第1章操作系统概述
第1章 操作系统概述
分时式共享使用。 分时式共享使用。 也就是说用户（进程）占用该资源无需使用一个 也就是说用户（进程） 逻辑上的完整周期。 逻辑上的完整周期。 例如说对处理机的使用， 例如说对处理机的使用，用户程序随时都可以被 剥夺使用CPU，只要运行现场保存好了， 剥夺使用CPU，只要运行现场保存好了，下次该 用户程序再次占用CPU时就可以继续运行 时就可以继续运行。 用户程序再次占用CPU时就可以继续运行。 再例如对磁盘的I 当一个用户（进程） 再例如对磁盘的I／0，当一个用户（进程）让磁 盘执行了一条I 请求后，其他用户（进程） 盘执行了一条I／0请求后，其他用户（进程）又 可向磁盘发出I 请求， 可向磁盘发出I／0请求，系统并不要求某个用户 进程）的几个I （进程）的几个I／0请求之间不能插入其他用户 进程） 请求。 （进程）的I／0请求。
3. 文件管理(file management) 文件管理(file
创建或删除文件 创建或删除目录 提供操作文件和目录的原语 将文件映射到辅存上 在稳定的存储媒介上备份文件
4. 作业管理(job management) 作业管理(job
作业管理的任务就是为用户提供一个使用系 统的良好环境，使用户能有效地组织自己的 工作流程，并使整个系统能高效地运行。
操作系统原理
第1章 操作系统概述
目录
1．1 计算机系统概述 1．2 操作系统的概念 1．3 操作系统的功能 1. 4 操作系统的用户接口 1．5 操作系统的发展历史 1．6 操作系统分类 1．7 研究操作系统的几种观点
1．1 计算机系统概述
1.1.1 计算机的发展与分类 计算机的发展历程 第一代，电子管计算机（1946年~1957年 第一代，电子管计算机（1946年~1957年） 第二代，晶体管计算机（1958年~1964年 第二代，晶体管计算机（1958年~1964年） 第三代，集成电路计算机（1965年~1970年 第三代，集成电路计算机（1965年~1970年） 第四代，大规模集成电路计算机（1971年至今 年至今） 第四代，大规模集成电路计算机（1971年至今） 未来的计算机 光子计算机 生物计算机 量子计算机
操作系统 概念,问答
第一章操作系统概述1操作系统：是管理系统资源，控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。
2操作系统功能：a处理器管理b存储管理c设备管理d文件管理e网络与通信管理f用户接口3操作系统的主要特性：并发性，共享性，异步性并发性：两个或两个以上的活动或时间在同一时间间隔内发生，其实质是对有限的物理资源强行复用，供多用户共享以提高效率并行性：两个或两个以上的活动或事件在同一时刻发生并发性和并行性的关系：并行活动一定是并发的，反之并发活动未必是并行的，并行性是并发性的特例，而并发性是并行性的扩展4多道程序设计基本思想多道程序设计是指允许多个作业同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法，也就是说，主存中多个相互独立的程序处于开始和结束之间，从宏观上看是并行的，多道程序设计都处于运行过程中，但尚未运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用cpu交替地执行，引入多道程序设计技术，可以提高cpu的利用率，充分发挥计算机硬部件的并行性5内核及其属性内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于核心态，具有访问硬件设备和所有主存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序内核的功能：资源抽象，资源分配，资源共享内核的属性：a内核是由中断驱动的b内核是不可抢占的c内核部分程序在屏蔽中断状态下执行d内核可使用特权指令6API，库函数和系统调用第二章处理器管理1特权指令和非特权指令，访管指令，原语特权指令：指仅供内核程序使用的指令，如启动设备，设置时钟，控制中断屏蔽位，清空主存，建立存储键，加载psw等敏感性操作内核能够执行全部指令，应用程序只能使用非特权指令访管指令包括操作码和访管参数两部分，前者表示此指令时访管指令，后者则表示具体的访管要求原语是在管态下执行，完成系统特定功能的过程，其特点是执行过程中不允许被中断。
操作系统第一章详解(考研)精品PPT课件
第一章 操作系统引论
1.1.2 操作系统的作用
1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
OS 处 于 用 户 与 计 算 机 硬 件 系 统 之 间 ， 用 户 通 过 OS来使用计算机系统。或者说，用户在OS帮助下， 能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和 运行自己的程序。
第一章 操作系统引论
(3) 图形、窗口方式：用户通过屏幕上的窗口和 图标来实现与OS的通信，并取得它的服务。（用户 接口）
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
第一章 操作系统引论
2. OS作为计算机系统资源的管理者
计算机系统资源： 硬件：处理器
I/O软 件 物理接口
硬件 虚机器
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
第一章 操作系统引论
3. OS实现了对计算机资源的抽象
同样，可以再覆盖一层用于文件管理的软 件，由它来实现对文件操作的细节，并向 上提供一组对文件进行存取操作的命令， 方便用户对文件进行存取。
由此可见，OS是铺设在计算机硬件上的 多层系统软件，它们不仅增强了系统的功 能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，由 它们实现了对计算机硬件操作的多个层次 的抽象。
第一章 操作系统引论
外围机（卫星机）
外围机：专门用于与I/O设备打交道，完 成面向用户的输入输出（纸带或卡片）， 中间结果暂存在磁带或磁盘上。
第一章 操作系统引论
1.1.1 操作系统的目标
有效性：提高系统资源的利用率；提高系 统的吞吐量（指系统在单位时间内所完成 的总工作量）。
方便性：配置操作系统后可使计算机系统 更容易使用。
《操作系统》教案》课件
《操作系统》教案（第一至第五章）一、教案概述本教案主要针对《操作系统》课程的五个章节进行详细的教学设计，包括教学目标、教学内容、教学方法、教学步骤和教学评价等方面。
通过本教案的学习，学生将掌握操作系统的基本概念、原理和关键技术。
二、教学目标1. 了解操作系统的概念、发展和分类。
2. 掌握操作系统的主要功能和架构。
3. 理解进程管理、内存管理、文件管理和设备管理的基本原理。
4. 学习操作系统的设计方法和实现技术。
三、教学内容第一章：操作系统概述1. 操作系统的概念和发展历程2. 操作系统的目标和功能3. 操作系统的分类和特点第二章：操作系统架构1. 操作系统的主要组件2. 操作系统的层次结构3. 操作系统的接口和API第三章：进程管理1. 进程的概念和特性2. 进程的状态和转换3. 进程调度算法4. 进程同步与互斥5. 死锁与饥饿问题第四章：内存管理1. 内存分配与回收策略2. 内存分页和分段3. 虚拟内存技术4. 页面置换算法5. 内存保护机制第五章：文件管理1. 文件和目录的概念2. 文件系统的组织结构3. 文件存储分配策略4. 文件访问控制5. 磁盘空间管理和文件备份策略四、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和关键技术。
2. 案例分析法：分析实际操作系统案例，加深对原理的理解。
3. 实验法：通过上机实验，巩固理论知识。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队合作能力。
五、教学步骤1. 引导：介绍本章主题，激发学生兴趣。
2. 讲解：详细讲解本章的核心概念和原理。
3. 案例分析：分析实际案例，加深学生对原理的理解。
4. 练习与讨论：布置练习题，组织小组讨论。
5. 总结：对本章内容进行归纳和总结。
六、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况。
2. 练习题：评估学生对知识的掌握程度。
3. 实验报告：评价学生的实践操作能力。
4. 小组讨论报告：评估学生的团队合作和沟通能力。
七、教学资源1. 教材：选用权威、实用的操作系统教材。
第1章 操作系统概述_DOC
第一章 操作系统概述 本章的学习目的是要建立起 ＯＳ 的基本概念。
学生应对以下几个重点、难点问题作认真的学习，切实掌握 ＯＳ 的一些基本概念。
一、ＯＳ的引入和发展 由于 ＯＳ 随着计算机技术和应用需求的不断发展，由简单变为复杂，由低级变为高级，故在学习“ ＯＳ 的引入和发展”时，应对下述几个问题有较清晰的认真： （１） 早期无 ＯＳ 的计算机系统中，存在着所谓的“人机矛盾”和“ ＣＰＵ－Ｉ／Ｏ 设备速度不匹配的矛盾。
”它们对计算机资源的利用率有何严重的影响？ （２） 单道批处理系统中引入了哪些技术，它们是如何解决上述两对矛盾的？ （３） 单道批处理系统还存在哪些不足之处，而多道批处理系统又是通过哪些技术措施来解决这些不足的？ （４） 多道批处理系统还有哪些地方不能满足用户的需求，或者说，是在什么样的需求推动力的作用下，由批处理系统发展为分时系统的？实现分时系统的关键技术是什么？ （５） 上述几种系统还有哪些地方不能满足用户的需求，或者说，是在什么样的需求推动力的作用下由分时系统发展为实时系统的？在学习时还应注意分析和比较分时系统与实时系统的特征。
二、ＯＳ 的基本特征和功能 在多道程序的环境下， ＯＳ 具有四大特征和五大功能。
在学习该问题时，应对下述四个方面的内容有较深入的理解： （１） ＯＳ 的特征。
ＯＳ 具有并发、资源共享、虚拟和异步性四大特征，在学习时应对每种特征的具体含义和形成原因有较清晰的认识。
（２） ＯＳ 四大特征之间的关系。
这四大特征之中，最重要的是并发特征，其他三个特征都是以并发为前提的。
在学习时必须弄清楚并发和资源共享之间的关系，并理解它们是如何导致虚拟和异步性特征的产生。
（３） ＯＳ 的功能。
ＯＳ 具有处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和提供友好的用户接口等五大功能。
在学习时应了解各个功能的主要任务，并必须深入了解处理机管理功能和 ＯＳ 的并发和共享特征之间的关系。
第1章 操作系统概论
操作系统的发展续
由于批处理系统没有人机交互性，后来 又出现了分时系统、实时系统；
近年来又出现了个人计算机操作系统、 网络操作系统、分布式操作系统、嵌入 式操作系统等。
推动操作系统发展的因素主要可归结为：
上没有配置操作系统，人们使用计算机采用手工操作方
式。 用户使用计算机的过程大致如下：
先将程序纸带（或卡片）装入输入机， 然后启动输入机把程序和数据送入计算机， 接着通过控制台开关启动程序运行， 当程序运行完毕，由用户取走纸带和计算结
果。
手工操作方式的特点
手工操作方式的特点：
用户独占计算机资源，资源利用率低 CPU等待人工操作
合理地组织计算机系统的工作流程，以提 高资源利用率并改善系统性能。
研究操作系统的两个观点
从用户观点看：操作系统是用户与计算 机硬件之间的接口。为用户使用计算机 提供服务。
从资源管理观点看：操作系统是计算机 系统资源的管理者。
OS管理的计算机系统资源
操作系统管理的计算机系统软硬件资源包 括：
对数据进行算术运算和逻辑运 算
运算器
存储二进制信息
输入 设备
存储器
输出 设备
控制器
按程序要求控制各功能 部件协调一致工作
将计算机中的二进制转 为用户可识别的信息
计算机系统的层次关系
计算机硬件和软件以及软件的各部分之间形 成了一种层次结构的关系。
操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软 件，是对硬件的首次扩充。它位于硬件与其 它软件之间，是所有其他软件运行的基础。
应用程序 编译程序 编辑程序
操作系统 裸机
计算机操作系统课后答案
计算机操作系统课后答案计算机操作系统课后答案第一章：操作系统概述1.1 操作系统的定义与作用操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供统一的接口和服务。
1.2 操作系统的发展历程操作系统的发展经历了批处理系统、分时系统、实时系统和网络操作系统等阶段，逐步提高了计算机的效率和可靠性。
1.3 操作系统的功能和特点操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等。
其特点包括并发性、共享性、虚拟性和异步性等。
第二章：进程管理2.1 进程的概念和属性进程是程序在执行过程中的一个实例，具有独立的地址空间和执行状态。
2.2 进程的调度算法常见的进程调度算法有先来先服务调度、短作业优先调度、高响应比优先调度和时间片轮转调度等。
2.3 进程同步与通信进程同步是指协调多个进程之间的执行顺序，进程通信是指进程之间的数据交换和共享。
第三章：内存管理3.1 内存管理的基本概念内存管理包括内存的分配和回收，以及地址转换和内存保护等操作。
3.2 内存分配的算法常见的内存分配算法有首次适应、最佳适应和最坏适应等。
3.3 虚拟内存的实现原理虚拟内存通过将主存和辅存进行映射，将不常用的数据和程序置换到辅存中，以提高内存利用率。
第四章：文件管理4.1 文件的概念和组织方式文件是存储在存储介质上的数据集合，文件组织方式包括顺序文件、索引文件和哈希文件等。
4.2 文件共享与保护文件共享是指多个进程可以同时访问同一个文件，文件保护是指对文件进行权限和访问控制。
4.3 文件系统的实现原理文件系统通过文件目录和文件控制块来管理文件和目录的存储和访问。
第五章：设备管理5.1 设备管理的基本概念设备管理包括设备的分配和回收，以及设备的驱动程序和设备控制器等。
5.2 设备独立性和设备分配算法设备独立性是指操作系统对设备的不同类型进行统一管理，设备分配算法有等待队列调度和优先级调度等。
5.3 设备中断和错误处理设备中断是指设备发出的中断信号，操作系统需要及时响应并处理中断。
操作系统复习总结
第一章操作系统概述1.操作系统主要特征是什么？操作系统是控制和管理计算机的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集合。
2.“操作系统是控制硬件的软件”这一说法确切吗？为什么？不正确，因为操作系统不仅仅是控制硬件，同时它还控制计算机的软件。
第二章进程与线程1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程之间的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？①为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。
②为了防止操作系统及其关键的数据结构受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。
对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。
2.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少？就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔进程的运行时间是300ms，切换另一个进程所花费的总时间是10ms，隐刺系统化在进程切换上的时间开销占系统整个时间的比例是：10//(300+10)=3.2%.3.试述线程的特点及其与进程之间的关系。
答：线程是进程内的一个相对独立的运行单元，是操作系统调度和分派的单位。
线程只拥有一点必不可少的资源（一组寄存器和栈），但可以和铜属于一个进程的其他线程共享进程拥有的资源。
关系：1>线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。
一个线程只能在一个进程的地址空间内活动；2>进程资源的拥有者，同一个进程的多个线程共享该进程占有的所有资源；3>处理机分配给进程，线程是系统的调度单位。
1．这种策略一方面照顾了短进程，一个进程如果在100ms运行完毕它将退出系统，更主要的是照顾了I/O量大的进程，进程因I/O进入阻塞队列，当I/O完成后它就进入了高优先级就绪队列，在高优先级就绪队列等待的进程总是优于低优先级就绪队列的进程。
操作系统讲义
操作系统第一章操作系统概述1.1 操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标目标：1. 便利性。
不需要人人都是程序员2. 有效性。
工作协调高效3. 可扩充性。
各自独立进展4. 开放性。
移植和互操作1.1.2 操作系统的作用1. OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来用法计算机系统。
（从用户角度来看，来操纵计算机。
）(1) 指令输入。
形式又分为以下几种：指令行（Command Line Input ）：由OS供应的一组联机指令（语言），用户可通过键盘输入有关指令，来挺直操纵计算机系统。
图形用户界面（GUI ）：用户通过显示设备上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
自然输入方式（NUI ）：用户通过语音识别输入来操纵计算机系统和运行自己的程序。
(2) 系统调用方式（System Call ）。
OS供应了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的用法编程调用API1.1.3推动操作系统进展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率2. 便利用户3. 器件的不断更新换代4. 计算机体系结构的不断进展用户的需求是推动OS进展的根本动力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。
需要空间和时间来用法这些资源，OS合理调配和用法。
（这是从管理者的角度来看）3. OS用作扩展机、虚拟机隐蔽了计算机具体详情，为用户呈现的是一台虚拟机，功能上扩展了几个功能部件的组合。
（这是从进展的角度来看）Government1.2 操作系统的进展过程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ENIAC 诞生(1945 年2月)到50年月中期的计算机，属于第一代。
这种人工操作方式有以下两方面的缺点：(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) 方式这种脱机I/O方式的主要优点如下：(1)削减了CPU的空闲时间。
操作系统概念第七版第一部分知识点整理
Cpu 可直接访问
电源+硬盘
每上一层都是下一层的高速缓存
操作系统保持在一套体系中的一致性★
操作系统主要管 内存+磁盘
6. I/O 结构
Synchronous（同步）:CPU 发出 I/0 请求后等待 I/0 完成 会出现等待和阻塞
Asynchronous（异步）：CPU 不用等待 I/O
设备有状态表（state table）——type address state（idle/busy） 由 kernel 管理
Java API
② 参数存在内存中，将地址写入寄存器
③ 压栈（程序）出栈（操作系统）方式
3. 系统调用类型（进程控制 文件管理 设备管理 信息维护 通信）
MS-DOS 执行状态
4. 系统结构 单体结构
多程序
分层方法：易维护 耗费大 微内核：不是完整的操作系统，只是为构建通用操作系统提供基础
好处：便于扩充操作系统 容易从一种硬件平台设计转移到另一种硬件设计平台 安全性和可靠性
定时器（timer）:减到 0 发生中断或归位（周期 timer） 10. 进程管理 内存管理 存储管理（文件系统管理 大容量存储器管理 高速缓存） 保护和
安全。。。。。略
第二章 操作系统结构
1. 操作系统服务： 用户界面：命令解释程序（command-line interface CLI） 图形用户界面（GUI） 程序执行
进程（process）：装入到内存并执行的程序。是资源分配的基本单位，资源面向进
程分配 作业（job）：在外存中的作业池，需要执行的程序 作业调度（job scheduling）:多个作业需要调入内存但没有足够的内存 CPU 调度（CPU scheduling）:在内存中有多个任务同时需要执行 虚拟内存（virtual memory）：存在于外存 但其编制，管理，结构与内存一样。允 许将一个执行的作业不完全放在内存中。通过 I/O 与内存交换。 8. 双重模式操作（dual-mode operation） 用户模式 user mode（1） 内核模式 kernel mode（0） 9. 系统调用（system call）
操作系统-第一章-概述
操作系统-第⼀章-概述1.1 操作系统的概念、功能和⽬标概念操作系统(Operating System，OS)是指 控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的⼯作和资源的分配，为⽤户和其他软件提供⽅便的接⼝和环境 的程序集合。
它是计算机系统中最基本的系统软件。
功能和⽬标①操作系统是系统资源的管理者②向上提供⽅便易⽤的服务③是最接近硬件的⼀层软件①操作系统是系统资源的管理者（管理功能）作为系统资源的管理者，其⽬标是安全、⾼效，提供的功能有：处理机管理管理处理机的分配与运⾏，解决冲突问题，可以理解为对进程的管理进程管理：进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度存储器管理为了提⾼多道程序运⾏效率，⽅便⽤户使⽤内存分配、地址映射、内存保护、共享和内存扩充⽂件管理操作系统负责管理⽂件的系统称为⽂件系统⽂件存储空间的管理、⽬录管理、⽂件读写管理和保护设备管理完成⽤户的IO请求，⽅便⽤户使⽤设备，提⾼设备的利⽤率缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备②向上提供⽅便易⽤的服务（接⼝功能）操作系统为⽤户和软件提供服务，通过提供接⼝来完成：命令接⼝联机控制⽅式：交互式命令接⼝，适⽤于分时或者实时系统，就像⼈与机器对话⼀样。
(⽤户说⼀句，系统跟着做⼀句)脱机控制⽅式：批处理命令接⼝，提交⼀组作业，系统进⾏处理，⽤户不能⼲预作业的运⾏。
(⽤户说⼀堆，系统跟着做⼀堆)程序接⼝由⼀组系统调⽤命令组成(也称作系统调⽤或者⼴义指令)可以在程序中进⾏系统调⽤来使⽤程序接⼝。
普通⽤户不能直接使⽤程序接⼝，只能通过程序代码间接使⽤。
此外还有GUI图形⽤户界⾯，可以说 命令接⼝和GUI是直接给⽤户使⽤的，⽽程序接⼝是给软件或是程序员使⽤的。
③是最接近硬件的⼀层软件（扩充机器）作为最接近硬件的⼀层软件，操作系统需要实现对硬件机器的扩展，将CPU、内存、磁盘、显⽰器、键盘等硬件合理地组织起来，让各种硬件能够相互协调配合，实现更多更复杂的功能。
第1章 操作系统概述
第1章 操作系统概述
（3） 设备驱动。 实现CPU与通道和外设之间的通信。 由CPU向通 道发出I／O指令， 后者驱动相应设备进行I／O操作。 当I／O任务完成后， 通道向CPU发中断信号， 应的中断处理程序进行处理。 （4） 设备无关性。 又称设备独立性， 即用户编写的程序与实际使用 的物理设备无关， 由操作系统把用户程序中使用的逻 辑设备映射到物理设备中。 由相
处于核心的最高层， 离用户层最近。 如图1-4所示。
第1章 操作系统概述
图形界面 用 命令界面
应
shell层
层
程序界面 (系统调用)
作
系 统
核
硬件
操
图1-4 操作系统的三种界面
心
第1章 操作系统概述
2） 命令界面
操作系统所提供的最重要的系统程序是命令解释
程序， 它是最初启动作业（进程）或用户刚进入分时 系统时就正在系统中运行的那个程序。 在批处理系统中， 利用控制卡片向操作系统提出 命令； 而在交互式系统中， 用户直接在终端上输入命 令， 这些命令就起与控制卡同样的作用。
① 监视各种资源并随时记录它们的状态；
② 实施某种策略以决定谁获得资源， 何时获得， 获得多少； ③ 分配资源供需求者使用； ④ 回收资源， 以便再分配。
第1章 操作系统概述
（3） 设置操作系统的另一个目的是扩充机器功能 以方便用户使用。 计算机系统的基本资源包括硬件 （如处理机、 内存、 各种设备等）、 软件（系统软件 和应用软件）和数据。
第1章 操作系统概述
输入设备
主
机
打印机
操作员 控制台
图1-5 第一代计算机的控制关系
第1章 操作系统概述
(2) 串行工作， 人的操作与计算机的运行以及计算
第1章操作系统概论
1.执行的系统软件，已经存在很多年，其功能和内涵 也在不断丰富和扩充，所以至今仍无法给出一个严格和统一的定义。但比较公认的 定义是：管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，合理组织 计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系 统软件。
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1.1.2 操作系统的形成和发展
1946年诞生第一台计算机至今，计算机经历了60多年的发展时期，操作系统 伴随计算机硬件的发展及应用的日益广泛而发展。最初的计算机系统上没有操作系 统，软件的概念也不明确。随着处理器集成技术、中断技术和通道技术等硬件技术 的不断发展，促进了软件概念的形成，从而也推动了操作系统的形成和发展。而操 作系统等软件的发展反过来也促进了硬件的发展。粗略地说，操作系统的发展是由 人工操作阶段过渡到早期批处理阶段而具有其雏形，而后发展到多道程序系统时才 逐步完善的。
3
操作系统的主要目标可归结为以下几个：
1. 方便使用：操作系统通过对外提供各种接口，尽可能简化用户操作，提高计 算机系统的易用性。例如，用户可以直接输入命令或点击屏幕上显示的菜单，操作 程序的运行和计算机的使用；而计算机软件开发人员可以在程序中利用系统调用直 接对磁盘的文件或外部设备上检测数据进行读写操作。
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卡片 纸带
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图1-1人工操作方式的计算过程
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2. 批处理系统
早期批处理系统借助于作业控制语言（Job Control Language, JCL）对人工 操作方式进行了变革。用户可以通过脱机方式控制和实用计算机，通过作业控制卡 来描述对作业的加工和控制步骤，并把作业控制卡连同程序、数据一起提交给操作 员，操作员收集到一批作业后一起把它们放到卡片机上输入计算机。计算机上则运 行一个驻留内存的执行程序，以对作业进行自动控制和成批处理。显然，这种系统 能实现作业到作业的自动转换，缩短作业的准备和创建时间，减少人工操作和人工 干预，提高了计算机的使用效率。
操作系统知识点复习总结
计算机操作系统第0章计算机系统概述计算机系统由操作员、软件系统和硬件系统组成。
软件系统：有系统软件、支撑软件和应用软件三类。
系统软件是计算机系统中最靠近硬件层次不可缺少的软件；支撑软件是支撑其他软件的开发和维护的软件；应用软件是特定应用领域的专用软件。
硬件系统：借助电、磁光、机械等原理构成的各种物理部件的组合，是系统赖以工作的实体。
如今计算机硬件的组织结构仍然采用冯诺依曼基本原理（有控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备—通常把控制器和运算器做一起称为中央处理机cpu，把输入输出设备统称为I/O设备）。
关于计算机系统的详细：Cpu的四大组件构成：ALU、CU、寄存器和中断系统。
存储器：理想存储器是大容量、高速度和低价位。
在计算机系统中存储器的分层结构：寄存器、高速缓存（cache）（用于解决cpu和内存读写速度过于不匹配）、主存（RAM和ROM）、磁盘和磁带。
I/O系统：由I/O软件和I/O硬件组成，前者用于将数据输入主机和将数据计算的结果输出到用户，实现I/O系统与主机工作的协调。
I/O硬件包括接口模块和I/O设备。
关于系统中断：利用中断功能，处理器可以在I/O操作执行过程中执行其他指令。
第1章操作系统引论操作系统的定义：控制和管理计算机软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，以便用户使用的程序集合。
计算机的四代发展：(1)没有操作系统的计算机（没有晶体管，使用机器语言写成的）(2)有监控系统的计算机（出现晶体管，使用汇编语言和高级语言，出现了单道批处理系统）(3)带操作系统的计算机（出现了小规模的集成电路，出现了多道程序设计技术—相当于系统中断，由于多道程序不能很好的满足用户对响应时间的要求，出现了分时系统。
多批道处理系统和分时系统的出现标志着操作系统的形成。
）(4)多元化操作系统的计算机（出现了大规模集成电路，分布式操作系统）操作系统的特征并发性：两个或两个以上的事物在同一个时间间隔内发生。
第1章_操作系统概述习题及答案
第一章操作系统概述习题及答案一、填空题1．用户与操作系统的接口有，两种。
【答案】命令接口，系统调用【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。
用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。
一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。
2．用户程序调用操作系统有关功能的途径是。
【答案】利用系统调用命令【解析】系统调用命令是操作系统专门给编程人员提供的调用操作系统有关功能的途径，一般在汇编语言和C语言中都提供了使用系统调用命令的方法。
编程人员可以在这些语言中利用系统调用命令动态请求和释放系统资源。
3．UNIX系统是①操作系统，DOS系统是②操作系统。
【答案】①分时（或多用户、多任务），②单用户（或单用户、单任务）【解析】UNIX系统是一个可供多个用户同时操作的会话式的分时操作系统，DOS系统是为个人计算机设计的一个单用户操作系统。
4．现代计算机中，CPU工作方式有目态和管态两种。
目态是指运行①程序，管态是指运行②程序。
执行编译程序时，CPU处于③。
【答案】①用户，②操作系统，③目态【解析】CPU工作方式分为目态和管态，主要是为了把用户程序和操作系统程序区分开，以利于程序的共享和保护。
5．从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为、、和。
操作系统相应的组成部分是、、和。
【答案】处理机、存储器、输入／输出设备和文件资源；处理机管理、存储器管理、设备管理和文件系统【解析】计算机系统中的资源分为硬件资源和软件资源。
硬件资源有处理机、内／外存储器及输入／输出设备。
而软件资源指的是程序、数据和相应的文档。
从资源管理的观点，操作系统是计算机资源系统的管理系统，它提供了处理机管理、存储器管理、输入／输出设备管理和信息文件管理的功能。
对每种资源的管理都可从提供资源情况的记录、资源分配策略、资源分配和回收等几个方面来加以讨论。
计算机操作系统慕课版课后答案
计算机操作系统慕课版课后答案计算机操作系统是指控制和管理计算机硬件和软件资源的一组程序集合，它是各种计算机软件和硬件之间的重要接口。
掌握计算机操作系统的基本知识对于学习和应用计算机技术具有至关重要的作用。
以下是对于计算机操作系统慕课版课后题目的详细答案。
第一章: 操作系统概述1. 什么是操作系统？操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源的程序集合。
2. 操作系统的主要功能是什么？操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理以及用户界面。
第二章: 进程管理1. 进程和线程的区别是什么？进程是一个程序的执行实例，拥有独立的内存空间和系统资源。
线程是一个进程内的独立执行单元，共享相同的内存空间和系统资源。
2. 进程通信的方法有哪些？进程通信的方法主要包括管道、信号量、共享内存、消息队列等。
第三章: 内存管理1. 什么是虚拟内存？虚拟内存是指操作系统为每个进程提供的一个抽象的内存空间，使得进程有更多的可用内存空间。
2. 分页和分段的区别是什么？分页是将进程划分为固定大小的页面，而分段是将进程划分为逻辑上相关的分段。
第四章: 文件系统管理1. 文件系统的作用是什么？文件系统负责管理计算机中的文件和目录，使用户可以方便地访问和操作文件。
2. 文件系统中的文件分配方法有哪些？文件分配方法主要包括连续分配、链式分配、索引分配等。
第五章: 设备管理1. 什么是设备驱动程序？设备驱动程序是操作系统中的一部分，负责控制和管理设备的操作和通信。
2. 设备管理中的中断处理方法有哪些？中断处理方法包括轮询、中断向量表以及中断处理程序。
总结计算机操作系统是计算机技术中的基础知识，对于学习和应用计算机技术具有重要的作用。
通过对操作系统慕课版课后题目的详细解答，可以更好地掌握操作系统的基本概念和功能，提高计算机技术的应用能力。
理解进程管理、内存管理、文件系统管理以及设备管理等知识点，对于提升计算机系统的性能和可靠性具有重要意义。
《操作系统》课程教案
《操作系统》课程教案第一章：操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的概念操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、作业管理和用户接口操作系统的分类：批处理系统、分时系统、实时系统和分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授和讨论相结合的方式，介绍操作系统的概念和功能通过案例分析，使学生了解操作系统的实际应用场景引导学生思考操作系统的未来发展1.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：操作系统的概述和分类案例：Windows、Linux、Mac OS等操作系统的介绍1.5 教学评估课堂讨论：了解学生对操作系统的认识和理解程度期中期末考试：测试学生对操作系统知识的掌握程度第二章：进程管理2.1 教学目标掌握进程的概念和属性理解进程的状态转换和调度算法掌握进程同步和互斥的原理及实现方法2.2 教学内容进程的概念和属性：进程的定义、进程的标识符、进程的属性进程的状态转换：进程的状态及其转换条件进程调度算法：先来先服务算法、短作业优先算法、轮转算法和高响应比优先算法进程同步和互斥：同步的概念、互斥的概念、信号量机制和管程机制2.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解进程的概念和属性通过模拟实验，让学生掌握进程的状态转换和调度算法通过案例分析，使学生了解进程同步和互斥的应用场景2.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：进程的概念和属性、进程的状态转换和调度算法、进程同步和互斥实验软件：模拟进程调度和同步互斥的实验环境2.5 教学评估课堂讨论：了解学生对进程概念和属性的理解程度实验报告：评估学生对进程状态转换和调度算法的掌握程度期中期末考试：测试学生对进程管理知识的掌握程度第三章：存储管理3.1 教学目标掌握存储管理的基本概念和任务理解内存分配和回收策略掌握虚拟存储器和分页、分段机制3.2 教学内容存储管理的基本概念和任务：存储管理的任务、存储管理的层次结构内存分配和回收策略：首次适应法、最佳适应法和最坏适应法虚拟存储器：虚拟存储器的概念、虚拟内存的实现机制分页和分段机制：分页机制、分段机制、分页和分段的比较3.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解存储管理的基本概念和任务通过模拟实验，让学生掌握内存分配和回收策略通过案例分析，使学生了解虚拟存储器和分页、分段机制的应用场景3.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：存储管理的基本概念和任务、内存分配和回收策略、虚拟存储器和分页、分段机制实验软件：模拟内存分配和回收的实验环境3.5 教学评估课堂讨论：了解学生对存储管理基本概念和任务的理解程度实验报告：评估学生对内存分配和回收策略的掌握程度期中期末考试：测试学生对存储管理知识的掌握程度第四章：文件管理4.1 教学目标掌握文件和目录的概念理解文件存储结构和存取方法掌握文件系统的实现和操作4.2 教学内容文件和目录的概念：文件的概念、目录的概念文件存储结构和存取方法：顺序存储结构、存储结构、索引存储结构文件系统的实现和操作：文件系统的组织结构、文件系统的创建和删除、文件的打开和关闭4.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解文件和目录的概念通过模拟实验，让学生掌握文件存储结构和存取方法通过案例分析，使学生第四章：文件管理（续）4.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：文件和目录的概念、文件存储结构和存取方法、文件系统的实现和操作实验软件：模拟文件存储和访问的实验环境4.5 教学评估课堂讨论：了解学生对文件和目录概念的理解程度实验报告：评估学生对文件存储结构和存取方法的掌握程度期中期末考试：测试学生对文件管理知识的掌握程度第五章：作业管理5.1 教学目标掌握作业的概念和分类理解作业调度和进程调度的关系掌握作业管理和进程管理的基本方法5.2 教学内容作业的概念和分类：批作业、交互式作业、批处理作业作业调度：作业调度的任务和算法进程调度：进程调度的任务和算法作业管理和进程管理的基本方法：作业队列的管理、进程队列的管理5.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解作业的概念和分类通过模拟实验，让学生掌握作业调度和进程调度的关系通过案例分析，使学生了解作业管理和进程管理的基本方法5.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：作业的概念和分类、作业调度和进程调度的关系、作业管理和进程管理的基本方法实验软件：模拟作业调度和进程调度的实验环境课堂讨论：了解学生对作业概念和分类的理解程度实验报告：评估学生对作业调度和进程调度的掌握程度期中期末考试：测试学生对作业管理知识的掌握程度第六章：用户接口6.1 教学目标掌握命令接口和图形用户接口的概念理解命令接口的设计和实现理解图形用户接口的设计和实现6.2 教学内容命令接口的概念：命令接口的定义、命令接口的设计原则命令接口的实现：命令的解析、命令的执行图形用户接口的概念：图形用户接口的定义、图形用户接口的设计原则图形用户接口的实现：图形界面的设计、图形界面的交互6.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解命令接口和图形用户接口的概念通过模拟实验，让学生掌握命令接口的设计和实现通过案例分析，使学生了解图形用户接口的设计和实现6.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：命令接口和图形用户接口的概念、设计和实现实验软件：模拟命令接口和图形用户接口的实验环境课堂讨论：了解学生对命令接口和图形用户接口概念的理解程度实验报告：评估学生对命令接口设计和实现的掌握程度期中期末考试：测试学生对用户接口知识的掌握程度第七章：操作系统安全7.1 教学目标掌握操作系统安全的基本概念理解操作系统的安全机制掌握操作系统的安全策略7.2 教学内容操作系统安全的基本概念：安全威胁、安全属性操作系统的安全机制：访问控制、身份认证、审计和监控操作系统的安全策略：最小权限原则、安全分层模型7.3 教学方法采用讲授和案例分析相结合的方式，使学生理解操作系统安全的基本概念通过模拟实验，让学生掌握操作系统的安全机制通过讨论，使学生了解操作系统的安全策略7.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：操作系统安全的基本概念、安全机制和安全策略案例：操作系统安全威胁的实例分析7.5 教学评估课堂讨论：了解学生对操作系统安全概念的理解程度案例分析报告：评估学生对操作系统安全机制的掌握程度期中期末考试：测试学生对操作系统安全知识的掌握程度第八章：操作系统性能评价8.1 教学目标掌握操作系统性能评价的基本概念和方法理解操作系统性能评价的指标和准则掌握操作系统性能评价的实验方法和工具8.2 教学内容操作系统性能评价的基本概念：性能评价的目的、性能评价的方法操作系统性能评价的指标和准则：响应时间、吞吐量、CPU利用率操作系统性能评价的实验重点和难点解析1. 进程的概念和属性：理解进程的定义和各种属性是理解操作系统其他概念的基础。
国开电大计算机与科学第二学期操作系统概述自测习题及答案
第1章操作系统概述自测习题1．操作系统的基本职能是（D）。
选择一项：A. 提供功能强大的网络管理工具B. 提供方便的可视化编辑程序C. 提供用户界面，方便用户使用D. 控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行正确答案是：控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行2．按照所起的作用和需要的运行环境，操作系统属于（C）。
选择一项：A. 支撑软件B. 应用软件C. 系统软件D. 用户软件正确答案是：系统软件3．在计算机系统中，操作系统是（B）。
选择一项：A. 处于应用软件之上的系统软件B. 处于裸机之上的第一层软件C. 处于硬件之下的低层软件D. 处于系统软件之上的用户软件正确答案是：处于裸机之上的第一层软件4．现代操作系统的基本特征是（C）、资源共享和操作的异步性。
选择一项：A. 实现分时与实时处理B. 中断处理C. 程序的并发执行D. 多道程序设计正确答案是：程序的并发执行5．以下不属于操作系统具备的主要功能的是（A）。
选择一项：A. 文档编辑B. CPU调度C. 内存管理D. 中断处理正确答案是：文档编辑6．为用户分配主存空间，保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的利用率。
这属于（B）。
选择一项：A. 作业管理B. 存储管理C. 文件管理D. 处理器管理正确答案是：存储管理7．操作系统对缓冲区的管理属于（C）的功能。
选择一项：A. 处理器管理B. 存储器管理C. 设备管理D. 文件管理正确答案是：设备管理8．操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（B）。
选择一项：A. shell命令B. 系统调用C. 图形界面D. C语言函数正确答案是：系统调用9．系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（A）。
选择一项：A. 只能通过用户程序间接使用B. 与系统的命令一样C. 直接通过键盘交互方式使用D. 是命令接口中的命令正确答案是：只能通过用户程序间接使用10．在下列操作系统中，强调吞吐能力的是（C）。
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指令的执行与中断
中断概念：断点和恢复点
PC: 程序计数器.指向马上要执行的那一条指令. 断点: 检测到中断时,处理机刚执行完的那条指令地址. 恢复点:断点的逻辑后续指令地址.PC的值. 现场信息:指中断那一刻确保被中断程序能继续运行的 有关信息.如PC,通用寄存器,特殊寄存器等.*
恢复点 断点
理解：现场保护
空分：都是针对存储资源而言，存储资源的空间 可以被多个用户（进程）共同以分割的方式占用。
4.操作系统功能—人机接口
操作系统功能之一：为用户提供良好的工 作环境和友好的接口，方便用户使用计算 机。
主要有三种人机接口：
命令接口 图形接口 程序接口（系统调用）
5.操作系统层次结构：
6 通用操作系统的发展
操作系统
说明
教材说明 考试以课件为主 平时成绩占20%
期望：大家听课多动脑子思考。
操作系统
第一章 绪论
了解操作系统
1. 复习对操作系统已有的了解 2. 为什么要有操作系统
—了解操作系统的必要性
3. 什么是操作系统 4. 操作系统的功能 5. 操作系统的层次结构 6. 操作知识补充。
1. 我们对操作系统已有那些了解？
中断响应过程：
外部设备（中断源） 发给CPU中断信号，中断信号 置中断寄存器中对应的中断位为1；
当前指令执行完时扫描中断寄存器，“询问”是否有 中断信号。若无中断信号，继续执行后续指令。
若有中断信号，CPU停止执行当前程序，通过中断 序号（中断位）在中断向量表中找到对应的中断向量， 获得中断处理程序入口地址，转入中断处理程序。
单道 多任务多道操作系统 个人计算机操作系统： Windows操作系
统系列，支持友好用户界面的系统 嵌入式操作系统 网络操作系统—〉分布式操作系统 多机操作系统: 支持共享内存多处理机的系
统
补充：主要操作系统介绍
Windows系列: DOS, Windows 3.x, Window 95, Windows NT,Windows XP， Vista 。
UNIX大家庭： SVR4,BSD, Solaris, AIX, HP_UX
苹果系列 自由软件Linux和freeBSD等
处理器
处理器由运算器、控制器和寄存器构成。 为什么需要寄存器？
寄存器在CPU内部，交换数据速度更快。 在CPU内部直接控制
总结：
相关知识：
程序执行过程、进程概念
补充：数据结构和算法的概念
数据结构：
逻辑结构：数据之间的关系 物理结构：数据和关系的具体存储实现。
算法：解决问题的步骤。 算法描述：怎样描述解决步骤。方式有：
流程图 自然语言 类Pascal语言等描述语言
程序是算法的编程语言实现。
3.什么是操作系统
什么是操作系统？
一种特殊的软件，特殊子程序，是软硬资源的控制中心, 它以尽量合理有效的方法组织多个进程共享使用计算机的各
种资源,并提供使用接口。（接口的概念）
操作系统的目的:
提高资源利用程度，方便用户使用。
操作系统的功能：
资源管理，效率更高 人机接口，方便使用
资源管理， 人机接口
操作系统的功能：
资源管理 人机接口
操作系统的层次结构（三种接口） 一些相关的操作知识
补充：部分硬件软件知识
冯诺依曼结构
控制器
输入设备
存储器 运算器
输出设备
补充：指令的执行
计算机提供的最基本的功能是执行指令。任何 程序都只有通过指令的执行才能得以完成。
执行指令的基本过程分为两步：读指令和执行 指令。我们把这两步称为一个执行周期.
4. 操作系统功能--资源管理
资源（可以用的 有有用的东西就是资源）：
硬件资源：CPU、内存、存储设备以及其他设备 软件资源：以文件的方式
资源管理： 以尽量合理有效的方法组织多个进程共享使用 计算机的各种资源。包括：
处理机管理 存储管理 设备管理 文件系统管理
简单补充—进程的概念
对计算机的使用：
图形界面接口的使用 命令接口的使用 通过应用程序来使用
我们知道的操作系统
Windows，Unix，Linux，Android，MAC
计算机的启动过程
BIOS启动—操作系统启动—应用程序启动
计算机的安装过程
硬件—操作系统—应用软件
要使用计算机，必须要有操作系统！
2.为什么必须要有操作系统？
PC=PC+1
补充：部分硬件软件知识
控制与状态寄存器：
PC：程序计数器 PSW：程序状态字。
他的各个比特位代表着 系统中当前的各种不同 状态与信息。
中断
如果外部设备或计算机内部可能发来亟需处理 的数据或其他紧急事件处理信号，这就需要处 理机暂停正在执行的程序，转去处理相应的紧 急事件，待处理完毕后再返回原处继续执行， 这一过程称为中断。
进程：运行的程序，需要占用内存，CPU，以 及其他硬件资源
进程与程序文件的区别
多进程（多任务）同时运行，需要资源共享：
资源管理包含两种资源共享使用的方法：
时分：所谓时分就是说由多个用户任务分时地用 该资源，除了上述的处理机外，还有很多其它的资 源也必须分时地使用，如输入输出控制器、网卡等， 这些控制部件必须分时地使用。
复习硬件相关知识：冯诺依曼结构
控制器
输入设备
存储器
输出设备
运算器
无操作系统的处理 早先的“手工操作”阶段 ：单用户单进程，操作复杂 或者直接对硬件操作，例如：单片机，BIOS程序等 要求： 对硬件足够了解，一般人不易掌握
2.为什么必须要有操作系统？
控制器
输入设备Biblioteka 存储器输出设备运算器
单 纯现的在一的般需应求用：程序无法实现这种要求，这 就需 多要程专序门同的时系运统行软，同件时来使管用理硬计件算；机资源并 提供 傻良瓜好式的的人人机机接交口互，来交使互用智计能算化机和—人性操化作系 统