和保护， 并发活动的协调和控制等许多工作
第一层抽象：从磁盘到分区 第二层抽象：从分区到扇区 第三层抽象：从扇区到簇 第四层抽象：从簇到文件系统分区
簇序列被分为：超级块、inode区和数据区
基础抽象小结
操作系统担负两项基本任务
防止硬件资源被失控的应用程序滥用 屏蔽复杂的硬件操作细节
进程抽象 虚存抽象
文件抽象
处理器
主存
设备
图1.2 操作系统的基础抽象
进程抽象
进程：是对于进入主存的当前运行程序在处理器 上操作的状态集的一个抽象 理论上每个进程都是独立执行的单元，运行时至 少需要处理器和主存 实际上，若干进程时分或空分复用这些资源
虚存抽象
物理内存被抽象成虚拟主存，每个进程独占一个 硕大的虚存空间 虚存通过对主存和磁盘的管理来实现 进程的虚拟主存中的内容存储在磁盘上 主存作为磁盘的高速缓存
操作系统概论精品PPT课件
(3) 当I/O操作完成(或出错)时，通道以中断方式中断 CPU正在执行的程序，请求CPU的处理
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
操作系统课件 第1章(最新最完整的课件)
1.5 操作系统的结构设计 二、 微内核OS结构 以微内核OS为核心，以客户/服务器模式为基 础，并采用面向对象的设计方法。
1.客户/服务器模式
客户 进程 客户 进程 请求 进程 终端 服务器 服务器 核心 … 文件 服务器 回答 存储器 服务器 用户方式 核心方式
1.5 操作系统的结构设计 二、 微内核OS结构 以微内核OS为核心，以客户/服务器模式为基 础，并采用面向对象的设计方法。 2.面向对象程序设计技术 基于“抽象”和“封装”原则的程序设计技术。 所谓对象，是指在现实世界中具有相同属性、 服从相同规则的一系列事物的抽象，而把其中的具 体事物称为对象的实例。 OS 中的各类实体如进程、线程、消息、存储器 等，都使用了对象这一概念，相应地，便有进程对 象线程对象、 存储器对象等。
脱机输入/输出方式
输入设备
外围机
磁盘
主机
输出设备
外围机
磁盘
1.2 操作系统的发展过程
1.2.2 单道批处理系统
将一批作业以脱机方式输入到磁带上，在系统 配臵的监督程序的控制下，使各作业能连续的一个 接一个被调入内存进行处理。 (1)自动性：无需人工干预 (2)顺序性：先进先出 (3)单道性：内存中仅有一道程序运行
1.3 操作系统的基本特性
1.3.2 共享性 在操作系统环境下，所谓共享是指系统中的资 源可供内存中多个并发执行的进程 ( 线程 ) 共同使用。 由于资源属性的不同，进程对资源共享的方式 也不同，目前主要有以下两种资源共享方式： (1)互斥共享方式：规定在一段时间内只允许一个进 程(线程)访问该资源。 把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为 临界资源或独占资源。 (2) 同时访问方式：允许在一段时间内由多个进程 “同时”对它们进行访问。这里所谓的“同时”往 往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替 地对该资源进行访问。
操作系统01第一章操作系统概论
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2.操作系统的地位
应用软件 软件 计算机系统 支撑软件 系统软件 硬件(裸机） 编译程序、数据库„„ 操作系统
图1.1 计算机系统组成
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应用用户 应用开发人员 应用软件 支撑软件 操作系统 操作系统 开发人员
计算机硬件
图1.2 计算机系统的软硬件层次结构
操作系统在计算机系统的地位： 紧贴系统硬件之上，所有其他软件 之下，是各种软件的基础运行平台。
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4.文件管理
文件系统管理的功能： 文件的逻辑组织 文件的物理组织 文件的存取和使用 目录管理 文件的共享和安全性控制 文件存储空间管理。
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5.网络与通信管理
操作系统至少应具有与网络有关的以下几项功能： 网络资源管理 数据通信管理 网络管理
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6.用户接口
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1.2 操作系统的形成和发展
操作系统的产生
人工操作阶段
单道批处理阶段
操作系统的发展
微机操作系统
网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统 多处理机操作系统
操作系统的形成
多道批处理系统 分时系统
实时系统
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一、人工操作阶段
1946-50年代中期，操作系统尚未出现， 由手工控制作业的输入输出,通过控制台开关 启动程序运行。 用户使用计算机的过程大致如下：先把程 序和数据穿孔在卡片或纸带上,然后将卡片或 纸带装上输入机，启动输入机把程序和数据 送入计算机，然后通过控制台开关启动程序 运行，运行完毕后，用户拿走计算结果。
DOS LINUX WINDOWS TURBO-C FOXPRO UNIX VI 一个C语言源程序
WORD
操作系统课件第一章
第一章 操作系统引论
1.2.3 多道批处理系统
3
2
1
2 3 1
第一章 操作系统引论
1. 多道程序设计的基本概念 在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业， 它无法充分利用系统中的所有资源，致使系统性 能较差。 为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量， 在60年代中期又引入了多道程序设计技术，由此 而形成了多道批处理系统。(Multiprogrammed Batch Processing System)
第一章 操作系统引论
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)
用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸 带装上输入机，在外围机的控制下，输入到磁带 上，当CPU需要时，从磁带高速调入内存。 输出时， CPU 直接高速把数据从内存送到磁 带，然后在另一台外围机的控制下，将磁带上的 结果通过输出设备输出。
1.2.5 实时系统
第一章 操作系统引论
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式
电子管计算机时代（1945年到50年代中期），无 操作系统。由手工控制作业的输入输出 , 通过控制台 开关启动程序运行。 用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带 装上输入机，启动输入机把程序和数据送入计算机， 然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用 户拿走打印结果，并卸下纸带。 缺点：(1) 用户独占全机 (2) CPU等待人工操作。
第一章 操作系统引论
脱机输入/输出（Off－Line I/O）方式
脱离主机的情况下输入输出程序和数据 联机输入/输出（On－Line I/O）方式 在主机的直接控制下输入输出程序和数据
第一章 操作系统引论
脱机I/O
(1) 减少了CPU的空闲时间。