操作系统教案(60学时)

教案

2017～2018 学年第1学期

课程名称：操作系统

课程类别：专业基础课

所属部门：

主讲教师：

职称：

授课班级：

使用说明

（打印在封面反页）

1.理论、实验、理实一体、实训和实习课程的教案模版一致。

2.新入职我校的教师（副高职称以上、曾讲授过本课程的教师除外）

在担任教学工作的前两年、其他教师上新课的第一轮，教案须手写。除此以外，教案可手写，可为电子文档。

3.理论、实验、理实一体课程的节次以2节为单位进行填写；实习、

实训课程的节次根据教学内容选取，一般为2～4节，最大节次单元不超过6节。

4.每一轮课程教案，要体现出内容的更新。

5.教案须以纸质形式带入课堂。

一、计算机系统

1、计算机系统定义：是按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。

2、计算机系统构成：硬件系统和软件系统。

3、硬件系统组成：中央处理器（CPU）、主存储器、辅助存储器、各种输入/输出设备。

计算机之父：冯.诺依曼

冯.诺依曼的贡献：

（1）提出用二进制表示数；

（2）提出五大部件组成计算机；

（3）提出“存储程序”思想，即把程序和数据都存放在存储器，早期的程序是由开关控制实现的，数据是存放在存储器中。

二、操作系统

1、操作系统定义：是一种管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为其他软件提供支持的系统软件。

2、操作系统在计算机中的作用：

（1）管理计算机系统资源；

（2）控制程序执行；

（3）改善人机界面和为其他软件提供支持。

即操作系统的定义就是在计算机中的作用。

从用户观点理解，操作系统是人机交互接口；

从资源管理角度，操作系统是管理计算机的软、硬件资源；

从程序控制观点，操作系统控制计算机程序的执行。

总结为：

操作系统是：

（1）管理计算机的软件、硬件资源；

（2）合理组织计算机工作流程；

（3）提供方便用户操作的接口

和软件的集合。

计算机配置操作系统的目的是提高资源的利用率。

操作使用者认为操作系统认为操作是一组命令的集合，它接收输入的命令，程序设计人员认为操作系统是一组功能调用程序（系统调用）的集合。

3、操作系统两个主要设计原则（目标）：

（1）能使得计算机系统使用方便。即方便；

（2）提高计算机工作效率。即效率。

1控制台：早期，程序的装入、调试以及控制程序的运行都是程序员通过控制台上的开关来实现（第一阶段，对应着第一代计算机，电子管时代）。

2、原始汇编系统：用汇编语言编写的程序称为源程序，它不能直接在机器上执行，只有通过汇编语言解释程序把源程序转换成用机器指令序列表示的目标程序后才能在计算机上运行。

3、设备驱动程序：是最原始（初级）的操作系统。是一种控制设备工作的程序。

4、管理程序（是初级的操作系统。是一种能对计算机硬件和软件进行管理和调度的程序（管理程序阶段，也称第二阶段，对应着第二代计算机，晶体管时代）。

5、操作系统：采用了SPOOLING的处理形式。

SPOOLING又称“斯普林”（翻译为联机的同时外围设备操作）。从本质上说，SPOOLING是把磁盘作为一个巨大的缓冲器。在一个计算问题开始之前，把计算所需要的程序和数据从读卡机或其他输入设备上预先输入到磁盘上存放。这样，在进行计算时不再需要访问读卡机等慢速的输入设备，而可以从速度快得多的磁盘上读取程序和数据。同样，对于计算的结果也是先在磁盘上缓冲存放，待计算完成后，再从打印机上打印出该计算问题的所有计算结果（操作系统阶段，也称第三阶段，对应着第三代计算机，集成电路时代）。

操作系统发展的历史：

（1）无操作系统（或人工）阶段（第一代）

这个阶段有卡片、磁带机和打印机。通过各种开关操作计算机。

特点：①用户独占计算机②CPU等待人工操作

缺点：资源利用率低，CPU利用不充分（人机矛盾，随着计算机速度的提高日益显著）。

（2）管理程序阶段（第二代）

出现了编程语言：FORTRAN（用于科学计算）、COBOL（用于商业、特别是银行、股票）。

第一个完整（初级）操作系统（管理程序）在IBM360上，1900系列（英国）。

特点：①半自动方式②管理部分资源③资源可实现简单共享

这个阶段提供了一套控制命令——控制卡，以此来成批地处理用户程序，使其能自动有序执行。

缺点：CPU与I/O设备速度不匹配，系统效率较低。

（3）操作系统阶段（第三阶段）

出现大容量的磁盘，主存容量增大，CPU速度加快。

软件有了较大的发展。

联机输入输出：在主机控制之下的输入输出操作。只有一台主机。

脱机输入输出：一台主机，两台外围机，分开的输入输出操作。

采用多种典型技术：

①多道批处理技术：不完善，解决了人机矛盾及CPU与I/O设备速度不匹配，提高了资源利用率。多道程序设计技术利用并发挥了计算机硬件资源的并行能力。

②SPOOLING技术：预输入和缓输出（脱机输入输出）。（作业调度各程序调用井管理程序，井管理读程序（从输入井读）和井管理写程序（向输出井写））

③多道程序设计技术：内存若只有一道程序，若该程序请求I/O操作，则CPU处于等待I/O完成状态，即空闲。为改善CPU和利用率，同时把若干作业放入主存，允许其交替执行，共享系统的软、硬件资源。

（4）现代操作系统阶段（第四代）

代表性的UNIX(多用户分时操作系统)。

（5）智能计算和网络计算阶段。