操作系统讲义
ros操作系统讲义 概述及解释说明
ros操作系统讲义概述及解释说明1. 引言1.1 概述在现代机器人研究和应用中，ROS（Robot Operating System）操作系统已成为一个重要的工具和平台。
ROS不仅是一个操作系统，更是一个灵活且强大的开源软件框架，它为机器人开发者提供了一套完整的工具集合和库，使得机器人的开发、测试和部署变得更加简单高效。
本篇文章将对ROS操作系统进行全面讲解和解释说明。
从背景与发展、系统架构与组成部分、常用工具与功能介绍等多个方面详细介绍ROS的基本概念、原理以及如何应用于机器人领域。
通过阅读本文，读者将能够深入了解ROS操作系统并掌握其使用方法。
1.2 文章结构本文按照以下结构进行组织：- 引言：对ROS操作系统进行概述并说明文章目的。
- ROS操作系统的背景和发展：回顾ROS起源和发展历程，并介绍其定位与特点以及在机器人领域的应用情况。
- ROS系统架构与组成部分：详细介绍ROS节点、话题发布与订阅机制以及服务调用与响应过程等核心概念。
- ROS常用工具与功能介绍：介绍常用的命令和工具，包括roscore命令、roslaunch命令和rqt图形化界面工具等，以及它们的使用方法和扩展方式。
- 结论：总结ROS操作系统的优势与应用价值，并展望其未来的发展方向和挑战。
1.3 目的本文旨在全面介绍ROS操作系统，并帮助读者理解其基本原理和核心概念。
通过阅读本文，读者将能够掌握ROS操作系统的使用方法，深入了解其在机器人领域的应用，同时了解ROS的优势、局限性以及未来发展方向。
无论是初学者还是有一定经验的开发者都能从本文中获得有关ROS操作系统的重要知识和实际应用指导。
2. ROS操作系统的背景和发展：2.1 ROS的起源和发展历程ROS（Robot Operating System）是一个开源的机器人软件平台，最初由加州大学旧金山分校（UCSF）于2007年启动，并于2009年正式发布。
ROS 最早是为了解决NASA斯坦福移动机器人挑战赛中遇到的问题而创建的。
北京交通大学操作系统讲义
现代操作系统
陈向群等译
机械工业出版社
7/15/2021
北京交通大学操作系统
教材内容删减说明
第三章 处理机调度与死锁
➢ 3.3 实时调度 ➢ 3.4 多处理机系统中的调度
第五章 设备管理
➢ 5.6 磁盘存储器管理
第八章 网络操作系统 第九章 系统安全性
7/15/2021
北京交通大学操作系统
课程主要内容及教学安排
保护模式内存管理
➢ 内存寻址（分段寻址技术；逻辑地址14+32） ➢ 地址变换（分段[段选择符→段描述符] + 分页） ➢ 内存保护（全局/局部描述符表、特权级）
中断和异常处理
➢ 中断向量与中断描述符表、中断源与异常源
任务管理（任务状态段） 任务切换与过程调用不同！
7/15/2021
北京交通大学操作系统
1.1 什么是操作系统
1.1.1 操作系统的地位和目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 操作系统的组成及层次模型 1.1.4 操作系统的定义 1.1.5 操作系统举例
7/15/2021
北京交通大学操作系统
操作系统的作用(1) 用户与计算机硬件系统之间的接口
命令方式（操作系统外壳）
➢ 面向一般用户 ➢ 命令行/菜单式/命令脚本式/图形用户接口
操作系统其它硬件基础举例说明
内存地址空间布局、基本输入输出系统BIOS CMOS存储器与实时时钟RT I/O端口寻址和访问控制方式
➢ 主要使用独立编址方式，部分使用统一编址方式
中断控制器Intel 8259A、定时计数器Intel 8254 DMA控制器Intel 8237A、键盘控制器Intel 8042 串行控制卡RS-232标准 显示卡MDA/CGA/EGA/VGA 软盘控制器和硬盘控制器
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》操作系统原理授课教案 - 操作系统原理一、教学目标本课程的教学目标主要包括以下几个方面：1. 了解和掌握操作系统的基本概念和原理；2. 熟悉操作系统的常见功能和特性；3. 掌握操作系统的设计和实现方法；4. 培养学生对操作系统的分析和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容将涵盖以下几个模块：1. 操作系统概述- 操作系统的定义和作用- 操作系统的发展历程- 操作系统的分类和特点2. 进程管理- 进程和线程的概念- 进程调度算法和实现- 进程同步和互斥3. 存储管理- 内存管理的基本原理- 内存分配和回收算法- 虚拟内存的实现和管理4. 文件系统- 文件系统的组成和结构- 文件的存储和访问方式- 文件系统的管理和维护5. 设备管理- 设备管理的基本原理- 设备驱动程序的设计和实现- 设备的分配和调度三、教学方法本课程将采用以下教学方法：1. 理论授课：介绍操作系统的基本概念和原理，并通过案例分析进行实际应用的讲解。
2. 实践操作：通过实际操作和编程练，加深学生对操作系统的理解和掌握。
3. 分组讨论：组织学生进行小组讨论，共同分析和解决操作系统相关的问题。
四、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面：1. 课堂表现：考察学生对操作系统知识的掌握情况和参与讨论的主动性。
2. 实验报告：评估学生在实践操作和编程练中的实际能力和成果。
3. 期末考试：综合考察学生对操作系统的理论知识和应用能力。
五、教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面：1. 教材：选用经典的操作系统教材作为参考书。
2. 讲义：提供详细的课堂讲义，帮助学生更好地理解和研究。
3. 实验环境：提供适合操作系统实验的计算机环境和工具。
六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下：七、参考资料1. 牛津大学计算机科学系，操作系统原理教学课程手册。
2. 郁才根，操作系统简明教程，清华大学出版社，2018。
操作系统、数据库、中间件 讲义
操作系统、数据库、中间件第一章操作系统介绍1.1操作系统的定义操作系统(Operating System—缩写为OS)是一种系统软件。
它管理计算机系统的全部软硬件资源和对程序的执行进行控制，还能使用户方便使用硬件提供的计算机功能，也使硬件的功能发挥得更好。
操作系统的基本特征：1）并发性：多任务、多进程、多线程。
2）共享性：互斥访问、同时访问。
3）虚拟性：把一个物理上的对象变成多个逻辑意义的对象。
操作系统理论研究者有时把操作系统分成四大部分：驱动程序：最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，它们的职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。
内核：操作系统内核部分，通常运行在最高特权级，负责提供基础性、结构性的功能。
接口库：是一系列特殊的程序库，它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口（API），是最靠近应用程序的部分。
例如，GNU C 运行期库就属于此类，它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX 编程接口的形式。
外围：是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高级服务的部件。
例如，在微内核结构中，大部分系统服务，以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。
总结：操作系统是靠近硬件的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充。
1.2操作系统的发展历程和分类其发展历程如下：操作系统分类根据不同的分类方法具有不同的操作系统分类。
1、应用领域可分为桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统；2、所支持用户数可分为单用户操作系统(如MSDOS、OS/2、Windows)、多用户操作系统(如UNIX、Linux、Windows Server)；3、源码开放程度可分为开源操作系统(如Linux、FreeBSD)和闭源操作系统(如Mac OS X、Windows)；4、存储器寻址宽度、架构可以将操作系统分为8位、16位、32位、64位、128位的操作系统。
计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程第2章进程
对于进程的定义，从不同的角度可以有不同的定义，其 中较典型的定义有：
(1) 进程是程序的一次执行。 (2) 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所 发生的活动。 (3) 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行 的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程与程序的主要区别
1）程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含 义，它是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上 的一次执行过程，它是一个动态概念。
图2-6 进程的五种基本状态及转换
2.2.3 挂起操作和进程状态的转换 1. 挂起操作的引入：使正在执行的进程暂停执行； 引入挂起操作的原因，是基于系统和用户的如下需要： (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要。
与挂起原语Suspend相应的是激活原语Active
如图2-9所示，OS管理的这些数据结构一般分为以下四 类：内存表、设备表、文件表和用于进程管理的进程表，通 常进程表又被称为进程控制块PCB。
图2-9 操作系统控制表的一般结构
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。 (2) 能实现间断性运行方式。 (3) 提供进程管理所需要的信息。 (4) 提供进程调度所需要的信息。 (5) 实现与其它进程的同步与通信。
图2-5 进程的三种基本状态及其转换
3. 创建状态和终止状态 1) 创建状态 如前所述，进程是由创建而产生。创建一个进程是个很 复杂的过程，一般要通过多个步骤才能完成：如首先由进程 申请一个空白PCB，并向PCB中填写用于控制和管理进程的 信息；然后为该进程分配运行时所必须的资源；最后，把该 进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。但如果进程所需的 资源尚不能得到满足，比如系统尚无足够的内存使进程无法 装入其中，此时创建工作尚未完成，进程不能被调度运行， 于是把此时进程所处的状态称为创建状态。
河北省计算机专业对口升学讲义--windows XP部分
阳原职中 刘继斌
七、启动应用程序 1、开始菜单/程序/附件 2、开始菜单/运行/输入程序名 3、开始菜单/文档（最多可有15个打开过的文件名） 4、双击文件名或图标（在我的电脑或资源管理器下） 5、双击快捷方式（一般先建在桌面上） 八、帮助的使用 1、获得帮助的途径 开始菜单/帮助 各种窗口/帮助菜单 按F1键 对话框中的？号 将鼠标指到某个位置稍停 2、如何使用帮助 目录（像书一样的去查） 索引（按字母顺序排列） 搜索（输入关键字查找）
阳原职中 刘继斌
六、窗口的组成
标题栏、菜单栏、工具栏、工作区、状态栏等组成
阳原职中 刘继斌
（一）、窗口操作 1、窗口的类型有：文件夹窗口、应用程序窗口、文档窗口。 2、窗口的打开、移动、改变大小、最大化、还原、最小化。 问题：双击标题栏的作用是什么？ 最大化和还原按扭有什么不同？ 3、查看窗口内容（逐行、逐页、任意） 4、窗口排列：层叠、横向平铺、纵向平铺 问题：最小化的窗口能参加重排吗？ 5、窗口的切换方法（单击窗口、单击任务栏应用程序按钮、 Alt+Tab、Alt+Esc） 6、设置单个/多个窗口（工具→文件夹选项→常规→浏览文件夹） 问题：如何识别活动窗口与非活动窗口？
1、用户标识 2、固定项目列表 3、常用程序列表（默认6） 4、所有程序菜单 5、常用文件夹 6、常用系统命令 7、注销 8、关闭计算机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阳原职中 刘继斌
1、固定项目列表：方便用户快速启动应用程序，默认有Internet和 电子邮件两个，可以自定义。 2、常用程序列表：用户使用应用程序时系统自动添加的，默认是6 个，可以修改。 3、所有程序菜单：windowsXP系统中安装的所有程序。 4、常用文件夹与系统命令：菜单右半部分。方便用户打开这些文 件夹或系统命令。（运行，用来运行一个程序，打开一个文件，打 开一个文件夹。） 5、关机：有三个选项：分别是关机、重启、待机（将处于运行状 态的数据保存在内存中，机器 只对内存供电，不对硬 盘、显示器 和CPU供民）休眠（计算机内存中所有内容转到硬盘，并且计算机 被关闭。当计算机返回打开状态后，被保存到硬盘上的所有程序和 文档全部被打开。） 6、注销（注销当前用户并退出操作系统，重新返回用户登录前的 状态）
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义90页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！Leabharlann 90清华大学操作系统课件_向勇老师的讲 义
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
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SAP系统主生产计划操作流程讲义
SAP系统主生产计划操作流程讲义一、概述主生产计划（Master Production Schedule，MPS）是企业在一定时间内预测销售需求，并根据这些需求制定生产计划的一个重要工具。
SAP 系统通过MPS运作，帮助企业进行销售计划的制定和生产计划的管理。
二、MPS操作流程1.创建MPS企业可以使用SAP系统的MRP运算程序，根据销售预测数据和库存情况来创建MPS。
MPS可以按产品、地区、时间等多个维度进行制定。
2.确认MPS在创建MPS后，企业需要对MPS进行确认。
这一步可以包括对销售预测数据的再次核对，与销售、生产等相关部门的讨论和沟通，并最终达成共识。
3.MRP运算MPS确认后，系统会按照预定的时间周期进行MRP运算。
MRP计算会基于MPS以及其他相关的输入数据，生成计划订单，以满足销售需求和库存水平。
4.生产计划根据MRP运算的结果，系统会生成生产计划，包括生产订单和采购订单等。
企业可以根据生产计划进行生产的安排和采购的准备。
5.订单发布生产计划确认后，企业需要将生产订单和采购订单等发布给相应的部门或供应商。
订单的发布可以通过系统自动进行，也可以通过手动操作实现。
6.订单执行在订单发布后，生产和采购等相关部门需要按照订单进行实际的生产和采购工作。
企业可以通过SAP系统对订单的执行情况进行监控和管理。
7.订单跟踪企业可以通过SAP系统对生产订单和采购订单的执行情况进行跟踪。
系统可以提供订单的进度、完成情况、耗用情况等信息，帮助企业进行生产和采购的管理。
8.供应链协同9.分析和优化企业可以利用SAP系统提供的分析工具对主生产计划和相关数据进行分析。
通过分析，可以及时发现问题，优化生产计划和相关业务流程，提高企业的运作效率和盈利能力。
三、总结SAP系统主生产计划操作流程包括创建MPS、确认MPS、MRP运算、生产计划、订单发布、订单执行、订单跟踪、供应链协同以及分析和优化等步骤。
通过使用SAP系统进行主生产计划，企业可以更加精确地制定生产计划，提高生产和供应链的效率，满足客户需求，增加企业的竞争力。
计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程第6章文件管理
6.2.3 索引文件
对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式 计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：
Ai = i × L 然而，对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录时，须 首先计算出该记录的首地址。为此，须顺序地查找每个记录 ，从中获得相应记录的长度Li，然后才能按下式计算出 第i个记录的首址。假定在每个记录前用一个字节指明该记录 的长度，则
3. 文件 文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元 素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
6.1.2 文件名和类型 1. 文件名和扩展名 (1) 文件名。 (2) 扩展名。
2. 文件类型 1) 按用途分类 根据文件的性质和用途的不同，可将文件分为三类： (1) 系统文件，这是指由系统软件构成的文件。大多数 的系统文件只允许用户调用，但不允许用户去读，更不允许 修改；有的系统文件不直接对用户开放。 (2) 用户文件，指由用户的源代码、目标文件、可执行 文件或数据等所构成的文件。用户将这些文件委托给系统保 管。 (3) 库文件，这是由标准子例程及常用的例程等所构成 的文件。这类文件允许用户调用，但不允许修改。
1. 对象及其属性 文件管理系统管理的对象如下： (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
2. 对对象操纵和管理的软件集合 该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多 是在这一层实现的，其中包括有：① 对文件存储空间的管理； ② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物 理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享 与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组 织结构，即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次 的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。
操作系统实验讲义---刘波
操作系统授课教师：刘波巢湖学院计算机与信息工程学院2013-11-01实验一进程管理【实验目的】1）加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解。
2）熟悉进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。
【实验要求】调试并运行一个允许n 个进程并发运行的进程管理模拟系统。
了解该系统的进程控制、同步及通讯机构，每个进程如何用一个PCB 表示，以及其内容的设置，各进程间的同步关系等；系统在运行过程中显示各进程的状态和有关参数变化情况的意义。
【实验环境】操作系统：Windows XP编译器： VC6.0【实验重点及难点】重点：理解进程的概念，进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。
难点：实验程序的问题描述、实现算法、数据结构。
【实验内容】一．阅读实验程序程序代码见【实验例程】。
二．编译实验例程用VC6.0编译实验例程。
三．运行程序并对照实验源程序阅读理解实验输出结果的意义。
【实验例程】#include <stdio.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAXPRI 100#define NIL -1//进程控制块struct {int id; //进程号char status; //进程状态，'e'-执行态'r'-高就绪态't'-低就绪态'w'-等待态'c'-完成态int nextwr; //等待链指针，指示在同一信号量上等待的下一个等待进程的进程号。
int priority; //进程优先数，值越小，优先级越高。
int c;//进程中断次数}pcb[3];//共3个进程//s1、s2为三个进程共享的变量；seed为随机值；registeri模拟寄存器值,存放计算的重复次数。
int registeri,s1,s2,seed,exe=NIL;//exe为当前运行（占有cpu）的进程号//2个信号量sem[0]、sem[1],分别与共享变量s1、s2相联系。
第三讲操作系统运行机制讲义
College of Technology and Engineering /
2.1 中断和陷入
中断的分级
中断信号的存储 —— “中断寄存器”
中断寄存器:寄存中断事件的全部触发器。
中断位:每个触发器称为一个中断位，当发生 某个中断事件时相应位被置1，否则为0。 中断序号:给中断的一个顺序编号. 1 0 0 1 1 2
操作系统内的中断处理程序。这一过程称为中断响
应。
College of Technology and Engineering / 共28页 第15页
2.2 中断/陷入响应和处理
中断/陷入响应
陷入响应： 陷入是在执行指令的时候，由指令本身的原因发 生的，因此当指令的实现逻辑发现发生了异常则转 入操作系统内的异常处理程序。
地返回到中断点，系统必须保存当前处理机的PSW和
PC等的值。
① 分析原因,转中断/陷入处理程序（根据中断向量）。
在多个中断请求同时发生时，先处理优先级最高的中断 源发出的中断请求。
③ 恢复现场。恢复被中断程序的现场，CPU继续执行原来
被中断的程序。
College of Technology and Engineering / 共28页 第15页
高级中断处理 中级中断处理
低 级 中 断 处 理 中 级 中 断 处 理
低级中断处理
高 级 中 断 处 理
多级中断同时产生的CPU轨迹
College of Technology and Engineering /
高级中断打断低级中断的CPU轨迹
共28页 第15页
College of Technology and Engineering / 共28页第15页
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义汇总共78页PPT
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 汇总
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始75、内外相应，言行相称。——韩非
计算机操作系统实验讲义
《计算机操作系统》实验指导书曲阜师范大学计算机学院内容简介操作系统是计算机教学中最重要的环节之一，也是计算机专业学生的一门重要的专业课程。
操作系统质量的好坏，直接影响整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用。
一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能，充分发挥系统中各种设备的使用效率，提高系统工作的可靠性。
由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容比较繁琐，具有很强的实践性。
要学好这门课程，必须把理论与实践紧密结合，才能取得较好的学习效果。
培养计算机专业的学生的系统程序设计能力，是操作系统课程的一个非常重要的环节。
通过操作系统上机实验，可以培养学生程序设计的方法和技巧，提高学生编制清晰、合理、可读性好的系统程序的能力，加深对操作系统课程的理解。
使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理、及基本功能,具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代操作系统的基本能力。
本书通过操作系统编程接口，提供一些编程指导，以此加深学生对操作系统工作原理的领会和对操作系统实现方法的理解，并且使学生在操作系统层面的程序设计得到基本的训练。
本书提供了操作系统的安装与使用、生产者和消费者的问题、银行家调度算法、操作系统内存结构、简单文件系统的实现以及操作系统构成实验等6个实验。
本书的使用对象是曲阜师范大学计算机科学与技术专业（本科）的学生，也可作为普通高等院校操作系统实验教学的指导书。
实验一操作系统的安装与使用1．实验目的（1）巩固课程中讲授的WINDOWS 2000的使用知识，提高学生的WINDOWS 2000、WINDOWS XP或WINDOWS SEVER 2003等操作系统的实战演练水平。
（2）熟悉Windows 2000等操作系统系统的定制安装过程，明确各安装部件的作用。
要求学生掌握图形用户接口元素和图形用户接口元素的基本操作；熟悉控制面板中各组件的作用及设置；能够了解Windows系统对各种软件资源和硬件资源管理的策略。
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操作系统第一章操作系统概述1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标目标：1.方便性。
不需要人人都是程序员2.有效性。
工作协调高效3.可扩充性。
各自独立发展4.开放性。
移植和互操作1.1.2操作系统的作用1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
(从用户角度来看，来操纵计算机。
)(1)命令输入。
形式又分为以下几种：命令行(Comma nd Line In put ):由OS提供的一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
图形用户界面( GUI )：用户通过显示设备上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
自然输入方式( NUI )：用户通过语音识别输入来操纵计算机系统和运行自己的程序。
(2)系统调用方式(System Call )。
OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的使用编程调用API1.1.3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用户的需求是推动OS发展的根本动力2.OS 作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中通常都含有各种各样的硬件和软件资源。
需要空间和时间来使用这些资源，OS合理调配和使用。
(这是从管理者的角度来看)3.OS用作扩展机、虚拟机隐藏了计算机具体细节，为用户展现的是一台虚拟机，功能上扩展了几个功能部件的组合。
(这是从发展的角度来看) Government1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.人工操作方式从第一台计算机ENIAC 诞生(1945 年 2 月)到50年代中期的计算机，属于第一代。
这种人工操作方式有以下两方面的缺点：(1) 用户独占全机。
(2) CPU 等待人工操作。
2.脱机输入/输出(Of-Line I/O) 方式这种脱机I/O方式的主要优点如下：(1)减少了CPU的空闲时间。
(2)提高I/O速度。
1.2.2单道批处理系统1.单道批处理系统(Simple Batch Processing System) 的处理过程2.单道批处理系统的特征该系统的主要特征如下：(1) 自动性。
(2) 顺序性。
(3) 单道性。
1.2.3多道批处理系统1.多道程序设计的基本概念多道批处理系统(Multiprogrammed Batch Processing System) 。
在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为后备队列；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU 和系统中的各种资源。
这种调度称之为作业调度。
1.2.4分时系统1.分时系统(Time Sharing System) 的产生如果说，推动多道批处理系统形成和发展的主要动力，是提高资源利用率和系统吞吐量，那么，推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的需求。
用户的需求具体表现在以下几个方面：(1)人机交互。
(2)共享主机。
(3)便于用户上机。
2.分时系统实现中的关键问题分时系统性能好坏的主要指标是响应时间。
(1)及时接收。
(2)及时处理。
(3)符合使用习惯。
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。
2.多道批处理系统的特征(1)多道性。
(2) 无序性。
(3) 调度性。
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。
4.多道批处理系统需要解决的问题(1)处理机管理问题。
(2)内存管理问题。
(3)I/O 设备管理问题。
(4)文件管理问题。
(5)作业管理问题。
3.分时系统的特征(1)多路性。
(2) 独立性。
(3) 及时性。
(4) 交互性。
1.2.5实时系统实时系统(Real-Time System) 是指系统能及时( 或即时) 响应外部事件的请求，在规定的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。
1.3操作系统的基本特性1.3.1并发(Concurrence) 并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
最基本的特征！1.3.2共享(Sharing) 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。
1.3.3虚拟(Virtual) 操作系统中的所谓虚拟，是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。
1.3.4异步性(Asynchronism) 在多道程序环境下，多个进程是以停停走走的方式运行。
失去封闭性第二章进程管理2.1进程的基本概念2.1.1程序的顺序执行及其特征2.1.2前趋图前趋图(Precedence Graph) 是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph) ，用于描述进程之间执行的前后关系。
2.1.3程序的并发执行及其特征2.1.4进程的特征与状态One program which has an independent function works on certain data set dynamically and allocate resources dynamically What is a process? 一个具有一定独立功能的程序对某个数据集合上的一次动态执行过程和资源分配过程Code，Data，Process Table The Difference Between Process and Program Process is dynamic, and the program is static Process is temporary, the program is permanenceThe eleme nts of process and program is differe nt Code Data —PT The relati on ships of process and program are complex Create System call2.进程的三种基本状态1)就绪(Ready) 状态2) 执行状态3) 阻塞状态2.1.5进程控制块1.进程控制块的作用进程控制块的作用是记录一个独立运行的进程的基本信息。
或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。
2.进程控制块中的信息3.进程控制块的组织方式1)链接方式2) 索引方式2.2进程控制2.2.1进程的创建(1)用户登录。
(2)作业调度。
(3)提供服务。
(4)应用请求。
(1)申请空白PCB。
(2)为新进程分配资源。
(3)初始化进程控制块。
(4)将新进程插入就绪队列，如果进程就绪队列能够接纳新进程，便将新进程插入就绪队列。
2.进程的终止过程(1)根据被终止进程的标识符，从PCB集合中检索出该进程的PCB从中读出该进程的状态。
(2)若被终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行，并置调度标志为真，用于指示该进程被终止后应重新进行调度。
(3)若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止，以防他们成为不可控的进程。
(4)将被终止进程所拥有的全部资源，或者归还给其父进程，或者归还给系统。
(5)将被终止进程(它的PCB) 从所在队列(或链表)中移出，等待其他程序来搜集信息。
2.2.2进程的终止1)正常结束(自愿的)2)异常结束普通错误退出(自愿的) 致命错误退出(非自愿的)3)外界干预(非自愿的)2.2.3进程的阻塞与唤醒1.引起进程阻塞和唤醒的事件1 )请求系统服务2)启动某种操作3)新数据尚未到达4)无新工作可做2.2.4进程的挂起与激活2.3进程同步2.3.1进程同步的基本概念1.两种形式的制约关系(1)间接相互制约关系。
(2)直接相互制约关系。
2.临界资源(Critical Resource)3.临界区(critical section)一个飞机订票系统，两个终端，运行T1、T2 进程T1 ：read(x); if x>=1 then x:=x-1; write(x);T2：read(x); if x>=1 then x:=x-1; write(x);Critical Regions Coming data blocks Synchronization4.同步机制应遵循的规则(1)空闲让进。
(2)忙则等待。
(3)有限等待。
(4)让权等待。
(Peterson ' s Algorithm) ：先修改、后检查、后修改者等待正确的算法turn=j; 描述可进入的进程(同时修改标志时) 在进入区先修改后检查，并检查并发修改的先后：检查对方flag ，如果不在临界区则自己进入－－空闲则入否则再检查turn ：保存的是较晚的一次赋值，则较晚的进程等待，较早的进程进入－－先到先入，后到等待Mutual Exclusion with Busy Waiting Entering and leaving a critical region using the TSL instructionSleep andWakeupProducer-consumer problem with fatal race condition2.3.2信号量机制1.整型信号量最初由Dijkstra 把整型信号量定义为一个整型量，仅能通过初始化和两个标准的原子操作(Atomic Operation) wait(S) 和signal(S) 来访问。
两个操作被分别称为P、V 操作(primitive) 。
wait(S): while S < 0 do no opS： =S-1;sig nal(S): S : =S+1;2.记录型信号量在整型信号量机制中的wait操作，只要是信号量SW 0，就会不断地测试。
因此，该机制并未遵循让权等待的准则，而是使进程处于忙等的状态。
记录型信号量机制，则是一种不存在忙等现象的进程同步机制。
但在采取了让权等待的策略后，又会出现多个进程等待访问同一临界资源的情况。
为此，在信号量机制中，除了需要一个用于代表资源数目的整型变量value夕卜，还应增加一个进程链表L,用于链接上述的所有等待进程。
记录型信号量是由于它采用了记录型的数据结构而得名的。
P 原语wait(s); down(s); P(s)--s.count; // 表示申请一个资源;if (s.count <0)// 表示没有空闲资源;{ 调用进程进入等待队列s.queue; 阻塞调用进程;}V 原语signal(s); up(s); V(s)++s.count; // 表示释放一个资源；if (s.count <= 0) // 表示有进程处于阻塞状态；{ 从等待队列s.queue 中取出一个进程P; 进程P 进入就绪队列;} SemaphoresThe producerconsumer problem using semaphores Monitors Example of a monitor2.4经典进程的同步问题2.4.1生产者消费者问题1.利用记录型信号量解决生产者消费者问题Dining Philosophers Philosophers eat/think Eating needs 2 forks Pick one fork at a time How to prevent deadlock2.4.2哲学家进餐问题让奇数号的哲学家先取右手边的筷子，让偶数号的哲学家先取左手边的筷子。