计算机操作系统PPT详解
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操作系统ppt课件完整版
分时操作系统
分时操作系统采用时间片轮转的方式处理 多个用户的请求，保证了每个用户都能得 到及时的响应。
网络操作系统
网络操作系统具有强大的网络管理功能， 支持多种网络协议和网络服务，使得计算 机网络更加高效、可靠、安全。
实时操作系统
实时操作系统能够在规定的时间内对外部 输入的信息做出处理，并控制所有实时设 备和实时任务协调一致地工作。
动态分区
根据作业的大小动态地建 立分区，使分区大小正好 适应作业的需要。
分区的分配与回收
采用一定的算法将空闲分 区分配给请求者，当作业 完成后将作业占用的分区 回收。
页式存储管理
01 02
基本思想
将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页，而物理内存划分为同样大 小的页框。程序加载时，可将任意一页放入内存中任意一个页框，实现 离散分配。
中断处理的概念
中断处理是指当设备发出中断请求时，CPU暂 停当前任务并转去处理中断请求的过程。
ABCD
设备驱动程序的功能
包括设备的初始化、设备的打开和关闭、设备的 读写以及设备的状态查询等。
中断处理的流程
包括中断请求的响应、中断服务程序的执行以及 中断返回等步骤。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
THANKS
感谢观看
访问控制与安全策略
访问控制机制
操作系统通过用户认证、文件权限、访问控制列表（ACL）等机制 实现访问控制，防止未经授权的访问。
安全策略实施
操作系统应实施强制访问控制（MAC）、自主访问控制（DAC） 等安全策略，确保只有经过授权的用户才能访问敏感资源。
审计与监控
操作系统应具备审计和监控功能，记录用户的操作行为，以便事后分 析和追责。
第四课认识计算机操作系统(共17张PPT)(共2019)
认识“开始”菜单
“开始”按钮位于桌面左下角的位置。单击“开始”按钮显示“开始”菜单，其中包括各种选项，如图所示，我们使用的许多程序都可以从这个“开始”按钮中启动。
Windows 7的外观和主题
对桌面外观、主题的设置，不仅可以美化操作界面，还能体现我们的个人特色。通过设置桌面的个性化，可以改变Windows 7的显示窗口、对话框所使用的色彩方案和字体大小。桌面主题是预先定义的一组桌面背景、窗口颜色、声音、屏幕保护程序以及其他窗口元素，设置主题可以改变桌面的整个外观。操作步骤如图所示。
Mac OS系统
Mac OS系统是一套运行于苹果计算机上的操作系统。它基于Unix的核心系统，增强了系统的稳定性、性能及响应能力。它的最大优势在于提供了2D、3D和多媒体图形性能以及广泛的字体支持。 macOS是首个在商用领域成功的图形用户界面操作系统。macOS是基于XNU混合内核的图形化操作系统，般情况下在普通PC上无法安装的操作系统。网上也有在PC上运行的macOS。另外，疯狂肆虐的电脑病毒几乎都是针对Windows的，由于macOS的架构与Windows不同所以很少受到电脑病毒的袭击。
Linux系统
简单地说，Linux系统是一套免费使用和自由传播的类Unix 操作系统，是一个支持多用户、多任务的操作系统。Linux操作系统具有如下特点：它是一个免费软件，您可以自由安装并任意修改软件的源代码。Linux操作系统与主流的UNIX系统兼容，这使得它一出现就有了一个很好的用户群。支持几乎所有的硬件平台，包括Intel系列，680x0系列，Alpha系列，MIPS系列等，并广泛支持各种周边设备。
小组讨论
统计小组同学使用过哪些操作系统，填写表4-1
操作系统名称
使用人数
使用最多的版本
“开始”按钮位于桌面左下角的位置。单击“开始”按钮显示“开始”菜单，其中包括各种选项，如图所示，我们使用的许多程序都可以从这个“开始”按钮中启动。
Windows 7的外观和主题
对桌面外观、主题的设置，不仅可以美化操作界面，还能体现我们的个人特色。通过设置桌面的个性化，可以改变Windows 7的显示窗口、对话框所使用的色彩方案和字体大小。桌面主题是预先定义的一组桌面背景、窗口颜色、声音、屏幕保护程序以及其他窗口元素，设置主题可以改变桌面的整个外观。操作步骤如图所示。
Mac OS系统
Mac OS系统是一套运行于苹果计算机上的操作系统。它基于Unix的核心系统，增强了系统的稳定性、性能及响应能力。它的最大优势在于提供了2D、3D和多媒体图形性能以及广泛的字体支持。 macOS是首个在商用领域成功的图形用户界面操作系统。macOS是基于XNU混合内核的图形化操作系统，般情况下在普通PC上无法安装的操作系统。网上也有在PC上运行的macOS。另外，疯狂肆虐的电脑病毒几乎都是针对Windows的，由于macOS的架构与Windows不同所以很少受到电脑病毒的袭击。
Linux系统
简单地说，Linux系统是一套免费使用和自由传播的类Unix 操作系统，是一个支持多用户、多任务的操作系统。Linux操作系统具有如下特点：它是一个免费软件，您可以自由安装并任意修改软件的源代码。Linux操作系统与主流的UNIX系统兼容，这使得它一出现就有了一个很好的用户群。支持几乎所有的硬件平台，包括Intel系列，680x0系列，Alpha系列，MIPS系列等，并广泛支持各种周边设备。
小组讨论
统计小组同学使用过哪些操作系统，填写表4-1
操作系统名称
使用人数
使用最多的版本
《操作系统》ppt课件
进程转换
就绪→执行、执行→就绪、 执行→阻塞、阻塞→就绪。
进程控制
创建进程、终止进程、进 程阻塞与唤醒、进程切换。
进程控制块PCB
PCB概念
进程控制块是系统为了管理进程而设 置的一个专门的数据结构，用它来记 录进程的外部特征，描述进程的运动 变化过程。
PCB内容
PCB作用
使一个在多道程序环境下不能独立运 行的程序（含数据），成为一个能独 立运行的基本单位，一个能与其他进 程并发执行的进程。
02
强制访问控制
系统对用户和文件实行强制性的 访问控制，如军事领域的多级安 全保护。
03
基于角色的访问控 制
根据用户在系统中的角色来分配 访问权限，实现企业中的权限管 理。
加密技术在操作系统中应用
文件加密
对重要文件进行加密存储，防止未经授权的用户 访问。
磁盘加密
对整个磁盘或磁盘分区进行加密，保护磁盘数据 的安全性。
设备驱动程序设计
设备驱动程序的功能
实现与硬件设备的通信和控制，向上层软件提供统一的接口。
设备驱动程序的组成
包括设备服务例程、中断处理程序和设备管理策略等。
设备驱动程序的编写
需要了解硬件设备的特性和接口规范，采用适当的编程语言和开发工具进行编写。
设备驱动程序的调试与测试
通过调试和测试确保设备驱动程序的正确性和稳定性。
磁盘调度算法比较
先来先服务（FCFS）
按照请求到达的先后顺序进行服务，简单但效率不高。
最短寻道时间优先（SSTF）
优先选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务，可减少磁头移动距 离，但可能导致某些请求长时间等待。
扫描算法（SCAN）
磁头从一端向另一端移动，途中满足遇到的请求，到达另一端后返回， 途中再次满足遇到的请求，如此往复。
计算机操作系统PPT课件
时钟页面置换算法（Clock）
将内存页面组织成环形链表，通过指针循环扫描选择可置换的页面， 实现简单且性能适中。
内存保护机制设计
01
界限寄存器保护
为每个进程分配一个界限寄存器，规定其访问的内存范围，防止进程越
界访问其他进程的内存空间。
02 03
基址寄存器和限长寄存器保护
将进程的逻辑地址空间映射到物理地址空间上，通过基址寄存器和限长 寄存器实现内存保护。基址寄存器存放进程在内存中的起始地址，限长 寄存器存放进程的长度。
拒绝服务攻击
通过大量请求拥塞网络或耗尽系统资源，使合法用户无法 正常使用服务。
身份认证和访问控制策略
1 2
身份认证机制
通过用户名、密码、生物特征等方式验证用户身 份，确保只有合法用户能访问系统。
访问控制列表（ACL）
定义不同用户或用户组对系统资源的访问权限， 实现细粒度的权限控制。
3
角色基于访问控制（RBAC）
文件共享与保护机制
文件共享
多个用户或程序可以同时访问同一个文件，操作系统需要提供文件共享机制。
文件保护
为了防止文件被未经授权的用户或程序访问和修改，操作系统需要提供文件保护机制，如 访问控制列表（ACL）等。
并发控制
当多个用户或程序同时访问同一个文件时，操作系统需要进行并发控制，以确保数据的一 致性和完整性。
虚拟内存技术原理及应用
虚拟内存技术原理
利用磁盘空间作为内存的扩展部分，将部分暂时不用的程序和数据存放到磁盘 上，以便腾出内存空间给急需的程序和数据。当需要再次使用这些程序和数据 时，再从磁盘上读入内存。
虚拟内存技术应用
实现进程的隔离和保护，提高内存利用率，支持多道程序设计和分时系统，使 得大型程序能够在小内存中运行。
将内存页面组织成环形链表，通过指针循环扫描选择可置换的页面， 实现简单且性能适中。
内存保护机制设计
01
界限寄存器保护
为每个进程分配一个界限寄存器，规定其访问的内存范围，防止进程越
界访问其他进程的内存空间。
02 03
基址寄存器和限长寄存器保护
将进程的逻辑地址空间映射到物理地址空间上，通过基址寄存器和限长 寄存器实现内存保护。基址寄存器存放进程在内存中的起始地址，限长 寄存器存放进程的长度。
拒绝服务攻击
通过大量请求拥塞网络或耗尽系统资源，使合法用户无法 正常使用服务。
身份认证和访问控制策略
1 2
身份认证机制
通过用户名、密码、生物特征等方式验证用户身 份，确保只有合法用户能访问系统。
访问控制列表（ACL）
定义不同用户或用户组对系统资源的访问权限， 实现细粒度的权限控制。
3
角色基于访问控制（RBAC）
文件共享与保护机制
文件共享
多个用户或程序可以同时访问同一个文件，操作系统需要提供文件共享机制。
文件保护
为了防止文件被未经授权的用户或程序访问和修改，操作系统需要提供文件保护机制，如 访问控制列表（ACL）等。
并发控制
当多个用户或程序同时访问同一个文件时，操作系统需要进行并发控制，以确保数据的一 致性和完整性。
虚拟内存技术原理及应用
虚拟内存技术原理
利用磁盘空间作为内存的扩展部分，将部分暂时不用的程序和数据存放到磁盘 上，以便腾出内存空间给急需的程序和数据。当需要再次使用这些程序和数据 时，再从磁盘上读入内存。
虚拟内存技术应用
实现进程的隔离和保护，提高内存利用率，支持多道程序设计和分时系统，使 得大型程序能够在小内存中运行。
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②
控制器
译码器
内存储器
地址 内容
…
…
程
0100H
序
0101H 070270H 区
…
…
操作控制线路
③
累加器
运算器
算术、逻辑运算部件
数据
0270H
2021/8/17
指令的执行过程
数 据 区
1
内存储器的访问过程
存储器的访问过程：向[0001]单元写数据
地址总线
地控控制址总制线0:0写0100000000000111011001001111111101010010111110111111000000000000011111111001111110111111111000000001001111111111111111100000000000111111111111111100000000111111111111111100001001001110011010数数据据总1线0000
默认为RAM 的 1.5左右
可调整
最大容量与CPU的寻址能力有关
32位CPU最大可达4GB。
1 2021/8/17
1 2021/8/17
2. 存储器分配
目的：提高存储器的利用率，提高系统速度
➢ 多个进程共享存储器，分配、释放存储器 ➢ 进程需要的存储空间是变化的
进程3
➢ 调进或调出进程 ➢ 移动进程
2021/8/17
12
1 2021/8/17
进程的状态和调度(p138)
进程在整个生命周期内有三种状态：就绪、
执行、挂起状态
单CPU
程序正在执行
执行状态
多CPU
新建 进程被选中 就绪状态
计算机操作系统ppt课件
contents •计算机操作系统概述•进程管理•内存管理•文件系统•设备管理•用户界面与交互性支持•网络操作系统简介目录01计算机操作系统概述定义与功能定义管理计算机资源提供用户界面组织计算机工作流程发展历程及分类发展历程分类操作系统与硬件/软件关系与硬件关系与软件关系02进程管理进程概念及状态转换进程定义01进程状态02进程控制块（PCB）03先来先服务（FCFS ）优先级调度时间片轮转（RR ）短作业优先（SJF ）进程调度算法进程同步与通信机制信号量机制消息传递机制管道通信共享内存机制03内存管理内存空间分配方式连续分配方式非连续分配方式允许一个程序分散地装入到不相邻的内存分区中，包括基本分页存储管理、基本分段存储管理和段页式存储管理。
虚拟内存技术原理及应用虚拟内存技术原理虚拟内存技术应用内存保护机制界限寄存器保护访问控制列表硬件保护键04文件系统文件概念及类型划分文件概念文件是计算机中存储数据的基本单位，通常是一组相关数据的集合，可以包含文本、图像、音频、视频等多种形式的数据。
类型划分根据文件的性质和用途，可以将其划分为不同类型，如文本文件、二进制文件、图像文件、音频文件、视频文件等。
文件组织结构文件逻辑结构文件的逻辑结构是指用户从逻辑上看到的文件组织形式，包括流式文件和记录式文件两种。
流式文件以字节为单位进行组织，而记录式文件则以记录为单位进行组织。
文件物理结构文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法，包括连续文件、串联文件和索引文件三种。
连续文件将文件信息按顺序连续存放在磁盘上；串联文件将文件信息分散存放在磁盘上，通过指针链接；索引文件则通过建立索引表的方式来管理和访问文件。
文件的访问权限是指用户对文件的读、写和执行等操作的许可权。
操作系统通常提供了一套机制来控制不同用户对文件的访问权限，以保障系统的安全性和数据的保密性。
访问权限常见的文件访问权限控制方法包括自主访问控制（DAC ）、强制访问控制（MAC ）和基于角色的访问控制（RBAC ）。
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线程的实现方式
1 2
用户级线程 在用户空间中实现的线程，内核对其无感知，线 程管理和调度由用户程序自己完成。
内核级线程 在内核空间中实现的线程，内核负责线程的创建、 撤销和调度等操作，线程管理开销较大。
3
混合实现方式 结合用户级线程和内核级线程的特点，将部分线 程管理功能交给用户程序完成，以提高效率。
进程的状态与转换
进程的基本状态包括就绪、执行和阻塞三种。
进程状态转换的典型情况包括：运行到就绪、就绪到运行、运行到阻塞、阻塞到就 绪等。
进程状态转换由操作系统内核中的进程调度程序完成。
进程控制与管理
进程控制包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
进程管理包括进程同步、进程通信、进程调度和进程死锁 等问题。
优点
提高了系统的并发性和响应速度，充分利用了多核处理器 的优势。
缺点
线程间的同步和通信可能增加编程的复杂度和出错概率。
对象管理技术
对象管理概念
对象管理是指操作系统 采用面向对象的思想来 管理系统的资源，如文 件、设备、进程等。
优点
提高了系统的模块化程 度，便于扩展和维护； 增强了系统的安全性， 通过封装和访问控制保 护对象。
THANKS
感谢观看
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统概念
嵌入式操作系统是用于嵌入式系统的专用操作系统， 负责管理和控制嵌入式设备的硬件和软件资源。
优点
嵌入式操作系统具有实时性、可靠性和可定制性等特 点，适用于各种嵌入式应用场景。
缺点
嵌入式操作系统的资源受限，如处理器速度、内存大 小和存储容量等，需要针对特定应用进行优化。
享内存等。
调度与分配
按照一定策略对进程进 行调度，分配处理机资
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管家
操作系统
操作系统是： 计算机系统中的一个系统软件，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，合理地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、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行，从
而在计算机与用户之间起到接口的作用。
概括起来，操作系统主要有以下四个方面的作用：
小练习
1.
在Windows 性。
中，用户建立的文件一般不具有（C
）属
A) 隐藏
B) 只读 C) 系统 D) 存档
5. 要设置屏幕保护程序，需要打开（C ）。
A）我的电脑 B）我的文档 C）桌面属性 D）网上邻居
C
3. 在Windows 中，Alt+Tab键的作用是（ ） 。
A)关闭应用程序
B)打开应用程序的控制菜单
方式之间切换。
A) Shift +Space
B) Alt+Space
C) Ctrl +Space D) Ctrl+Shift
7. Windows中有一个公共区域，作为中间桥梁，可以实
现剪不贴同板文本间信息的移动、复制，这个公共区域是
___________ 。
本课小结：
计算机操作系统是管理计算机软、硬件资源，控制程序运行，改善人机界面 和为应用软件提供运行环境的系统软件。
工作区域：显示当前打开窗口的内容。可以是文件或文件夹的名称 或图标，也可以是文件的内容。
滚动块和滚动按钮：当要显示的信息量大于窗口工作区的显示范围 时，窗口会出现滚动条。通过拖动滚动块或滚动按钮来查看工作区 域外的内容。
链接区域：一般情况下，链接区域包括几种选项，用户可以通过单 击选项名称的方式来隐藏或显示其具体内容。其中，“任务”选项 为用户提供常用的操作命令，其名称和内容随打开窗口的内容而变 化，当选择一个对象后，在该选项下会出现可能用到的各种操作命 令，可以在此直接进行操作；“其他位置”选项以链接的形式提供 了计算机上其他的位置，在需要使用时，可以快速转到有用的位置； “详细信息”选项显示了所选对象的大小、类型和其他信息。
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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
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3、存档：既可以进行读出又可以进行写入操作。
四、文件与文件夹的删除与恢复
在对文件或文件夹进行删除操作之前，首先要选定操作。 常用的选定方法以下几种：
1、单击一个文件或文件夹，此文件或文件夹就变为反色 显示，这就是该文件或文件夹进行了选定。
2、在资源管理器的右边文件夹内容列表中、可以同时选 定多个连续的文件夹、方法是：单击待选内容的第一项、 然后按下Shift 键后在选待选内容的最后一项、然后松开 Shift键、就可以选定连续的内容
（式做图例标题，）就可以立即打开该程序的窗口。
1、复制软盘
由于保管不善或其他原因，软盘可能会损坏、这时软盘中的 信息会读不出来，所以存重要信息的软盘一定要复制一长做备 份。做法如下例题：
（做例题）
软件的安装、使用与卸载
一、团件的安装与卸载一般步骤
1、软件的安装 第一步：打开“控制面板”窗口
单击
第二布：双击“控制面板”窗口中的“Байду номын сангаас加删除程序”对 话框。
第三步：单击“填加/删除”按钮，稍后会弹出一个“确认删 除”的信息框
第四步：单击“确定”按钮，就会弹出删除对话框，选择 “删除”单选选项，再单击“下一步”按钮。
第五步：卸载完成后弹出完成的对话框，单击“完成”就次 软件被删除了。
3、软件运行的集中方法
1、单击“开始”按钮，然后选择“程序”，在选择应用程 序。 2、直接在桌面上双击该应用程序的快捷图标。 3、从“资源管理器”中双击双击该应用程序的执行文件。 4、利用“开始”菜单的“运行”选项启动程序。 （做演示）
三、“开始”菜单
单击任务栏 左端的“开始”，就打开了如图所示的“开始”
程序
菜单。 把鼠标指针指向开始菜单中的“程序”菜单就可以看
四、文件与文件夹的删除与恢复
在对文件或文件夹进行删除操作之前，首先要选定操作。 常用的选定方法以下几种：
1、单击一个文件或文件夹，此文件或文件夹就变为反色 显示，这就是该文件或文件夹进行了选定。
2、在资源管理器的右边文件夹内容列表中、可以同时选 定多个连续的文件夹、方法是：单击待选内容的第一项、 然后按下Shift 键后在选待选内容的最后一项、然后松开 Shift键、就可以选定连续的内容
（式做图例标题，）就可以立即打开该程序的窗口。
1、复制软盘
由于保管不善或其他原因，软盘可能会损坏、这时软盘中的 信息会读不出来，所以存重要信息的软盘一定要复制一长做备 份。做法如下例题：
（做例题）
软件的安装、使用与卸载
一、团件的安装与卸载一般步骤
1、软件的安装 第一步：打开“控制面板”窗口
单击
第二布：双击“控制面板”窗口中的“Байду номын сангаас加删除程序”对 话框。
第三步：单击“填加/删除”按钮，稍后会弹出一个“确认删 除”的信息框
第四步：单击“确定”按钮，就会弹出删除对话框，选择 “删除”单选选项，再单击“下一步”按钮。
第五步：卸载完成后弹出完成的对话框，单击“完成”就次 软件被删除了。
3、软件运行的集中方法
1、单击“开始”按钮，然后选择“程序”，在选择应用程 序。 2、直接在桌面上双击该应用程序的快捷图标。 3、从“资源管理器”中双击双击该应用程序的执行文件。 4、利用“开始”菜单的“运行”选项启动程序。 （做演示）
三、“开始”菜单
单击任务栏 左端的“开始”，就打开了如图所示的“开始”
程序
菜单。 把鼠标指针指向开始菜单中的“程序”菜单就可以看
相关主题
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二. 多道批处理系统
1.多道程序设计 • 在磁盘上多个作业等待运行排成“后备队列”。
•多道程序 – 内存中同时有多个作业。 -选择(调度)若干作业装入内存(存储管理)。 -运行的作业遇到I/ O请求时, 切换(调度)至内 存中的另一个作业并运行之。 • 增加: 存储管理重定位保护,并发程序设计技术。 采用缓冲, DMA, 中断处理 • 多道程序共享资源,提高CPU、内存和I/O设备的 利用率。增加系统吞吐量。
二. 为什么学习操作系统? 综合—宏观层面
技术、经济、政治、…
专业—微观层面
计算机领域
• 设计操作系统 或者 修改现有的系统
存在人们意识不到的大量“操作系统” 嵌入式系统(Embedded OS）
• 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
操作系统中的许多概念和技巧可推广 到其他领域
• 选择购买操作系统
• 我们并不总使用微软Windows
四、操作系统的性能指标
1. 系统的RSA 可靠性(Reliability):用平均无故障时间(MTBF)度量 可维修性(Serviceability):用平均故障修复时间度量 可用性 (Availability):正常工作的概率 2. 系统吞吐量: 单位时间完成的作业数 3. 系统响应时间: 从输入到回应所需时间 4. 资源利用率:资源(CPU,内存,I/O设备)实际使用比例 5. 可维护性: 改错、改变功能、扩充功能 6. 可移植性: 将OS移植到另以机型所需工作量 7. 方便用户: 用户界面友好，使用灵活方
第1章 操作系统引论
1.0 引言
教材
计算机操作系统 汤子赢
参考教材
操作系统设计与实现 王鹏等译 电子工业出版社 现代操作系统 陈向群等译 机械工业出版社 操作系统教程 王素华 人民邮电出版社 计算机操作系统教程 张尧学,史美林 清华大学出版社 操作系统教程 孟庆昌 西安电子科技大学出版社
操作系统课程的特点：
(3) 每个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。
出现两个矛盾： 人机矛盾—人低速与机器高速 CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾。
2. 脱机I/O方式
习题 p25 4
为了解决这两个矛盾，50 年代末出现了 脱机I/O方式, I/O设备由外围机控制。减少了 CPU的空闲时间，提高了 I/O 速度
习题：p25 1, 2 课后思考题 1. 谈谈你对操作系统的初步认识 2. 你对学习操作系统课程有什么样的希望和 要求？你打算这样来学习这门课？
1.2 操作系统的发展过程
操作系统是随着计算机硬件技术、 软件技术的发展而发展的。 目标：充分地利用资源
更好的提供服务
1.2.1 无操作系统的操作方式
输入设备
外围机
主机 外围机
磁盘
输出设备
1.2.2 批处理
为了提高资源利用率和系统吞吐量
一. 单道批处理系统
用户把程序(卡片)交给系统管理员,他把一批 作业以脱机方式输入到磁带上,常驻监督程序 (Moniter)对这批作业一个接一个连续处理。
1. 单道批处理系统处理过程：
重复进行 装入程序、运行、打印结果、撤出
真空管计算机时代 硬件非常昂贵, 人工操作, 没有操作系统 1. 人工操作方式： 控制台 一个用户
• 一次完成一个功能 （计算，I/O，用户操作三者串行） • 程序通过穿孔机或卡片装入 • 用户在控制台前调试程序
50年代早期
出现了穿孔卡片 程序写在卡片上然后读入计算机
缺点：
(1) 上机用户独占计算机的全部资源, 资源利 用率低, 工作效率非常低。 (2) CPU 等待人工操作。
单道：
用户程序
监督程序 I/O操作
I/O请求
实践性强（从实践总结出原理）
涉及面广（并行程序，性能问题，结构问 题，程序方法论，软件工程，等等） 错综复杂：纵横交叉 注意学习方式的变化 教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容
善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案
操作系统检查字符串的位置是否正确
操作系统找到字符串被送往的设备, 该设备是一个 伪终端, 由一个进程控制 操作系统将字符串送给该进程 该进程告诉窗口系统它要显示字符串 窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符 串转换成像素 窗口系统将像素写入存储映像区 视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显 示器（重画屏幕）, 显示器发射电子束 用户在屏幕上看到 hello world
IBM 1401
输入磁带
输出磁带
Operating System
基本控制卡片
是现代作业控制语言和命令解释器的先驱
•在IBM 7094机上, 若当前作业因等待I/O而暂停， CUP只能踏步直至该I/O完成。 对于CPU操作密集的科学计算问题, 浪费时间少。 对于商业数据处理, I/O等待时间常占80-90％。 • 解决办法 多道程序设计技术(multiprogramming) 将内存分几个部分, 每部分放不同的作业。 当一个作业等待I/O时,另一个作业可以使用CPU。 注意：在主存中同时驻留多个作业需要进行保护, 以避免信息被窃取或攻击。
开始
有作业？ 否 终止
是
Байду номын сангаас
把作业的源 程序转换为 目标程序
是
有错吗？ 否
运 行 目标程序
装 配 目标程序
单道批处理过程
2. 单道批处理系统的特征
• 自动性:磁带上一批作业能自动逐个依次运行
• 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。 一个用户独占全部资源CPU负责计算，也负责 传输, CPU与外设速度不匹配 CPU与I/O串行资源利用率仍然很低。
3.单道批处理系统的典型代表
•FMS(FORTRAN Monitor System,FORTRAN监控系统) •IBMSYS（IBM为7094机配备的操作系统） 这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保护和简单 的批处理构成
早期批处理系统
卡 片 阅 读 机
卡片
磁带机
打 印 机
IBM 1401
IBM 7094