华中科技大学操作系统课件全集
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华中科技大学 操作系统课件【Chapter6】许 毅 平
调度方式：可抢占策略 应用：用于进程调度，特别适用于分时系统
时间片长度的确定
时间片长度变化的影响 过长－>退化为FIFO算法，进程在一个时间片内都执行 完，响应时间长。 过短－>用户的一次请求需要多个时间片才能处理完， 上下文切换次数增加，响应时间长。 对响应时间的要求： T(响应时间)=N(进程数目)*q(时间片) 时间片长度的影响因素： 就绪进程的数目：数目越多，时间片越小（当响应时间 一定时） 系统的处理能力：应当使用户输入通常在一个时间片内 能处理完，否则使响应时间，平均周转时间和平均带权 周转时间延长。
最短进程优先调度算法
原则：从就绪队列中挑选所需运行时间最短的进程进
入主存运行。
调度方式：“非抢占”策略。 “ 应用：不适用于分时系统 优点：
比FCFS改善平均周转时间和平均带权周转时间，
缺点：
对长作业非常不利，可能长时间得不到执行； 未能依据作业的紧迫程度来划分执行的优先级； 难以准确估计作业的执行时间，从而影响调度性能。
第六章 多处理器系统和处理器管理
掌握
多处理器分类 调度的层次 调度算法的性能评价 各种调度算法的基本思想
了解
多处理器硬件组织结构 Windows2000/XP的调度思想
无论是在操作系统控制下执行的程序， 还是操作系统程序自己，都最终是要在 处理器上执行，以便实现其功能。计算 机系统的核心是中央处理器。 如果一个计算机系统只包括一个中央处 理器，称之为单处理器系统。 如果有多个中央处理器，则称之为多处 理器系统。
处理机调度的层次
New
it dm A
Suspend
Ready Suspend Event Occurs
Activate
计算机组成原理(华科)chap.ppt
5)系统总线
计算机内各大部件之间的连接部件。
2. 冯诺依曼计算机的体系结构
由五大部分组成; 基本原理：存储程序和程序控制;
④
①
③
②
③ ③
⑤ ③
计算机的大体工作过程可描述如下： ① 通过输入设备将解题程序和数据送入主存。(存储程序)
② 控制器从主存中逐条取出程序的指令，并控制实现指令功能。 ③ 在指令功能实现过程中，由运算器完成对数据的运算处理。 ④ 将运算结果送主存。 ⑤ 通过输出设备反馈程序运行结果。
四、计算机系统的层次结构
1、五级结构，不同的级面向不同的用户对象， 采用不同的 方法和不同的设计工具进行各级程序设计。
2、分级的好处：有利于系统结构的优化，单级的修改只 需 要修改相邻级的接口或相邻级，不会影响其它级。
3、各级的说明：
5 4 3 2 1
高级语言级
编译程序
•第1、2级由硬件实现，3~5级由软件实
第一章
计算机系统概论
本章主要知识点：
•计算机硬件系统由哪几部分构成、各有何作用？
•冯诺依曼计算机的工作原理
•计算机系统的层次结构
•透明性概念
•固件
•计算机系统的性能评价
一、计算机系统的概念
1、计算机系统的构成：硬件+软件构成的复杂的自动化设备，由 多层次结构构成。 •硬件：由有形的电子器件构成,如运算器、控制器、存储器等 •软件：为了方便用户使用计算机而编制的各种程序。
现，称为虚拟机。
•第1微程序设计级，用户只能用微指令 编写程序，并由计算机硬件直接执行。
汇编语言级
汇编程序
采用硬布线的计算机没有该级。
•第2级一般机器级，(称传统机器级)用机
华中科技大学操作系统讲稿系列第一章绪论
响应时间： 指用户发出命令，到系统完成用户命令所需的时间。
批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统
没有 秒级(一般情况） 微秒级 甚至更小（经典说法） 系统满足用户时限（deadline)的 要求 (现代）
2019/11/1
华中科技大学计算机学院 李
20
胜利
1.2 操作系统的形成和发展
5. 实时操作系统(real-time OS)
2019/11/1
华中科技大学计算机学院 李
25
胜利
1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统 (二） 网络的构成
主机:
主机是组成网络的独立自主的 计算机系统，用于运行用户程序 ( 即 应 用 程 序 ), 也 有 些 文 献 把 它
称为末端系统ES(End System)。
2019/11/1
2019/11/1
华中科技大学计算机学院 李
22
胜利
1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统
2019/11/1
华中科技大学计算机学院 李
23
胜利
1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统
(一) 计算机网络概念 a. 计算机网络的概念 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物,是互连起
28
胜利
1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统
(三）网络操作系统
网络协议：
网络协议是网络中各主机（HOST）之间传递信息的规则的集合。如国际 标准化组织ISO/OSI七层网络结构协议、TCP/IP协议等。
网络操作系统:
在通常的操作系统中增加了实现网络低层协议（一般到传送 层）功能和网络设备管理功能的操作系统。如UNIX、LINUX, WINDOWS NT都是网络操作系统。
批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统
没有 秒级(一般情况） 微秒级 甚至更小（经典说法） 系统满足用户时限（deadline)的 要求 (现代）
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1.2 操作系统的形成和发展
5. 实时操作系统(real-time OS)
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1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统 (二） 网络的构成
主机:
主机是组成网络的独立自主的 计算机系统，用于运行用户程序 ( 即 应 用 程 序 ), 也 有 些 文 献 把 它
称为末端系统ES(End System)。
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1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统
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1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统
(一) 计算机网络概念 a. 计算机网络的概念 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物,是互连起
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胜利
1.2 操作系统的形成和发展 6.网络操作系统
(三）网络操作系统
网络协议：
网络协议是网络中各主机（HOST）之间传递信息的规则的集合。如国际 标准化组织ISO/OSI七层网络结构协议、TCP/IP协议等。
网络操作系统:
在通常的操作系统中增加了实现网络低层协议（一般到传送 层）功能和网络设备管理功能的操作系统。如UNIX、LINUX, WINDOWS NT都是网络操作系统。
电子课件-《数控铣床加工中心编程与操作(华中系统)》-A02-9479 2-2
第二章 数控铣床/加工中心的基本操作
5．主轴的相关功能
（1）按一下主轴正转按键，指示灯亮，主电动机以机床参 数设定的转速正转。
（2）按一下主轴反转按键，指示灯亮，主电动机以机床参 数设定的转速反转。
（3）按一下主轴停止按键，指示灯亮，主电动机停止运转。 （4）在手动方式下，当主轴制动无效时，按一下主轴定向 按键，主轴立即执行主轴定向功能。定向完成后按键内指示灯 亮，主轴准确停止在某一固定位置 （5）按压主轴修调右侧的“100%”按键，主轴修调倍率被 置为100%；按一下“+”按键，主轴修调倍率递增5% ；按一下 “-”按键，主轴修调倍率递减5%。
2．当前位置显示
（1）坐标系选择 在如图a所示的显示方式菜单下，按F8键，出现如图b所示 坐标系选择菜单。按相应的按键即进入相应的坐标系窗口界面。
a）显示方式菜单
b）坐标系选择菜单
第二章 数控铣床/加工中心的基本操作
（2）位置值类型选择 在如图a所示的显示方式菜单下，按F7键，出现如图b所示
显示值选择菜单。
选择加工程序界面
（3）再次按下F1键，弹出如图所示的选择运行程序子菜单。
选择运行程序子菜单
第二章 数控铣床/加工中心的基本操作
（4）按下F1键，进入如图所示程序列表界面，用“▲”和 “▼”键选中想要运行的文件名。
第二章 数控铣床/加工中心的基本操作
（5）按下“循环启动”，文件开始自动运行，自动运行界面 如图所示。
4．超程解除
在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，其作用是防止伺服 机构碰撞而损坏。每当伺服机构碰到行程极限开关时，就会出现 超程报警，其解除方法如下：
（1）松开急停按钮置，工作方式选择“手动”或“手摇”方式。 （2）按住超程解除按键控制器不松开，暂时忽略超程的紧急情 况。 （3）在手动（手摇）方式下使该轴向相反方向退出超程状态。 （4）松开超程解除按键。
操作系统原理6 华中科技大学
6.2.4 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法 短作业优先调度算法：
15
短作业优先调度算法考虑作业的运行时间，每次 总是选择一个运行时间最小的作业调入内存（ 系统）.
在一般情况下这种调度算法比先来先服务调度算法的效率要高一 些。实现相对先来先服务调度算法要困难些，如果作业的到来顺 序及运行时间不合适，会出现饿死现象，例如，系统中有一个运 行时间很长的作业JN，和几个运行时间小的作业，然后，不断地 有运行时间小于JN的作业的到来，这样，作业JN就得不可调度而 饿死。另外，作业运行的估计时间也有问题。
37
6.4 UNIX系统的进程调度
6.4.1 UNIX调度算法 我们从调度算法、调度时机、调度程序三个方面来分析 UNIX系统的进程调度。 一、调度算法 UNIX 系统采用优先数调度算法，每个进程有一个进 程优先数，p_pri是proc结构中的一个变量，其取值范 围是－ 127 ～ 127 ，其值越小，进程的优先级越高（即 ，调度程序总是从就绪状态的进程中选择一个优先数 最小的进程占用CPU）。
6.3.3 调度方式（略）
28
6.3.4 调度用的进程状态变迁图
29
在这个图中新创建的进 程进入低优就绪状态， 一个运行进程因时间片 到（实际上是计算量大 的进程）而转换成低优 就绪；进程因等待 I/O 完成而转换高优就绪.
6.3.4 调度用的进程状态变迁图
30
调度程序首先看高优就绪 进程队列是否为空，若不 为空，则从高优就绪进程 中选择一个进程占用CPU ，否则，从低优就绪队列 中选择。 这种调度效果是 能充分地利用系统资源。 为什么？
6.3.5 进程优先数调度算法 动态进程优先数： 系统在运行的过程中，根据系统的设计目标，不断 地调整进程的优先数，这种方法的优点是能比较客 观地反映进程的实际情况和保证达到系统设计目标 。
华中科技大学 操作系统课件【Chapter5】许 毅 平
若程序错写成： while(誊抄未完成） { cobegin copy; put; get; coend }
初始状态： f=(R1,R2,...,Rn) s=() t=() g=() 首先顺序执行了一次 get(s,f), copy(t,s) put(g,t) f=(R1,R2,...,Rn) s=(R1),t=(R1),g=(R1)
第五章 并行性：互斥和同步
为了充分利用计算机各部分的能力， 使之并行运行以提高计算机系统的效率 和性能，计算机界一直在坚持不懈地、 不遗余力地发展并行技术。近几十年来， 随着多道程序设计、多处理器系统、分 布式处理系统技术的发展，操作系统的 并行技术不断完善。
掌握
程序顺序执行和并行执行的含义和特点 并行执行的表示方法 临界段的定义、目的、设计原则 同步和互斥的含义、实现方式 信号量机制：信号量定义、物理意义、信号量 的使用（互斥、同步、生产者/消费者， 阅读者 /写入者等）。 进程通信
<a>: flag[i] := true <b>: while flag[j] do skip
中断屏蔽法
禁止一切中断发生。 单CPU中，引起进程切换的唯一原因是中 断，故单CPU下可行。 缺点：
代价高，影响并发性 不安全，将禁止一切中断权利给了普通用户。 局限性：不适合多CPU，一个进程只能禁止本 CPU的中断。
P Q 并行执行区 R
程序并行性的表示之一：有向图
S
S
S
F
F
F
程序并行性的表示之二：并行语言
并行语言：并行PASCAL，CSP/K语言，MODULA语言， 扩充的Ada等. 并行语句记号: cobegin S1;S2;S3;...;SN coend; Si(i=1,2,3,...,n)表示n个语句（程序段），这n个语 句用cobegin和coend括起来表示这n个语句是可以并 发执行的。co是concurrent的头两个字符。 有的书用parbegin和parend表示。 Si: 简单语句，复合语句，并行语句。 编译程序为每个并行语句Si设置一个进程。
华中科技大学单片机原理第1章PPT课件
– 1988年，外部数据总线宽度为8 位的8098单 片机；
– 1989年，增强型CMOS单片机80C196KC系 列，增加了外设事务服务器(PTS) ，大大改 进了I/O 处理能力 ；
– 1991年，适于电机控制的单片机80C196MC， 用PTS 处理几乎所有的I/O 操作。
6
§1.3 MCS—96系列单片机的分类
§1 MCS—96系列单片机概述
主要内容
✓ 单片机简介 ✓ 单片机发展概况 ✓ MCS—96系列单片机的分类 ✓ 各型号之间的区别 ✓ MCS—96系列单片机的应用 ✓ 基本结构框图 ✓ 内部定时 ✓ 外设概况 ✓ 封装及引脚 ✓ 复位 ✓ 芯片配置寄存器
1
§1.1单片机简介
定义： 它是在一块芯片上集成了中央处理器
= 1(高电平)时使用片内ROM； – ALE/ADV(输出)：地址锁存允许(ALE)或地址有效(ADV)信号。
仅在外部存储器访问期间有效，主要提供锁存信号分离出地 址/BHE/WRH：高字节允许或写外部存储器的高字节。 – INST：取指信号。在外部取指的整个周期内输出为
87C196KB 87C196KC 87C196KD
11
§1.4 各型号之间的区别
8096BH与8096-90之间的区别 – 8096BH的A/D转换器中增加了采样保持寄存 器并将采样速度提高。8096-90的A/D转换时 间为168个状态周期，而8096BH的A/D转换 时间为88个状态周期。 – 总线宽度与总线控制 – 内部READY控制逻辑 – ROM/EPROM加密
– 增加了时钟故障功能 – 增加了6个中断源和8个中断矢量 – 增加了6条新指令
PUSHA POPA IDLPD CMPL BMOV DJNZW – 中断响应速度提高一倍
– 1989年，增强型CMOS单片机80C196KC系 列，增加了外设事务服务器(PTS) ，大大改 进了I/O 处理能力 ；
– 1991年，适于电机控制的单片机80C196MC， 用PTS 处理几乎所有的I/O 操作。
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§1.3 MCS—96系列单片机的分类
§1 MCS—96系列单片机概述
主要内容
✓ 单片机简介 ✓ 单片机发展概况 ✓ MCS—96系列单片机的分类 ✓ 各型号之间的区别 ✓ MCS—96系列单片机的应用 ✓ 基本结构框图 ✓ 内部定时 ✓ 外设概况 ✓ 封装及引脚 ✓ 复位 ✓ 芯片配置寄存器
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§1.1单片机简介
定义： 它是在一块芯片上集成了中央处理器
= 1(高电平)时使用片内ROM； – ALE/ADV(输出)：地址锁存允许(ALE)或地址有效(ADV)信号。
仅在外部存储器访问期间有效，主要提供锁存信号分离出地 址/BHE/WRH：高字节允许或写外部存储器的高字节。 – INST：取指信号。在外部取指的整个周期内输出为
87C196KB 87C196KC 87C196KD
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§1.4 各型号之间的区别
8096BH与8096-90之间的区别 – 8096BH的A/D转换器中增加了采样保持寄存 器并将采样速度提高。8096-90的A/D转换时 间为168个状态周期，而8096BH的A/D转换 时间为88个状态周期。 – 总线宽度与总线控制 – 内部READY控制逻辑 – ROM/EPROM加密
– 增加了时钟故障功能 – 增加了6个中断源和8个中断矢量 – 增加了6条新指令
PUSHA POPA IDLPD CMPL BMOV DJNZW – 中断响应速度提高一倍
华中科技大学 操作系统课件【Chapter7】许 毅 平
安全序列：P2,P1,P3
多资源银行家算法
■ 实际系统中可能有多种资源，每类资源 有不同的个数
■ 多资源银行家算法中定义了
■ 分配矩阵 ■ 请求矩阵 ■ 请求向量 ■ 可用资源向量（剩余资源向量）
多资源银行家算法
总的资源E、已分配资源P、剩余资源A
多资源银行家算法
■ 查找右边矩阵是否有一行，其未被满足的设 备数均小于或等于向量A。如果找不到，则系 统将死锁，因为任何进程都无法运行结束
问，如果此时p0请求（0，2，0），P1请求（1，0， 2），P4请求（3，3，0），应满足哪个？
ABC P0 0 1 0 P1 2 0 0 P2 3 0 2 P3 2 1 1 P4 0 0 2
ABC P0 7 4 3 P1 1 2 2 P2 6 0 0 P3 0 1 1 P4 4 3 1
分析：可知： E＝（10，5，7）， P＝（7，2，5），A＝（3，3，2）
1、T0时刻的安全性：
利用安全性算法对T0时刻的资源情况进行分析，可知，如果所有 进程按其最大需求请求时，T0时刻存在一个安全序列 {P1,P3,P4,P2,P0}，故系统安全,考察p0,p1,p4的请求矩阵，找出 最小的距离。
2、P1请求资源：
1 P1请求(1,0,2)小于P1的需求(1,2,2),且小于系统剩余A，因此 可以分配
第七章 死锁
■ 掌握
■ 死锁的基本概念 ■ 死锁的必要条件 ■ 死锁的预防 ■ 死锁的避免（单资源银行家算法）
■ 了解
■ 死锁的检测和恢复
7.1 死锁问题的提出
■ 死锁定义：死锁是指系统中的一组进 程，由于竞争系统资源或由于彼此通 信而永远阻塞，称这些进程处于死锁 状态。
■ 死锁的产生是与资源分配策略和并发 进程执行的速度有关
华中科技大学计算机组成原理课件
3
计算机分类
数字计算机与模拟计算机的主要区别
4
计算机分类
电子模拟计算机
计算机
电子数字计算机
通用计算机
专用计算机
超 级 计 算 机
5
大 型 机
服 务 器
工 作 站
微 型 机
单 片 机
计算机的性能指标 (1)
吞吐量: 表征一台计算机在某一时间间隔内能 够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S）。
The first programmer Ada Augusta
ada描述了差分机如何进行编 程，最早给出计算机程序设计 的许多想法。
讨论预言了通用计算机的作用， 控制卡、数据卡、操作卡 提出了存储位置或地址的想法 “循环”(looping)的概念 三角函数和级数相乘程序、贝 努利函数程序
FLOPS: floating-point operations per second 即“每秒浮点运算次数”，“每秒峰值速度” FLOPS是基于操作而非指令的，只能用来衡量机器浮点操作的性能，而不能 体现机器的整体性能。 一個 MFLOPS (megaFLOPS) 等於每秒100萬 (=106) 次的浮點運算， 一個 GFLOPS (gigaFLOPS) 等於每秒10億 (=109) 次的浮點運算， 一個 TFLOPS (teraFLOPS) 等於每秒1万亿 (=1012) 次的浮點運算，
23
1805 -Jacquard自动提花机
编程序？？？
24
程序控制思想的萌芽
如何将人的思想传送给机器，让机器按人的 意志自动执行。
1725年，法国纺织机械师B.• ouchon发明 B 利用穿孔纸带控制印花的方法 1805 J.Jacquard 发明采用穿孔卡片的自 动提花机 编程序＝编织花布
第一章 绪论华科版操作系统PPT教学课件
• 执行系统：由于中断和通道方式的出现， 一台计算机下可配置多种不同的输入 （键盘、鼠标、触摸屏……）设备和输 出（显示器、打印机）设备。
• 与这些设备相配套的有一系列的I/O程序， 这时需要有一个执行系统管理这些I/O程 序。执行系统由此而来，以实现I/O设备 与CPU的并行工作。
2020/12/11
2020/12/11
7
计算机系统组成
硬件
中央处理器（CPU）—运算器、控制器
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）
其他设备（MODEM、通信口） 系统软件（操作系统、编译程序、TC、数据库管理系统 软件 应用软件（网络浏览器、游戏、用户自己开发的系统等
17
操作系统的形成和发展
• 执行系统：监督程序解决手工阶段的第1， 2个问题，第3个问题仍未解决。执行系统 由此解决监督程序。
• 手工阶段的三大问题：
1. 由人直接判断计算机资源是否可用 2. 由人装载数据和程序 3. 由人自行获取程序的当前状态，控制程序运行
和退出程序。
2020/12/11
18
操作系统的形成和发展
输入
程序
输出
2020/12/11
5
存储程序式计算机
• 第三个问题：程序在计算机系统里面是 如何执行的？（或者说，程序是通过一 种什么样的方式完成信息的处理过程？）
2020/12/11
6
存储程序式计算机
• 冯·诺依曼式计算机是真正具备自动处理 信息能力的计算机。（图1.1）
• 特点：程序按顺序存储并按顺序执行。
• 特点：主机与卫星机并行工作 •优点：实现了CPU运行与I/O设备的并发操作，提高了系统的利
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➢ 包括中央处理器、通道、存储器和I/O设备； ➢ 采用双总线结构（I/O总线、存储总线）； ➢ 以存储器为中心。
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操作系统做什么？
华中科技大学操作系统课件全集
➢ 用户告诉操作系统执行hello程序 ➢ 操作系统找到该程序，检查其类型 ➢检查程序首部，找出正文和数据的地址 ➢文件系统找到第一个磁盘块 ➢父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 ➢操作系统需要将执行文件映射到进程结构 ➢操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处 ➢程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 ➢操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入， 继 续执行 ➢更多的缺页中断，读入更多的页面 ➢程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串
操作系统原理
华中科技大学操作系统课件全集
教材：
屠祁，屠立德，操作系统基础(第三版)，清华大学出版社
参考教材：
王素华，操作系统教程，人民邮电出版社 庞丽萍，操作系统原理，华中科技大学出版 周长林，左万历，计算机操作系统教程，高等教育出版
社 陈向群，杨芙清，操作系统教程，北京大学出版社 尤晋元、史美林等，Windows 操作系统原理，机械工业
▪ 通过这些接口，可达到：
方便快捷：由于提供了便利的输入输出，用户能方便快 捷地使用计算机；
安全可靠：由于规定了用户的接口，能发现并处理各种 错误，使用户能安全可靠地使用计算机。
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OS的功能和作用（1）
2、作为计算机系统资源的管理者：
资源：CPU、存储器、I/O设备、信息（数据和程 序）；
注意学习方式的变换
教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容
整理笔记相当重要 不能只通过PowerPoint来复习课程
善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案
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课程主要内容介绍
1、操作系统概述（包括第一章、第二章） 2、进程管理 3、线程管理 4、并行性：同步和互斥 5、处理器管理 6、死锁 7、存储管理（包括实存和虚存管理） 8、设备管理 9、文件系统
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➢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 ➢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 ➢你在屏幕上看到华中h科e技l大lo学操w作o系r统ld课件全集
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第一章 绪论
掌握： OS的定义、功能和作用； 多道程序系统的特点； 影响OS发展的关键技术和思想:
假脱机技术 中断技术和通道技术 多道程序设计思想 了解： OS的发展历史、分类、常见的操作系统
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1.1 什么是操作系统
1.1.1 计算机系统组成 1.1.2 操作系统的定义 1.1.3 操作系统的功能和作用 1.1.4 操作系统的特性
线路： ❖ 直接：与低速I/O设备； ❖ 经由存储器：与高速I/O设备，防止CPU处理不过来 。
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CPU 存储器
I/O设备
I/O设备
以总线为核心
华中科技大学操作系统课件全集
华中科技大学操作系统课件全集
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计算机典型组织（2）
（2）大小型计算机的硬件组织 ：
计算机系统的层次与虚拟机（1）
调试程序 编译程序
存 储 管 理
人 应用程序 装入程序 汇编程序
操作系统
处 理 机 管 理
设 备 管 理
编辑程序 装配程序
信 息 管 理
裸机
大多数用户并 不欢迎裸机这 种环境。
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计算机系统的层次与虚拟机（2）
结论：
➢ 下层是上层的基础；上层是下层功能的扩展； ➢ 软件是在硬件基础上对硬件性能的扩充和完
善。 ➢ 操作系统是对硬件的第一次扩充，是其他集
计算机系统的层次与虚拟机（3）
裸机＋软件＝功能更强的机器＝虚拟机
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1.1.2 操作系统的定义
没有普遍接受的定义，由于:
内涵不断变化； 不同角度作用不一样（资源管理者、一般用
户）。
计算机硬件组织结构
早期以处理器为中心的组织结构 现代以存储器为中心的组织结构
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计算机典型组织（1）
（1）微型计算机的典型组织：
➢ 包括CPU、I/O设备、存储器。 ➢ 单总线结构，以总线为纽带。 ➢ 总线分为地址总线和数据总线，通过地址总线选设备，
通过数据总线传递控制信息、状态信息和数据信息； ➢ 同一时间，总线只能为一对设备所占用； ➢ 由于CPU与I/O设备间的速度匹配问题，采用两种数据流
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1.1.1计算机系统组成
计算机系统
软件
应用软件 系统软件
编辑软件，编译软件 操作系统
硬件及固件（裸机）
硬件：指计算机物理装置本身，可以是电子的、 电的、磁的、机械的、光的元件或装置。 软件：指计算机系统中的所有软件。
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计算机硬件
中央处理器（运算器和控制器） 输入输出处理器 存储器 输入输出设备
通常的定义：用以控制和管理系统资源， 方便用户使用计算机的程序集合。
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1.1.3 OS的功能和作用（1）
1、作为用户与计算机硬件系统间的接口：
▪ 操作系统提供两种接口：
系统命令：供用户用于组织和控制自己的作业运行。命 令行、菜单式或GUI"联机"；命令脚本"脱机"
编程接口：供用户程序和系统程序调用操作系统功能。 系统调用和高级语言库函数；
出版社
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课程要求
作业和出勤：10% 上机实验：10% 考试：80%
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操作系统课程特点
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
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操作系统做什么？
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➢ 用户告诉操作系统执行hello程序 ➢ 操作系统找到该程序，检查其类型 ➢检查程序首部，找出正文和数据的地址 ➢文件系统找到第一个磁盘块 ➢父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 ➢操作系统需要将执行文件映射到进程结构 ➢操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处 ➢程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 ➢操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入， 继 续执行 ➢更多的缺页中断，读入更多的页面 ➢程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串
操作系统原理
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教材：
屠祁，屠立德，操作系统基础(第三版)，清华大学出版社
参考教材：
王素华，操作系统教程，人民邮电出版社 庞丽萍，操作系统原理，华中科技大学出版 周长林，左万历，计算机操作系统教程，高等教育出版
社 陈向群，杨芙清，操作系统教程，北京大学出版社 尤晋元、史美林等，Windows 操作系统原理，机械工业
▪ 通过这些接口，可达到：
方便快捷：由于提供了便利的输入输出，用户能方便快 捷地使用计算机；
安全可靠：由于规定了用户的接口，能发现并处理各种 错误，使用户能安全可靠地使用计算机。
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OS的功能和作用（1）
2、作为计算机系统资源的管理者：
资源：CPU、存储器、I/O设备、信息（数据和程 序）；
注意学习方式的变换
教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容
整理笔记相当重要 不能只通过PowerPoint来复习课程
善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案
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课程主要内容介绍
1、操作系统概述（包括第一章、第二章） 2、进程管理 3、线程管理 4、并行性：同步和互斥 5、处理器管理 6、死锁 7、存储管理（包括实存和虚存管理） 8、设备管理 9、文件系统
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➢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 ➢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 ➢你在屏幕上看到华中h科e技l大lo学操w作o系r统ld课件全集
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第一章 绪论
掌握： OS的定义、功能和作用； 多道程序系统的特点； 影响OS发展的关键技术和思想:
假脱机技术 中断技术和通道技术 多道程序设计思想 了解： OS的发展历史、分类、常见的操作系统
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1.1 什么是操作系统
1.1.1 计算机系统组成 1.1.2 操作系统的定义 1.1.3 操作系统的功能和作用 1.1.4 操作系统的特性
线路： ❖ 直接：与低速I/O设备； ❖ 经由存储器：与高速I/O设备，防止CPU处理不过来 。
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CPU 存储器
I/O设备
I/O设备
以总线为核心
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计算机典型组织（2）
（2）大小型计算机的硬件组织 ：
计算机系统的层次与虚拟机（1）
调试程序 编译程序
存 储 管 理
人 应用程序 装入程序 汇编程序
操作系统
处 理 机 管 理
设 备 管 理
编辑程序 装配程序
信 息 管 理
裸机
大多数用户并 不欢迎裸机这 种环境。
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计算机系统的层次与虚拟机（2）
结论：
➢ 下层是上层的基础；上层是下层功能的扩展； ➢ 软件是在硬件基础上对硬件性能的扩充和完
善。 ➢ 操作系统是对硬件的第一次扩充，是其他集
计算机系统的层次与虚拟机（3）
裸机＋软件＝功能更强的机器＝虚拟机
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1.1.2 操作系统的定义
没有普遍接受的定义，由于:
内涵不断变化； 不同角度作用不一样（资源管理者、一般用
户）。
计算机硬件组织结构
早期以处理器为中心的组织结构 现代以存储器为中心的组织结构
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计算机典型组织（1）
（1）微型计算机的典型组织：
➢ 包括CPU、I/O设备、存储器。 ➢ 单总线结构，以总线为纽带。 ➢ 总线分为地址总线和数据总线，通过地址总线选设备，
通过数据总线传递控制信息、状态信息和数据信息； ➢ 同一时间，总线只能为一对设备所占用； ➢ 由于CPU与I/O设备间的速度匹配问题，采用两种数据流
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1.1.1计算机系统组成
计算机系统
软件
应用软件 系统软件
编辑软件，编译软件 操作系统
硬件及固件（裸机）
硬件：指计算机物理装置本身，可以是电子的、 电的、磁的、机械的、光的元件或装置。 软件：指计算机系统中的所有软件。
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计算机硬件
中央处理器（运算器和控制器） 输入输出处理器 存储器 输入输出设备
通常的定义：用以控制和管理系统资源， 方便用户使用计算机的程序集合。
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1.1.3 OS的功能和作用（1）
1、作为用户与计算机硬件系统间的接口：
▪ 操作系统提供两种接口：
系统命令：供用户用于组织和控制自己的作业运行。命 令行、菜单式或GUI"联机"；命令脚本"脱机"
编程接口：供用户程序和系统程序调用操作系统功能。 系统调用和高级语言库函数；
出版社
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课程要求
作业和出勤：10% 上机实验：10% 考试：80%
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操作系统课程特点
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
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