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操作系统概述PPT课件精选全文
1.1 操作系统概念
1.1.1 操作系统地位 1.1.2 操作系统作用 1.1.3 操作系统定义
1
1.1.1 操作系统地位
硬件抽象层（HAL）之上 所有其它软件层之下
应用软件层
其它系统软件层 OS
硬件（HAL）
注意, 上图所示的层次关系具有穿透性：高层软件可调用 所有低于所在层次的软件,并可与硬件直接打交道。
—— API、GUI (Graphic User Interface) 4
1.1.3 操作系统定义
操作系统是位于硬件层(HAL)之上、所有 其它软件层之下的一个系统软件，是管 理系统中各种软硬件资源、方便用户使 用计算机系统的程序集合。
5
1.2 操作系统的历史
1.2.1 操作系统的产生
– 手工操作阶段 – 成批处理阶段 – 执行系统阶段
1.2.2 操作系统的完善
– 多道批处理系统 – 分时系统 – 实时处理系统 – 通用操作系统
1.2.3操作系统的发展
– 网络操作系统 – 分布式操作系统 – 多处理机操作系统 – 单用户操作系统 – 面向对象操作系统 – 嵌入式操作系统 – 智能卡操作系统
6
1.2.1 操作系统的产生
一、手工操作阶段 (20世纪40道批处理操作系统(batch processing system) 分时操作系统(time-sharing system) 实时操作系统(real-time system) 通用操作系统(multi-purpose system) 单用户操作系统(single user system) 网络操作系统(network operating system) 分布式操作系统(distributed operating system) 多处理机操作系统(multi-processor system) 嵌入式操作系统(embedded operating system) 智能卡操作系统(smart-card operating system)
1.1.1 操作系统地位 1.1.2 操作系统作用 1.1.3 操作系统定义
1
1.1.1 操作系统地位
硬件抽象层（HAL）之上 所有其它软件层之下
应用软件层
其它系统软件层 OS
硬件（HAL）
注意, 上图所示的层次关系具有穿透性：高层软件可调用 所有低于所在层次的软件,并可与硬件直接打交道。
—— API、GUI (Graphic User Interface) 4
1.1.3 操作系统定义
操作系统是位于硬件层(HAL)之上、所有 其它软件层之下的一个系统软件，是管 理系统中各种软硬件资源、方便用户使 用计算机系统的程序集合。
5
1.2 操作系统的历史
1.2.1 操作系统的产生
– 手工操作阶段 – 成批处理阶段 – 执行系统阶段
1.2.2 操作系统的完善
– 多道批处理系统 – 分时系统 – 实时处理系统 – 通用操作系统
1.2.3操作系统的发展
– 网络操作系统 – 分布式操作系统 – 多处理机操作系统 – 单用户操作系统 – 面向对象操作系统 – 嵌入式操作系统 – 智能卡操作系统
6
1.2.1 操作系统的产生
一、手工操作阶段 (20世纪40道批处理操作系统(batch processing system) 分时操作系统(time-sharing system) 实时操作系统(real-time system) 通用操作系统(multi-purpose system) 单用户操作系统(single user system) 网络操作系统(network operating system) 分布式操作系统(distributed operating system) 多处理机操作系统(multi-processor system) 嵌入式操作系统(embedded operating system) 智能卡操作系统(smart-card operating system)
操作系统概述PPT课件
包括一互斥的方式访问 临界资源和对合作进程之间 进行的协调。
3、进程通信
我们把进程间所进行的信 息交换成为进程通信。
4、进程调度
进程调度是指按照一定的 调度算法，例如：先来先服 务的算法，从进程的就绪队 列中选出一个进程，把处理 机分配给它，为该进程设置 运行现场，并运行之。
*存储器管理
存储器管理的主要任务 有： 1、为多道程序的并发执行提
操作系统提供的界面的 友好性和易用性成为操作系 统中的重要部分，用户在相 当的程度上以这两个标准来 判断一个系统的优劣。
*处理机管理
处理机管理主要包括进程 控制、进程同步、进程通信 和进程调度。
1、进程控制
进程控制的基本功能是创 建和撤消进程以及控制进程 的状态转换。
2、进程同步
进程同步是指系统对并 发执行的进程进行协调
计算机软件组织
计算机软件包括系统软件和应用软件
系统软件：操作系统，语言处理系统， 和常用的例行服务程序。
应用软件：指那些为了某一类的应用需 要而设计的程序，或用户为 解决某的特定的问题而编制 的程序或程序系统，如航空 定票系统。
计算机系统层次关系
应用软件 银行系统 航空定票系统
系统 编译器 编辑器
编程、穿孔、预约
装入与启动汇编程序
汇编程序运行完产生目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带 安装连接带
成功否 下机修改源程序
产生、卸下连接、目标、可执行汇编目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带
成功否
安装启动该用户程序
安装用户可执行目标程序和数据带
运行完毕、产生结果数据 卸下程序、数据、结果带
成功否
第一章 操作系统概述
内容提要：
3、进程通信
我们把进程间所进行的信 息交换成为进程通信。
4、进程调度
进程调度是指按照一定的 调度算法，例如：先来先服 务的算法，从进程的就绪队 列中选出一个进程，把处理 机分配给它，为该进程设置 运行现场，并运行之。
*存储器管理
存储器管理的主要任务 有： 1、为多道程序的并发执行提
操作系统提供的界面的 友好性和易用性成为操作系 统中的重要部分，用户在相 当的程度上以这两个标准来 判断一个系统的优劣。
*处理机管理
处理机管理主要包括进程 控制、进程同步、进程通信 和进程调度。
1、进程控制
进程控制的基本功能是创 建和撤消进程以及控制进程 的状态转换。
2、进程同步
进程同步是指系统对并 发执行的进程进行协调
计算机软件组织
计算机软件包括系统软件和应用软件
系统软件：操作系统，语言处理系统， 和常用的例行服务程序。
应用软件：指那些为了某一类的应用需 要而设计的程序，或用户为 解决某的特定的问题而编制 的程序或程序系统，如航空 定票系统。
计算机系统层次关系
应用软件 银行系统 航空定票系统
系统 编译器 编辑器
编程、穿孔、预约
装入与启动汇编程序
汇编程序运行完产生目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带 安装连接带
成功否 下机修改源程序
产生、卸下连接、目标、可执行汇编目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带
成功否
安装启动该用户程序
安装用户可执行目标程序和数据带
运行完毕、产生结果数据 卸下程序、数据、结果带
成功否
第一章 操作系统概述
内容提要：
2024年度OS操作系统概论PPT课件
基本思想
将作业的地址空间首先划分为若干个逻辑段，每段都有自己 的段号，然后再将每段划分为若干个大小相等的页面。内存 中空间也划分为与页面大小相等的物理块，作业的任何一页 都可以装入内存的任何一块中。
优缺点
段页式存储管理结合了页式和段式两种存储管理的优点，既 便于实现程序的模块化设计和信息共享，又能提高内存的利 用率；但需要复杂的地址转换机构和内存分配算法。
PCB的组织方式
PCB可以采用线性方式、索引方 式或链接方式进行组织。
2024/3/23
9
进程调度算法
先来先服务（FCFS）调度算法
短作业优先（SJF）调度算法
按照进程到达的先后顺序进行调度，先到 达的进程先得到服务。
根据进程的服务时间进行调度，服务时间 短的进程优先得到服务。
优先级调度算法
时间片轮转（RR）调度算法
。
2024/3/23
空闲链表法
将空闲盘块链在一起， 适用于离散分配方式。
位示图法
成组链接法
利用二进制位表示空闲 盘块情况，查找速度快
。
22
将空闲盘块分组链接， 适用于大型文件系统。
文件共享与保护
文件共享
允许多个用户（进程）共同使用同一 个文件。
文件保护
防止文件拥有者或其他用户破坏文件 内容。
2024/3/23
4
操作系统的历史与发展
早期操作系统
批处理操作系统、分时操作系统 等，主要解决硬件资源的利用率 和多用户同时使用计算机的问题
。
2024/3/23
现代操作系统
随着计算机技术的不断发展，出现 了实时操作系统、网络操作系统、 分布式操作系统等，满足各种特定 应用的需求。
操作系统ppt课件完整版
2024/1/30
10
进程同步与通信
2024/1/30
进程同步
多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证它们之 间正确的协作关系。进程同步的主要任务是使并发执行的诸 进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行 具有可再现性。
进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换。在分布式系统中，进程 通信是实现分布式计算和协同工作的基础。常见的进程通信 方式包括管道（pipe）、消息队列（message queue）、信 号（signal）等。
2024/1/30
9
进程调度算法
调度算法的分类
根据调度策略的不同，进程调度算法可分为先来先服务（FCFS）、短作业优先（ SJF）、优先级调度（Priority Scheduling）、时间片轮转（RR）等。
调度算法的选择
在选择调度算法时，需要考虑系统的整体性能、资源利用率、响应时间等因素。 不同的调度算法适用于不同的应用场景和需求。
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。
页表
记录逻辑页与物理页框的对应关系。
2024/1/30
03
优缺点
提高了内存利用率，减少了碎片；但增加了系统开销，可能产生抖动现
象。
15
段式存储管理
基本思想
把程序按内容或过程（函数）关 系分成段，每段有自己的名字。 一个用户作业或进程所包含的段 对应于一个二维线性虚拟空间，
即一个段表。
段表
记录各段在内存中的起始地址和 段的长度。
优缺点
便于实现共享和保护；但容易产 生碎片，浪费内存空间。
第2章计算机操作系统PPT课件
9/17/2024
大学计算机基础
用户接口
用户接口有两种类型： （1）命令接口和图形用户界面 用户 通过交互方式对计算机进行操作。 （2）程序接口 程序接口又称应用程 序接口（Application Programming Interface，API），为编程人员提供， 应用程序通过API可以调用操作系统 提供的功能。
操作系统
计算机硬件
整个计算机系统的层次结构
9/17/2024
大学计算机基础
2.1.2 操作系统的作用和功能
1. 操作系统的作用
(1) 用户和计算机硬件之间的接口 (2) 硬件功能的扩充 为用户提供了 一台功能显著增强，使用更加方便， 安全可靠性更好，效率明显提高的机 器，称为虚拟计算机（Virtual Machine）。 (3) 资源管理器
9/17/2024
大学计算机基础
4．Linux Linux是一套免费使用和自由传播的、
与Unix完全兼容的类Unix操作系统。 Linux最初是由芬兰赫而辛基大学计算
机系的学生Linus Torvalds开发的一个操 作系统内核程序，Linux以其高效性和灵 活性著称，它能够在PC机上实现Unix操作 系统的功能。
9/17/2024
大学计算机基础
实时操作系统
实时操作系统是指系统能及时（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。
根据具体应用领域不同，实时操作系统分两类： （1） 实时控制系统 （2） 实时信息处理系统
9/17/2024
大学计算机基础
2.1.4 典型操作系统简介
9/17/2024
大学计算机基础
图中进程WINWORD.EXE有4个线程， 进程explore.exe有16个线程。
操作系统-完整版PPT课件
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
《操作系统概论》PPT课件
精选课件ppt
27
1.5 操作系统的主要研究课题
调度
进程描述 和控制
内存管理
并发控制
I/O 管 理
安全性
文件管理
网络与分布 计算
精选课件ppt
28
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2024年度-操作系统概论课件
实现方法
设备驱动程序的实现方法通常包括以下几个步骤
定义设备数据结构
描述设备的属性和状态。
实现设备操作函数
包括设备的打开、关闭、读、写等操作。
注册设备驱动程序
将设备驱动程序注册到操作系统内核中，以便操作系统能 够识别和管理该设备。
处理设备中断
设备中断是设备驱动程序处理的重要部分，它负责响应设 备的中断请求，并进行相应的处理。
设计原则
设计文件系统时应遵循一些基本原则，如高效性、可靠性、 安全性、可扩展性和易用性等。这些原则有助于确保文件系 统的性能和稳定性，并满足用户的需求。
17
文件访问权限控制
访问权限
为了保护文件的安全性和完整性，操 作系统提供了文件访问权限控制机制 。这些权限可以控制哪些用户可以访 问文件，以及他们可以进行哪些操作 （如读、写、执行等）。
会话管理
为每个用户分配独立的会话环境，确 保用户间操作互不干扰。
并发控制
采用进程或线程同步机制，避免多个 用户同时操作同一资源时发生冲突。
权限管理
根据用户角色和权限设置访问控制策 略，确保系统安全性。
实时响应
优化系统性能，确保在多用户环境下 仍能保持快速响应和流畅交互。
27
07
安全性和保护机制
28
处理机管理
分配和控制处理机资源。
存储器管理
负责内存的分配与回收。
设备管理
提供硬件设备接口，控制设备工作。
文件管理
支持文件的存取、修改等操作。
用户接口
提供命令接口、程序接口和图形接口，方便用户使用。
4
发展历程及分类
手工操作阶段
用户直接使用机器语言编写程序，无操作系统支持。
批处理阶段
设备驱动程序的实现方法通常包括以下几个步骤
定义设备数据结构
描述设备的属性和状态。
实现设备操作函数
包括设备的打开、关闭、读、写等操作。
注册设备驱动程序
将设备驱动程序注册到操作系统内核中，以便操作系统能 够识别和管理该设备。
处理设备中断
设备中断是设备驱动程序处理的重要部分，它负责响应设 备的中断请求，并进行相应的处理。
设计原则
设计文件系统时应遵循一些基本原则，如高效性、可靠性、 安全性、可扩展性和易用性等。这些原则有助于确保文件系 统的性能和稳定性，并满足用户的需求。
17
文件访问权限控制
访问权限
为了保护文件的安全性和完整性，操 作系统提供了文件访问权限控制机制 。这些权限可以控制哪些用户可以访 问文件，以及他们可以进行哪些操作 （如读、写、执行等）。
会话管理
为每个用户分配独立的会话环境，确 保用户间操作互不干扰。
并发控制
采用进程或线程同步机制，避免多个 用户同时操作同一资源时发生冲突。
权限管理
根据用户角色和权限设置访问控制策 略，确保系统安全性。
实时响应
优化系统性能，确保在多用户环境下 仍能保持快速响应和流畅交互。
27
07
安全性和保护机制
28
处理机管理
分配和控制处理机资源。
存储器管理
负责内存的分配与回收。
设备管理
提供硬件设备接口，控制设备工作。
文件管理
支持文件的存取、修改等操作。
用户接口
提供命令接口、程序接口和图形接口，方便用户使用。
4
发展历程及分类
手工操作阶段
用户直接使用机器语言编写程序，无操作系统支持。
批处理阶段
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
(3) 当I/O操作完成(或出错)时，通道以中断方式中断 CPU正在执行的程序，请求CPU的处理
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
用户程序
中断机构（硬件） 判别中断类型 保 护 旧PSW 取 出 新PSW
第一章 操作系统概论
中断处理程序
取出中断码 分析中断原因
按不同原因 分别处理
取出旧PSW重新装 入，返回断点
旧PSW …
图 1.2 中断的处理过程
新PSW …
第一章 操作系统概论
中断的类型
在计算机系统中，一般将中断分为如下几种类型： (1) I/O中断。 这是外部设备完成了预定I/O操作或在I/O操
通道: 是一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输。 中断： 指主机接到外界的信号（来自CPU外部或内部）时，立即中止 原来的工作，转去处理这一外来事件，处理完后，主机又回到 原来工作点继续工作。
第一章 操作系统概论
现代操作系统是中断驱动的
中断指的是：
对异步或例外事件的一种响应；这一响应自动 地保存CPU状态以便将来重新启动；自动转入 中断处理程序。
计算机系统的层次结构
用户1 用户2
…
第一章 操作系统概论
用 户n
应用程序 语言处理程序
操作系统 硬件
图 1.1 计算机系统的层次结构
第一章 操作系统概论
操作系统是系统软件的重要组成部分
系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的 程序组成，用于计算机的管理、控制、维护，以 支持应用程序的运行。
操作系统、各种语言处理程序(汇编程序、编译 程序等、连接装配程序)、系统实用程序以及系 统维护程序等，都可算是系统软件，但是最为重 要、最为基本的系统软件便是我们所要讲的操作 系统。
其它设备（MODEM、通信口）
系统软件（操作系统、语言编译器、数据库管理系统）
应用软件 （CAD、MIS、用户自己开发的系统等）
工具软件（软、硬件检测疹断程序）
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
二、软件与硬件的关系
第一章 操作系统概论
硬件是计算机系统的基础， 软件是提高计算机系统效率和方便用户使用计算机
第一章 操作系统概论
操作系统作为资源管理器
操作系统的任务是如何在相互竞争的作业或程序之 间进行有效地控制和管理，使系统资源得到充分有 效的利用，实现对计算机系统工作流程的控制。
具体地说：
1. 跟踪资源状态。 2. 分配资源。 3. 回收资源。 4. 保护资源。
第一章 操作系统概论
操作系统作为虚拟机
操作系统是对硬件层的第一次扩充，它建立了一 种简单的高度抽象，使用户在使用计算机时可以 不涉及硬件细节。这种抽象就是为用户提供一台 等价的扩展计算机，即虚拟计算机，简称虚拟机。
第一章 操作系统概论
1.2 多道程序设计的概念
第一章 操作系统概论
两个重大的进展
60年代计算机硬件获得两个重大的进展： 通道技术和中断技术
第一章 操作系统概论
主存
行工作。
第一章 操作系统概论
设备 A
控制器
设备 B
设备 C
通道
控制器
设备 D
通道
控制器
设备 E
设备 F
控制器
设备 G
设备 H
第一章 操作系统概论
CPU和通道的通信
采用通道方式实现数据传输的过程如下：
(1) 当运行的程序要求数据传输时，CPU向通道发I/O指 令，命令通道工作
(2) 通道接收到CPU的I/O指令后，从内存中取出相应的 通道程序，通过执行通道程序完成I/O操作
宏观上并行：从宏观上看，它们在同时执行。 微观上串行：从微观上看，它们在交替、穿插地执
行，因为在任一时刻，在一台处理机上只能执行一 道程序的一条指令。
第一章 操作系统概论
思考题：
假定有两个程序A和B要执行。
A程序的执行顺序是：在CPU上执行10秒、在设备DEV1 上执行5秒、在CPU上执行5秒、在设备DEV2上执行10秒、 在CPU上执行10秒，共需要40秒时间。
作中出错所引起的中断。 (2) 程序中断。 这是由程序中的错误引起的中断。 (3) 硬件故障中断， 或称机器检验中断。 (4) 外中断。 外中断来自外部信号， 这些信号可能来自其它
机器。 外中断还包括时钟中断， 以及来自键盘的中断。 (5) 访管中断。 由机器中的访管指令引起的中断。
通道技术
通道又称I/O处 理机，代替CPU 对I/O操作进行 控制，实现CPU 与外部设备的并
第一章 操作系统概论
通道 作业程序 A 作业程序 B
通道开始动作 I/O 结束中断
时间
tt0Βιβλιοθήκη t1t2图 1.5 多道程序执行过程的时间图
第一章 操作系统概论
多道程序设计的特点
多道：即主存中有两道或两道以上的程序，它们都 处于执行的开始点和结束点之间，也就是说，它们 在任一时刻必处于就绪、 运行、 阻塞三种状态之 一。
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
用户程序
中断机构（硬件） 判别中断类型 保 护 旧PSW 取 出 新PSW
第一章 操作系统概论
中断处理程序
取出中断码 分析中断原因
按不同原因 分别处理
取出旧PSW重新装 入，返回断点
旧PSW …
图 1.2 中断的处理过程
新PSW …
第一章 操作系统概论
中断的类型
在计算机系统中，一般将中断分为如下几种类型： (1) I/O中断。 这是外部设备完成了预定I/O操作或在I/O操
通道: 是一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输。 中断： 指主机接到外界的信号（来自CPU外部或内部）时，立即中止 原来的工作，转去处理这一外来事件，处理完后，主机又回到 原来工作点继续工作。
第一章 操作系统概论
现代操作系统是中断驱动的
中断指的是：
对异步或例外事件的一种响应；这一响应自动 地保存CPU状态以便将来重新启动；自动转入 中断处理程序。
计算机系统的层次结构
用户1 用户2
…
第一章 操作系统概论
用 户n
应用程序 语言处理程序
操作系统 硬件
图 1.1 计算机系统的层次结构
第一章 操作系统概论
操作系统是系统软件的重要组成部分
系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的 程序组成，用于计算机的管理、控制、维护，以 支持应用程序的运行。
操作系统、各种语言处理程序(汇编程序、编译 程序等、连接装配程序)、系统实用程序以及系 统维护程序等，都可算是系统软件，但是最为重 要、最为基本的系统软件便是我们所要讲的操作 系统。
其它设备（MODEM、通信口）
系统软件（操作系统、语言编译器、数据库管理系统）
应用软件 （CAD、MIS、用户自己开发的系统等）
工具软件（软、硬件检测疹断程序）
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
二、软件与硬件的关系
第一章 操作系统概论
硬件是计算机系统的基础， 软件是提高计算机系统效率和方便用户使用计算机
第一章 操作系统概论
操作系统作为资源管理器
操作系统的任务是如何在相互竞争的作业或程序之 间进行有效地控制和管理，使系统资源得到充分有 效的利用，实现对计算机系统工作流程的控制。
具体地说：
1. 跟踪资源状态。 2. 分配资源。 3. 回收资源。 4. 保护资源。
第一章 操作系统概论
操作系统作为虚拟机
操作系统是对硬件层的第一次扩充，它建立了一 种简单的高度抽象，使用户在使用计算机时可以 不涉及硬件细节。这种抽象就是为用户提供一台 等价的扩展计算机，即虚拟计算机，简称虚拟机。
第一章 操作系统概论
1.2 多道程序设计的概念
第一章 操作系统概论
两个重大的进展
60年代计算机硬件获得两个重大的进展： 通道技术和中断技术
第一章 操作系统概论
主存
行工作。
第一章 操作系统概论
设备 A
控制器
设备 B
设备 C
通道
控制器
设备 D
通道
控制器
设备 E
设备 F
控制器
设备 G
设备 H
第一章 操作系统概论
CPU和通道的通信
采用通道方式实现数据传输的过程如下：
(1) 当运行的程序要求数据传输时，CPU向通道发I/O指 令，命令通道工作
(2) 通道接收到CPU的I/O指令后，从内存中取出相应的 通道程序，通过执行通道程序完成I/O操作
宏观上并行：从宏观上看，它们在同时执行。 微观上串行：从微观上看，它们在交替、穿插地执
行，因为在任一时刻，在一台处理机上只能执行一 道程序的一条指令。
第一章 操作系统概论
思考题：
假定有两个程序A和B要执行。
A程序的执行顺序是：在CPU上执行10秒、在设备DEV1 上执行5秒、在CPU上执行5秒、在设备DEV2上执行10秒、 在CPU上执行10秒，共需要40秒时间。
作中出错所引起的中断。 (2) 程序中断。 这是由程序中的错误引起的中断。 (3) 硬件故障中断， 或称机器检验中断。 (4) 外中断。 外中断来自外部信号， 这些信号可能来自其它
机器。 外中断还包括时钟中断， 以及来自键盘的中断。 (5) 访管中断。 由机器中的访管指令引起的中断。
通道技术
通道又称I/O处 理机，代替CPU 对I/O操作进行 控制，实现CPU 与外部设备的并
第一章 操作系统概论
通道 作业程序 A 作业程序 B
通道开始动作 I/O 结束中断
时间
tt0Βιβλιοθήκη t1t2图 1.5 多道程序执行过程的时间图
第一章 操作系统概论
多道程序设计的特点
多道：即主存中有两道或两道以上的程序，它们都 处于执行的开始点和结束点之间，也就是说，它们 在任一时刻必处于就绪、 运行、 阻塞三种状态之 一。