第一章操作系统引论
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。
计算机操作系统题库及答案
第一章操作系统引论一．选择题1．操作系统是一种。
A．通用软件B．系统软件C．应用软件D．软件包答：B2．操作系统的管理部分负责对进程进行调度。
A．主存储器B．控制器C．运算器D．处理机答：D3．操作系统是对进行管理的软件。
A．软件B．硬件C．计算机资源D．应用程序答：C4．从用户的观点看，操作系统是。
A．用户与计算机之间的接口B．控制和管理计算机资源的软件C．合理地组织计算机工作流程的软件D．由若干层次的程序按一定的结构组成答：A5．操作系统的功能是进行处理机管理、管理、设备管理及信息管理。
A．进程 B. 存储器C．硬件 D. 软件答：B6．操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的。
A．利用率B．可靠性C．稳定性D．兼容性答：A7．操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。
A．速度B．利用率C. 灵活性D．兼容性答：B8．操作系统的基本类型主要有。
A．批处理系统、分时系统及多任务系统B．实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统C．单用户系统、多用户系统及批处理系统D．实时系统、分时系统和多用户系统答：B9．所谓是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。
A. 多重处理B．多道程序设计C. 实时处理D. 共行执行答：B10. 下面关于操作系统的叙述中正确的是。
A．批处理作业必须具有作业控制信息。
B．分时系统不一定都具有人机交互功能。
C．从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多。
D．由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源．答：A11. 如果分时操作系统的时间片一定，那么，则响应时间越长。
A．用户数少B．用户数越多C．内存越少D．内存越多答：B12．实时操作系统必须在内完成来自外部的事件。
A. 响应时间B．周转时间C．规定时间D．调度时间答：C13．分时系统中为了使多个用户能够同时与系统交互，最关键的问题是。
操作系统概论自考提纲
操作系统复习提纲第1章引论1.计算机系统组成硬件：中央处理器，存储器（主存和辅存），输入输出控制系统和各种输入输出设备构成软件：系统软件，支撑软件和应用软件。
2.操作系统的功能/本质从资源管理的观点出发，操作系统功能可分为：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理。
此外，操作系统还为用户提供了两类使用接口：程序员接口-“系统功能调用”和操作员接口-“操作控制命令”。
3.按照操作系统提供的服务，大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、微机操作系统、嵌入式操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统。
①批处理操作系统按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。
又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。
单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。
批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率。
②分时操作系统，这种系统中，一个计算机系统与许多终端设备连接，分时系统支持多个终端用户，同时以交互方式使用计算机系统，为用户在测试、修改和控制程序执行方面提供了灵活性。
分时系统的主要特点是同时性、独立性、及时性和交互性。
③实时操作系统能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并在严格的规定时间内完成处理，且给出反馈信号。
它是较少有人为干预的监督和控制系统。
实时系统对可靠性和安全性要求极高，不强求系统资源的利用率。
4.Unix，Linux特点Unix：通用的交互式分时操作系统。
特点：①短小精悍。
②具有可装卸的多层次文件系统。
③可移植性好。
④网络通信功能强。
Unix是目前惟一可以安装和运行在从微机、工作站、大型机到巨型机上的操作系统。
计算机操作系统课件汤子瀛完整版
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设备以及信息(数据和程序)。相应地，OS的主要功能也 正是针对这四类资源进行有效的管理，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。
程 序 A I/O 完 成 程 序 A 再 被 调 度
程序 A
A完 成
程 序 B I/O 请 求
程序 B
程 序 B I/O 完 成
程 序 C I/O 请 求
C I/O 完 成 C 再 被 调 度
程序 C
程 序 D I/O 请 求
程序 D
调度 程序
(b ) 四 道 程 序 运 行 情 况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
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
(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。
第一章 操作系统引论
用户 程序 监督 程序
第1章操作系统引论
行，而无需人工干预。
(2) 顺序性。磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各 道作业的完成顺序与它们进入内存的顺序相同。 (3) 单道性。内存中仅有一道程序运行，即监督程序每 次从磁带上只调入一道程序进入内存运行，当该程序完成或
发生异常情况时，才换入其后继程序进入内存运行。
操作系统原理——操作系统引论
操作系统原理——操作系统引论
开始 还有下 一个作业？ 否 停止 是 源程序 有错吗？ 否 运 行 目标程序 装 配 目标程序 是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
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图1-4 单道批处理系统的处理流程
操作系统原理——操作系统引论
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2．单道批处理系统的特征 (1) 自动性。磁带上的一批作业能自动地逐个地依次运
位。从而推动了OS的功能和性能也迅速增强和提高。
操作系统原理——操作系统引论
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4．计算机体系结构的不断发展
计算机体系结构的发展，也不断推动着OS的发展并产 生新的操作系统类型。 (1) 由单处理机系统发展为多处理机系统时，OS就由 单处理机OS发展为多处理机OS。
(2) 计算机网络出现后，网络OS应运而生，它不仅能
操作系统原理——操作系统引论
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第1章 操作系统引论
•课堂教学 •课后复习 •习题作业 •学习参考
操作系统原理——操作系统引论
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课堂教学
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
操作系统原理——操作系统引论
(3) 图形、窗口方式。允许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。
操作系统原理——操作系统引论
操作系统引论ppt
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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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考研计算机操作系统学习笔记
第一章操作系统引论操作系统的定义：是计算机系统中的一个系统软件，管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，合理的组织计算机的工作流程，以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。
1.1操作系统的目标与作用1.目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性2.作用：a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c.实现了对计算机资源的抽象3.操作系统为用户提供三种类型的使用接口：1.命令方式；2.系统调用方式；3.图形、窗口方式1.2操作系统的发展过程无操作系统的计算机系统、批处理系统（单道、多道）、分时系统、实时系统1.单道批处理系统特征：自动性、顺序性、单道性。
多道批处理系统的优缺点：优点：资源利用率高、系统吞吐量大；缺点：平均周转时间长、无交互能力。
2.分时系统和实时系统的特征：分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性实时系统的特征：实时性、可靠性、安全性3.分时系统和实时系统的比较：a.及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似都以人所能接受的等待时间来确定，但实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的；匕交互性：实时信息系统虽然也具有交互性，但其交互性仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序，不像分时系统能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务；c.可靠性：分时系统虽然也要求系统可靠，但相比实时系统则要求系统具有高度的可靠性。
1.3操作系统的基本特性基本特性：并发性、共享性、虚拟技术、异步性1.4操作系统的主要功能操作系统的主要任务：为多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊的、高效的运行，并能最大程度的提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。
主要功能：处理机管理（进程管理、进程同步、进程通信、处理机调度）存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）设备管理（设备管理、设备分配、设备处理、虚拟设备）文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件读/写管理和保护）1.5操作系统与用户之间的接口：1.用户接口：供用户组织和控制作业的执行和管理计算机系统；2.程序接口：供编程人员使用操作系统提供的系统调用来请求操作系统提供服务。
操作系统-页面置换算法课件
第一章 操作系统引论
图5-3 利用最佳页面置换算法时的置换图
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第一章 操作系统引论
2. 先进先出(FIFO)页面置换算法 FIFO算法是最早出现的置换算法。该算法总是淘汰最先 进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以 淘汰。该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面 按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指 针，使它总是指向最老的页面。但该算法与进程实际运行的 规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如， 含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO算法并不能 保证这些页面不被淘汰。
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第一章 操作系统引论
图5-6 某进程具有8个页面时的LRU访问情况
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第一章 操作系统引论
2) 栈 可利用一个特殊的栈保存当前使用的各个页面的页面号。 每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出， 将它压入栈顶。因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号， 而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。假定现有一进程， 它分有五个物理块，所访问的页面的页面号序列为：
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第一章 操作系统引论
图5-4 利用FIFO置换算法时的置换图
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第一章 操作系统引论
5.3.2 最近最久未使用和最少使用置换算法 1. LRU(Least Recently Used)置换算法的描述 FIFO置换算法的性能之所以较差，是因为它所依据的条
件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反 映页面的使用情况。最近最久未使用(LRU)的页面置换算法 是根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。
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第一章 操作系统引论
5.3.1 最佳置换算法和先进先出置换算法 1. 最佳(Optimal)置换算法 最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的
第一章 操作系统引论
6 多道程序设计系统与多重处理系统
多重处理系统是指配置了多个物理CPU，能真正同时执行多道程序的 系统。要有效地使用多重处理系统，必须采用多道程序设计 技术；反过 来，多道程序设计不一定要求有多重处理系统支持。
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1.2.3 多道批处理操作系统
7 实现多道程序设计必须解决三个问题
• 存储保护与程序浮动 存储保护：在多道程序设计环境中，主存为多道程序所共享，因此， 硬件必须提供相应的设施，使得主存在各道程序只能访问自己的区 域，以避免相互干扰。当某道程序发生错误时，不致影响其他程序， 更不会影响系统。程序浮动：由于各道程序不是独占全机，程序员 在编制程序时无法知道程序在主存中的确切地址，甚至在运行过程 中，程序也可能随时改变位置，因此要求程序能够根据需要从一个 主存区域移动到另一个区，而不影响其正确执行。 • 处理器的管理和调度 多道程序轮流占有一个或多个物理处理器，因此，涉及CPU的调度 和分配，同时，合理搭配具有不同特性的多道程序同时运行，也需 要CPU调度。 • 系统资源（存储器、设备、文件）的管理和调度 解决多道程序共享资源时的竞争与协作、共享与安全等，又要解决 发挥各种资源的利用率
单道运行的时间关系图
I/O
计算 0 A 30
A
B A 70 80 B C
B
B
C
C 170 190
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100 120 130 140
多道运行的时间关系图
1.2.3 多道批处理操作系统
4. 多道程序设计的优点
(1) 提高CPU的利用率。当内存中仅有一道程序时，每逢该程序在运 行中发出I/O请求后，CPU空闲，必须在其I/O完成后才继续运行；尤其因 I/O设备的低速性，更使CPU的利用率显著降低。图 1-4(a)示出了单道程序 的运行情况，从图可以看出：在t2~t3、 t6~t7时间间隔内CPU空闲。在引 入多道程序设计技术后， 由于同时在内存中装有若干道程序，并使它们 交替地运行，这样，当正在运行的程序因 I/O而暂停执行时，系统可调度 另一道程序运行，从而保持了CPU处于忙碌状态。 (2) 可提高内存和I/O设备利用率。为了能运行较大的作业，通常内存 都具有较大容量，但由于80%以上的作业都属于中小型，因此在单道程序 环境下，也必定造成内存的浪费。类似地，对于系统中所配置的多种类型 的I/O设备， 在单道程序环境下也不能充分利用。如果允许在内存中装入 多道程序， 并允许它们并发执行，则无疑会大大提高内存和I/O设备的利 用率。 (3) 增加系统吞吐量。在保持CPU、I/O设备不断忙碌的同时，也必然 会大幅度地提高系统的吞吐量，从而降低作业加工所需的费用。
操作系统概念课后习题答案
操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论1.操作系统的定义：操作系统是计算机系统中的一个软件层，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。
2.操作系统的功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户界面等。
第二章：进程管理1.进程的概念：进程是一个正在执行的程序的实例，它由代码、数据和执行环境组成。
2.进程状态：就绪、运行和阻塞。
3.进程调度算法：先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。
第三章：线程管理1.线程的概念：线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。
2.线程与进程的区别：线程共享相同的地质空间和文件描述符，而进程拥有独立的地质空间和文件描述符。
3.线程模型：用户级线程模型和内核级线程模型。
第四章：内存管理1.内存管理的目标：实现内存的分配与回收、内存的保护和共享。
2.内存分配的概念：连续分配、非连续分配和虚拟内存分配。
3.地质转换：逻辑地质到物理地质的转换过程，包括分段、分页和段页式等。
第五章：存储器管理1.存储器的层次结构：主存储器、辅助存储器和高速缓存。
2.页面置换算法：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法和时钟置换算法等。
3.虚拟内存的概念：将存储器抽象成一组连续的地质空间，实现大容量存储和地质共享。
第六章：设备管理1.设备管理的功能：设备分配、设备驱动程序和设备中断处理等。
2.设备分配算法：先来先服务、最短作业优先和轮转法等。
3.磁盘调度算法：先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法等。
第七章：文件管理1.文件的概念：文件是命名的、有序的数据集合，它是操作系统中最基本的数据组织方式。
2.文件系统的组织结构：层次式文件系统、索引式文件系统和线性文件系统等。
3.文件共享与保护：文件锁机制、权限控制和访问控制列表等。
第八章：I/O系统1.I/O系统的组成部分：I/O设备、I/O控制器和设备驱动程序等。
2.I/O操作的方式：程序控制I/O和中断驱动I/O。
JG第1章 操作系统引论
用 户 接 口
• •
§1.1 操作系统的目标、作用和模型（7）
§1.1 操作系统的目标、作用和模型
系 统 资 源 管 理
OS资源管理的任务是如何使系统资源得到充分合 理的应用，解决用户作业因争夺资源而产生的矛盾。主 要功能包括： 监视资源、分配资源、回收资源、保护资源。
处理对资源的使用请求，调解请求 用户或进程使用资源结束，提出 对系统共享资源要进行保护，防止他们 时刻保持系统资源分配的全 中的冲突，确定资源分配策略。当多个进 释放请求，系统按照与分配过程相反 被有意无意地破坏。在多用户系统中，对每 局信息，了解系统资源的总数，以 程或用户竞争某个资源时，进行仲裁判决； 的操作回收资源，更新相应的数据结 一用户的程序及其数据进行保护，防止彼此 分配和未分配的资源情况，系统的 同时根据资源分配的条件、原则和环境， 构和表格的内容。 间的干扰和冲突。对系统或者网络中的重要 增减和变动情况，通过系统中各类 确定是否立即分配，还是暂缓分配；对可 的、敏感的（保密的）信息资源也进行保护。 数据结构和表格记录资源的使用情 以分配的资源，记录相应的分配情况，更 同时，防止非授权的操作，防止来自系统内 况和环境状态。 新记录分配信息的数据结构和表格的内容。 部或外部的入侵。
§1.1 操作系统的目标、作用和模型（3）
§1.1 操作系统的目标、作用和模型
应 用
硬件
支 持
调 用
计算机系统层次结构
§1.1 操作系统的目标、作用和模型（4）
ห้องสมุดไป่ตู้§1.1 操作系统的目标、作用和模型
1.1.2 操作系统的目标
综合各类型操作系统，在计算机硬件上配臵OS的目标有： 方便性 有效性 OS 后，可使 CPU 和 I/O 设备 配臵了 配臵 OS 后可使计算机系统更方便 由于能保持忙碌状态而得到更为有效的 易用。 利用，由于使内存和外存中存放的数据 用户要在未配臵 OS 计算机上运行 OS 还可以 有序而节省存储空间。此外， OS 必须具有很好的可扩充性，以 自己所编写的程序，就必须用机器语言 OS 必须具有开放性，才能为使出 通过合理地组织计算机的工作流程，进 适应计算机硬件和体系结构发展对其提 书写程序；而如果在计算机硬件上配臵 自不同厂家的计算机及其设备，能通过 一步改善系统的资源利用率及提高系统 OS要 出的更高的功能和性能要求。所以 OS OS 了 ，用户便可通过 所提供的各种 网络加以集成化并能正确、有效地协同 的吞吐量。 采用模块化结构，以便于增加新的功能 命令来使用计算机系统。比如，用高级 工作，实现应用程序的可移植性、相互 方便性和有效性是操作系统最重要 模块和修改老的功能模块。 语言书写的程序，用编译命令翻译成机 协作性，提供统一的开放的环境。 的两个目标。在过去计算机系统非常昂 器代码执行。 贵时，有效性比方便性更为重要。但近 10 年来在微机上所配臵的操作系统，则 更重视其方便性。
第一章操作系统引论
推动操作系统发展的主要动力
不断提高计算机资源利用率： 方便用户： 器件的不断更新换代： 计算机体系结构的不断发展： 不断提出新的应用需求：
1.2操作系统的发展过程
在20世纪50年代中期，出现了第一个简单的批处理 OS；60年代中期开发出多道程序批处理系统；不久又推 出分时系统，与此同时，用于工业和武器控制的实时OS 也相继问世。20世纪70到90年代，是VLSI和计算机体系 结构大发展的年代，导致了微型机、多处理机和计算机 网络的诞生和发展，与此相应地，也相继开发出了微机 OS、多处理机OS和网络OS，并得到极为迅猛的发展。
多道批处理系统是一种十分有效，但又非常复杂的系统， 为使系统中的多道程序间能协调地运行，系统必须解决下述 一系列问题：
(1) 处理机争用问题。既要能满足各道程序运行的需要， 又要能提高处理机的利用率。
(2) 内存分配和保护问题。系统应能为每道程序分配必 要的内存空间，使它们“各得其所”，且不会因某道程序出 现异常情况而破坏其它程序。
(5) 作业管理问题。系统中存在着各种作业(应用程序)， 系统应能对系统中所有的作业进行合理的组织，以满足这些 作业用户的不同要求。
(6) 用户与系统的接口问题。为使用户能方便的使用操作 系统，OS还应提供用户与OS之间的接口。
4、分时系统(Time Sharing System)
分时系统的引入：
前面所介绍的多道批处理系统、分时系统和实 时系统这三种基本操作系统都具有各自不同的特征， 如批处理系统有着高的资源利用率和系统吞吐量； 分时系统能获得及时响应；实时系统具有实时特征。 除此之外，它们还共同具有并发、共享、虚拟和异 步四个基本特征。
并发
并行与并发：
并行性：多个事件在同一时刻发生 并发性：多个事件在同一时间间隔内发生。
操作系统
第一章操作系统引论1.操作系统的目标：方便性：使计算机易学易用、有效性：提高系统资源的利用率和吞吐量、可扩充性：能适应硬件的发展，容易升级、开放性：具备可移植性和互操作性2.操作系统的作用用户与计算机硬件之间的接口、计算机系统资源的管理者、实现对计算机资源的抽象：通常把覆盖了软件的机器成为扩充机器或虚拟器。
3.操作系统的特征：并发性、共享性、虚拟性、异步性(P14)并行与并发：并行性：多个事件在同一时刻发生；并发性：多个事件同一时间间隔内发生共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
虚拟：指通过某种技术把一个物理设备实体变为若干个逻辑上的对应物。
虚拟分类：时分复用技术、空分复用技术异步性：指进程是以人们不可预知的速度向前推进的，但有完善的同步机制及相同的运行环境，获得结果相同原因：多道环境的复杂性、进程的动态性、每个进程的运行过程是不可预测的4.操作系统的主要功能（简答）处理机管理：对处理机进行分配——进程管理和调度存储器管理：对内存进行分配、保护和扩充设备管理：接收用户程序的I/O请求，分配设备，启动设备文件管理：文件的存储、信息的共享、信息的保密与保护第二章进程的描述与控制1.进程：指可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程（进程＝程序＋数据＋PCB）2.进程的特征动态性：产生、执行、暂停、消亡。
有一个生存期独立性：是系统进行资源分配和调度的独立单位，是能独立运行的基本单位并发性：程序在建立进程后并发运行异步性：进程以不可预知的速度向前推进3.进程与程序的区别：进程是动态的暂时的，程序是静态的永久的；进程与程序的组成不同；进程是一个独立的运行单位，能与其它进程并行（并发）活动。
而程序则不是4.进程与程序的联系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
5.进程的三种基本调度状态运行状态：进程分配到必要的资源，在CPU上执行时的状态就绪状态：进程分配到必要的资源，还没获得在CPU上执行的状态阻塞状态（等待状态）：进程的执行由于本身不具备运行条件而受到阻塞，处于暂停状态6.三种基本调度状态的转换：（P38图2-5）、五种基本调度状态的转换：（P40图2-7）7.进程的物理结构（P C B）进程控制块（PCB）：进程控制块是进程存在的唯一标志；进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关信息的一块内存PCB的组作用：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序成为一个能独立运行的基本单位，能与其他进程并发执行的进程P C B的内容：进程标识符：进程标识符（内部标识符）：唯一，通常是一个整数进程名（外部标识符）：不唯一，由字母数字组成8.引起创建进程的事件：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求9.进程的创建：申请空白PCB、为新进程分配资源、初始化PCB、将新进程插入就绪队列10.进程同步【书上48页的例子：生产者－消费者问题】进程间的制约关系：间接制约：进行竞争－－独占分配到的部分或全部共享资源，“互斥”直接制约：进行协作－－等待来自其他进程的信息，“同步”11.临界资源（独占资源）：系统中一次仅允许一个进程使用的一类资源。
计算机操作系统——操作系统引论
三、UNIX
多用户多任务，16/32/64位,BSD, SVR4（模块式结构）, OSF/1（微内核结构）
诞生
1965年，麻省理工学院（MIT）、通用电子公司（GE）及AT&T的贝尔 实验室联和开发了一个叫做Multics （多路复用信息与计算服务） 的实验操作系统。 1969年，AT&T贝尔实验室的肯.汤姆森（Ken Thompson）和丹尼斯. 里奇（Dennis Ritchie）和其他的研究人员在DEC PDP-7上开发出最 初的UNIX系统雏形－UNICS（单道信息与计算服务），后来谐音拼写 成UNIX。 1970年，UNIX被移植到PDP-11上，第一次得到实用。此时的系统全 部用汇编语言写成。 1971年，丹尼斯.里奇发明了Ｃ语言。 1973年，肯.汤姆森和丹尼斯.里奇用C语言对UNIX核心进行重写，使 系统便于理解、修改和移植。
1.2 OS的发展过程
无OS
OS分类
1.2 OS的发展过程
无OS 一、人工操作方式
• 1946-50年代中：电子管时代，计算机速度慢，无 操作系统，集中计算，计算机资源昂贵； • 工作方式： 用户：既是程序员又是操作员；用户是专业人员； 输入输出：纸带或卡片； 缺点：用户独占全机， CPU等待人工操作
一、批处理系统
批处理系统
原理： 用户使用系统提供的作业控制语言（JCL）来描述 自己对作业运行的控制意图，并将这些控制信息连 同作业一起提交给计算机。 由OS去控制、调度各作业的运行并输出结果。 由于作业进入系统后用户不再干预，从而提高了效 率。 设计目标：提高系统资源的使用效率；提高作业吞吐量 单道批处理系统；多道批处理系统
第1章 操作系统引论
*冯· 诺依曼经典结构
存储器 指令
程序计数器 指令寄存器
处理机CPU
I/O子系统
数据
*现代计算机体系结构
CPU M I/O
*体系结构按指令流和数据流的多倍性分类 ①SISD ②SIMD ③MISD ④MIMD
⑵ 计算机组织 指计算机的各主要功能部件相互连接和
相互作用，借以实现机器指令级的各种功能和特性。
①系统软件 ②支撑软件
③应用软件
1.2.3 计算机系统结构和计算机组织 ⑴ 计算机系统结构 指程序设计者所看到的计算机属性， 在计算机系统的层次结构中处于机器语言级。
“体系结构这个词，表示从程序员角度看的机器属
性。也就是脱离开数据的流动﹑控制方法﹑逻辑设计 ﹑物理实现等方面，而从概念上论述其结构﹑从功能上Байду номын сангаас说明其动作。”
系统开销（时间开销） Tsm ③ 易维护性 ④ 可移植性 ⑤ 安全性
⑥ 可适应性
⑦ 简明性
*可维护与灵活
4.2.2 设计阶段 ① 功能设计 ② 算法设计 ③ 结构设计
4.2.3 结构问题和结构设计 *结构问题
①程序结构 *程序的结构良好
*结构化程序设计及结构化程序 *模块化 ②软件结构 *模块之间的接口 指操作系统如何划分成若干
客户 进程
….
进程 服务器
文件 服务器
……
存储 服务器
窗口 服务器
打印 服务器
用 户 态 核 心 态
微内核
第一章 操作系统引论（作业） 1、 配置操作系统的目的是什么？ 2、 请区别下列术语： 多道程序、多重处理、多任务、多用户。 3、 试述引入批处理的目的。 4、 操作系统有哪些三个基本类型？试比较其特点及各自适用的场合。 5、 网络操作系统与分布式操作系统的主要区别是什么？ 6、 操作系统应具备的几类管理功能？ 7、 什么是操作系统及其特征？ 8、 假设一个完全独占的机器上（单道或单用户），执行一道作业步骤 有哪些？ 9、 设计一个多道操作系统的硬件支持最小集合？ 10、对以下应用场合，请选择适合类型的操作系统。 ⑴航空航天、核聚变研究 ⑵学校学生上机编程 ⑶高炉炉温控制 ⑷民航局订票系统 ⑸发送电子邮件（两个地区间） 11、操作系统常采用时空互换技术，试举例。
OS基础知识
第一章 操作系统引论
处理器管理(进程管理)
• 讨论如何分配CPU ----即采用什么策略把CPU分配给多个进程，从 而决定了操作系统的性质或类型。
第一章 操作系统引论
存储管理
• • • • 主存空间的分配与回收 逻辑地址与物理地址的映射 主存的共享与保护 ，体现OS是否真正有效利用了 资源。
特点：资源共享、通信功能
第一章 操作系统引论
六、分布式操作系统
①系统中任两台计算机可通过通信来交换信息；
②各个计算机无主次之分；
③系统中的资源为所有用户共享； ④若干台计算机相互协作完成一件共同的任务。 七、当代操作系统的两大发展方向 ----宏观应用与微观应用
推动OS发展的主要动力：
1、不断提高计算机资源利用率的需要；2、方便用户；3、器件的不断更新换代；
第一章 操作系统引论
二、 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。作为资源，就是要“物尽其用”，即最大限度 地提高资源利用率。 如：①CPU与外设并行工作； ②提高内存的利用率。 OS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。
第一章 操作系统引论
设备管理
—是OS中最复杂、最具多样性的部分
• 外围设备的分配: --独占型设备的分配 共享型磁盘的驱动调度 Spooling技术与虚拟设备 设备的启动 设备的中断处理
第一章 操作系统引论
文件管理
—是用户直接可见的部分，体现OS是否真正方便用户。
• 外存空间的分配与回收 • 实现逻辑文件与物理文件的转换 • 建立文件目录实现按名存取 • 提供合适的存取方法以适应不同的应用 • 实现文件的共享、保护与保密 • 提供一组文件操作来使用文件