上海理工大学《操作系统》第1章
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操作系统 华理 chapter5
5.1.1 I/O 设备
I/O设备的类型 1、 I/O设备的类型 1）按使用方式/共享属性分类 按使用方式/ 2）按传输速率分类 3）按信息交换的单位分类
独享设备 1）按使用方式/共享属性分类 ）按使用方式 共享属性分类 共享设备 虚拟设备 独享/独占设备： 独享 独占设备：在一段时间只允许一个用户进程访问的 独占设备 设备。多数低速设备属此类， 设备。多数低速设备属此类，打印机就是典型的独享设 备。 共享设备： 共享设备 ： 在一段时间允许多个用户进程同时访问的设 磁盘就是典型的共享设备。 备。磁盘就是典型的共享设备。 虚拟设备： 虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干 台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用， 台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种 经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备。 经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备。
通道（ 5.1.3 I/O 通道（5）
对通道的管理 二、CPU对通道的管理 对通道的管理 CPU通过执行 通过执行I/O指令以及处理来自通道的中断， 指令以及处理来自通道的中断， 通过执行 指令以及处理来自通道的中断 实现对通道的管理。来自通道的中断有两种， 实现对通道的管理。来自通道的中断有两种，一种 数据传送结束中断 另一种是故障中断。 中断， 故障中断 是数据传送结束中断，另一种是故障中断。 管态: CPU运行操作系统的管理程序的状态。 运行操作系统的管理程序的状态。 管态 运行操作系统的管理程序的状态 执行用户程序时的状态。 目态 :CPU执行用户程序时的状态。 执行用户程序时的状态 大中型计算机的I/O指令都是管态指令，只有当 指令都是管态指令， 大中型计算机的 指令都是管态指令 CPU处于管态时，才能运行 处于管态时， 指令， 处于管态时 才能运行I/O指令，目态时不能运 指令 指令。 行I/O指令。这是因为大中型计算机的软、硬件资源 指令 这是因为大中型计算机的软、 为多个用户所共享，而不是分给某个用户专用。 为多个用户所共享，而不是分给某个用户专用。
操作系统 华理 chapter7
同一程序中不包含被调用代码
系统调用是动态调用，程序中不包含被调用代码， 好处： （1）用户程序长度缩短
（2）当OS升级时，调用方式不必改变
系统调用方式的调用地址和返回地址都是不固定 的（系统调用指令中不包含调用地址，只包含功 能号；系统调用返回指令中不包括返回地址，通 过栈保存和弹出返回地址，系统调用返回地址不 固定）
形成一张“系统调用表”。
需要调用open()时，先 把open()的编号5放在ax 寄存器中，再发生中断。
中断处理程序根据ax查表， 5 得知需要调用的是 …… open()。
Linux的系统调用过程（3）
比如有这样一段程序 mov ax,5 open(); int 80h …… mov ax,3 read(); int 80h …… mov ax,4 write(); int 80h …… 用户态
命令解释程序的作用（2）
执行相应的命令处理程序。转到相应的命令处理 程序入口地址，再把控制权交给该处理程序去执 行。（对内部命令，其命令处理程序就含在解释
程序内，所以由解释程序直接执行）
处理结果送屏幕上显示。将处理结果送屏幕上显
示，或显示某些出错信息。
命令解释程序的组成（1）
常驻部分 包括一些中断服务子程序，如： INT 20 （正常退出中断） INT 27 （驻留退出中断） INT 24 （处理和显示标准错误信息） 包括程序：当用户程序终止后，检查暂存部分是 否已被用户程序覆盖，若已被覆盖，则重新将暂 存部分调入内存。
命令解释程序的工作流程
命令解释程序的作用（1）
等待用户输入命令。命令解释程序获CPU控制权后， 在屏幕上产生提示符，等待用户输入命令
操作系统 华理 chapter2
在执行期间所需参考的所有变量的集合。 写集 W(pi)={b1,b2,b3,…,bm}：表示程序pi
在执行期间要改变的所有变量的集合。 Bernstein条件：
若两个程序p1和p2能满足下述条件，它 们便能并发执行，且具有可再现性。
R(p1)W(p2)R(p2)W(p1)W(p1)W(p2) ={}
释放所占资源的状态。
进程的状态（2）
ready-就绪: 进程已获得了除处理机以外的 所有资源，等待分配处理机执行的状态。
running-运行/执行: 当一个进程获得必要的 资源并正在处理机上执行的状态。
waiting-等待/阻塞: 正在执行的进程由于发 生某事件而暂时无法执行下去，此时进程所处 的状态。
S1
S2
S3
Eg2: S1：a:=x+2
S2: b:=y+4
S1
S3: c:=a+b S4: d:=c+6
S3 S2
S4
二、程序顺序执行(1)
通常一个程序可分成若干个程序段，它们必 须按照某种先后次序执行，仅当前一操作执 行后，才能执行后继操作。
Eg1:
S1: a:=x+y S2: b:=a-5
不可再现性—由于程序的并发执行，打破 了由另一程序独占系统资源的封闭性，因 而破坏了可再现性。
（补充）程序并发执行的条件 （Bernstein条件)（见下页）
三、程序并发执行（3）
（补充）程序并发执行的条件（Bernstein条件)
（使并发执行的程序能保持可再现性）： 读集 R(pi)={a1,a2,a3,…,am}：表示程序pi
一、进程创建
一个进程可以创建若干个新进程，新创建的进程又 可以创建子进程，为了描述进程之间的创建关系，引 入了进程图（如下图所示：）
在执行期间要改变的所有变量的集合。 Bernstein条件：
若两个程序p1和p2能满足下述条件，它 们便能并发执行，且具有可再现性。
R(p1)W(p2)R(p2)W(p1)W(p1)W(p2) ={}
释放所占资源的状态。
进程的状态（2）
ready-就绪: 进程已获得了除处理机以外的 所有资源，等待分配处理机执行的状态。
running-运行/执行: 当一个进程获得必要的 资源并正在处理机上执行的状态。
waiting-等待/阻塞: 正在执行的进程由于发 生某事件而暂时无法执行下去，此时进程所处 的状态。
S1
S2
S3
Eg2: S1：a:=x+2
S2: b:=y+4
S1
S3: c:=a+b S4: d:=c+6
S3 S2
S4
二、程序顺序执行(1)
通常一个程序可分成若干个程序段，它们必 须按照某种先后次序执行，仅当前一操作执 行后，才能执行后继操作。
Eg1:
S1: a:=x+y S2: b:=a-5
不可再现性—由于程序的并发执行，打破 了由另一程序独占系统资源的封闭性，因 而破坏了可再现性。
（补充）程序并发执行的条件 （Bernstein条件)（见下页）
三、程序并发执行（3）
（补充）程序并发执行的条件（Bernstein条件)
（使并发执行的程序能保持可再现性）： 读集 R(pi)={a1,a2,a3,…,am}：表示程序pi
一、进程创建
一个进程可以创建若干个新进程，新创建的进程又 可以创建子进程，为了描述进程之间的创建关系，引 入了进程图（如下图所示：）
上海理工大学848数据结构与操作系统2018考研真题
I。 父 子 关 系
Ⅱ.兄 弟关 系
ⅡI.u的 父 结 点与 Ⅴ的父结 点是 兄弟关系
A。 只有 Ⅱ B。 I不口Ⅱ
C。 I不口ⅡI
D。 I、 Ⅱ和 IⅡ
6、 在具有 6个 顶 点 的无 向图 G至 少应有 多少条边才 能确 保是一个 连通 图 ((6))。
A.8 B。 7 C。 6 D.5
7、 假 设有 一个有 序关键 字序 列为 (05,13,19,21,歹 ,56,“ ,%,80,88,呢 ),
当二分查找 关键字值为 “ 的结 点时 ,查找 成功 的 比较 次数是 ((7))。
A。 1 B。 3 C。 4 D。 6
8、 设散 列 表 长 m=13,散 列 函数顽虍ey)=佬ey%11。 表 中 己有 4个 结 点 :顽 15)=4,汤
(2D=5,顽 3g,〓 6`顽51,〓 7, 其余地址为空,若采用二次探查法处理冲突,则 关键字
三 、解答题 (每道 5分 ,共 15分 ) 1、 己知二维数组 A[5][10]按 “行优先顺序”存储在 内存 中,假 设每个元素 占 3个存储单
元 ,第 一个元素 的存储地址 即 LOCfA[0][0])10OO,计 算 出 LOCrAI3]FD的 值。
2、 用分别 以 8,11,13,5,17,乃 ,21作 为权值的叶结点,构 造一棵哈夫曼树 ,并 求
该二叉树 的带权路径长度 WPL。
·
3.设 散列 函数F(o=庀 m耐 13,散 列表地址空间为 0-12, 对给定的关键字序列 (19, 14,” ,01,68,zO,胼 ,” ,55,11,10,79), 分别 以拉链法和线性探查法解决冲
突构造散列表 ,画 出所构造 的散列表 ,并 指 出在这两个散列表 中查找每一个关键字时进
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
上海理工大学操作系统讲课文档
第二十七页，共76页。
3. 分时系统的特征 (1) 多路性。
(2) (2) 独立性。 (3) (3) 及时性。
(4) (4) 交互性。
第二十八页，共76页。
1.3.5 实时系统
所 谓 “ 实 时 ” ， 是 表 示 “ 及 时 ” ， 而 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，在规定的时 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。
(2) 系统调用方式。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系统调用，来操纵计算机。
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操 纵计算机系统和运行自己的程序。
第十页，共76页。
2. OS作为计算机系统资源的管理者 OS的主要功能对计算机软硬资源进行管理 处理机管理： 用于分配和控制处理机；
1. 应用需求
(1) 实时控制。
(2) (3) (2) 实时信息处理。
第二十九页，共76页。
2. 实时任务
1)
(1) 周期性实时任务。
(2) (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。
第四十一页，共76页。
4. 调度
在后备队列上等待的每个作业，通常都要经过调度才能执行。 处理机的调度分3级：作业调度、中级调度、进程调度
第四十二页，共76页。
1.5.2 存储器管理功能
1. 内存分配 OS在实现内存分配时，可采取静态和动态两种方式。 在静态分配方式中，每个作业的内存空间是在作业装入时确 定的；在作业装入后的整个运行期间， 不允许该作业再申 请新的内存空间，也不允许作业在内存中“移动”；
3. 分时系统的特征 (1) 多路性。
(2) (2) 独立性。 (3) (3) 及时性。
(4) (4) 交互性。
第二十八页，共76页。
1.3.5 实时系统
所 谓 “ 实 时 ” ， 是 表 示 “ 及 时 ” ， 而 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，在规定的时 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。
(2) 系统调用方式。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系统调用，来操纵计算机。
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操 纵计算机系统和运行自己的程序。
第十页，共76页。
2. OS作为计算机系统资源的管理者 OS的主要功能对计算机软硬资源进行管理 处理机管理： 用于分配和控制处理机；
1. 应用需求
(1) 实时控制。
(2) (3) (2) 实时信息处理。
第二十九页，共76页。
2. 实时任务
1)
(1) 周期性实时任务。
(2) (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。
第四十一页，共76页。
4. 调度
在后备队列上等待的每个作业，通常都要经过调度才能执行。 处理机的调度分3级：作业调度、中级调度、进程调度
第四十二页，共76页。
1.5.2 存储器管理功能
1. 内存分配 OS在实现内存分配时，可采取静态和动态两种方式。 在静态分配方式中，每个作业的内存空间是在作业装入时确 定的；在作业装入后的整个运行期间， 不允许该作业再申 请新的内存空间，也不允许作业在内存中“移动”；
上海理工大学2017年《数据结构及操作系统》考试大纲
上海理工大学2017年《数据结构及操作系统》考试大纲第一部分：数据结构一、参考书目数据结构（第二版），严蔚敏主编，2006，清华大学出版社。
二、考试内容要求1、了解数据结构及其分类、数据结构与算法的密切关系。
2、熟悉各种基本数据结构及其操作，学会根据实际问题要求来选择数据结构。
3、掌握设计算法的步骤和算法分析方法。
4、掌握数据结构在排序和查找等常用算法中的应用。
5、初步掌握文件组织方法和索引技术。
三、考试内容1、数据结构基本概念及简单的算法分析1)什么是数据结构2)抽象数据类型及面向对象概念：数据类型；数据抽象与抽象数据类型；面向对象的概念；用于描述数据结构的语言3)数据结构的抽象层次4)算法定义5)性能分析与度量：算法的性能标准；算法的后期测试；算法的事前估计；空间复杂度度量；时间复杂度度量；时间复杂度的渐进表示法；渐进的空间复杂.2、数组1)作为抽象数据类型的数组：数组的定义和初始化；作为抽象数据类型的数组；数组的顺序存储方式2)顺序表：顺序表的定义和特点；顺序表的类定义；顺序表的查找、插入和删除；使用顺序表的事例3)字符串：字符串的抽象数据类型；字符串操作的实现；字符串的模式匹配3、链表1)单链表：单链表的结构；单链表的类定义；单链表中的插入与删除；带表头结点的单链表；用模板定义的单链表类；单链表的游标类；静态链表2)循环链表：循环链表的类定义；用循环链表解约瑟夫问题；多项式及其相加：多项式的类定义；多项式的加法3)双向链表4、栈和队列1)栈：栈的抽象数据类型；栈的顺序存储表示；栈的链接存储表示2)队列：队列的抽象数据类型；队列的顺序存储表示；队列的链接存储表示；3)队列的应用举例4)优先级队列：优先级队列的定义；优先级队列的存储表示5、递归1)递归的概念2)迷宫问题3)递归过程与递归工作栈4)利用栈实现的迷宫问题非递归解法5)广义表：广义表的概念；广义表的表示及操作；广义表存储结构的实现；广6)义表的访问算法；广义表的递归算法6、树与森林1)树和森林的概念：树的定义；树的术语；树的抽象数据类型2)二叉树：二叉树的定义；二叉树的性质；二叉树的抽象数据类型3)二叉树的表示：数组表示；链表存储表示4)二叉树遍历：中序遍历；前序遍历；后序遍历；应用二叉树遍历的事例；二叉树遍历的游标类；不用栈的二叉树中序遍历算法5)线索化二叉树：线索；中序线索化二叉树；前序与后序的线索化6)堆：堆的定义；堆的建立；堆的插入与删除7)树与森林：树的存储表示；森林与二叉树的转换；树的遍历；森林的遍历二叉树的计数8)霍夫曼树：路径长度；霍夫曼树；霍夫曼编码7、集合与搜索1)集合及其表示：集合基本概念；以集合为基础的抽象数据类型；用位向量实现集合抽象据类型；用有序链表实现集合的抽象数据类型2)等价类：等价关系与等价类；确定等价类的链表方法；并查集3)简单的搜索结构：搜索的概念；静态搜索结构；顺序搜索；基于有序顺序表的对分搜索4)二叉搜索树：定义；二叉搜索树上的搜索；二叉搜索树的插入；二叉搜索树的删除；与二叉搜索树相关的中序游标类5)AVI树：AVI树的定义；平衡化旋转；AVI树的插入和删除；AVI树的高度8、图1)图的基本概念：图的基本概念；图的抽象数据类型2)图的存储表示：邻接矩阵；邻接表；邻接多重表3)图的遍历与连通性：深度优先搜索；广度优先搜索；连通分量；重连通分量4)最小生成树：克鲁斯卡尔算法；普里姆算法5)活动网络：用顶点表示活动的网络；用边表示活动的网络9、排序1)插入排序：直接插入排序；对分插入排序；链表插入排序；希尔排序2)交换排序：起泡排序；快速排序3)选择排序：直接选择排序；锦标赛排序；堆排序4)归并排序：归并；迭代的归并排序算法；递归的表归并排序5)基数排序：多关键码排序；链式基数排序6)外排序：外排序的基本过程；k路平衡归并；初始归并段的生成；最佳归并树10、索引与散列结构1)静态索引结构：线性索引；倒排表；m路静态查找树2)动态索引结构：动态的m路查找树；b_树；b_树的插入；b_树的删除；b+树3)散列：词典的抽象数据类型；散列表与散列方法；散列函数；处理溢出的闭散列方法；处理溢出的开散列方法；散列表分析第二部分：操作系统一、参考书目汤小丹等，《计算机操作系统》（第三版），西安电子科技大学出版社，2007年二、考试内容范围要求考生重点掌握操作系统设计方法与实现技术，能够运用所学的操作系统原理、方法与技术分析问题和解决问题。
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》课件-1
课后思考题：
―多道程序设计”技术对操作 系统的形成所起到的作用？
第1-28页
青岛科技大学信息科学技术学院
1981年8月12日IBM公司推出第一款PC电脑--5150 PC。
第1-29页
青岛科技大学信息科学技术学院
关于现代操作系统的四种基本观点
从外部看操作系统： 计算机用户的观点：用户环境观点
第1-20页
青岛科技大学信息科学技术学院
1939年
第一台电子计算机，使 用了打孔卡技术。
第1-21页
发明ABC机的美国 物理学家John Atanasoff，他被公 认为计算机之父。
青岛科技大学信息科学技术学院
1946年
1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在费城公诸于世。ENIAC由美国政府和宾夕法尼 亚大学合作开发，使用了18000个电子管，占地1800平方英尺，耗电180千 瓦，其运算速度为每秒5000次。它通过不同部分之间的重新接线编程，还 拥有并行计算能力。 它使用于1946到1955年，被公认为第一台成功的高速 电子数字计算机。 青岛科技大学信息科学技术学院 第1-22页
操作系统原理
Principles of Operating System 主讲教师：葛艳 Email：gygeyan@
第1-1页
青岛科技大学信息科学技术学院
引言
课程特点： 概念多、原理性强 、 较抽象（不针对特定操作系统） 课程学习目的：基础核心课、有 利于对计算机系统的理解和软件开 发。（系统设计、应用程序设计、计
你知道操作系统不能做什么?
• 不做天气预报 • 不做房屋设计 • 不是编译程序 总之，操作系统不直接解决最终具体 应用问题，也不负责编译源程序...
操作系统第1章导论
电子工业出版社 机械工业出版社
4.操作系统实用教程（第二版） 操作系统实用教程（第二版） 操作系统实用教程 任爱华 王雷编著 5.操作系统原理 操作系统原理 6.计算机操作系统 计算机操作系统 何炎祥等编著 汤子瀛
清华大学出版社 科学出版社
西安电子科技大学出版社
章 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 导论
内
容
学 时 数 3 3 6 10 3 9 3 3 6
进程的描述与控制 进程的描述与控制 处理器调度 进程同步与进程通信 进程同步与进程通信 死锁 存储器管理 虚拟存储器管理 输入/ 输入/输出设备管理 文件管理 用户接口 期中考试+作业评讲+ 期中考试+作业评讲+期末复习 合 计
5 51
第1章 导
批量的自动处理-----------------监控程序 批量的自动处理-----------------监控程序 ----------------解决的问题： 解决的问题：1）作业的定序及命令的解释 内存的管理：编译、 2）内存的管理：编译、作业之间的切 换内存的分配、 换内存的分配、装入程序 设备的管理：作业的输入、 3）设备的管理：作业的输入、输出
计算机操作系统 四川大学 文 艺
Wy.2005@
参考书目: 参考书目 1.操作系统 操作系统 孟庆昌编著 电子工业出版社
2.操作系统 内核与设计原理（第四版） 操作系统---内核与设计原理 第四版） 操作系统 内核与设计原理（ 魏迎梅 王涌等译 3.现代操作系统 现代操作系统 陈向群等译
2：具有”前台“ “后台”的分时系 ：具有”前台“ 后台” 统 管理
管理 后台
作业A 作业
作业B 作业
前台 作业1 作业 作业2 作业 作业3 作业
操作系统 华理 chapter2
若两个程序p1和p2能满足下述条件，它 若两个程序p 能满足下述条件， 们便能并发执行，且具有可再现性。 们便能并发执行，且具有可再现性。
R(p1)∩W(p2)∪R(p2)∩W(p1)∪W(p1)∩W(p2) ={}
程序并发执行条件例题
Eg S1：a:=x+2 S2: b:=z+4 S3:c:=a-b S4:w:=c+1 试利用Bernstein条件证明： 条件证明： 试利用 条件证明 并发执行；（ ；（2） 不能。 （1）S1与S2并发执行；（ ） S1与S3,S2与S3,S3与S4不能。 ） 各语句的读、写集分别为： 解：各语句的读、写集分别为： R(S1)={x}, W(S1)={a}, R(S2)={z}, W(S2)={b}, R(S3)={a,b}, W(S3)={c}, R(S4)={c}, W(S4)=∩ W(S1) ={} 且W(S1) ∩ W(S2) ={} 所以由Bernstein条件，S1与S2并发执行。 条件， 并发执行。 所以由 条件 同理可证S 不能并发执行（ 同理可证 1与S3,S2与S3,S3与S4不能并发执行（略）。
通常一个程序可分成若干个程序段， 通常一个程序可分成若干个程序段，它们必 须按照某种先后次序执行， 须按照某种先后次序执行，仅当前一操作执 行后，才能执行后继操作。 行后，才能执行后继操作。 Eg1: S1: a:=x+y S1 S2 S3 b:=aS2: b:=a-5 S3: c:=b+1 Eg2:进行计算： I:输入操作 C:计算操作 进行计算 Eg2:进行计算： I:输入操作 C:计算操作 P:打印操作 在进行计算时， P:打印操作 在进行计算时，总是先输入用 户的程序和数据，然后进行计算， 户的程序和数据，然后进行计算，最后将结 果打印出来。 果打印出来。
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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
装配 目标 程序
图 1-3 单道批处理系统的处理流程
第一章 操作系统引论
作业类型 执行时间 所需内存 是否需要磁盘 是否需要终端 是否需要打印机
JOB1 偏重计算 5 min 50KB No No No
JOB2 偏重I/O 15min 100KB No Yes No
第一章 操作系统引论
1.1.3教学内容
1.主要介绍操作系统原理 2.操作系统的四大管理:处理机,存储器,设备,文件 3.操作系统的安全性
第一章 操作系统引论
1.1.4学习基础
1.数据结构； 2.程序设计； 3.计算机原理； 4.汇编语言。
第一章 操作系统引论
1.1.5课程安排和要求
总学时 48 平时成绩: 上机,作业,出勤
第一章 操作系统引论
1.2 操作系统的目标和作用
1.2.1 操作系统的目标
目前存在着多种类型的OS，不同类型的OS，其目 标各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的OS，其目
1. 方便性 2. 有效性 3. 可扩充性 4. 开放性
第一章 操作系统引论
1.2.2 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
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图 标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
第一章 操作系统引论
2. OS作为计算机系统资源的管理者 OS的主要功能对计算机软硬资源进行管理 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
1.1.1操作系统的地位
1.计算机系统管理中心 2.最复杂最精确的人工开发的管理系统； 3.在计算机系统中不可缺少，少了操作系统，用户不可
能上机使用计算机资源。
第一章 操作系统引论
1.1.2教学目的
1.掌握操作系统概念 2.了解操作系统结构 3.熟悉操作系统算法 4.为高级程序设计和操作系统使用、管理、开发打基础 5.为其他课程学习提供知识保障
第一章 操作系统引论
3. OS 裸机：一台完全无软件的计算机系统 虚机器：配置了软件， 比裸机功能更强、使用更方便的机器。
终端用户
应用程序 实用程序
操作系统 计算机硬件
程序员
操作系统 设计者
第一章 操作系统引论
1.2.3 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. 3. 器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展
2. (1) 自动性。 (2) 顺序性。 (3) 单道性。
第一章 操作系统引论
1.3.3 多道批处理系统
1. 多道程序设计的基本概念 通过软件技术使同时进入计算机内存的几个相互独
立的程序，在管理程序控制穿插运行
第一章 操作系统引论
I/O 中断请求 用户程序
监督程序
启动 I/O
I/O 操作
t1 t2
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
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。
第一章 操作系统引论
设想一台电脑配备256KB的可用内存空间(未 被OS占用的)，一个磁盘，一个终端和一台打 印机。3个程序JOB1、JOB2和JOB3，同时被提 交执行，如下表所列。
I/O 中断请求
I/O 完成
启动 I/O
结束中断
t3 t4
t5 t6
I/O 完成
结束中断 t7 t8
(a) 单道程序运行情况
程序A
程序B 程序C 程序D 调度程序
程序A I/O 请求
程序A I/O 完成 程序A再被调度
程序A
程序B I/O 请求 程序B
程序C I/O 请求成 C I/O 完成 C 再次调度
第一章 操作系统引论
1.3 操作系统的发展过程
1.3.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式 未出现OS。 采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统，
特点:没有OS,没有软件 手工装卸纸带
效率低: 计算机各部件串行工作
第一章 操作系统引论
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)
这种脱机I/O (1) 减少了CPU的空闲时间。 (2) 提高I/O速度。
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 前言 1.2 操作系统的目标和作用 1.3 操作系统的发展过程 1.4 操作系统的基本特性 1.5 操作系统的主要功能 1.6 操作系统的结构设计
第一章 操作系统引论
1.1前言
1.1.1 操作系统的地位 1.1.2 教学目的 1.1.3 教学内容 1.1.4 学习基础 1.1.5 课程安排和要求
-
图
输 入设 备
1
2
脱 机
示 意 图
外 围机 主机 外 围机
I/O
磁盘 输 出设 备
第一章 操作系统引论
1.3.2 单道批处理系统
单道批处理系统的中心思想是，通过应用一种被 称为监控器的软件，使用户不必再直接接触机 器，而是先通过卡片机和纸带机向计算机控制器 提交作业，由监控器将作业组织在一起构成一批 作业，然后将整批作业放入由监控器管理的输入 设备上，每当一个程序执行完毕返回监控器时， 监控器已自动装入下一个程序。
用户 应用 程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作 系统 计算 机硬件
第一章 操作系统引论
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(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。
(2) 系统调用方式。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系统调用，来操纵 计算机。