操作系统原理第一章 绪言
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6
主要内容
1 2 3 4 5 6 7 8 9 绪论 操作系统的组织结构 用户界面 并发处理 资源分配与调度 处理机调度 主存管理 输入/输出管理 文件系统
7
第一章 绪 论
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 存储程序式计算机 操作系统发展历程 操作系统的基本概念 操作系统的基本类型 UNIX操作系统
1.1 存储程序式计算机
存储程序式计算机之前，计算是一种手工计算方式。
计算方案→输入原始数据→第一步计算→记下中间结果→第二步 计算→直到最终结果→结果记录。
著名数学家 Von Neumann 总结了手工操作的规律，提出了 “存储程序式计算机”方案，使计算初步实现了自动化。
自动地计算要求：
1
授课方式和成绩考核
授课时间
1周——12周（48个课时）
授课形式
课堂讲授
成绩考核
平时成绩
考试成绩
30%
70%
2
为什么学习操作系统?
掌握操作系统的基本理论，具备开发核心系统软件的技 能，设计操作系统或者修改现有的系统
掌握并行处理的思想方法，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 操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用到其他 领域 为后继课程打好基础 ——数据库、网络、分布式系统 了解当前流行的实际操作系统的使用方法与实现技术— —UNIX, Linux, Windows
参考教材
现代操作系统 陈向群等译 Windows操作系统原理 操作系统教程 武伟 计算机操作系统教程 周长林 左万历 操作系统教程 孟庆昌 版社 操作系统教程 曾平等 操作系统原理 谢青松 操作系统原理 [美]伯尔；梁洪亮译
Modern Operating System Operating Systems Operating System Concept Applied Operating System Concept
必须使机器可以“看到”计算方案即计算机程序 能够“理解”程序语言的含义并顺序执行指定的操作
可以及时取得初始数据和中间数据，能够自动地输出结果。
9
1.1 存储程序式计算机
存储程序式计算机的结构和特点
存储程序式计算机(Von Neumann计算机)基本部件：CPU + 存储器 + I/O设备。 CPU：解释指令、执行指令、控制操作顺序执行。包括算 术逻辑运算单元（ALU）+ 控制单元。 ALU：算术和逻辑操作的功能单元 + 寄存器。
I/O设备：完成信息的传输。
分存储设备 + 字符设备 + 通信设备 总线（Bus），一般指通过分时复用的方式，将信息以一个或多个源部件 传送到一个或多个目的部件的一组传输线。是电脑中传输数据的公共通道。 每个设备都通过设备控制器与计算机的地址和数据总线相连。
中央处理器CPU 算术逻辑运算单元（ALU） 控制单元
机械工业出版社 机械工业出版社 机械工业出版社 高等教育出版社 西安电子科技大学出
清华大学出版社 人民邮电出版社 清华大学出版社
Andrew S.Tanenbaum William Stallings Abrahan Silberschatz,etc Abrahan Silberschatz,etc
通用寄存器能为功能单元提供操作数，并接收、保存操作 结果。 控制单元：一个程序计数器（PC）+ 一个指令寄存器 （IR）。负责从主存储器提取指令、分析其类型，并产生 信号通知计算机其他部分执行指令所指定的操作。
10
1.1 存储程序式计算机
存储器：计算机存储程序和数据的部件。
主存接口：存储地址寄存器（MAR）+ 存储数据寄存器（MDR）+ 命令 寄存器（CR）。
地址总线 数据总线
主存储器
设备控制器和设备
11
1.1 存储程序式计算机
存储程序式计算机的特点
集中顺序过程控制：即控制部件根据程序对整 个计算机的活动实行集中过程控制，并根据程 序规定的顺序依次执行每一个操作。
集中控制：由CPU集中管理
顺序性：程序计数器控制
过程性：模拟人们手工操作过程
3
操作系统能做什么 ?
操作系统提供一系列服务：
多任务、用户界面 内存管理、内存保护 文件存取、网络 设备控制、硬件控制 错误检测及恢复系统、安全
4
操作系统特点
内容庞杂、涉及面广
负责全部资源管理。与计算机软、硬件及用户都有着 密切的交互
实践性强
与实际运行着的各类操作系统有着密切的联系
12
1.1 存储程序式计算机
3. 计算机系统结构与操作系统的关系
冯.诺依曼型计算机的特点
顺序计算模型 如何解决矛盾 ?
OS采用了一系列软件技术-----多道程序设计技术、 分时技术、资源分配与调度等。
13
并行作业
并行计算模型
冲突
1.2操作系统的发展历程
从1950年至今，操作系统的发展主要经历了如下 几个阶段：
有人工干预 独占性 串行性 问题：人—— 机矛盾
机器 作业在机器上 速度 计算所需时间 1万次/秒 1小时 60万次/秒 1分钟 人工操 操作时间与机器 作时间 有效运行时间之比 3分钟 1 ：20 3分钟 3 ：1
手工操作阶段 —— 无操作系统；
批处理系统 —— 早期批处理（联机、脱机）、执行系 统；
操作系统形成 —— 批处理操作系统、分时操作系统、 实时操作系统； 现代操作系统 —— 个人计算机操作系统、网络操作系 统、分布式操作系统。
14
1.2操作系统的发展历程
1 手工操作阶段
特点：无任何软件，主要元件是电子管，速度慢。由主机、 输入设备、输出设备、控制台组成。
技术发展快（20世纪40年代——至今）
5
来自百度文库
基本目的
介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境 介绍操作系统原理、设计方法和实现技术 介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技 术以及新思想 介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例
培养学生分析问题、解决问题的基本能力，培养 创造型人才
主要内容
1 2 3 4 5 6 7 8 9 绪论 操作系统的组织结构 用户界面 并发处理 资源分配与调度 处理机调度 主存管理 输入/输出管理 文件系统
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第一章 绪 论
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 存储程序式计算机 操作系统发展历程 操作系统的基本概念 操作系统的基本类型 UNIX操作系统
1.1 存储程序式计算机
存储程序式计算机之前，计算是一种手工计算方式。
计算方案→输入原始数据→第一步计算→记下中间结果→第二步 计算→直到最终结果→结果记录。
著名数学家 Von Neumann 总结了手工操作的规律，提出了 “存储程序式计算机”方案，使计算初步实现了自动化。
自动地计算要求：
1
授课方式和成绩考核
授课时间
1周——12周（48个课时）
授课形式
课堂讲授
成绩考核
平时成绩
考试成绩
30%
70%
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为什么学习操作系统?
掌握操作系统的基本理论，具备开发核心系统软件的技 能，设计操作系统或者修改现有的系统
掌握并行处理的思想方法，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 操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用到其他 领域 为后继课程打好基础 ——数据库、网络、分布式系统 了解当前流行的实际操作系统的使用方法与实现技术— —UNIX, Linux, Windows
参考教材
现代操作系统 陈向群等译 Windows操作系统原理 操作系统教程 武伟 计算机操作系统教程 周长林 左万历 操作系统教程 孟庆昌 版社 操作系统教程 曾平等 操作系统原理 谢青松 操作系统原理 [美]伯尔；梁洪亮译
Modern Operating System Operating Systems Operating System Concept Applied Operating System Concept
必须使机器可以“看到”计算方案即计算机程序 能够“理解”程序语言的含义并顺序执行指定的操作
可以及时取得初始数据和中间数据，能够自动地输出结果。
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1.1 存储程序式计算机
存储程序式计算机的结构和特点
存储程序式计算机(Von Neumann计算机)基本部件：CPU + 存储器 + I/O设备。 CPU：解释指令、执行指令、控制操作顺序执行。包括算 术逻辑运算单元（ALU）+ 控制单元。 ALU：算术和逻辑操作的功能单元 + 寄存器。
I/O设备：完成信息的传输。
分存储设备 + 字符设备 + 通信设备 总线（Bus），一般指通过分时复用的方式，将信息以一个或多个源部件 传送到一个或多个目的部件的一组传输线。是电脑中传输数据的公共通道。 每个设备都通过设备控制器与计算机的地址和数据总线相连。
中央处理器CPU 算术逻辑运算单元（ALU） 控制单元
机械工业出版社 机械工业出版社 机械工业出版社 高等教育出版社 西安电子科技大学出
清华大学出版社 人民邮电出版社 清华大学出版社
Andrew S.Tanenbaum William Stallings Abrahan Silberschatz,etc Abrahan Silberschatz,etc
通用寄存器能为功能单元提供操作数，并接收、保存操作 结果。 控制单元：一个程序计数器（PC）+ 一个指令寄存器 （IR）。负责从主存储器提取指令、分析其类型，并产生 信号通知计算机其他部分执行指令所指定的操作。
10
1.1 存储程序式计算机
存储器：计算机存储程序和数据的部件。
主存接口：存储地址寄存器（MAR）+ 存储数据寄存器（MDR）+ 命令 寄存器（CR）。
地址总线 数据总线
主存储器
设备控制器和设备
11
1.1 存储程序式计算机
存储程序式计算机的特点
集中顺序过程控制：即控制部件根据程序对整 个计算机的活动实行集中过程控制，并根据程 序规定的顺序依次执行每一个操作。
集中控制：由CPU集中管理
顺序性：程序计数器控制
过程性：模拟人们手工操作过程
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操作系统能做什么 ?
操作系统提供一系列服务：
多任务、用户界面 内存管理、内存保护 文件存取、网络 设备控制、硬件控制 错误检测及恢复系统、安全
4
操作系统特点
内容庞杂、涉及面广
负责全部资源管理。与计算机软、硬件及用户都有着 密切的交互
实践性强
与实际运行着的各类操作系统有着密切的联系
12
1.1 存储程序式计算机
3. 计算机系统结构与操作系统的关系
冯.诺依曼型计算机的特点
顺序计算模型 如何解决矛盾 ?
OS采用了一系列软件技术-----多道程序设计技术、 分时技术、资源分配与调度等。
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并行作业
并行计算模型
冲突
1.2操作系统的发展历程
从1950年至今，操作系统的发展主要经历了如下 几个阶段：
有人工干预 独占性 串行性 问题：人—— 机矛盾
机器 作业在机器上 速度 计算所需时间 1万次/秒 1小时 60万次/秒 1分钟 人工操 操作时间与机器 作时间 有效运行时间之比 3分钟 1 ：20 3分钟 3 ：1
手工操作阶段 —— 无操作系统；
批处理系统 —— 早期批处理（联机、脱机）、执行系 统；
操作系统形成 —— 批处理操作系统、分时操作系统、 实时操作系统； 现代操作系统 —— 个人计算机操作系统、网络操作系 统、分布式操作系统。
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1.2操作系统的发展历程
1 手工操作阶段
特点：无任何软件，主要元件是电子管，速度慢。由主机、 输入设备、输出设备、控制台组成。
技术发展快（20世纪40年代——至今）
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来自百度文库
基本目的
介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境 介绍操作系统原理、设计方法和实现技术 介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技 术以及新思想 介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例
培养学生分析问题、解决问题的基本能力，培养 创造型人才