操作系统原理课件
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操作系统原理与实例分析课件
磁盘调度与管理
磁盘调度
磁盘管理
06
实例分析：Linux操作系统
Linux操作系统的特点和结构
开放源代码 自由分发
支持多用户 强大的网络功能
Linux进程管理
进程的创建和管理
进程的状态
进程调度
Linux内存管理
虚拟内存
内存分配和释放
内存保护
Linux使用虚拟内存技术，将内 存分为内核空间和用户空间两 部分。用户空间可以访问虚拟 内存，但内核空间不能访问用 户空间的虚拟内存。
文件系统结构 文件类型 设备管理
07
实例分析：Windows操作系统
Windows操作系统的特点和结构
01
图形用户界面
02
多任务处理
03
多窗口管理
04
丰富的软件支持
Windows进程管理
进程定义与控制
线程调度 任务调度
Windows内存管理
分页与分段
01
内存分配与回收
02
内存保护
03
Windows文件系统与设备管理
Linux使用malloc()和free()函 数来分配和释放动态内存。动 态内存分配是在堆上进行的， 释放后需要手动释放内存。
Linux对内存进行了保护，每个 进程都有自己的内存空间，不 能访问其他进程的内存空间。 这样可以防止程序访问非法内 存地址，保证系统的安全性和 稳定性。
Linux文件系统与设备管理
文件的存储空间管理
存储空间分配
文件系统通常使用分配表或位图 来管理磁盘空间的分配。
存储空间优化
通过合理地组织和分配存储空间， 可以提高磁盘I/O性能和空间利 用率。
垃圾回收
《操作系统原理》PPT课件
Shared variable: int total : = 0 ;
p0,p1:
{
int count;
for (count=1; count <=50; count++)
total = total + 1 ;
} total可能的结果？ 最大值？最小值？ 注意total是两个进程都可以访问的共享存储单元，不同于一般 程序中的全局变量
Monolithic：内核中所有的子系统运行在相同的特 权级(privileged mode），拥有相同的地址空间，通 信采用常规C函数调用的形式。
5
四、操作系统的硬件支持
▪ 特权级（区分OS与应用程序的权限） ▪ MMU ▪ Cache ▪ 中断
6
五、系统调用
▪ 操作系统提供给应用程序的一个接口，使得应用程序能够获得 操作系统的服务
✓ 一次只能由一个进程访问的资源 临界区(critical section)
✓ 访问临界资源的代码段称为临界区（CS）
13
互斥(mutual exclusion) ✓在一个时刻最多只有一个进程在临界区
同步(synchronization) ✓协调需要访问临界资源的进程，否则会导致race condition （竞争条件） 如：两进程 p0,p1，都通过下面的代码访问一个共享的存储单 元:
进程中的线程共享进程资源，但拥有私有堆栈及线程控制 块(TCB，存储寄存器值、优先级及其他线程状态信息) 核心级线程（KLT：kernel-level thread） ✓ 应用程序通过API调用核心线程管理例程(kernel thread
facility)来管理： 需要进行模式切换
✓ 是OS调度的基本单位 ✓ 线程阻塞不会导致整个进程的阻塞 ✓ 在多处理器环境下，内核可使线程在不同的处理器上
p0,p1:
{
int count;
for (count=1; count <=50; count++)
total = total + 1 ;
} total可能的结果？ 最大值？最小值？ 注意total是两个进程都可以访问的共享存储单元，不同于一般 程序中的全局变量
Monolithic：内核中所有的子系统运行在相同的特 权级(privileged mode），拥有相同的地址空间，通 信采用常规C函数调用的形式。
5
四、操作系统的硬件支持
▪ 特权级（区分OS与应用程序的权限） ▪ MMU ▪ Cache ▪ 中断
6
五、系统调用
▪ 操作系统提供给应用程序的一个接口，使得应用程序能够获得 操作系统的服务
✓ 一次只能由一个进程访问的资源 临界区(critical section)
✓ 访问临界资源的代码段称为临界区（CS）
13
互斥(mutual exclusion) ✓在一个时刻最多只有一个进程在临界区
同步(synchronization) ✓协调需要访问临界资源的进程，否则会导致race condition （竞争条件） 如：两进程 p0,p1，都通过下面的代码访问一个共享的存储单 元:
进程中的线程共享进程资源，但拥有私有堆栈及线程控制 块(TCB，存储寄存器值、优先级及其他线程状态信息) 核心级线程（KLT：kernel-level thread） ✓ 应用程序通过API调用核心线程管理例程(kernel thread
facility)来管理： 需要进行模式切换
✓ 是OS调度的基本单位 ✓ 线程阻塞不会导致整个进程的阻塞 ✓ 在多处理器环境下，内核可使线程在不同的处理器上
操作系统原理培训课件
备份与恢复
为了防止数据丢失，应该定期备份重要文件。在发生意外情况时，可以通过备份来恢复数据。常见的备份方式包括全量备份、增量备份和差异备份等。
文件系统的安全与保护
设备管理
05
设备驱动程序的概念与功能
设备驱动程序
是操作系统内核的一部分，用于与硬件设备进行交互，实现设备的输入/输出操作。
功能
详细描述
实现用户界面的技术包括GUI库、控件、事件驱动等。GUI库提供了丰富的图形界面元素和工具，如窗口、按钮、文本框等，方便开发者快速构建图形界面应用程序。控件是GUI库中的基本元素，用于实现各种功能和操作，如按钮、菜单等。事件驱动则是实现交互操作的核心机制，通过事件来响应用户的操作和行为。
用户界面的设计与实现
文件系统结构
文件系统通常采用树形结构，根目录是最高层次的目录，其他目录作为根目录的子节点依次展开，每个节点可以包含文件和子目录。
文件类型
文件系统中的文件类型包括普通文件、目录、链接等，每种类型的文件都有不同的属性和操作方式。
文件属性
文件系统中的每个文件都有一系列属性，如文件名、扩展名、大小、创建时间、访问时间等，这些属性用于描述文件的特征和状态。
操作系统的发展历程
进程管理
02
理解进程的基本概念和状态是掌握进程管理的基础。
进程是程序的一次执行，具有动态性、独立性和制约性。进程的状态包括新建、就绪、运行和阻塞等，这些状态的变化反映了进程的执行流程。
进程的概念与状态
详细描述
总结词
进程的创建和终止是操作系统对资源进行分配和回收的重要手段。
总结词
操作系统原理培训课件
目录
contents
操作系统概述 进程管理 内存管理 文件系统 设备管理 用户界面
计算机操作系统原理PPT课件
7
三、推动操作系统发展的主要动力
1、不断提高计算机资源利用率 2、方便用户 3、器件的不断更新换代 4、计算机体系结构的不断发展。
8
1.2 操作系统的发展过程
一、无操作系统的计算机系统
1、人工操作方式 （1946 ~ 50年代，电子管时代）
• 【特点】：计算机资源昂贵 ，没有操作系统 • 【工作方式】：
一、并发性(concurrency)
多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一 个并发系统，各进程间的并发，系统与应用间的 并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并 行(parallel)是指在同一时刻发生。 – 在多道程序处理时，宏观上并发，微观上交替
执行（在单处理器情况下） 。 – 程序的静态实体是可执行文件，而动态实体是
– 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率 – 用户独占全机的所有资源；
9
2、脱机输入/输出方式 引入外围机控制数据的提前录入和延后输
出，具体参照P5 图1-2
10
二、单道批处理系统
1、单道批处理系统的处理过程 引入监督程序，成批的作业首先在外存排队等待，
由监督程序负责将每一个作业装入内存，处理完 成后，再掉调入下一个作业，直至运行完毕。 2、单道批处理系统的特征 自动性 顺序性 单道性
– 实时信息处理系统：要求计算机能够在容许的延迟时 间内，相应外部的事件请求，完成对该事件的处理， 并控制所有的实时设备和实时任务协调运行。如飞机 订票系统, 期货、股票交易系统等。
17
3、实时系统与分时系统的比较 （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性 （5）高可靠性
18
1.3操作系统的基本特性
– 用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片； • 【计算机的工作特点】： – 用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工
三、推动操作系统发展的主要动力
1、不断提高计算机资源利用率 2、方便用户 3、器件的不断更新换代 4、计算机体系结构的不断发展。
8
1.2 操作系统的发展过程
一、无操作系统的计算机系统
1、人工操作方式 （1946 ~ 50年代，电子管时代）
• 【特点】：计算机资源昂贵 ，没有操作系统 • 【工作方式】：
一、并发性(concurrency)
多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一 个并发系统，各进程间的并发，系统与应用间的 并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并 行(parallel)是指在同一时刻发生。 – 在多道程序处理时，宏观上并发，微观上交替
执行（在单处理器情况下） 。 – 程序的静态实体是可执行文件，而动态实体是
– 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率 – 用户独占全机的所有资源；
9
2、脱机输入/输出方式 引入外围机控制数据的提前录入和延后输
出，具体参照P5 图1-2
10
二、单道批处理系统
1、单道批处理系统的处理过程 引入监督程序，成批的作业首先在外存排队等待，
由监督程序负责将每一个作业装入内存，处理完 成后，再掉调入下一个作业，直至运行完毕。 2、单道批处理系统的特征 自动性 顺序性 单道性
– 实时信息处理系统：要求计算机能够在容许的延迟时 间内，相应外部的事件请求，完成对该事件的处理， 并控制所有的实时设备和实时任务协调运行。如飞机 订票系统, 期货、股票交易系统等。
17
3、实时系统与分时系统的比较 （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性 （5）高可靠性
18
1.3操作系统的基本特性
– 用户：用户既是程序员、操作员，还是计算机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片； • 【计算机的工作特点】： – 用户独占全机：用户独占计算机所有资源，资源利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工
操作系统课件
主要知识点
8、页式虚拟存储管理 虚拟存储器的含义 决定虚拟存储器大小的因素：地址结构，辅助存储器 基本原理 页表增加的内容 标志位，磁盘上的位置 缺页中断 缺页中断的处理过程
主要知识点
8、页式虚拟存储管理 页面调度 抖动或颠簸 页面调度的算法：FIFO，LRU，LFU 能够算题。 注意：LRU、LFU的区别。 多级页表 二级页表的原理 三次访问内存
主要知识点
1、计算机系统的组成 硬件：CPU、存储器、输入输出控制系统、输入输出
设备 软件：软件的三个类型
2、什么是操作系统 四个要点
3、操作系统的作用 三个作用 提高效率，便于使用
4、操作系统的功能 四种资源的管理：处理器、存储器、文件、设备 两类接口：程序员接口（系统调用），操作员接口
（操作控制命令）
主要知识点
6、可变分区存储管理 地址转换 动态地址重定位 硬件支持：基址寄存器和限长寄存器 存储保护 基址寄存器内容<=绝对地址<=限长寄存器内容 地址越界中断 移动技术 移动技术的目的 移动技术存在的问题
主要知识点
7、页式存储管理 基本原理：块和页的含义 逻辑地址构成：页号+页内地址 注意：这是一维地址，高位为页号 内存空间的分配与回收 位示图 块号、字号、位号、字长之间的关系 地址变换 页表的结构。动态地址变换机构 快表，高速缓冲存储器 地址变换的过程。能够算题。 页的共享与保护
逻辑地址转变为物理地址的过程 计算逻辑地址中的页号和页内地址 根据页号查页表，得到内存块号 物理地址=块号+页内地址
焦点问题：如何计算页号和页内地址？
答案及分析
因为页的大小为1024B，210=1024，所以页号占10位。 041A（H）=（0000010000011010）2，低位10位为页内 地址，高位为页号，页号为1 根据页表得知：块号为8 物理地址为：（0010000000011010）2=201A（H） 同理： 0521（H）=0000010100100001 页号为1，块号为8，该页标志位为1，说明该页已在内存， 不会发生缺页中断
操作系统原理课件
次只有一道程序，因此各个程序是按次序执 行的，即执行完一个以后，再执行下一个。 （2）封闭性：独占全部资源，计算机的状态只 由于该程序的控制逻辑所决定 （3）可再现性：结果的再现性，初始条件相同 则结果相同。
4
第三章 进 程 管 理
程序的并发执行及其特征
1. 程序的并发执行
I1
I2
I3
I4
C1
C2
① 进程状态，指明进程的当前状态， 作为进程调度和对 换时的依据；
② 进程优先级，用于描述进程使用处理机的优先级别的一 个整数， 优先级高的进程应优先获得处理机；
③ 进程调度所需的其它信息，它们与所采用的进程调度算 法有关，比如，进程已等待CPU的时间总和、 进程已执 行的时间总和等；
26
第三章 进 程 管 理
PCB随进程的创建而填写，随进程的撤消而释放； 系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感 知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的 PCB结构常驻内存；系统将所有PCB组织成若干个队 列，存放在操作系统中专门开辟的PCB区内。
27
第三章 进 程 管 理
2. 进程控制块中的信息
2.共享正文段 用高级语言编写的程序一般是可重入的“纯代
码”，也即是它可以被多个进程并发地执行的。 共享正文段不限于包括程序，还可包括不可修改
的常数。 用户用C语言所编的程序经编译后产生的代码也
是作为共享正文段装入内存的
18
第三章 进 程 管 理
3.数据区 进程执行时用到的数据，如C程序中的外部变量
2
第三章 进 程 管 理
程序 1. 程序：是一个在时间上严格有序的指令集合。 2. 程序规定了完成某一任务时，计算机所需做
的各种操作，以及这些操作的执行时间。 3. 程序的顺序执行：具有独立功能的程序独占
4
第三章 进 程 管 理
程序的并发执行及其特征
1. 程序的并发执行
I1
I2
I3
I4
C1
C2
① 进程状态，指明进程的当前状态， 作为进程调度和对 换时的依据；
② 进程优先级，用于描述进程使用处理机的优先级别的一 个整数， 优先级高的进程应优先获得处理机；
③ 进程调度所需的其它信息，它们与所采用的进程调度算 法有关，比如，进程已等待CPU的时间总和、 进程已执 行的时间总和等；
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第三章 进 程 管 理
PCB随进程的创建而填写，随进程的撤消而释放； 系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感 知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的 PCB结构常驻内存；系统将所有PCB组织成若干个队 列，存放在操作系统中专门开辟的PCB区内。
27
第三章 进 程 管 理
2. 进程控制块中的信息
2.共享正文段 用高级语言编写的程序一般是可重入的“纯代
码”，也即是它可以被多个进程并发地执行的。 共享正文段不限于包括程序，还可包括不可修改
的常数。 用户用C语言所编的程序经编译后产生的代码也
是作为共享正文段装入内存的
18
第三章 进 程 管 理
3.数据区 进程执行时用到的数据，如C程序中的外部变量
2
第三章 进 程 管 理
程序 1. 程序：是一个在时间上严格有序的指令集合。 2. 程序规定了完成某一任务时，计算机所需做
的各种操作，以及这些操作的执行时间。 3. 程序的顺序执行：具有独立功能的程序独占
操作系统-完整版PPT课件
Ｂ、双击“标题栏”
Ｃ、单击“任务栏”上相应的“任务按钮”
Ｄ、选择“控制”按钮弹出菜单中的“”最 大化
选项
２、在Windows中，可以“关闭”窗
口的操作是Ａ（ＢＣＤ
）
Ａ、双击“控制”按钮
Ｂ、按ALT+F4
Ｃ、选择文件“下拉菜单的”关闭“ 选项
Ｄ、选择“控制”按钮弹出菜单中“ 关闭”选项
３、属于多用户多任务的操作系统的是 （ BCD ）
操作中，要先按住键盘上的（ A ）键 ，再依次单击各选择对象。
A．CTRL B．ALT
C．SHIFT D．TAB
6、在Windows98中，有些菜单的选项
中的右端有一个向右的箭头，则表示 该菜单项代表( A )
A．将弹出下一级子菜单 B．当前不能选取执行 C．已被选中 D．将弹出一个对话框
7、应用程序窗口最大化以后，标
A．该命令正在使用
B．当前不能选取执行
C．执行该命令时出错
D．该命令已正确执行
3、按组合键（ B ）可以打开“开始 ”菜单。
A. Ctrl+O C. Ctrl+空格键
B. Ctrl+Ese D. Ctrl+Tab
4、运行windows98桌面上已经有某应用 程序的图标，可以( B )
A．左键单击该图标 B．左键双击该图标 C．右键单击该图标 D．右键双击该图标 5、在选定多个非连续文件或文件夹的
题栏右边分别是（ B ）三个 按钮 A．最小化、最大化和大小 B.最小化、还原和关闭 C.最小化、关闭和移动 D.最小化、最大化和恢复
8、下列叙述中，正确的是（ D ）
A、“开始”菜单只能用鼠标单击“开始” 按钮才能打开
Windows操作系统原理讲座精品PPT课件
交互式分时处理
•一台计算机，多个便宜终端 - 所有用户可与系统立即交互 - 调试比较方便
•磁盘便宜，故可在线存放程序和数据 - 1 张穿孔卡片 = 100个字节 - 1 MB = 10K卡片 - OS/360 有若干英尺长度的卡片
•新问题 - 易于使用，提高人的生产力 - 合理的响应时间 - 引入文件系统，使用户可存取数据
操作系统特征
共享：
操作系统与多个用户的程序 共同使用计算机上的资源
操作系统特征
随机性：
操作系统必须随时对以不可预测的 次序发生的事件进行响应
考虑周密、设计适当
1.4 操作系统的发展
操作系统发展是随着计算机硬件 技术的发展而发展的 目标：充分利用硬件
1.4.1 概述
操作系统历史划分为4个阶段
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 0 阶段 硬件非常昂贵，没有操作系统
增加：存储保护，重定位 利用率高（多个作业） 有必要采用并发程序设计技术 操作系统成为研究焦点：需要处理复杂
性
•首次面对重大失败：
- MULTICS 于 1963 年开始， 直至 1969 年才发布
- IBM 的 OS/360 发布时， 带着已知的 1000 个错误
•早期计算机：单控制方式
- CPU负责计算，也负责传输
控制台
一个用户
• 一次完成一个功能（计算，I/O，用 户思考/反应）
• 程序通过卡片装入 • 用户在控制台前调试程序
•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
第 1 阶段 硬件昂贵，人力便宜
简单批处理：装入程序、运行、打印 结果、撤出、再重复 •用户把程序（卡片或磁带）交给负责
•一台计算机，多个便宜终端 - 所有用户可与系统立即交互 - 调试比较方便
•磁盘便宜，故可在线存放程序和数据 - 1 张穿孔卡片 = 100个字节 - 1 MB = 10K卡片 - OS/360 有若干英尺长度的卡片
•新问题 - 易于使用，提高人的生产力 - 合理的响应时间 - 引入文件系统，使用户可存取数据
操作系统特征
共享：
操作系统与多个用户的程序 共同使用计算机上的资源
操作系统特征
随机性：
操作系统必须随时对以不可预测的 次序发生的事件进行响应
考虑周密、设计适当
1.4 操作系统的发展
操作系统发展是随着计算机硬件 技术的发展而发展的 目标：充分利用硬件
1.4.1 概述
操作系统历史划分为4个阶段
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 0 阶段 硬件非常昂贵，没有操作系统
增加：存储保护，重定位 利用率高（多个作业） 有必要采用并发程序设计技术 操作系统成为研究焦点：需要处理复杂
性
•首次面对重大失败：
- MULTICS 于 1963 年开始， 直至 1969 年才发布
- IBM 的 OS/360 发布时， 带着已知的 1000 个错误
•早期计算机：单控制方式
- CPU负责计算，也负责传输
控制台
一个用户
• 一次完成一个功能（计算，I/O，用 户思考/反应）
• 程序通过卡片装入 • 用户在控制台前调试程序
•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
第 1 阶段 硬件昂贵，人力便宜
简单批处理：装入程序、运行、打印 结果、撤出、再重复 •用户把程序（卡片或磁带）交给负责
操作系统原理课件
目录是文件系统中存储文件信息的数据库，它记录了文件的名字、位置、大小、 创建时间等信息。
目录结构
常见的目录结构有单级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。多级目录结构 又称为树形目录结构，它以根目录为起点，各级子目录为分支，构成一棵倒置的 树。
文件操作与访问权限
文件操作
常见的文件操作包括创建文件、打开 文件、读/写文件、关闭文件和删除 文件等。
通过身份认证和权限管理，控制用户对系统资源的访问。
访问控制的实现方式
自主访问控制、强制访问控制、基于角色的访问控制等。
访问控制的应用场景
文件系统保护、网络访问控制、数据库安全等。
加密技术
加密技术的基本概 念
通过加密算法将明文转换为密文，以保护数据的机密性。
加密技术的分类
对称加密、非对称加密、混合加密等。
访问权限
为了保护文件的安全性和完整性，操 作系统通常会对文件的访问权限进行 控制。访问权限一般分为读权限、写 权限和执行权限三种。
文件共享与保护机制
文件共享
多个用户或进程可以同时访问同一个文件，这称为文件的共 享。为了实现文件共享，操作系统需要提供相应的共享机制 ，如基于索引节点的共享方式。
文件保护
根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到服务。
优先级调度算法
根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先得到服务。
时间片轮转（RR）调度算法
将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程分配一个时间片，轮 流执行。
进程同步与通信
进程同步
多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证正确的执行顺序和结果。常见的同步 机制有信号量、管程和消息传递等。
为了防止对文件的非法访问和破坏，操作系统需要采取一定 的保护措施。常见的文件保护机制有口令保护、加密保护和 访问控制列表（ACL）等。
目录结构
常见的目录结构有单级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。多级目录结构 又称为树形目录结构，它以根目录为起点，各级子目录为分支，构成一棵倒置的 树。
文件操作与访问权限
文件操作
常见的文件操作包括创建文件、打开 文件、读/写文件、关闭文件和删除 文件等。
通过身份认证和权限管理，控制用户对系统资源的访问。
访问控制的实现方式
自主访问控制、强制访问控制、基于角色的访问控制等。
访问控制的应用场景
文件系统保护、网络访问控制、数据库安全等。
加密技术
加密技术的基本概 念
通过加密算法将明文转换为密文，以保护数据的机密性。
加密技术的分类
对称加密、非对称加密、混合加密等。
访问权限
为了保护文件的安全性和完整性，操 作系统通常会对文件的访问权限进行 控制。访问权限一般分为读权限、写 权限和执行权限三种。
文件共享与保护机制
文件共享
多个用户或进程可以同时访问同一个文件，这称为文件的共 享。为了实现文件共享，操作系统需要提供相应的共享机制 ，如基于索引节点的共享方式。
文件保护
根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到服务。
优先级调度算法
根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先得到服务。
时间片轮转（RR）调度算法
将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程分配一个时间片，轮 流执行。
进程同步与通信
进程同步
多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证正确的执行顺序和结果。常见的同步 机制有信号量、管程和消息传递等。
为了防止对文件的非法访问和破坏，操作系统需要采取一定 的保护措施。常见的文件保护机制有口令保护、加密保护和 访问控制列表（ACL）等。
操作系统原理演示课件.ppt
1、进程同步的概念
进程运行中的两种制约关系 由于竞争资源形成的间接制约关系； 由于相互合作造成的直接制约关系；
进程同步指多个相关进程在执行次序上的协 调
2、临界资源与临界区
临界资源(critical source)
在一段时间内只允许有限个进程访问的资源 ，如 打印机等I/O设备，缓冲区等
其中：缓冲区是临界资源，而访问缓冲区的代码 是临界区
3、信号量机制
引例：生产者－消费者问题 分析：首先需要定义产品的类型，缓冲区的
长度，读写指针，资源变量counter。 Int n; Int in,out; Structure item; Item buffer[n]; Int counter;
3、信号量机制
Void procedure(){
while(true){
生产一个产品放入 nextp；
wait(mutex);
while(counter==n){no-op;}
buffer[in]=nextp;
in++;
counter++;
single(mutex);}
}
3、信号量机制
3、信号量机制
Void procedure(){
while(true){
生产一个产品放入 nextp；
while(counter==n){no-op;}
buffer[in]=nextp;
in++;
counter++;}
}
3、信号量机制
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7
图1.1 存储程序计算机的组成
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8
操作系统的发展过程
按技术发展与分支划 分类别
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9
操作系统的类型
早期批处理 执行系统 多道成批系统 分时、实时系统、个人机系统 多处理机、分布式系统
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10
无操作系统的计算机
从第一代计算机诞生到20世纪50年代中期还未出 现操作系统，这时的计算机采用人工操作方式。其 过程是：
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18
分时系统与多道批处理系统相比，具有完 全不同的特征，由上所述可以归纳成以下 几点：
（1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性
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19
什么是操作系统 操作系统的性质
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20
操作系统是控制和管理计 算机系统内各种硬件和软件资 源、有效地组织多道程序运行 的系统软件(或程序集合),是用 户与计算机之间的接口。
裸机
1。4节
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27
3、从服务上看 提供众多基础服务,
方便用户使用,构成软 件平台。
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28
4、从内部特征上看
---支持并发性 ---实现资源共享 ---完成进程的异步前进
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29
以多道成批系统为例
并发 共享 不确定性
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30
1.3 OS的服务功能
程序执行 I/O操作 文件系统管理 出错检测 资源分配 统计 保护
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以以下下软软件件哪是些操是作操系作统系：统?
UUNNIXIX DWOoSrd LinDuOxS VWWBiinnddoowwsOs9f89fi8ceWWinidnoFdwoosxwPNsrTo LNiTnux PowerPoint
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22
设置OS的目的
扩充机器功能，方便用户使用。 提高系统效率。
操作系统原理
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1
课程使用的媒体
1、《操作系统原理》教材 2、《操作系统原理实验大纲》指导教 材
3、《操作系统课件》多媒体教案
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2
一、操作系统的有关概念 二、进程管理 三、存储器管理
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3
计算机发展简史 操作系统的发展过程
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4
计算机发展简史
按硬件发展划分为四代。
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31
一 系统调用
是应用程序与OS的接口 进程或作业控制：实现进程或作业的所有活动 文件管理和设备管理 信息维护：用户与系统交互信息
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32
二 系统程序
文件管理 状态信息 文件修改 程序设计语言支持 程序装入与执行 工具性软件 命令解释程序的实现方法
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在外设处理数据时，主机处理“忙等”状态，这样 高速的主机与慢速的外设矛盾就显现出来。为了克 服与缓解主机与外设的矛盾。我们引入脱机批处理 系统，即脱离主机控制的输入/输出批处理系统。 如图1.4所示。
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图1.4 脱机批处理系统
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在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，中断和通道 技术出现以后，虽然可以实现输入/输出设备与中央处理机 并行操作，但由于属于同一道作业的可并发执行的进程不 多，大多数进程是有同步关系的，这使系统中仍有较多的 空闲资源，致使系统的性能较差。为了进一步提高资源的 利用率和系统对作业的吞吐量，在60年代中期，引入了多 道程序设计技术，由此而形成了多道批处理系统。单道程 序与多道程序的执行过程如图1.5和图1.6所示。
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在操作系统中引入多道程序设计技 术以后，会使系统具有以下特征。
（1）多道性 （2）无序性 （3）宏观上并行、微观上串行 （4）调度性
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分时系统
分时技术是把处理机的时间分成很短的时间片，这 些时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。如 果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成，则 该作业就暂时中断，等待下一轮运行，并把处理机 的控制权让给另一个作业使用。这样在一个相对较 短的时间间隔内，每个用户作业都能得到快速响应， 以实现人机交互。
必须是顺序的，这种程序执行的方式就称为程序的顺序执 行。
例如：
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程序顺序执行的特点
1 顺序性
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1.5操作系统逻辑结构设计
分层实现的软件设计 方法
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1.5操作系统逻辑结构设计
单块结构 层次结构:分层实现的软件设计方法. 虚拟机 客户/服务器模型:再用户进程方式下实现系统的多
数功能; 核心只负责客户与服务器的通信; 适用于 分布式系统; 注意对关键基础服务的处理.
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1。8 UNIX系统的特点和结构
UNIX的主要特点 UNIX系统结构 UNIX系统核心结构
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一、操作系统的有关概念 二、进程管理 三、存储器管理
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进程概念
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程序的顺序执行 与并发执行
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程序的顺序执行
概念 一个程序由若干个程序段组成，而这些程序段的执行
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对计算规律的模拟
存储程序式计算机
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存储程序式计算机模型
存储程序式计算机模型的基本方案是，如要使计算 机能够自动地计算，必须有一个存储器用来存储程 序和数据；同时要有一个运算器，用以执行指定的 操作；有一个控制器，以便实现自动操作；另外， 辅以输入/输出部件，以便输入原始数据和输出计 算结果。于是形成了现代计算机的基本组成形式。 如图1.1所示。
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操作系统的共同性质
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1、从功能上看
具 有 五 大 功 能 ---- 存 储 器管理、处理机管理、设 备管理、文件管理、用户 接口
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2、从层次上看
是裸机之上的第一层软 件,为其他软件的建立和 运行提供基础。学习交流PPT26
用户
...
其他软件 操作系统
图1.2 手工操作计算机
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单道批处理系统与多道批处理 系统及执行系统
所谓批处理系统是指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。
首先出现的是联机批处理系统。如下图所示。
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脱离主机控制的输入/输出批处理 系统