OS--第一章 操作系统概述 徐宗元
《操作系统》第二版 徐宗元OS-习题答案
习题参考答案1．6．3选择题1.(1) (5) (6) (7) (10)2. A—(2) B—(1) C—(1) D—(4) E--(3)3. A—(3) B—(4) C—(1) D—(3) E—(4)4. A—(8) B--(9) C—(1) D—(5) E—(2)5. A—(5) B—(2)6. A—(2) B—(3) C—(4) E—(1)7. A—(2) B—(1) C—(3) E—(4)8. A—(2) B—(4) C—(3)9. A—(4) B—(5)10. A—(4) B—(2)11. A—(3) B—(1) C—(1) D—(3) E--(4)12. A—(3) B—(2) C—(4) D—(1) E--(2)13. A—(2)14. A—(1)15. A—(3) B—(4)16. A—(1)17. A—(2) B—(4) C—(3) D—(1)18. A—(3)19. A—(4)1.6.4 问答题3.答：批处理OS：目标是提高系统资源的利用效率。
系统自动地连续处理一批作业，用户不能直接干预作业执行。
没有多路性、独立性、交互性、及时性，系统要求可靠。
适合对处理结束时间要求不太严格、作业运行步骤比较规范、程序已经过考验的作业成批处理。
分时OS：目标是为了满足多个用户及时进行人-机交互的需要。
系统采用时间片轮转方式，多个用户同时在各自的终端上与系统进行交互式工作，系统对各用户请求及时响应。
有多路性（多个用户同时在各自的终端上工作）、独立性（用户感觉独占计算机）、交互性（用户能与系统进行广泛的人机对话）、及时性（系统对各用户请求及时响应），系统要求可靠。
适用于频繁交互的作业，如程序调试、软件开发等。
实时OS：目标是为了提高系统的响应时间，对随机发生的外部事件作出及时响应并对其进行处理。
系统采用“事件驱动”方式，接收到外部信号后及时处理，并且要求在严格的时限内处理完接收的事件，实时性（快速的响应时间）和高度可靠性是实时OS最重要的设计目标。
OS第1章 操作系统引论(11软工)
(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 分时系统
1. 分时系统(Time-Sharing System)的产生
第一个分时 os 是由麻省理工（ MIT ）开发的兼容分时系统 （ Compatible Time-Sharing System, CTSS ），该系 统 最 初 是 在 1961 年 为 IBM709 开 发 的 ， 后 来 又 移 植 到 IBM7094中
操作系统
模块 进程管理 存储器管理 文件管理
子模块 进程控制 „ 进程调度 内存分配 内存保护 磁盘管理 目录管理
图 1-5 模块化操作系统结构
2) 模块化OS的优缺点 (1) 提高了OS设计的正确性、 可理解性和可维护性。 (2) 增强了OS的可适应性。 (3) 加速了OS的开发过程。
模块化结构设计的缺点有二。首先，在开因而很难保证
理，以及虚拟设备等功能。
1. 缓冲管理 2. 设备分配 3. 设备处理
文件管理功能
1. 文件存储空间的管理
2. 目录管理
3. 文件的读/写管理和保护 (1) 文件的读/写管理。
(2) 文件保护。
1.4.5 用户接口
1. 命令接口 2. 程序接口 3. 图形接口
1.5 操作系统的结构设计
传统的操作系统结构
3. 实时系统与分时系统特征的比较 (1) 多路性。 (2) 独立性。
(3) 及时性。
(4) 交互性。 (5) 可靠性。
操作系统的基本特性
1 并发(Concurrence) 2 共享 (Sharing)
1. 互斥共享方式 2. 同时访问方式
浙江大学操作系统课件,徐宗元
从软件分层、扩允机器的观点-1
O S O S /4 0 0 O S /4 0 0 3 .1 V 3R6 微 技术独立机器接口 码 特许内码 系统特许内码 层 （ L IC ） （ S L IC ） 硬 C IS C 指 令 集 R IS C 指 令 集
件
C IS C A S /4 0 0 R IS C A S /4 0 0
操作系统的历史
4．第三代（60年代中－70年代中）多模式系统 这一代计算机系统是通用系统，这一代操作系统 是多模式系统，即一个系统同时支持批处理、分时 处理、实时处理和多重处理。 5。第四代（70年代中－ ）网络操作系统和分布式操 作系统 网络操作系统实现在计算机网络上进行信息交 换、资源共享和互操作等功能。分布式操作系统将 地域上分散的各系统互连成一个具有整体功能的系 统，并可将一个任务分布地在各系统上运行，实现 分布式处理。
教学目的： 操作系统（OS）是最重要的系统软件，本章 从OS的作用、发展史、类型、特征和功能等多 方面介绍OS。
教学要求：
• 熟悉操作系统作用和定义，一般了解操作系统的历 史。 • 了解二类计算机硬件系统结构，熟悉现代操作系统 的硬件基础——通道和中断。 • 熟练掌握多道程序设计技术的概念，掌握批处理系 统、分时系统及实时系统三种操作系统基本类型， 了解微机操作系统、网络操作系统和分布式操作系 统。 • 掌握操作系统并发性、共享性、虚拟性和异步性等 特征，了解现代操作系统特征,熟悉操作系统功能。
摘要幻灯片
• • • • • • • • • • 第一课 第二课 第三课 第四课 第五课 第六课 第七课 第八课 第九课 第十课 操作系统引论 进程的描述和控制 进程的同步和通讯 调度和死锁 存储器管理 虚拟存储器 设备管理 文件系统 磁盘存储器管理 操作系统接口
操作系统_第一章 操作系统引论_笔记(下载后可转化为word,pdf只是为了不乱码)
第一章操作系统引论1、操作系统（OS）：计算机硬件→OS→系统程序→应用程序->用户2、OS是计算机配置在硬件上的第一层软件，是现代计算机最基本和最重要的系统软件.3、OS的主要目标：方便性、有效性、可扩充性、开放性①方便性：OS可用编译命令将高级语言翻译成机器代码或直接通过以的命令操作计算机②有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量③可扩充性：可扩充性推动了OS结构的不断发展④开放性：指系统它遵循世界标准规范（兼容性）4、OS的定义：OS是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合5、OS的作用：①作为用户与计算机硬件系统之间的接口②作为计算机系统资源管理者③实现了对计算机资源的抽象（虚拟机）6、计算机四大资源分配：处理机、存储器、输入输出设备、文件（数据和程序）7、推动操作系统发展的动力：①不断提高计算机资源利用率②方便用户③器件的不断更新迭代④计算机体系结构的不断发展⑤不断提出新的应用需求8、操作系统的发展过程：手工操作→早期批操作→联机批操作→脱机批处理→单道批处理系统（操作系统出现）→多道批处理系统→分时系统→实时系统→微机操作系统、网络操作系统等①单道：资源利用率不高②多道：推动多道发展的动力（提高资源利用率和系统吞吐量）优缺点：资源利用率高，系统吞吐量大，平均周期长、无交互能力（对小型作业不利）需解决问题：处理机争用、内存分配和保护、输入输出设备分配、文件的组织和管理、作业管理、用户与系统的接口③分时系统：推动分时发展的动力（满足用户人机交互和共享主机的需求）分时特征：多路性（多台终端可连到一台主机）、独立性（各用户间互不干扰）、及时性（用户请求短时间内获得响应）、交互性（用户通过终端与系统进行人机对话）终端用户发出一个命令到系统处理完这条命令并作出回答所需时间T=n*Q④实时系统：及时响应外部请求，且规定时间内完成对该事件的处理，并控制实时任务和实时设备协调一致地运行类型：工业控制系统、信息查询系统、多谋体系统、嵌入式系统实时任务类型：周期性实时任务和非周期性、硬实时任务和软实时任务、实时控制系统和实时信息处理系统硬实时（必须满足对截止时间的需求）软实时（有截止时间但并不严格）实时特征：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性⑤微机操作系统：单用户单任务(CPM.MS DOS)→单用户多任务(Windows)→多用户多任务(UNIX、Solaris、Linux)⑥网络操作系统：模式：对等模式、客户/服务模式、浏览器/服务器模式功能：网络通信、资源管理、网络服务、网络管理和互操作能力⑦分布式OS：任意两台计算机可通过通信来交换信息、一个程序分布于多台计算机上并行地运行、资源为所有用户共享、各计算机无主次优点：坚定性强、维护方便，易于扩充、高效率、经济性好特点：实现系统的操作的统一性、系统透明性、分布式系统的基础是网络9、OS特征：并发、共享、虚拟、异步(并发是最基础特征)①并行：多个事件在同一时刻发生并发：多个事件在同一时间间隔内发生②共享：互相共享，同时访问③虚拟：把物理上的一个变成逻辑上的若干或扩大容量④异步：多个作业执行顺序和每个作业执行时间不确定10、OS的主要功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、提供用户接口①处理机管理：进程控制、进程同步、进程通信、调度②存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充③设备管理：缓冲管理、设备分配、设备处理④文件管理（信息管理）：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保保⑤提供用户接口：用户接口（联机用户，脱机用户，图形用户）、程序接口以上是传统功能，以下是现代OS的新功能（面向网络，面向安全，面向多媒体）⑥系统安全：认证技术、密码技术、访问控制技术、反病毒技术⑦网络的功能和服务：网络通信、资源管理、应用互操作⑧支持多媒体：接纳控制功能、实时调度、多媒体文件的存储11、OS结构设计：无结构的OS→模块化结构→分层式结构→微内核结构（现代结构）①模块化结构独立性：内聚性越高、模块独立性越好②分层结构特点：易保证系统正确性、易推、易维护（不会产生递归，避免锁死）。
OS第1章 操作系统引论(10软工)
11-12(2)
10软工专业 软工专业
用 应用程序 系统调用
户
命令 图标、窗口 操作系统Fra bibliotek计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
11-12(2) 10软工专业 软工专业
(1) 命令方式。 命令方式。 (2) 系统调用方式。 系统调用方式。 (3) 图形、窗口方式。 图形、窗口方式。
11-12(2)
I/O
输出设备
1.2.2 单道批处理系统
1. 单道批处理系统 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程 的处理过程
开始 还有下 一个作业？ 否 停止 是 源程序 有错吗？ 是 把下一个作业的源 程序转换为目标程 序
否
运 行 目标程序
装 配 目标程序
图11-12(2) 10软工专业 1-3 单道批处理系统的处理流程 软工专业
11-12(2) 10软工专业 软工专业
2. 分时系统实现中的关键问题 (1) 及时接收。 (2) 及时处理。
11-12(2)
10软工专业 软工专业
3. 分时系统的特征 (1) 多路性。 (2) 独立性。 (3) 及时性。 (4) 交互性。
11-12(2)
10软工专业 软工专业
1.2.5 实时系统
11-12(2)
10软工专业 软工专业
1.4.5 用户接口
1. 命令接口 2. 程序接口 3. 图形接口
10软工专业 软工专业
2. OS作为计算机系统资源的管理者 作为计算机系统资源的管理者 作为 3. OS用作扩充机器 用作扩充机器
11-12(2)
10软工专业 软工专业
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
操作系统,原理,徐宗元复习93页PPT
B ： (1)10ms ； (2)20ms ； (3)50ms ； (4)100ms ； (5)200ms。
10. A-4 B-2
习题-3
选4.为了提高计算机的处理机和外部设备的利用率，把多个程
序同时放入主存储器，在宏观上并行运行是﹎﹎A﹎﹎；把一 个程序划分成若干个同时执行的程序模块的设计方法是﹎﹎B ﹎﹎；多个用户在终端设备上的交互方式输入、排错和控制 其程序的运行是﹎﹎C﹎﹎；由多个计算机组成的一个系统， 这些计算机之间可以通信来交换信息，互相之间无主次之分， 它们共享系统资源，程序由系统中的全部或部分计算机协同 执行，管理上述计算机系统的操作系统是﹎﹎D﹎﹎；有一类 操作系统的系统响应时间的重要性超过系统资源的利用率， 它被广泛地应用于卫星控制、导弹发射、飞机飞行控制、飞 机订票业务等领域是﹎﹎E﹎﹎。
A： （1）微机； （2）批处理； （3）分 时； （4）实时。
B、C、D：（1）系统调用； （2）库函数； （3）键盘命令； （4）作业控制语言。
17. A-2 B-4 C-3 D-1
第二章习题
选10：在操作系统中进程是一个具有一定独立功能程 序在某个数据集合上的一次﹎﹎A﹎﹎，进程是一个 ﹎﹎B﹎﹎概念，而程序是一个﹎﹎C﹎﹎的概念。 在一单处理机中，若有5个用户进程，在非管态的某 一时刻，处于就绪状态的用户进程最多有﹎﹎D﹎﹎ 个，最少有﹎﹎E﹎﹎个。
(2)随着作业运行正常或不正常结束而撤消； (3)随着时间片轮转而撤消与建立； (4)随着进程的阻塞或唤醒而撤消与建立。 4. A-3 B-1 C-2 D-3 E-2
第一章操作系统概述
第一章操作系统概述1.1 操作系统的目标和作用一、操作系统的定义（作用）◆ OS是计算机系统中的一个系统软件第一层软件，对硬件功能的首次扩充图 1.1 计算机系统的层次视图◆ OS是一些程序模块的集合，这些程序模块的作用是：（1）有效地组织和管理计算机系统中硬件和软件的资源。
（2）合理地组织计算机工作流程控制程序的执行，如：指令和数据装入主存，I/O设备和文件初始化，I/O设备的访问，对文件的访问。
◆向用户提供各种服务的功能：如提供多种工具（编辑器，调试器等）各种系统调用。
◆OS的目的是使用户能够灵活方便和有效地使用计算机，使计算机系统能高效地运行。
二、操作系统的功能（OS是计算机资源的管理者）（P17）1、CPU管理多道程序技术进程管理、调度、（虚拟处理机管理）2、存储管理多个程序共享内存资源（互不干扰共享）内存扩充（虚拟存储管理）3、文件管理——资源（信息资源）文件安全访问管理文件存储空间管理4、设备管理对I/O设备管理（设备分配，设备驱动）虚拟设备管理三．操作系统特征并发：在计算机系统中同时存在多个程序，从宏观上看这些程序是同时在执行的。
从微观上讲任何时刻只有一个程序在执行，微观上说这些程序在CPU上轮流执行。
并行： (与并发相同，但多指硬件支持）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。
四.操作系统的目标◆方便性:用户界面◆有效性：系统效率（如CPU用的充足与否）资源利用率（如内存，外部设备是否忙碌）◆可扩充性◆开放性1.2 操作系统发展过程一．手工操作阶段人工处理上、下作业操作三、监督程序（单道批处理系统）——操作系统的雏形·一批作业（任务）同时提交·由监督程序处理作业切换工作·单道——内存中只存一道作业的程序，一道作业完成后才调入下一道作业单道程序运行过程：四、多道批处理——现代意义上的操作系统出现·多道——多道程序同时存在于主存之中，由CPU以切换方式为之服务，使的多个程序可以同时执行。
第1章 操作系统引论1——OS发展
●多机合作 ●健壮性 ●透明性 ●共享性
●
—— 回顾
OS的定义 OS的主要功能 OS的特征 OS的发展
网络操作系统
●网络OS模式 ●客户/服务器模式——Client/server ●对等模式——Peer
to Peer
●集中模式
● 网络OS功能
●网络通信
●资源管理 ●网络服务
●网络管理 ●互操作能力
分布式操作系统
分布式系统是由若干个计算机经互连网络连接 而成的，这些计算机既可以独立工作，又能协 同工作。可实现系统内的资源管理，任务动态 分配，并能并行地运行分布式程序。
●及时性
特征
可靠性和安全性
●多路性,
独立性,交互性
实时系统
● 实时系统的特殊要求
高可靠性 •硬件：双工 •软件：备份 ●连续人机对话 ●过载保护 •拒收 •抛弃
●Байду номын сангаас
•系统开销
微机操作系统
●CP/M ● MS-DOS
类型
● OS/2 ● Windows
linux
● 图形用户接口 ● 操作系统管理性能提高
特征
●多路性
●独立性
●及时性 ●交互性
分时系统 响应时间是衡量分时系统性能的重要指标
● 影响响应时间的因素 ●系统开销 ●用户数目 ●时间片的大小 ●对换的信息量
实时系统
系统能及时响应外部事件的请求， 在规定时间内完成对该事件的处 理。
●实时控制系统
（工业控制，军事控制，
类型
航空控制等） ●实时信息处理系统（电信，金融，证 劵）
多用户 特点
开放性
多媒体支持 应用软件丰富
OS01-概述
信息工程大学电子技术学院401教研室
第一章 操作系统概述
作业与思考题
1．操作系统作用？ 2．为什么说多道系统的产生标志着操作系统进入成熟阶段?
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.3 操作系统的发展过程
4.影响响应时间的主要因素 用户数目 时间片长度 对换速度 对换信息量
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.3 操作系统的发展过程
六、实时系统 实时控制系统 实时信息处理 特点： 同时性 独立性 交互性 及时性 高可靠性
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.4 操作系统的特征与功能
存储管理
2
1
处理机管理
3
功 能
4
设备管理 文件管理
5
用户接口
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.5 操作系统的结构设计
一、传统结构 1.无结构操作系统 2.模块化结构 模块内聚性 模块耦合性 3.有序分层结构
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.5 操作系统的结构设计
二、微内核结构 特征：1.客户机/服务器模式 2 .面向对象技术 3.微内核技术
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.2 操作系统的目标和作用
方 便
有
1
性
效 性
2
目 标
4
3
可 扩 充 性
开
放
性
信息工程大学电子技术学院401教研室
1.2 操作系统的目标和作用
二、作用
应用程序 系统实用程序 OS 用户
裸机
硬件的扩充 资源管理 用户接口
信息工程大学电子技术学院401教研室
目标要求与考核方法
操作系统OS第一章
程序C 程序 程序D 程序 调度程序 (b)四道程序运行情况 四道程序运行情况
操作系统引论
表示获得CPU 表示获得
多道批处理系统 (2)
需解决的问题
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ 处理机管理问题 内存管理问题 I/O管理问题 I/O管理问题 文件管理问题 作业管理问题
操作系统引论
1.2.4分时系统 1.2.4分时系统 分时系统的产生
分时系统（2） 分时系统（
分时系统在实现中的关键问题
٭ ٭ 及时接收：多终端卡、输入缓冲区 及时接收：多终端卡、 及时处理：交互作业应在内存、 及时处理：交互作业应在内存、响应时 间应短
操作系统引论
分时系统(3) 分时系统(3) 分时系统的实现方法
٭ ٭ ٭ 交互式作业直接进入内存 以分配时间片方式实现 类型： 类型： ▪ 单道分时系统 ▪ 具有前、后台的分时系统 具有前、 – 仅当前台无作业或在调进、出时，才运行后 仅当前台无作业或在调进、出时， 台批处理作业。 台批处理作业。 ▪ 多道分时系统 – 不需要调入、出开销。 不需要调入、出开销。
特征
٭ ٭ 多道性、无序性、调度性：作业调度、 多道性、无序性、调度性：作业调度、进程调度
缺点
平均周转时间长、无交互能力 平均周转时间长、
操作系统引论
图 1－ 4
I/O中断请求 中断请求 I/O中断请求 中断请求
用户程序 监督程序
启动I/O 启动
I/O完成 完成 结束中断
启动I/O 启动
I/O完成 完成 结束中断
操作系统引论
OS的主要功能 OS的主要功能(4) 的主要功能(4)
1.4.2 存储管理
٭目的：方便用户使用，且提高存贮器利用率 目的：方便用户使用， 一、内存分配 ٭静态分配： 静态分配： ٭动态分配：作业在内存中可移动 动态分配： ٭为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回 为此， 收功能
操作系统(第一章课后习题徐宗元)
操作系统第2版（徐宗元）课后习题答案第1章引论1．6．3选择题1.(1) (5) (6) (7) (10)2. A—(2) B—(1) C—(1) D—(4) E--(3)3. A—(3) B—(4) C—(1) D—(3) E—(4)4. A—(8) B--(9) C—(1) D—(5) E—(2)5. A—(5) B—(2)6. A—(2) B—(3) C—(4) E—(1)7. A—(2) B—(1) C—(3) E—(4)8. A—(2) B—(4) C—(3)9. A—(4) B—(5)10. A—(4) B—(2)11. A—(3) B—(1) C—(1) D—(3) E--(4)12. A—(3) B—(2) C—(4) D—(1) E--(2)13. A—(2)14. A—(1)15. A—(3) B—(4)16. A—(1)17. A—(2) B—(4) C—(3) D—(1)18. A—(3)19. A—(4)问答：1. OS的作用可表现为哪几个方面?a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c. OS作为扩充机器.2.什么是多道程序设计，引入多道程序设计的起因和目的是什么？a．所谓多道程序设计指的是允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法。
也就是说，计算机内存中可以同时存放多道（两个以上相互独立的）程序，它们都处于开始和结束之间。
从宏观上看是并行的，多道程序都处于运行中，并且都没有运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流使用CPU，交替执行。
b．引入多道程序设计技术的根本目的是为了提高CPU的利用率，充分发挥计算机系统部件的并行性，现代计算机系统都采用了多道程序设计技术。
3.试从系统目标、多路性、独立性、交互性、及时性和可靠性等方面比较批处理操作系统分时操作系统及实时操作系统。
通过比较请写出它们三个各适合什么场合？a. 分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的交互能力；而实时系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前者.b. 实时信息系统对实用性的要求与分时系统类似，都是以人所能接收的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的.c. 实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高4.操作系统的特征1．并发性在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，即宏观上有多道程序同时执行，而微观上，在单处理机系统中每一个时刻仅能执行一道程序。
浙江大学操作系统课件徐宗元
结构特征：从结构上，进程实体由程序段、数据段和
进程控制块三部分组成，UNIX中称为“进程映象”。
(练习)
整理ppt
9
（二）进程的描述
（1）进程状态及其转换
(Process State and Transition)
1. 进程的三个基本状态
运行态（Running）：当一个进程在处理机上运行时， 则称该进程处于运行状态。
Prin ；
N=N+1 ；
N=0 ；
N=N+1 ；
N=0 ；
结果各不相同:
打印n+1，N=0； 打印n，N=整1；理ppt
打印n，N=0； 7
（3）进程的引入
• 由于程序在并发执行时，各次执行的结果不同，所 以用“程序”这个概念已无法描述程序的并发执行， 所以必须引入新的概念-进程来描述程序的并发执行。 进程这一术语最早由麻省理工学院著名的操作系统 MULTICS中提出。
在计算机系统支持并行操作时，如采用多道程序设
计技术，则内存中多道程序处于并发执行状态。如上述
有三个程序段的作业类，虽然每个作业有前趋关系的各
程序段不能在系统CPU和输入输出各部件并行执行，但
一个作业没有前趋关系的程序段或不同作业的程序段可
以分别在CPU和各输入输出整理部ppt件上并行执行。
4
进程的引入-2
• 前趋图（Predecessor Graph）是一个有向无循环图，
图由结点和结点间有向边组成，结点代表各程序段操作， 而结点间的有向边表示两程序段操作之间存在的前趋关 系（“→”）。两程序段Pi和Pj的前趋关系表示成Pi → Pj，Pi是Pj的前趋，Pj是Pi的后继。
I1
C1
I2
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应用程序 实用程序 操作系统 计算机硬件
操作系统 设计师
计算2001教程:ACM/IEEE-CS联合教程专题组的报告 计算2001教程:ACM/IEEE-CS联合教程专题组的报告 2001教程:ACM/IEEE • 这个报告包含计算学科（discipline of computing） 本科教学计划（包括了计算机科学、计算机工程、 计算机科学和工程及其它类似头衔的本科教学计划） 的教程的推荐，计算机科学知识体系包括14个主科 目领域：离散结构、程序设计基础、算法与复杂性、 计算机组织与体系结构、操作系统、网络及其计算、 程序设计语言、人机交互、图形学和可视化计算、 智能系统、信息系统、社会与职业问题、软件工程、 数值计算科学。 • 计算1991教程只包括九个主科目领域: 算法与数据结 构、系统结构 、人工智能和机器人学、数据库和信 息检索、人---计算机通讯、数值和符合计算、操作 系统、程序设计语言、软件方法学和工程。 • 每个科目领域都有重要的理论基础、重要的抽象、 重要的设计和实现的成就。
引论目录 引论目录
1.1 操作系统概述 1.1.1 操作系统作用 1.1.2 操作系统的历史 1.2 计算机硬件系统概述 1.2.1计算机硬件系统结构 1.2.2现代操作系统的硬件基础 1.3 操作系统类型 1.3.1 批处理系统 1.3.2 分时系统 1.3.3 实时系统 1.3.4微机操作系统 1.3.5网络操作系统 1.3.6分布式操作系统 1.3.7嵌入式操作系统
操作系统科目有关课程的关系
高级(分布式 操作系统 高级 分布式)操作系统 分布式 （linux）操作系统结构（分析） ）操作系统结构（分析）
操作系统原理
Windows 操作系统使用 linux
1.2 计算机硬件系统概述
1.2.1 计算机硬件系统结构 系统结构
1。大、中、小型计算机的硬件组织 这类计算机以存储器为中心，CPU和各种通道都与存储器相连。
1.1.3学习操作系统目的 1.1.3学习操作系统目的
• 为专门用途人们设计、修改、扩充操作系统。例如 操作系统汉化、中文操作系统环境、嵌入式操作系 统开发。 • 大多数计算机部门主要决策者选择操作系统及操作 系统中的选择部分。 • 用户为了完成自己的任务必须与操作系统交往，用 户要了解操作系统提供的人－机接口和计算环境， 在编程中灵活应用进程（线程）。 • 操作系统中所用的许多概念和技巧一般可以应用到 其它领域。
Layers and Views of a Computer System
End User Programmer
Application Programs Utilities Operating-System Computer Hardware
OperatingSystem Designer
计算机系统分层和视点
1.1 操作系统概述
1.1.1 操作系统作用
1.从计算机系统组成观点――操作系统是系统软件 计算机系统组成： 软件：应用软件 软件 应用软件 系统软件（操作系统、语言处理系统和常用 系统软件 的例行服务程序） 硬件：输入／输出（ ／ ） 硬件 输入／输出（I／O）设备 输入 存储器(内存 内存) 存储器 内存 中央处理器(CPU) 中央处理器
操作系统的历史-1 操作系统的历史
4．第三代（60年代中－70年代中）多模式系统 第三代（60年代中－70年代中） 年代中 年代中 这一代计算机系统是通用系统，这一代操作系统 是多模式系统，即一个系统同时支持批处理、分时 处理、实时处理和多重处理。 5。第四代（70年代中－ ）网络操作系统和分布式操 年代中－ 。第四代（70年代中 作系统 网络操作系统实现在计算机网络上进行信息交 换、资源共享和互操作等功能。分布式操作系统将 地域上分散的各系统互连成一个具有整体功能的系 统，并可将一个任务分布地在各系统上运行，实现 分布式处理。
教学要求
• 熟悉操作系统作用和定义，一般了解操作系统的历 史。 • 了解两类计算机硬件系统结构，熟悉现代操作系统 的硬件基础——通道和中断。 • 熟练掌握多道程序设计技术的概念，掌握批处理系 统、分时系统及实时系统三种操作系统基本类型， 了解微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系 统和嵌入式操作系统。 • 掌握操作系统并发性、共享性、虚拟性和异步性等 特征，了解现代操作系统特征,熟悉操作系统功能。
6.操作系统定义 • 操作系统是一组有效控制和管理计算机系统的硬件 操作系统是一组有效控制和管理计算机系统的硬件 有效 和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及 地组织计算机工作流程以及方便 和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便 用户的程序集合。 用户的程序集合。 有效（efficiency）：系统效率，资源利用率（如： CPU利用的充足与否，内存、外部设备是否忙碌）。 合理：公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或 “饥饿”。 方便（convenience）：用户界面。
2.从资源管理程序观点――操作系统是系统资源管理者 2.从资源管理程序观点――操作系统是系统资源管理者 从资源管理程序观点―― Manager） （ Operating System as a Resource Manager） • 操作系统是系统资源管理程序，它用于控制和管理 计算机系统的硬件和软件资源。 • 计算机系统资源： 操作系统模块： 软件： 硬件：I／O设备 存储器 处理器 文件系统 设备管理 存储器管理 处理器（进程） 处理器（进程）管理
实验参考教材 参考教材
现代操作系统.陈向群等译. 7 Aadrew S T ．现代操作系统.陈向群等译.北 机械工业出版社， 京：机械工业出版社，1999 屠祁等.操作系统基础， 北京： 8 屠祁等.操作系统基础，第3版.北京：清华大 学出版社， 学出版社，2000 陈向群等.Windows 核实验教程 北京： .Windows内 教程. 9 陈向群等.Windows内核实验教程.北京：机械 工业出版社， 工业出版社，2002 Nutt,G.Linux操作系统内核实习. 潘登等译. 操作系统内核实习 10 Nutt,G.Linux操作系统内核实习. 潘登等译. 北京：机械工业出版社， 北京：机械工业出版社，2002
4.从服务用户的观点――操作系统是用户与裸机之间接口
用户 操作系统 裸机 接口
• 系统提供的接口有二类： 一类是作业级接口 作业级接口，它提供一组键盘命令，供用户组织 作业级接口 和控制自己的作业运行。 另一类是程序级接口 程序级接口，它提供一组系统调用，即OS中某 程序级接口 个模块功能，供用户程序和其它程序调用。 5.从进程的观点－－操作系统是由若干个可以并发执行的 从进程的观点－－ 5.从进程的观点－－ 进程和一个对进程进行控制和协调的核心组成。
3.从软件分层、扩充机器的观点―― 操作系统是扩 充裸机的第一层系统软件
软件：语言处理程序 虚拟机2 软件：操作系统 虚拟机1 硬件（裸机） 虚拟机：二者结合变成了功能更强大使用更方 虚拟机 便的机器。 操作系统是扩展的机器，是虚拟机。
从软件分层、扩允机器的观点 从软件分层、扩允机器的观点-1
• 固件 固件：为了改善系统的性能，将操作系统中与硬件密切 有关的部分软件，通过微程序设计技术转化为硬件，也 就是通常所说的固化，这些具有软件功能的硬件称为固 件。例如IBM公司生产的AS／400结构如下：
操作系统的历史-2 操作系统的历史
• 操作系统发展历史阶段: 其一是大型主机时代，操作系统作为硬件的组成部分之 一，由硬件开发商自己设计； 其二则是个人电脑或小型主机时代，软件与硬件齐头并 进，其间又经历了两个阶段基于命令行的DOS操作系统； 和基于窗口图形界面的Windows操作系统。 第三个历史阶段：WEB时代。微软公司的．NET技术与 SUN公司的SUN ONE平台。 • “开发下一代的互联网操作系统”课题列入国家863“十 五”计划中的基础软件平台研发重点项目，以国家的实 力作为后盾支持，以企业化的运作为模式，实现了基础 研究与市场化的同步。 2003年以首席科学家陈榕为首的北京科泰世纪科技有限 公司开发“和欣”操作系统1.0的产品。
1.1.2 操作系统的历史
1。第0代（40年代未－50年代初）无操作系统 。 40年代未－50年代初） 年代未 年代初 这时的计算机操作是由程序员采用人工操作方式直接 使用计算机硬件系统。 第一代（50年代中 50年代未 年代中－ 年代未） 2。第一代（50年代中－50年代未）初级单道批处理系统 它是为了减少人工操作时间和作业转换时间提高CPU 利用率而设计的。系统自动成批处理作业，这是初级单 道批处理系统。 第二代（60年代初 60年代中 年代初－ 年代中） 3．第二代（60年代初－60年代中）多道程序设计共享系 统 这一代操作系统包括多道批处理系统、采用交互方式 的分时系统和以提高瞬时响应时间为特征的实时系统。
引论目录 引论目录－1
1.4 操作系统特征和功能 1.4.1 操作系统特征 1.4.2操作系统功能 1.5用户与操作系统的接口 1.5.1 用户接口 1.5.2 Windows 2000用户接口 1.5.3 Linux/ UNIX接口 1.6实验和习题 1.6.1 实验1：Linux/UNIX环境复合命令的使用 1.6.2 例题 1.6.3 选择题 1.6.4 问答题
主目录
• • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 引论 进程管理 存储器管理 设备管理 文件系统
第一章
引论
( Introduction of Operation System )
教学目的 操作系统（OS）是最重要的系统软件，本章 从OS的作用、发展史、类型、特征和功能等多 方面介绍OS。
操作系统 Operating System OS） （OS）
徐宗元主编
高等教育出版社
2005第二版 第二版
参考教材
尤晋元等.Windows操作系统原理 北京： 操作系统原理. 1 尤晋元等 .Windows 操作系统原理 . 北京 ： 机械工业出版 社，2001 Stallings. 2 William Stallings. Operating Systems ： Internal Principles， 北京： and Design Principles ， 第 3 版 . 北京 ： 清华大学出版 1998年 社，1998年 Nutt,G. 现代观点，实验更新版. 3 Nutt,G. 操作系统 现代观点，实验更新版. 孟祥由等 北京：机械工业出版社， 译.北京：机械工业出版社，2004 Concepts， 4 James Peterson L.Operating System Concepts ， 第 6 北京：机械工业出版社， 版. 北京：机械工业出版社， 2001 汤子瀛等．计算机操作系统，第二版.西安“ 5 汤子瀛等 ． 计算机操作系统 ， 第二版 . 西安“ 西安电子 科技大学出版社， 2001。 科技大学出版社， 2001。 陈向群等. 操作系统教程. 北京： 北京大学出版社， 6 陈向群等 . 操作系统教程 . 北京 ： 北京大学出版社 ， 2001