华东理工大学《操作系统》第一章绪论
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华东理工操作系统第讲课件.ppt
进程的定义、特征 进程的状态（状态、状态转换 及挂起状态） 进程控制块PCB
精心整理
一、前趋图的定义
初始结点
2
1 3
结点，可表示一语句、 程序段或进程
5
7
直接前趋
6
4
直接后继
前趋关系
前趋关系： P1 P2 ， P2 P5 ， P5 P7
P1 P3 ， P3 P5
P1 P4 ， P6 P7 精心整理
封闭性—在封闭环境下执行，独占全机资源， 执行结果不受外界影响。
可再现性—只要程序执行时的环境和初始条件 相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾 不停顿地执行，还是“走走停停”地执行，都 将获得相同的结果。
精心整理
三、程序并发执行（1）
在处理一批作业时，有的程序可实现并发执行
I1
I2
I3
终止结点
有向无循环图, 记作DAG
前趋图：
定义：有向无循环图，是一个二元组，由结点的集合 和有向边组成。其中：
结点：表示一条语句、一个程序段或一个进程
有向边：两个结点之间的前趋关系“
”
（
={(Pi,Pj)|Pi必须在Pj开始执行之前完成}）。
直接前趋、直接后继
初始结点、终止结点
进程的基本概念与控制 进程的基本概念 进程控制 线程的基本概念 UNIX中进程的描述与控制
进程同步与通信 进程同步 经典进程的同步问题 管程机制 进程通信 UNIX中进程的同步与通信
调度与死锁（第3章） 精心整理
2.1 进程的基本概念
前趋图 程序顺序执行 程序并发执行 进程的描述
精心整理
Eg1： 以下三条语句的前趋图为：
精心整理
一、前趋图的定义
初始结点
2
1 3
结点，可表示一语句、 程序段或进程
5
7
直接前趋
6
4
直接后继
前趋关系
前趋关系： P1 P2 ， P2 P5 ， P5 P7
P1 P3 ， P3 P5
P1 P4 ， P6 P7 精心整理
封闭性—在封闭环境下执行，独占全机资源， 执行结果不受外界影响。
可再现性—只要程序执行时的环境和初始条件 相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾 不停顿地执行，还是“走走停停”地执行，都 将获得相同的结果。
精心整理
三、程序并发执行（1）
在处理一批作业时，有的程序可实现并发执行
I1
I2
I3
终止结点
有向无循环图, 记作DAG
前趋图：
定义：有向无循环图，是一个二元组，由结点的集合 和有向边组成。其中：
结点：表示一条语句、一个程序段或一个进程
有向边：两个结点之间的前趋关系“
”
（
={(Pi,Pj)|Pi必须在Pj开始执行之前完成}）。
直接前趋、直接后继
初始结点、终止结点
进程的基本概念与控制 进程的基本概念 进程控制 线程的基本概念 UNIX中进程的描述与控制
进程同步与通信 进程同步 经典进程的同步问题 管程机制 进程通信 UNIX中进程的同步与通信
调度与死锁（第3章） 精心整理
2.1 进程的基本概念
前趋图 程序顺序执行 程序并发执行 进程的描述
精心整理
Eg1： 以下三条语句的前趋图为：
操作系统课件第一章1
Operating System
2019/9/10
Page 25
操作系统举例
Sun Solaris
Sun Microsystems公司早期的操作系统版本 Sun OS是基于BSD的。在1993年，他们与 AT&T合作，转向了UNIX System V，并发布了 称作Solaris.System V release 4的系统，这是 一个UNIX System V和BSD的整合体。Solaris 系统主要是用在Sun公司自己的SPARC机器上， 但他们也发布了相应的x86版本，并且免费。
方便用户
用户上机、调试程序，分散计算时的事务处理和 非专业用户（商业和办公、家庭）
器件的发展
CPU的位宽度（指令和数据）、快速外存
计算机体系结构的发展
从单处理机到多处理机；从单机到网络
Operating System
2019/9/10
Page 20
操作系统举例
MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows 2000, Windows Me, Windows XP, Windows 2003, Windows Vista, Windows 7,Windows 8
Operating System
2019/9/10
Page 3
课程主要内容
操作系统的功能 •管理系统软硬件资源 •扩展计算机的功能 •向用户提供服务
操作系统引论 进程管理 处理机调度与死锁 存储器管理 设备管理 文件系统 操作系统接口（略讲）
Operating System
UNIX: BSD, SRV4, OSF1, SCO UNIX, AIX, Solaris, Linux
华东理工大学《操作系统》第一章绪论汇总
计算机操作系统
华东理工大学信息学院
罗小娟 博士，讲师 办公室：励志公寓117室
E-mail: luoxj@
教材
计算机操作系统教程 张尧学 史美林 清华大学出版社 （第三版）
参考教材
操作系统原理 技术与编程 蒋静，徐志伟著 计算机操作系统 汤小州，梁红兵，汤子瀛等 西安电子科 技大学出版社 操作系统原理与Linux系统实验 庞丽萍，郑然，机械工业出版 社 Linux原理与应用 郑鹏，曾平 武汉大学出版社
•
操作系统在硬件基础上的第一层软件, 是对硬件系 统的第一次扩充。是其他软件和硬件的接口。
物理设备 微程序 机器语言
OS 裸机 (硬件) dos. 应用程序
2 操作系统的地位
硬件
O.S. 编译 编辑 命令 系统软件 解释器
银行系统， 飞机订票
应用程序
硬件、软件 “ 虚拟机 ” 硬件常称为裸机，它的功能即使很强，但它往 往是不方便于用户使用的，功能上相对来说也是有 局限性的。 而软件是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩
充和完善。因而一个裸机在每加上去一层软件后，
就变成了一个功能更强的机器，我们通常把这“新 的更强功能的机器 ” 称之为“虚拟机 ”。
通常就说操作系统为用户提供了一台功能经过扩展了的机 器即―虚拟机” 。
3 操作系统定义
操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合 理组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机 的系统软件。
巨型、微型、网络化、智能化几个方向发展
无操作系统的计算机系统
贵 • 手工操作方式 – 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算 机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片；
1946 年 —58 年代（ 电子管时代）计算机资源昂
华东理工大学信息学院
罗小娟 博士，讲师 办公室：励志公寓117室
E-mail: luoxj@
教材
计算机操作系统教程 张尧学 史美林 清华大学出版社 （第三版）
参考教材
操作系统原理 技术与编程 蒋静，徐志伟著 计算机操作系统 汤小州，梁红兵，汤子瀛等 西安电子科 技大学出版社 操作系统原理与Linux系统实验 庞丽萍，郑然，机械工业出版 社 Linux原理与应用 郑鹏，曾平 武汉大学出版社
•
操作系统在硬件基础上的第一层软件, 是对硬件系 统的第一次扩充。是其他软件和硬件的接口。
物理设备 微程序 机器语言
OS 裸机 (硬件) dos. 应用程序
2 操作系统的地位
硬件
O.S. 编译 编辑 命令 系统软件 解释器
银行系统， 飞机订票
应用程序
硬件、软件 “ 虚拟机 ” 硬件常称为裸机，它的功能即使很强，但它往 往是不方便于用户使用的，功能上相对来说也是有 局限性的。 而软件是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩
充和完善。因而一个裸机在每加上去一层软件后，
就变成了一个功能更强的机器，我们通常把这“新 的更强功能的机器 ” 称之为“虚拟机 ”。
通常就说操作系统为用户提供了一台功能经过扩展了的机 器即―虚拟机” 。
3 操作系统定义
操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合 理组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机 的系统软件。
巨型、微型、网络化、智能化几个方向发展
无操作系统的计算机系统
贵 • 手工操作方式 – 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算 机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片；
1946 年 —58 年代（ 电子管时代）计算机资源昂
上理操作系统第1章
第一章 操作系统引论
在OS中引入多道程序设计技术可带来以下好处： (1) 提高CPU的利用率。 (2) 可提高内存和I/O设备利用率。 (3) 增加系统吞吐量。
第一章 操作系统引论
用户程序 监督程序 I/O 操作 I/O 中断请求 启动 I/O I/O 完成 结束中断 I/O 中断请求 启动 I/O I/O 完成 结束中断
处理机管理， 用于分配和控制处理机；
存储器管理，主要负责内存的分配与回收；
I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵；
文件管理，负责文件的存取、共享和保护。
第一章 操作系统引论
3. OS实现了对计算机资源的抽象 •裸机：一台完全无软件的计算机系统
•虚拟机:覆盖了软件的机器,在裸机上铺设的I/O软件隐藏了对
t1
t2
t3
t4
t5 t6
t7 t8
(a ) 单道程序运行情况 程序A I/O 请求 程序 A 程序 B 程序 C 程序 D 调度 程序 (b ) 四 道 程 序 运 行 情 况 程序 A 程序B I/O 请求 程序 B 程序C I/O 请求 程序 C 程序 D 程序B I/O 完成 C I/O 完成 C 再 被 调 度 程序D I/O 请求 程序A I/O 完成 程序A 再被调度 A 完成
第一章 操作系统引论
2. 实时任务 1) 按任务执行时是否呈现周期性来划分 (1) 周期性实时任务。 (2) 非周期性实时任务。 外部设备所发出的激励信号并无明显的周期性， 但都必须联系着一个截止时间 (Deadline)。它又可分为： ① 开始截止时间——任务在某时间以前必须开始执行； ② 完成截止时间——任务在某时间以前必须完成。
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
计算机操作系统第1章课件.ppt
程序D I/O 请求 程序D
(b) 四道程序运行情况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论
2. 多道批处理系统的特征 (1) 多道性。 (2)宏观上并行 (3) 微观上串行。
第一章 操作系统引论
3. 多道批处理系统的优缺点 (1) 资源利用率高。 (2) 系统吞吐量大。 (3) 平均周转时间长。 (4) 无交互能力。
第一章 操作系统引论
2) (1) 硬实时任务(hard real-time task)。系统必须满足任 务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。 (2) 软实时任务(Soft real-time task)。它也联系着一个 截止时间， 但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间， 对系统产生的影响也不会太大。
第一章 操作系统引论
3. 进程通信
在多道程序环境下，为了加速应用程序的运行，应在系统 中建立多个进程，并且再为一个进程建立若干个线程，由这些 进程(线程)相互合作去完成一个共同的任务。而在这些进程(线 程)之间，又往往需要交换信息。例如，有三个相互合作的进 程， 它们是输入进程、计算进程和打印进程。输入进程负责 将所输入的数据传送给计算进程；计算进程利用输入数据进行 计算， 并把计算结果传送给打印进程；最后，由打印进程把 计算结果打印出来。进程通信的任务就是用来实现在相互合作 的进程之间的信息交换。
第一章 操作系统引论
1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程
开始
还有 下 一个 作业？
否
停止
是 把下一个作业的源 程序 转换为 目标程 序
是
源程 序
有错 吗？
否
运行 目标 程序
CH1-引言1
图 1 2 脱 机 示 意 图
I/O
主机
外围 机
输出 设备
枣庄学院
1· OS的发展史—单道 2
2、单道批处理系统（ 50年代末 ~ 60年代中，晶体管）
【特点】：
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批 作业由一个专门的监督程序（Monitor）自动依次处理。可使 用汇编语言开发。
【批处理中的作业的组成】：
– 用户程序 – 数据 – 作业说明书（作业控制语言）
【批处理】：
– 供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在 处理中使用一组相同的系统软件（系统带）
枣庄学院
单道批处理系统
1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)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
枣庄学院
本书内容
操作系统引论 进程管理 处理机调度与死锁 存储器管理 设备管理 文件管理 操作系统接口 网络操作系统 系统安全性 UNIX系统内核结构
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
枣庄学院
•
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
操作系统的目标和作用 操作系统的发展过程 操作系统的基本特性 操作系统的主要功能 OS结构设计
否
运
行
装
配
目标 程序
目标 程序
图 1-3 单道批处理系统的处理流程
枣庄学院
批处理方式可分为联机批处理和脱机批处理。 1）联机批处理
– 用户提交作业：以纸带或卡片为介质； – 操作员合成批作业：结果为磁带介质； – 批作业处理：对批作业中的每个作业进行相同的 处理：从磁带读入用户作业和编译链接程序，编 译链接用户作业，生成可执行程序；启动执行； 执行结果输出。 【存在的问题】： 慢速的输入输出处理仍直接由主机来完成。输 入输出时，CPU处于等待状态。
专升本操作系统第一章操作系统概论
多道批处理的作业处理流程
SPOOLin g 程 序 调度 作业调度 程 序
运行 时间片到 I/O请求 完 成
提 交
后 备
就绪
I/O完成
阻塞
执行 进程调度 程 序
交通控 制 程 序
例题1.1
（97年高级程序员试题2）在有一台处理机CPU 和两台输入输出设备IO1和IO2，且能够实现抢先式 多任务并行工作的多道程序环境内，投入运行优行 级由高到低的P１、P2、P3 三个作业。它们使用设 备的先后顺序和占用设备时间分别是： 作业P1:IO2(30ms),CPU(10ms),IO1(30ms),CPU(10ms) 作业P2:IO1(20ms),CPU(20ms),IO2(40ms) 作业P3:CPU(30ms),IO1(20ms) 在控制程序介入时间可以忽略不计的假设下， 作业P1、P2、P3 从投入到完成所用的时间分别是多 少？三个作业从投入运行到全部完成，CPU、IO1和 IO2的利用率分别是多少？
1· 2 OS的发展史—单道
【单道批处理的特征】： – 自动性:磁带上一批作业能自动逐个依次运行 –对I/O为主的作业，CPU空闲； – 顺序性:作业顺序进入内存,执行与完成的顺序和 调入的顺序完全相同。 – 单道性:内存中仅有一道程序,只有该程序完成或发 生异常时,才调入后继程序进入内存运行 【单道批处理的主要问题】：
【主要矛盾】：
– 机时浪费 – 资源利用率低 – 用户独占全机的所有资源；
1· 2 OS的发展史—手工
2 脱机工作方式
输入设备 卫星机 磁带 主机
输出设备
卫星机
磁带
1· 2 OS的发展史—单道
2、单道批处理系统（ 50年代末 ~ 60年代中，晶体管）
操作系统(第四版)第一章课件ppt
第21页 共56页
分时系统的特点
同时性：若干用户同时使用一台计算机。 独立性：每个用户占有一台终端，独立操 作，感觉不到别的用户存在。 交互性：用户可通过终端与系统进行人机 对话。 及时性：用户的请求能在较短时间内得到 响应。（响应时间：从用户发出请求到系 统开始响应所需的时间）。
共56页
操作系统的特性
(3)虚拟性：把共享资源的一个物理实体变为 若干个逻辑上的对应物。如，CPU的分时共 享；虚拟存储器技术。 (4)异步性（随机性）：有限的资源共享使并 发进程之间产生相互制约关系。各个进程何 时执行、何时暂停、以怎样的速度向前推进、 什么时候完成等都是不可预知的。
第32页
共56页
第36页 共56页
网络操作系统的模式：
客户/服务器（Client/Server)模式。服务
器是一个瓶颈。
对等模式（Peer-to-peer)：系统内的节点
机（nodes）是对等的，既可作为客户机， 又可作为服务器。在网络中既无服务处理 中心，也无控制中心。
三种基本类型：批处理系统；分时系统；
实时系统。 通用操作系统：兼有批处理、分时和实时 三者或其中两者的功能。 [如]分时和批处理相结合，将分时任务作 为前台任务，将批处理作业作为后台任务， 便是分时批处理系统。
第27页 共56页
操作系统的功能
(1)处理机管理：进程管理。处理机如何调度的问题： FCFS、优先级、时间片轮转？ (2)存储器管理：主存管理。存储分配、存储保护、 主存扩充。 (3)设备管理：涉及对系统中各种输入、输出设备的 管理和控制。分配设备，控制设备传输数据。 (4)文件管理：将程序、数据、操作系统软件等组织 成文件，存放在磁盘或磁带上，方便用户访问。
分时系统的特点
同时性：若干用户同时使用一台计算机。 独立性：每个用户占有一台终端，独立操 作，感觉不到别的用户存在。 交互性：用户可通过终端与系统进行人机 对话。 及时性：用户的请求能在较短时间内得到 响应。（响应时间：从用户发出请求到系 统开始响应所需的时间）。
共56页
操作系统的特性
(3)虚拟性：把共享资源的一个物理实体变为 若干个逻辑上的对应物。如，CPU的分时共 享；虚拟存储器技术。 (4)异步性（随机性）：有限的资源共享使并 发进程之间产生相互制约关系。各个进程何 时执行、何时暂停、以怎样的速度向前推进、 什么时候完成等都是不可预知的。
第32页
共56页
第36页 共56页
网络操作系统的模式：
客户/服务器（Client/Server)模式。服务
器是一个瓶颈。
对等模式（Peer-to-peer)：系统内的节点
机（nodes）是对等的，既可作为客户机， 又可作为服务器。在网络中既无服务处理 中心，也无控制中心。
三种基本类型：批处理系统；分时系统；
实时系统。 通用操作系统：兼有批处理、分时和实时 三者或其中两者的功能。 [如]分时和批处理相结合，将分时任务作 为前台任务，将批处理作业作为后台任务， 便是分时批处理系统。
第27页 共56页
操作系统的功能
(1)处理机管理：进程管理。处理机如何调度的问题： FCFS、优先级、时间片轮转？ (2)存储器管理：主存管理。存储分配、存储保护、 主存扩充。 (3)设备管理：涉及对系统中各种输入、输出设备的 管理和控制。分配设备，控制设备传输数据。 (4)文件管理：将程序、数据、操作系统软件等组织 成文件，存放在磁盘或磁带上，方便用户访问。
操作系统实用教程第1章-操作系统引论
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
－windows2003
问题与讨论：
1、你如何理解分时系统与实时系统的区别？
2、如果将操作系统分类为传统与现代两类，你将 如何划分？说说想法。
第1章 操作系统引论 1.3 操作系统的功能与性能
操作系统实用教程
－windows2003
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
－windows2003
分时系统
同时性 交互性 独立性 及时性
分时系统：在不同的时间间隔内，不同程序访问 （共享）同一个设备或其他资源。
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
－windows2003
实时系统
第1章 操作系统引论 1.2 操作系统的发展与分类
操作系统实用教程
－windows2003
问题1：单道批处理系统与多道批处理系统的系统 吞吐量、资源利用率，谁高？为什么？
问题2：单道批处理系统与多道批处理系统的作业 周转时间，谁长？为什么？
问题3：单道批处理系统需要作业调度程序吗？多 道批处理系统的作业调度程序需要解决哪些问题？
1.4 操作系统的特征与内部结构
操作系统的内部结构 模块化结构：由功能模块构成OS，模块间接口调
用。
层次化结构：模块间按照某种关系排成若干层， 层间模块只单向依赖。
虚拟机结构：在裸机上扩展了一层软件，向上提 供了若干台虚拟机。
C/S结构：客户/服务器结构。 对象结构：操作系统管理的信息和资源均为对象
实时系统：能及时响应随机发生的外部事件，并 在规定的时间内完成对该事件处理的系统。
操作系统原理 第1章 操作系统引论-精品资料PPT课件
(4) 监督程序（管理作业的运行---负责装 入和运行各种系统处理程序，如汇编程序、 编译程序、连接装配程序、程序库(如输入 输出标准程序等);完成作业的自动过渡）
读入一个作业(若系统资源能满足该作业要 求);
17
(5)从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源程 序翻译成目标代码;
(6)连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序 装配成一个可执行程序;
创建、撤消进程，进程状态转换 通过原语或系统调用实现 （2）进程同步 协调进程间的关系 互斥和同步 同步机制 如锁、信号量 （3）进程通信 进程间的信息交换 直接通信和间接通信 （4）进程调度 为进程分配处理机 核心为调度算法
6
2.存储管理
（1）存储分配 为进程分配存储空间 静态分配和动态分配
（2）存储保护 防止程序相互干扰 硬、软件结合实现
第1章 操作系统引论
1
整体概述
概述一
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相关文本内容
概述二
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相关文本内容
概述三
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相关文本内容
2
一、操作系统的概念
3
操作系统定义：
操作系统是一组有效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以及方便用户的 程序集合。
有效：系统效率，资源利用率（如：CPU的充分利用； 内存、外部设备是否忙碌年代末－60年代中）多道程 序系统
单道程序工作示例
20
多道程序工作示例 多道程序运行的特点是: (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，各道程序轮流使用CPU，交替 执行。
读入一个作业(若系统资源能满足该作业要 求);
17
(5)从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源程 序翻译成目标代码;
(6)连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序 装配成一个可执行程序;
创建、撤消进程，进程状态转换 通过原语或系统调用实现 （2）进程同步 协调进程间的关系 互斥和同步 同步机制 如锁、信号量 （3）进程通信 进程间的信息交换 直接通信和间接通信 （4）进程调度 为进程分配处理机 核心为调度算法
6
2.存储管理
（1）存储分配 为进程分配存储空间 静态分配和动态分配
（2）存储保护 防止程序相互干扰 硬、软件结合实现
第1章 操作系统引论
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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相关文本内容
2
一、操作系统的概念
3
操作系统定义：
操作系统是一组有效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以及方便用户的 程序集合。
有效：系统效率，资源利用率（如：CPU的充分利用； 内存、外部设备是否忙碌年代末－60年代中）多道程 序系统
单道程序工作示例
20
多道程序工作示例 多道程序运行的特点是: (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，各道程序轮流使用CPU，交替 执行。
《操作系统》 第1章 操作系统概述
综上所述，OS 的主要目的 主要目的 为了方便用户。(OS 为用户与硬件之间的接口程序) 有效地管理和使用计算机系统资源，提高资源的利 用率。 例如：三个运行中的程序要求在一台共享的打印 机上输出信号 解决：通过在磁盘缓冲区里进行排队管理，照顾 到各程序平等地使用打印机
显然以上OS 两个目的有时是矛盾的。(一个软件、一 个硬件为重) a. 在发展早期，由于资源十分昂贵，从效率上考虑多， 因而OS 的许多理论也主要是讨论如何优化地使用 这些资源。 b. 在计算机高度普及的今天，强调方便用户则是软件 设计更为重要的目标，以至于“ 用户友好 ” (user friendly) 已成为计算机术语中的常用词。
4. Windows 单用户、多任务 是一个具有非常新颖用户 界面和多媒体处理功能的系统。 a. 图形的用户界 b. 多任务处理功能 c. 硬件独立性 构成完整的操作环境。
具有
从 Windows 3.0→3.1→95 、 98 视 窗 / windows NT>Win2000/XP/.NET，不断发展与完善，现在许多 软件都基于 Windows 下开发，Delphi, VB, VC 面 向对象的程序设计。
算法 建立数学模型 工具
(对问题的形式化定义)
计算
(算法的实现)
计算器、算盘
1946年著名的匈牙利数学家冯 ·诺伊曼(Von Neuman) 总结了手工操作的规律以及前人研究计算 机的经验教训后，提出了“ 存贮程序式计算机” 方案 (一种概念性结构)，从而使计算初步实现了自 动化。 “ 存贮程序式计算机 ” 也称为Von Neuman
2. UNIX 及其变种（Linux），多用户、多任务是 从中小型机上移植下来的一个多用户操作系统， 这个操作系统具有许多DOS没有的功能，是最 常用的操作系统之一。
ch1-操作系统概论
第4页，共112页。
1.1.1操作系统与计算机系统
计算机系统：由硬件和软件相互交织形成的 集合体，构成一个解决计算问题的工具。
硬件：计算机物理装置本身，可以是电子的 、磁的、机械的、光的元件或装置。
软件：指计算机系统中的所有软件。 硬件是软件运行的物质基础，软件能够充分
地发挥硬件潜能并扩充其功能，完成各种应 用任务，两者互相促进，相辅相成，缺一不 可。
存储管理
(1)内存分配 ；
(2)地址转换； (3)存储保护； (4)内存共享 ； (5)存储扩充 。
第37页，共112页。
设备管理
(1)提供设备中断处理；
(2)提供缓冲区管理； (3)提供设备独立性，实现逻辑设备到
物理设备之间的映射；
(4)设备的分配和回收；
(5)实现共享型设备的驱动调度；
第26页，共112页。
观察和研究操作系统总纲
研究和观察操作系统
用户角度
OS是服务提 供者
服务用户 观点
系统角度
OS是资源管 OS是虚拟机 OS是程序执
理者
行的控制者
资源管理 观点
系统实现
观点
进程交互
观点
静态观察 方法
动态观察 方法
ch1(os定义、 功能、作用、 接口和服务)
ch2(处理器管理)、
对外作为“服务员”，是用户与硬件的接口 和人机界面，为用户提供最友善的运行环境 和最佳的服务，操作系统在管理好资源的基 础上，向外提供强有力的服务;
所以，资源管理是操作系统一项主要任务。
第33页，共112页。
1.1.4操作系统功能和特性
操作系统中，能分配给用户使用的硬件和 软件设施总称为资源，包括两类：硬件资 源和信息资源。 硬件资源：处理器、存储器、I/O设备等； 信息资源：程序和数据等。
1.1.1操作系统与计算机系统
计算机系统：由硬件和软件相互交织形成的 集合体，构成一个解决计算问题的工具。
硬件：计算机物理装置本身，可以是电子的 、磁的、机械的、光的元件或装置。
软件：指计算机系统中的所有软件。 硬件是软件运行的物质基础，软件能够充分
地发挥硬件潜能并扩充其功能，完成各种应 用任务，两者互相促进，相辅相成，缺一不 可。
存储管理
(1)内存分配 ；
(2)地址转换； (3)存储保护； (4)内存共享 ； (5)存储扩充 。
第37页，共112页。
设备管理
(1)提供设备中断处理；
(2)提供缓冲区管理； (3)提供设备独立性，实现逻辑设备到
物理设备之间的映射；
(4)设备的分配和回收；
(5)实现共享型设备的驱动调度；
第26页，共112页。
观察和研究操作系统总纲
研究和观察操作系统
用户角度
OS是服务提 供者
服务用户 观点
系统角度
OS是资源管 OS是虚拟机 OS是程序执
理者
行的控制者
资源管理 观点
系统实现
观点
进程交互
观点
静态观察 方法
动态观察 方法
ch1(os定义、 功能、作用、 接口和服务)
ch2(处理器管理)、
对外作为“服务员”，是用户与硬件的接口 和人机界面，为用户提供最友善的运行环境 和最佳的服务，操作系统在管理好资源的基 础上，向外提供强有力的服务;
所以，资源管理是操作系统一项主要任务。
第33页，共112页。
1.1.4操作系统功能和特性
操作系统中，能分配给用户使用的硬件和 软件设施总称为资源，包括两类：硬件资 源和信息资源。 硬件资源：处理器、存储器、I/O设备等； 信息资源：程序和数据等。
有机化学 华东理工大学第二版思考题答案
有机化学 华东理工大学第二版第一章 绪论思考题1-1：请区别下列化合物是无机物还是有机物 NaHCO 3 金刚石 CaC 2 淀粉 棉花 淀粉和棉花是有机物思考题1-2 指出下列化合物所含官能团的名称和所属类别：（1）CH 3-CH 2-NH 2 （2）CH 3-CH 2-SH （3）CH 3-CH 2-COOH （4）CH 3-CH 2-CH 2-Cl （5）CH 3COCH 3 （6）C 6H 5NO 2开链化合物：1-5；芳香环类：6官能团：氨基、巯基、羧基、卤素、羰基、硝基思考题1-3 写出下列化合物的Lewis 结构式并判断是否符合八隅规则 A 氨 B 水 C 乙烷 D 乙醇 E 硼烷(BH 3)N HHHC HHHC HH HB HHH硼烷不符合八隅规则思考题1- 4 比较下列化合物中的C-H 与C-C 键长 A 乙烷 B 乙烯 C 乙炔C-H 键长次序：A > B > C ；C-C 键长次序：A > B > C思考题1-5：请写出下列化合物Lewis 结构式，并指出形式电荷甲烷 H 3N —BH 3 [H 2CNH 2]+ (CH 3)2O —BF 3 [CH 3OH 2]+ N H HHOH 3CH 3CC HHH HB HHH CH HNHHB HH H C HHH OHH思考题1-6：请写出下列化合物共振共振结构式N HOOOHNHO思考题1-7：请写出下列化合物共振结构式，并比较稳定性大小和主要共振式。
A[CH 3OCH 2]+BH 2C=CH —CH 2+CH 2C=CH —NO 2H 2C —CH=CH 2C H HHOCHHC HHH OCH次要共振式主要共振式A BH 2C=CH —CH 2++主要共振式主要共振式CH 2CH CNO OH 2CH C NO OH 2CH CNO O主要共振式主要共振式次要共振式思考题1-8：请解释下列异构体沸点差异。
操作系统第四版第一章
主讲教师 程如铁
新世纪计算机类本科系列教材
计算机操作系统
（第四版）
汤小丹等 编著
西安电子科技大学出版社
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章
目录
操作系统引论 进程的描述与控制 处理机调度与死锁 存储器管理 虚拟存储器 输入输出系统 文件管理 磁盘存储器的管理 操作系统接口 多处理机操作系统 多媒体操作系统 保护与安全
多道程序环境下，进程以独立的、不可预知的速度向前推进，即为异步 运行方式。
多个程序异步并发执行带来了二种不确定性： (1)每个程序（进程）执行的速度和时间不确定，各程序（进程）之间推进的序列也不 确定。即是不可预测的。 (2)每个程序（进程）执行结果不确定，即对同一程序，给定相同的初始条件、在相同 的环境下进行多次执行，却可能获得完全不同的结果，这也称为程序并发执行的不可 再现性。
• 用户独占全机 • CPU等待人工操作，程序通过卡片人工装入、卸下 • 一次完成一个功能（计算，I/O，用户思考/反应）
缺点： 造成人机矛盾和CPU与I/O之间的矛
盾，工作效率非常低
每一用户都要自行编写涉及到硬件 的源代码
工作量大，难度高，易出错，需要 大量人力和物力
2.脱机输入/输出方式 联机输入/输出方式：所有工作交CPU
合理：
公平与否，如果不公平则会产生“死锁” 或“饥饿”
方便：
用户界面
卡
卡片
片
阅
读
机
IBM1 401
磁带机
早期批处理系统
打 印 机
IBM7 094
IBM1 401
输入磁带
输出磁带
Operating System
新世纪计算机类本科系列教材
计算机操作系统
（第四版）
汤小丹等 编著
西安电子科技大学出版社
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章
目录
操作系统引论 进程的描述与控制 处理机调度与死锁 存储器管理 虚拟存储器 输入输出系统 文件管理 磁盘存储器的管理 操作系统接口 多处理机操作系统 多媒体操作系统 保护与安全
多道程序环境下，进程以独立的、不可预知的速度向前推进，即为异步 运行方式。
多个程序异步并发执行带来了二种不确定性： (1)每个程序（进程）执行的速度和时间不确定，各程序（进程）之间推进的序列也不 确定。即是不可预测的。 (2)每个程序（进程）执行结果不确定，即对同一程序，给定相同的初始条件、在相同 的环境下进行多次执行，却可能获得完全不同的结果，这也称为程序并发执行的不可 再现性。
• 用户独占全机 • CPU等待人工操作，程序通过卡片人工装入、卸下 • 一次完成一个功能（计算，I/O，用户思考/反应）
缺点： 造成人机矛盾和CPU与I/O之间的矛
盾，工作效率非常低
每一用户都要自行编写涉及到硬件 的源代码
工作量大，难度高，易出错，需要 大量人力和物力
2.脱机输入/输出方式 联机输入/输出方式：所有工作交CPU
合理：
公平与否，如果不公平则会产生“死锁” 或“饥饿”
方便：
用户界面
卡
卡片
片
阅
读
机
IBM1 401
磁带机
早期批处理系统
打 印 机
IBM7 094
IBM1 401
输入磁带
输出磁带
Operating System
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（a）星型
（b）树型
（c）总线型
（d）环型
（d）网状型
网络结构
配置在网络上的操作系统称之为网络操作系统。网络操 作系统具有网络通信、资源管理、网络服务、网络管理等功 能。 网络通信是网络操作系统最基本的功能。其任务是在原 主机和目标主机之间，实现无差错的数据传输。
网络通信的主要任务：
1.建立和拆除通信链路
1.1 引言
• 1 计算机系统
• • 计算机系统由硬件系统和软件系统两个部分组成。 计算机硬件是各种物理设备的总称，是完成工作 任务的物质基础。按功能分，可以把硬件划分成： CPU、存储器、输入设备以及输出设备。 计算机软件是指程序和与程序相关的文档的集合。 按功能划分，软件可分为系统软件和应用软件两种。
• 由于计算机的处理速度很快，只要时间片的
间隔取得适当，那么用户就不会感觉到从一个
时间片跨越到另一个时间片之间的“停顿”，
就好像整个系统全由他“独占”使用似的。
• 例如，若时间片为100ms，系统中有10个用 户终端分享CPU，那么每个用户平均响应时间 （即从用完一个时间片到获得下一个时间片所 需的时间间隔）为1s。这1s钟的“停顿”，
终 端
主机
分时系统的思想
• 采用时间片轮的方法，同时为许多终端用户服务，对 每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话 的功能。 • 时间片：将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片， 操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务. • 设计目标：对用户的请求及时响应，并在可能条件下 尽量提高系统资源的利用率。
——能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机 的软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程， 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的使用计算机，使整个计算 机系统能高效地运行。
3、操作系统的定义
续
• 从用户角度看，操作系统可以看成为用户 提供良好的界面,是用户与机器的接口; • 用管理者角度看，操作系统也是系统资源 的管理者;
成绩评定：
平时（课堂，作业及上机） 期末论文 70% 30%
计算机操作系统
第一章 操作系统绪论 第二章 用户界面 第三章 进程管理 第四章 处理机调度 第五章 存储管理 第六章 进程与存储管理示例 第七章 WINDOWS进程与存储管理 第八章 文件管理 第九章 设备管理 第十章 文件与设备管理示例
巨型、微型、网络化、智能化几个方向发展
无操作系统的计算机系统
贵 • 手工操作方式 – 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算 机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片；
1946 年 —58 年代（ 电子管时代）计算机资源昂
1 单道批处理系统
1958年 ~ 1964年代中 （晶体管时代）慢速
•
操作系统在硬件基础上的第一层软件, 是对硬件系 统的第一次扩充。是其他软件和硬件的接口。
物理设备 微程序 机器语言
OS 裸机 (硬件) dos. 应用程序
2 操作系统的地位
硬件
O.S. 编译 编辑 命令 系统软件 解释器
银行系统， 飞机订票
应用程序
硬件、软件 “ 虚拟机 ” 硬件常称为裸机，它的功能即使很强，但它往 往是不方便于用户使用的，功能上相对来说也是有 局限性的。 而软件是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩
• 关于作业(只需一个作业本)： 1）封面写上学号班级，每班级按学号排序上 交； 2）上机试验报告格式 买（信息学院 实验报告本子） 题目 1.试验目的 2.试验内容 包括程序源码，写明运行结果并进行分 析。
第一章 操作系统绪论
• • • • • 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统形成的历史 1.3 操作系统的类型 1.4 操作系统的五大功能 附：linux介绍
微机操作系统
（1）MS-DOS （2）Windows操作系统 （3）UNIX操作系统 （4）Linux操作系统
常见OS简介 ( DOS: Disk Operating System )
1. DOS是配置在IBM-PC及兼容机上的磁盘操作系
统。
单用户、单任务
DOS 于1981 年公布以来，其功能不断增强，版 本不断更新DOS 6.22。
用户是完全感觉不出来的。
分时操作系统特点
同时有多个用户使用一台计算机 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用 用户根据系统响应结果进一步 CPU 用户感觉不到计算机为其他人服务 提出新请求 (用户直接干预每一步) （OS提供虚机器，各个用户的虚 机器互不干扰） 系统对用户提出的请求及时响应
多道批处理系统 多道程序系统的引入，可以使CPU、内存、各种外设 得以充分的利用。
程A 序B 运 C 行 I/O A
CPU 使用 …. …
…
…….
…
输入输出设备的使用 … …
…
…
操 作
B C
…
时间t
区分：多道/多重/多用户 • 多道是指内存中驻留多个程序，因此，多用 户系统一定是采用多道技术。而多道系统不 一定是多用户系统。 • 多重处理系统一般指多CPU系统。当然，一 个CPU的系统采用分时技术可以为多用户服 务。
自世界上第一台计算机ENIAC 于1946年问世以 来，计算机在运算速度、存储容量、外设功能、元件 工艺及系统结构等方面都有了惊人的发展。通常，人 们按照计算机元件工艺的演变过程，将其发展划分为 四个时代： 电子管时代，晶体管、集成电路、大规模集成电路时代 (46－58) (58－64) (64－74) (70年代中至今)
为什么学习操作系统? • 设计操作系统 或者 修改现有的系统
嵌入式系统(Embedded OS）的使用
• 加深对使用的OS的理解，有利于深入编程
用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道
• 编程时借鉴操作系统的设计思想和算法
操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用到其他 领域
学习要求：
按时上课，认真听讲 阅读参考书 认真完成作业 上机实践
1.3 操作系统的基本类型：
• （1）批处理操作系统 • （2）分时操作系统 • （3）实时操作系统 • 前述三种操作系统在一般计算机系统中可以同时有两 种以上组合。从而使操作系统具有多种功能和特性， 一般将分时系统、批处理系统及实时系统统称为通用 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
充和完善。因而一个裸机在每加上去一层软件后，
就变成了一个功能更强的机器，我们通常把这“新 的更强功能的机器 ” 称之为“虚拟机 ”。
通常就说操作系统为用户提供了一台功能经过扩展了的机 器即―虚拟机” 。
3 操作系统的定义
操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合 理组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机 的系统软件。
微软OS产品
2. UNIX 及其变种（Linux），多用户、多任务是 从中小型机上移植下来的一个多用户操作系统， 这个操作系统具有许多DOS没有的功能，是最
常用的操作系统之一。
网络操作系统
计算机网络可以定义为一些互连的自主计算机系 统的集合。所谓自主计算机是指计算机具有独立处理 能力；而互连则是表示计算机之间能够实现通信和相 互合作。 计算机网络按结构分：星形网络、树形网络、总线 形网络、环形网络以及网状形网络。如图（见下页） 计算机网络按地域范围又可分为：广域网和局域网。
卡 片 阅 读 机
卡片
磁带机
打 印 机
IBM 1401
IBM 7094
IBM 1401
输入磁带
输出磁带
其管理程序就是现今操作系统的雏形。这个时代的 特点是对一批作业自动进行处理，没有人工交接， 在一个用户作业运行时，仍独占计算机。
缺陷： 因为系统中作业之间仍以串行方式被处理，所以无法继续提高 CPU、内存利用率，为从根本上解决这一问题，人们提到了多 道程序设计技术。
多道批处理操作系统特点
（1）充分利用资源：因为内存中存有多个 作业，使各个资源都处于忙的状态，从而提高了资 源利用率。 （2）系统吞吐量大：因为各种资源均处于 忙状态和作业一个接一个自动切换，使得中间切换 时间少，从而提高了系统的处理能力，增大了系统 吞吐量。
3 分时系统
• 分时系统(Time-Sharing System)的产生
2.传输控制
3.差错检查 4.流量控制 5.路由选择
分布式操作系统
所谓分布式系统，是指由多个分散的处理单元，经互 连网络的连接而形成的系统。其中，每个处理单元既 具有高度自治性，又相互协同，能在系统范围内实现 资源管理、动态的分配任务，并能并行的运行分布式 程序。 分布式操作系统是一个统一的操作系统,系统中每台独 立的计算机没有完全独立的操作系统,共用一个分布式 操作系统,并有它分配任务和调度.
的人工操作与快速的计算机处理能力之间显得很 不协调，出现了所谓的“人–机矛盾”。 单道是指计算机内存中存放有一个作业. 批处理则是辅存中存放有多个作业,计算机系统对 一批作业自动进行处理。一个作业运行结束后，从 辅存再调入下一个作业进行处理。具有联机和脱机 两种方式。
特点：
（1）自动性：在顺利情况下，磁带上的作业可以一个 接一个的运行，无需人工干预。 （2）顺序性：按进入磁带的顺序进入内存。 （3）单道性：内存中仅存一个作业。
2. Windows 是一个具有非常新颖用户界面和多媒体处 理功能的系统。 单用户多任务 a. 图形的用户界 b. 多任务处理功能 c. 硬件独立性
具有
构成完整的操作环境。
从 Windows 3.03.195 、 98 视 窗 / windows NT>Win2000/XP/vista ，不断发展与完善，现在许多 软件都基于 Windows 下开发，如 VB, VC 面向对 象的程序设计。