操作系统zxj-1操作系统引论
第1章 操作系统引论
• 具有独占属性的物理设备或一些数据结构都属于临
界资源 • 对临界资源必须互斥地使用
2.同时访问方式
• 具有共享属性的物理设备或可重入码可同时
访问
• 宏观上的同时访问，微观上仍是交替访问的
并发和共享互为存在条件，是 OS 最基本
的特征：资源共享以进程并发为前提；协
调好并发进程对共享资源的访问，才能保证
1.2.3 多道批处理系统
1.基本概念
多道 内存中同时存放多道相互独立的程序 多道程序设计 在内存中同时存放若干道已开始运行且尚 未结束的程序，它们交替运行，共享系统中的 各种硬、软资源，从而使处理机得到充分利用 多道批处理系统 在批处理中采用多道程序设计技术
2.为何引入
提高CPU的利用率 提高内存和设备的利用率 增加系统吞吐量
1）虚拟磁盘技术：通过虚拟磁盘技术将一个 硬盘虚拟为多个硬盘； 2）虚拟存储器技术：利用虚拟存储器技术从 逻辑上扩充物理存储器的容量。
1.3.4 异步性
异步环境：指各并发进程执行起始时间的随机性
和执行速度的独立性
直接制约： 一组异步环境下的并发进程，各自的
执行结果互为对方的执行条件，从而限制各进程执行
I/O软件 物理接口 硬件
屏蔽设备的操作细节，
为用户提供了一组抽象
的I/O设备。
OS是对裸机的首次扩充，加了OS的机器成为虚拟机
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
1.不断提高计算机资源的利用率 2.方便用户
3.器件的不断更新换代
4.体系结构的不断发展
1.2 操作系统的发展过程
操作系统的四个发展阶段
脱机输入技术
为解决低速输入设备与CPU速度不匹配 的问题，可将用户程序和数据，在一台外围 计算机的控制下，预先从低速输入设备输入 到磁带上，当CPU需要这些程序和数据时， 再直接从磁带机高速输入到内存，从而大 大加快了程序的输入过程，减少了CPU等待 输入的时间
操作系统_第一章 操作系统引论
操作系统_第一章操作系统引论在我们日常使用的电脑和各种智能设备中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个幕后的大管家，默默地协调着硬件和软件的资源，为我们提供了一个稳定、高效、便捷的计算环境。
那么，操作系统到底是什么？它是如何工作的？又有哪些重要的功能和特点呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。
首先，我们来谈谈操作系统的定义。
简单来说，操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。
它负责控制和管理计算机的硬件设备，如处理器、内存、硬盘、输入输出设备等，同时为应用程序提供一个稳定、安全、高效的运行环境。
操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：进程管理是操作系统的核心功能之一。
在计算机中，多个程序可以同时运行，而操作系统需要合理地分配处理器资源，让每个程序都能得到适当的执行时间。
它通过进程调度算法，决定哪个进程先执行，哪个进程后执行，以及如何在多个进程之间切换，以确保系统的高效运行。
内存管理也至关重要。
计算机的内存是有限的，而操作系统需要合理地分配和管理内存空间，确保每个程序都能得到所需的内存，并且避免内存泄漏和内存冲突等问题。
它采用了虚拟内存技术，让程序看起来拥有比实际物理内存更大的内存空间。
文件管理是操作系统的另一个重要功能。
它负责管理计算机中的文件和目录，包括文件的创建、删除、读取、写入、存储等操作。
通过文件系统，我们可以方便地组织和管理数据，并且可以对文件进行权限设置，保护数据的安全性。
设备管理则负责管理计算机的各种输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统需要为设备驱动程序提供接口，使得设备能够正常工作，并且能够处理设备的中断和错误情况。
除了以上这些功能，操作系统还提供了用户接口，让用户能够方便地与计算机进行交互。
比如，图形用户界面（GUI）让我们可以通过点击图标和菜单来操作计算机，而命令行界面则适合那些熟悉计算机命令的用户。
接下来，让我们了解一下操作系统的分类。
操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1.2 OS作为接口的示意图
(1) 命令接口。这是指由OS提供了一组联机命令(语 言), 用户可通过键盘输入有关命令, 来直接操纵计算机 系统。
(2) 程序接口。OS提供了一组系统调用, 用户可在 自己的应用程序中通过相应的系统调用, 来操纵计算机。
(1) 用户独占全机。 (2) CPU等待人工操作。
2.脱机输入/输出(Off-Line I/O)
这种脱机I/O方式的主要优点如下: 减少了CPU的空闲时间。 (2) 提高I/O速度。
输 入设 备
图
外 围机
1.3 I/O
脱
机
主机
示 意 图
外 围机
磁盘 输 出设 备
1.2.2 单道批处理系统
1.单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式
从第一台计算机诞生(1946年)到50年代中期的计算机，属 于第一代，这时还未出现OS。这时的计算机操作是由用户(即 程序员)采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统，即由程 序员将事先已穿孔(对应于程序和数据)的纸带(或卡片)装入纸 带输入机(或卡片输入机)，再启动它们将程序和数据输入计算 机， 然后启动计算机运行。当程序运行完毕并取走计算结果后， 才让下一个用户上机。这种人工操作方式有以下两方面的缺点:
3. OS
对于一台完全无软件的计算机系统(即裸机), 即使其功能 再强, 也必定是难于使用的。如果我们在裸机上覆盖上一层 I/O设备管理软件, 用户便可利用它所提供的I/O命令, 来进行 数据输入和打印输出。此时用户所看到的机器, 将是一台比 裸机功能更强、使用更方便的机器。通常把覆盖了软件的机 器称为扩充机器或虚机器。如果我们又在第一层软件上再覆 盖上一层文件管理软件, 则用户可利用该软件提供的文件存 取命令, 来进行文件的存取。此时, 用户所看到的是一台功能 更强的虚机器。如果我们又在文件管理软件上再覆盖一层面 向用户的窗口软件, 则用户便可在窗口环境下方便地使用计 算机, 形成一台功能更强的虚机器。
计算机操作系统-操作系统引论
多道程序设计优点 提高CPU利用率（图1-5） 提高内存和I/O设备利用率 增加了系统吞吐量
特征 多道性、宏观上并行、 微观上串行
多道批处理优点 资源利用率高、系统吞吐率大
缺点 平均周转时间长、无交互能力（怎么办？？）
第一章 操作系统引论
图1－5
第一章 操作系统引论
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统
（第一代计算机）
1. 人工操作方式
如纸带输入机 特点：无任何软件、独占性、独占性、 串行性
缺点： (1) 用户独占全机 (2) CPU等待人工操作
第一章 操作系统引论
1.2.1 无操作系统的计算机系统
人工操作方式缺点：
机器 速度
作业在机器上 人工操 计算所需时间 作时间
1万次/秒 1小时 60万次/秒 1分钟
3分钟 3分钟
操作时间与机器 有效运行时间之比
1 ：20 3 ：1
导致人机矛盾、CPU和I/O设备速度不匹配
第一章 操作系统引论 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式
引入I/O机的概念，解 决CPU和I/O设备
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计
第一章 操作系统引论
教学目的： 掌握操作系统的定义及其基本特性、主
要功能 了解操作系统的发展历史和几种类型的
操作系统 教学难重点： 操作系统的定义 操作系统的基本特征 OS结构设计
操作 文件管理：文件存取、共享和保护
计算机操作系统第一章+操作系统引论
设备驱动程序是操作系统的重要组成部分，它负责与硬件交互，实现设备的控制和管理 功能。同时，设备驱动程序也依赖于操作系统的内核提供的接口和功能。
03 操作系统的结构 与组成
操作系统的结构
层次结构
操作系统可以按照功能和抽象程度的不同，自底向上分为多个层 次。
微内核结构
将操作系统的核心功能模块化，每个模块都是一个独立的进程，通 过消息传递进行通信。
操作系统可靠性保障措施
容错技术
容错技术用于提高操作系统的可靠性，通 过在系统中引入冗余资源来保证系统在出
现故障时仍能正常运行。
入侵检测与防御技术
入侵检测与防御技术用于实时监测和防御 针对操作系统的攻击，保护系统的安全性
。
备份与恢复技术
备份与恢复技术用于在系统出现故障或数 据丢失时恢复系统和数据，保证系统的可 用性。
05 操作系统的性能 评价与优化
操作系统的性能评价
01
响应时间
用户从发出请求到接收到响应所 经过的时间，是评价操作系统性 能的重要指标之一。
吞吐量
02
03
资源利用率
单位时间内系统处理的作业数或 事件数，反映了系统的处理能力 。
系统中各种资源的使用情况，包 括CPU、内存、磁盘等，反映了 系统的资源利用效率。
操作系统负责创建、调度和终止进程，以 及处理进程之间的并发和同步问题。
内存管理
文件系统
操作系统负责管理计算机的内存空间，包 括内存的分配、回收、保护等。
பைடு நூலகம்
操作系统提供文件存储和访问的功能，包 括文件的创建、删除、修改、查找等。
操作系统的服务
系统调用
操作系统提供了一组系统调用接口，供 应用程序使用，以请求操作系统提供服
第一章 操作系统引论
31
操 作 系 统
网络OS和分布式OS的区别
(1) 分布具有各个计算机间相互通讯， 无主从关系；网络有主从关系； (2) 分布式系统资源为所有用户共享；
第 一 章 操 作 系 统 引 论
而网络有限制地共享； (3) 分布式系统对用户是透明的。
32
操 作 系 统
3.微型机(个人）操作系统
计算机在某一时间内为单用户服务,其追求目 标是界面友好，使用方便，丰富的应用软件。
借助于通道和中断技术，输入输出操作可以在中央 处理机控制之下完成。这时，原有的监督程序不仅要负 责调度作业自动运行，而且还要提供输入输出控制功能， 它比原有的监督程序的功能增强了。这个发展了的监督 程序常驻内存，称为执行系统。 20
操 作 系 统
二、 操作系统的完善
1． 多道批处理系统
多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放多 个作业，它们在管理程序控制之下交替执行，共享系统 中的各种资源。 多道程序运行的特征： 1）主存中存放多道程序； 2）宏观上并行； 3）微观上串行。
28
操 作 系 统
三、操作系统的发展
1．网络操作系统
计算机网络是通过通信设备和通信线路将地理上分散的多 个计算机系统相互连接起来，实现信息交换、资源共享、 可互操作和协作处理的系统。 网络环境下的操作系统是网络用户和网络之间的接口， 它除了具有通常操作系统的资源管理功能外，还具有网络 管理、网络通信、网络资源共享、系统安全和多种网络应 用服务的功能。 网络操作系统既要为本机用户提供使用网络资源的手 段，又要为网络用户使用本机资源提供服务。
•错综复杂、纵横交叉： 与硬件有关、与其它软件有关、与用户有关、 讲课过程中往往用到后面的知识。
3
操作系统引论
第一章 操作系统引论 (1) 提高系统资源利用率。在未配置 OS 的计算机系统中， 诸如 CPU 、 I/O 设备等各种资源，都会因它们经常处于空闲状 态而得不到充分利用；内存及外存中所存放的数据太少或者 无序而浪费了大量的存储空间。配置了 OS 之后，可使 CPU 和 I/O设备由于能保持忙碌状态而得到有效的利用，且可使内存 和外存中存放的数据因有序而节省了存储空间。
图1-1 OS作为接口的示意图
第一章 操作系统引论 (1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令接口， 以允许用户通过键盘输入有关命令来取得操作系统的服务，
并控制用户程序的运行。
(2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户可在 自己的应用程序中通过相应的系统调用，来实现与操作系统 的通信，并取得它的服务。 (3) 图形、窗口方式。这是当前使用最为方便、最为广泛
的管理，即：
处理机管理，用于分配和控制处理机； 存储器管理，主要负责内存的分配与回收； I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵； 文件管理，负责文件的存取、共享和保护。 可见，OS的确是计算机系统资源的管理者。事实上，当 今世界上广为流行的一个关于OS作用的观点，正是把OS作为 计算机系统的资源管理者。
的接口，它允许用户通过屏幕上的窗口和图标来实现与操作
系统的通信，并取得它的服务。
第一章 操作系统引论 2．OS作为计算机系统资源的管理者 在一个计算机系统中，通常都含有各种各样的硬件和软
件资源。归纳起来可将资源分为四类：
处理器 存储器 I/O设备 信息(数据和程序)。
第一章 操作系统引论 2．OS作为计算机系统资源的管理者 相应地，OS的主要功能也正是针对这四类资源进行有效
第一章 操作系统引论 (2) 提高系统的吞吐量。 计算机的吞吐量： 计算机系统的吞吐量是指流入，处理和流出系统的信息 的速率。 信息能够多快地输入内存 CPU能够多快地取指令 数据能够多快地从内存取出或存入 所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备 这些步骤中的每一步都关系到主存，因此，系统吞吐量 主要取决于主存的存取周期。 操作系统还可以通过合理地组织计算机的工作流程，而 进一步改善资源的利用率，加速程序的运行，缩短程序的运 行周期，从而提高系统的吞吐量。
1操作系统 - 操作系统引论
操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软
件资源，合理地组织计算工作流程，以及方便用户 使用的程序集合。
17
1.2操作系统的发展过程
1.2.4 分时系统（分享处理器时间） 分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器 和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端， 以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。 分时系统的产生 • 人机交互：随时修改程序 • 共享主机：共享而透明 • 便于用户上机：远程的传输 分时系统实现中的关键问题 • 及时接收和及时处理：直接进入内存，时间片 分时系统的特征 • 多路性、独立性、及时性和交互性。
3
1.1操作系统的目标和作用
1.1.2操作系统的作用
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的管理者 3、实现对计算机资源的抽象
4
1.1操作系统的目标和作用
1.1.2操作系统的作用 1、作为用户与计算机硬件系统之间的接口 • 命令方式 用 户 • 系统调用方式 • 图形、窗口方式 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口 操作系统 计算机硬件
(b ) 四 道 程 序 运 行 情 况
16
1.2操作系统的发展过程
1.2.3多道批处理系统
需解决问题:
处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作 业管理问题
操作系统的形成:
为解决上述问题，在多道程序系统中增设一组软件 以有效加以解决，同时增设方便用户使用计算机的 软件，这样便形成了操作系统。
33
1.5操作系统的结构设计
1.5.1传统的操作系统结构 2、模块化结构OS • OS是采用“模块化程序设计”技术，按其功能划分 为若干个独立的模块，管理相应的功能，同时规定好 各模块之间的接口，以实现其交互，对较大模块又可 按子功能进一步细分下去。 • 优点 – 提高了OS设计的正确性，可理解性和可维护性 – 加速了OS的开发过程 • 缺点： – 模块及接口划分较困难
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第一章 操作系统引论
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语 言)， 用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算 机系统。
(2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户 可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵 计算机。
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图 标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
第一章 操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
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第一章操作系统引论
第一章操作系统引论在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统是那个默默在背后工作，却对我们的体验起着至关重要作用的“幕后英雄”。
那么，操作系统到底是什么？它又是如何影响我们的生活和工作的呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。
操作系统，简单来说，就是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。
它负责协调和控制计算机系统中各种硬件和软件组件的运行，为用户和应用程序提供一个方便、高效、稳定和安全的工作环境。
想象一下，如果我们的电脑没有操作系统，那会是怎样一番混乱的景象？每次我们想要运行一个程序，都需要自己去了解硬件的各种细节，手动配置各种参数，这简直是不可想象的。
而有了操作系统，这一切都变得简单起来。
它就像是一个尽职尽责的管家，把计算机系统中的各种资源管理得井井有条。
操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：首先是处理器管理。
计算机的中央处理器（CPU）是其核心部件，但在同一时间内，只能执行一个程序。
操作系统通过合理地分配 CPU时间，让多个程序能够并发执行，从而提高了 CPU 的利用率和系统的效率。
这就好比在一个繁忙的餐厅里，服务员合理地安排客人的座位，让更多的人能够享受到服务。
其次是内存管理。
内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的地方。
操作系统需要确保不同的程序能够安全、有效地共享内存资源，避免出现内存泄漏和冲突等问题。
它就像一个精明的仓库管理员，合理地安排货物的存放位置，确保仓库的空间得到充分利用，同时货物也能被快速找到和取出。
然后是设备管理。
计算机系统中有各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统要负责管理这些设备的驱动程序，协调它们与 CPU 的工作，使得用户能够方便地使用这些设备。
这就像是一个交通警察，指挥着不同的车辆有序地行驶，确保道路的畅通。
再就是文件管理。
我们在计算机中存储了大量的文件和数据，操作系统需要提供一个有效的文件系统，方便我们对文件进行创建、删除、读取、写入和搜索等操作。
第1章-操作系统引论
操作系统的目标和作用 操作系统的发展过程 操作系统的基本特征 操作系统的主要功能 操作系统的结构设计 **UNIX系统简介 本章作业
OS引论
1.1 操作系统的目标和作用
一、操作系统目的/目标 二、计算机系统组成 三、 操作系统的作用
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OS引论
二、计算机系统组成
待I/O的完成，特别因为I/O设备的低速性，从而使机器的利用率很低。
返回
OS--------Introduction
1.2.4 多道批处理系统
特征：（1）调度性
（2）无序性 （3）多道性
优点：（1）资源的利用率高 （2）系统吞吐量大
缺点：（1）平均周转周期长 （2）无交互能力
需解决问题
处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作业管理问题
多用户多任务：UNIX, Solaris x86, Linux。
返回
OS--------Introduction
六、多处理机操作系统
多处理机系统引入原因 增加系统的吞吐量 节省投资 提高系统的可靠性
多处理机系统的类型 紧密耦合MPS 松散耦合MPS
多处理机操作系统的类型 非对称多处理模式 对称多处理模式
精心设计的，能实现现代OS核心功能的小型内核，它 小而精炼，运行在核心态下，开机后常驻内存，不会因内 存紧张而换出，它为构建通用OS提供了一个重要基础。
微内核的基本功能
进程管理 存储器管理 进程通信管理 I/O设备管理
特点
小而精练 系统的灵活性和可扩充性好 系统的可靠性高 适用于分布式系统
1.2.3 单道批处理系统 用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算
1、工作流程： 机系统所做的全部工作。
操作系统引论
“生成”性 –“可扩充性”表示该操作系统可 灵活地按照用户的需要增加功能 –“可读性”和“可移植性”均表 现操作系统的适应性 安全可靠性 “行业评测性能比较”法
表征操作系统的属性(4)
可测试性 测试程序（Benchmark）有： 中央处理单元（CPU）：每秒百万条指 令MIPS 事件（Event）：每秒处理事务数TPS MIPS是指CPU速度，对于数学运算的 应用项目有重要意义。但对于一般的数 据 处 理 ， 涉 及 输 入 输 出 的 动 作 较 多， TPS测试更为切合实际。
响应比，响应系数： Rp = 作业响应时 间/运行时间（估 计值） 影响因素:CPU速 度，内外存对换， I/O调度，用户数， 时间片，事件优先 权等
Å ´ À ú ¦ í
·Ê ½ » Ö ±» ¥
Ê Ê µ ±
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
ì ¦ µ Ï Ó Ï Ê ý è ¸ û É ±À Ã Ê Ó Â
操作系统的类型
五大类型：
批处理操作系统
（单道批处理系统 、多道程序设计 技术、 多道批处理操作系统）
分时操作系统 实时操作系统 网络操作系统 分布式操作系统
多通道批处理操作系统
单道运行：每次只调一个用户程序进入 内存让它运行 多道程序设计：即在系统内（内存）同 时存放并运行几道相互独立的程序。 多道程序设计的基础：是将运行过程进 一步细化成几个小的步骤，从而实现宏 观上的并行。但从微观上看，内存中的 多道程序轮流地或分时地占用处理机， 交替执行。
知识面：至少记住两句话
知识点：
“五大类型”和“五大功能” 的基本知 识和应用技能
计算机操作系统第1章_操作系统引论
计算机操作系统第1章_操作系统引论在我们日常使用计算机的过程中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一位默默奉献的幕后工作者，协调着计算机硬件和软件之间的各种任务，为我们提供了一个稳定、高效和便捷的计算环境。
那么，究竟什么是操作系统呢？让我们一起来揭开它神秘的面纱。
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。
它负责控制和管理计算机的各种硬件设备，如中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等，同时也为应用软件的运行提供支持和服务。
想象一下，如果没有操作系统，我们使用计算机将会变得异常复杂和困难。
每次使用不同的软件，我们都需要直接与硬件进行交互，了解各种硬件的特性和控制方法，这对于大多数用户来说几乎是不可能完成的任务。
而有了操作系统，它就像是一个万能的“管家”，将复杂的硬件管理工作包揽下来，让我们能够轻松地使用计算机完成各种任务。
操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：首先是进程管理。
进程是指正在运行的程序实例。
操作系统需要合理地分配 CPU 时间给各个进程，以确保它们能够高效地运行，避免出现某个进程独占 CPU 资源导致其他进程无法响应的情况。
这就好比在一个繁忙的办公室里，经理需要合理安排每个员工的工作时间和任务，以保证工作的高效进行。
其次是内存管理。
内存是计算机用于存储数据和程序的重要资源。
操作系统要负责为各个程序分配内存空间，并确保它们不会相互干扰和冲突。
同时，当内存资源不足时，操作系统还需要采取一些策略，如将部分不常用的数据暂时存储到硬盘上，以释放内存空间供其他程序使用。
然后是文件管理。
计算机中的数据通常以文件的形式存储，操作系统负责对文件进行组织、存储、检索和保护。
它提供了一套文件系统，让用户能够方便地创建、删除、修改和读取文件。
设备管理也是操作系统的重要职责之一。
它需要管理各种外部设备，如打印机、扫描仪、网络设备等，为它们提供驱动程序和接口，使得应用软件能够方便地与这些设备进行通信和交互。
第一章 操作系统引论
第一章操作系统引论在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统就像是一个默默工作的幕后英雄，为我们的各种操作提供了稳定、高效的支持。
但你是否真正了解它是什么，又是如何发挥作用的呢？操作系统，简单来说，是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。
它就像是一个大管家，负责协调和分配计算机的各种资源，让计算机的各个部件能够有条不紊地协同工作，以满足用户的需求。
想象一下，如果计算机没有操作系统，那将会是怎样的混乱场景？每次我们要使用某个硬件设备，比如打印机，都需要自己去编写复杂的控制程序；每运行一个新的软件，都要从头开始了解计算机的硬件配置和底层工作原理。
这几乎是不可能完成的任务，而且效率极其低下。
而有了操作系统，这一切都变得简单和便捷。
操作系统的主要功能可以概括为几个方面。
首先是进程管理。
进程就像是计算机里的一个个任务，操作系统要负责合理地安排这些任务的执行顺序和时间，确保它们能够高效地运行，不会出现互相冲突或者抢占资源的情况。
比如，当你同时打开多个程序时，操作系统会根据它们的优先级和资源需求，合理地分配 CPU 时间，让每个程序都能得到及时的处理。
其次是内存管理。
内存是计算机存储数据和程序的地方，操作系统要确保内存的合理分配和使用，防止某个程序占用过多的内存导致其他程序无法正常运行。
它就像一个精明的仓库管理员，知道如何把有限的内存空间分配给不同的需求，并且在程序不再需要时及时回收内存，以便给其他程序使用。
然后是文件管理。
我们在计算机中存储的各种文档、图片、视频等都以文件的形式存在，操作系统要负责对这些文件进行组织、存储和检索。
它为我们提供了一个清晰的文件目录结构，让我们能够方便地找到和操作自己需要的文件。
还有设备管理。
计算机连接着各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等，操作系统要负责管理这些设备的驱动程序，确保它们能够正常工作，并且在多个设备同时请求服务时进行协调。
操作系统还提供了用户接口，让我们能够与计算机进行交互。
操作系统原理 第1章 操作系统引论-精品资料PPT课件
读入一个作业(若系统资源能满足该作业要 求);
17
(5)从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源程 序翻译成目标代码;
(6)连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序 装配成一个可执行程序;
创建、撤消进程，进程状态转换 通过原语或系统调用实现 （2）进程同步 协调进程间的关系 互斥和同步 同步机制 如锁、信号量 （3）进程通信 进程间的信息交换 直接通信和间接通信 （4）进程调度 为进程分配处理机 核心为调度算法
6
2.存储管理
（1）存储分配 为进程分配存储空间 静态分配和动态分配
（2）存储保护 防止程序相互干扰 硬、软件结合实现
第1章 操作系统引论
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
一、操作系统的概念
3
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。
有效：系统效率，资源利用率（如：CPU的充分利用； 内存、外部设备是否忙碌年代末－60年代中）多道程 序系统
单道程序工作示例
20
多道程序工作示例 多道程序运行的特点是: (1) 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。 (2) 宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过 程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。 (3) 微观上串行：实际上，各道程序轮流使用CPU，交替 执行。
操作系统讲义-第一章操作系统引论
缓冲管理
通过缓冲区来匹配设备之间速 度的差异，提高数据传输效率
。
文件管理
文件存储空间的管理
管理文件的存储空间，包括文件的创建、删 除、读写等操作。
文件的读/写Leabharlann 理和保护提供文件的读写接口，并确保文件的安全性 和保密性。
目录管理
提供文件目录结构，方便用户查找和组织文 件。
操作系统讲义-第一 章操作系统引论
目录
• 操作系统概述 • 操作系统的功能 • 操作系统的结构 • 操作系统与用户的接口 • 操作系统的运行环境 • 操作系统引论总结与展望
01
操作系统概述
操作系统的定义
01
是一组控制和管理计算机硬件和 软件资源，合理地对各类作业进 行调度，以及方便用户使用的程 序的集合
02
是计算机系统中最基本的系统软 件，是裸机之上的第一层软件， 是对硬件功能的首次扩充，其他 软件则在操作系统的支持下工作
操作系统的历史与发展
01
02
03
04
第一代计算机（1945-1955）： 真空管和插件板，无操作系统
第二代计算机（1955-1965）： 晶体管和批处理系统，出现操
作系统概念
第三代计算机（1965-1980）： 集成电路和多道程序设计、分 时系统，操作系统开始广泛流
分布式
随着云计算、边缘计算等分布式计算模式的兴起 ，未来操作系统将更加注重分布式系统的设计和 实现，支持大规模并发处理、数据一致性和容错 性等关键特性。
虚拟化
虚拟化技术已经成为现代操作系统的重要组成部 分，未来操作系统将进一步推动虚拟化技术的发 展，实现更高效、更灵活的虚拟化管理，提高资 源利用率和系统安全性。