操作系统第1章西安电子科技大学PPT课件
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计算机操作系统第一章
2014-9-17
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涉及到计算机科学的很多领域 计算机体系结构/硬件 软件设计 程序设计语言 数据结构 算法 网络 学习核心技术并能在其他地方应用之
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操作系统的工作
（1）程序的执行 负责启动每个程序， 以及结束程序的工作 （2）完成与硬件有关的工作 （3）完成与应用无关的工作 易于使用，基本服务，统一性 （4）计算机系统的效率与安全问题
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(3)提供输入输出的便利，简化用户的输入
输出工作。
(4)规定用户的接口，以及发现并处理各种 错误的发生。
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本章主要目录
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
2014-9-17
操作系统的目标、作用和模型 操作系统的形成和发展 操作系统的特征和服务 操作系统的功能 操作系统的进一步发展 操作系统的结构 设计 Unix和Linux 总结 作业 典型问题分析和实战练习
库系统、计算机网络等课打下基础。
操作系统有如下的特点：内容庞杂、涉及面广。
它在计算机系统中处于裸机于应用层之间，对下直
接与硬件接口相连，对上要提供简单、方便的用户 界面。操作系统的实践性强。操作系统的概念在实 际操作系统中体现。
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本课程学习的主要问题
操作系统是干什么的？ 操作系统是如何干的？ 不是教你如何使用windows,也不是学习完本课程 后就可以设计一个复杂操作系统了。 本学期主要学习前七章，重点2、3、4、5、6章。
操作系统ppt课件完整版
分时操作系统
分时操作系统采用时间片轮转的方式处理 多个用户的请求，保证了每个用户都能得 到及时的响应。
网络操作系统
网络操作系统具有强大的网络管理功能， 支持多种网络协议和网络服务，使得计算 机网络更加高效、可靠、安全。
实时操作系统
实时操作系统能够在规定的时间内对外部 输入的信息做出处理，并控制所有实时设 备和实时任务协调一致地工作。
动态分区
根据作业的大小动态地建 立分区，使分区大小正好 适应作业的需要。
分区的分配与回收
采用一定的算法将空闲分 区分配给请求者，当作业 完成后将作业占用的分区 回收。
页式存储管理
01 02
基本思想
将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页，而物理内存划分为同样大 小的页框。程序加载时，可将任意一页放入内存中任意一个页框，实现 离散分配。
中断处理的概念
中断处理是指当设备发出中断请求时，CPU暂 停当前任务并转去处理中断请求的过程。
ABCD
设备驱动程序的功能
包括设备的初始化、设备的打开和关闭、设备的 读写以及设备的状态查询等。
中断处理的流程
包括中断请求的响应、中断服务程序的执行以及 中断返回等步骤。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
THANKS
感谢观看
访问控制与安全策略
访问控制机制
操作系统通过用户认证、文件权限、访问控制列表（ACL）等机制 实现访问控制，防止未经授权的访问。
安全策略实施
操作系统应实施强制访问控制（MAC）、自主访问控制（DAC） 等安全策略，确保只有经过授权的用户才能访问敏感资源。
审计与监控
操作系统应具备审计和监控功能，记录用户的操作行为，以便事后分 析和追责。
操作系统01 introduction
34
1.4.2 存储器管理功能
1. 内存分配 分配方式：静态分配方式、动态分配方式 在内存分配的机制中应具有这样的结构和功能： ① 内存分配数据结构 ② 内存分配功能 ③ 内存回收功能
35
1.4.2 存储器管理功能
2. 内存保护 内存保护 确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互 不干扰。
42
Win32 API的部分系统调用
CreateProcess：创建一个新进程 ： WaitForSingleObject：可等待一个进程退出 ： ExitProcess：终止执行 ： CreateFile：创建一个文件或打开一个已有的文件 ： CloseHandle： CloseHandle：关闭一个文件 ReadFile：从一个文件读数据 ： WriteFile：把数据写入一个文件 ： SetFilePointer：移动文件指针 ： GetFileAttributesEx：取得文件属性 ： CreateDirectory：创建一个新目录 ： RemoveDirectory：删去一个空目录 ： DeleteFile：删除一个已有的文件 ： SetCurrentDirectory：改变当前工作目录 ：
23
1.2.4 分时系统
3. 分时系统的特征 (1) 多路性。(宏观：多用户同时工作，共享系统资 多路性。 宏观 多用户同时工作， 宏观： 源；微观：用户作业轮流运行 ) 微观： (2) 独立性。 独立性。 (3) 及时性。 及时性。 (4) 交互性。 交互性。
24ห้องสมุดไป่ตู้
1.2.5 实时系统
1. 应用需求 (1) 实时控制。 (2) 实时信息处理。
第一章 操作系统引论
1
课程安排
46学时 教材：《计算机操作系统》（修订版）， 汤子瀛、哲风屏、汤小丹，西安电子科 技大学出版社 授课内容：教材1～6章
1.4.2 存储器管理功能
1. 内存分配 分配方式：静态分配方式、动态分配方式 在内存分配的机制中应具有这样的结构和功能： ① 内存分配数据结构 ② 内存分配功能 ③ 内存回收功能
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1.4.2 存储器管理功能
2. 内存保护 内存保护 确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互 不干扰。
42
Win32 API的部分系统调用
CreateProcess：创建一个新进程 ： WaitForSingleObject：可等待一个进程退出 ： ExitProcess：终止执行 ： CreateFile：创建一个文件或打开一个已有的文件 ： CloseHandle： CloseHandle：关闭一个文件 ReadFile：从一个文件读数据 ： WriteFile：把数据写入一个文件 ： SetFilePointer：移动文件指针 ： GetFileAttributesEx：取得文件属性 ： CreateDirectory：创建一个新目录 ： RemoveDirectory：删去一个空目录 ： DeleteFile：删除一个已有的文件 ： SetCurrentDirectory：改变当前工作目录 ：
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1.2.4 分时系统
3. 分时系统的特征 (1) 多路性。(宏观：多用户同时工作，共享系统资 多路性。 宏观 多用户同时工作， 宏观： 源；微观：用户作业轮流运行 ) 微观： (2) 独立性。 独立性。 (3) 及时性。 及时性。 (4) 交互性。 交互性。
24ห้องสมุดไป่ตู้
1.2.5 实时系统
1. 应用需求 (1) 实时控制。 (2) 实时信息处理。
第一章 操作系统引论
1
课程安排
46学时 教材：《计算机操作系统》（修订版）， 汤子瀛、哲风屏、汤小丹，西安电子科 技大学出版社 授课内容：教材1～6章
操作系统概述PPT课件精选全文
1.1 操作系统概念
1.1.1 操作系统地位 1.1.2 操作系统作用 1.1.3 操作系统定义
1
1.1.1 操作系统地位
硬件抽象层（HAL）之上 所有其它软件层之下
应用软件层
其它系统软件层 OS
硬件（HAL）
注意, 上图所示的层次关系具有穿透性：高层软件可调用 所有低于所在层次的软件,并可与硬件直接打交道。
—— API、GUI (Graphic User Interface) 4
1.1.3 操作系统定义
操作系统是位于硬件层(HAL)之上、所有 其它软件层之下的一个系统软件，是管 理系统中各种软硬件资源、方便用户使 用计算机系统的程序集合。
5
1.2 操作系统的历史
1.2.1 操作系统的产生
– 手工操作阶段 – 成批处理阶段 – 执行系统阶段
1.2.2 操作系统的完善
– 多道批处理系统 – 分时系统 – 实时处理系统 – 通用操作系统
1.2.3操作系统的发展
– 网络操作系统 – 分布式操作系统 – 多处理机操作系统 – 单用户操作系统 – 面向对象操作系统 – 嵌入式操作系统 – 智能卡操作系统
6
1.2.1 操作系统的产生
一、手工操作阶段 (20世纪40道批处理操作系统(batch processing system) 分时操作系统(time-sharing system) 实时操作系统(real-time system) 通用操作系统(multi-purpose system) 单用户操作系统(single user system) 网络操作系统(network operating system) 分布式操作系统(distributed operating system) 多处理机操作系统(multi-processor system) 嵌入式操作系统(embedded operating system) 智能卡操作系统(smart-card operating system)
1.1.1 操作系统地位 1.1.2 操作系统作用 1.1.3 操作系统定义
1
1.1.1 操作系统地位
硬件抽象层（HAL）之上 所有其它软件层之下
应用软件层
其它系统软件层 OS
硬件（HAL）
注意, 上图所示的层次关系具有穿透性：高层软件可调用 所有低于所在层次的软件,并可与硬件直接打交道。
—— API、GUI (Graphic User Interface) 4
1.1.3 操作系统定义
操作系统是位于硬件层(HAL)之上、所有 其它软件层之下的一个系统软件，是管 理系统中各种软硬件资源、方便用户使 用计算机系统的程序集合。
5
1.2 操作系统的历史
1.2.1 操作系统的产生
– 手工操作阶段 – 成批处理阶段 – 执行系统阶段
1.2.2 操作系统的完善
– 多道批处理系统 – 分时系统 – 实时处理系统 – 通用操作系统
1.2.3操作系统的发展
– 网络操作系统 – 分布式操作系统 – 多处理机操作系统 – 单用户操作系统 – 面向对象操作系统 – 嵌入式操作系统 – 智能卡操作系统
6
1.2.1 操作系统的产生
一、手工操作阶段 (20世纪40道批处理操作系统(batch processing system) 分时操作系统(time-sharing system) 实时操作系统(real-time system) 通用操作系统(multi-purpose system) 单用户操作系统(single user system) 网络操作系统(network operating system) 分布式操作系统(distributed operating system) 多处理机操作系统(multi-processor system) 嵌入式操作系统(embedded operating system) 智能卡操作系统(smart-card operating system)
电子科技大学计算机操作系统-第1章 概论
• 操作系统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。
1.2 操作系统的历史
操作系统发展的推动力
1.2 操作系统的历史
• 提高资源利用率——操作系统最初发展的推动力
1946年2月14日，世界上第一台现代电子计算机ENIAC 诞 生于美国宾夕法尼亚大学。ENIAC使用17468个真空管、7200 个晶体二极管、1500个继电器、10000个电容器，总体积约70 立方米，重达27吨，占地170平方米，运算速度为每秒5000次 加法或400次乘法。耗电150千瓦，传言，每当这台计算机启 动的时候，费城的灯都变暗了。
1.3.5 用户接口
提供友好的用户接口以方便用户使用。
系统调用是用户程序取得操作系统服务的唯一途径
ห้องสมุดไป่ตู้
1.3.5 用户接口
• 图形用户接口(GUI, Graphic User Interface )
采用图形化的操作界面，用非常容易识别的各种图标（ icon）来将系统的各项功能、各种应用程序和文件，直观、 逼真地表示出来。用户可用鼠标或通过菜单和对话框，来完 成对应用程序和文件的操作 。
1.1.2 对操作系统的认识
1.1.2 对操作系统的认识
• 从用户角度观察操作系统
– 虚拟机（扩展机器）的观点 ➢操作系统应隐藏复杂的、困难的、丑陋的、特殊的硬 件细节 ➢操作系统应向应用程序提供一种简单的、高度抽象的 处理 ➢虚拟机的扩充包括功能和数量上的扩充
– 用户环境的观点 ➢操作系统是用户与计算机系统进行交互的界面
1.2.4 分时系统
• 概念
在一台主机上连接有多个带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。
1.2 操作系统的历史
操作系统发展的推动力
1.2 操作系统的历史
• 提高资源利用率——操作系统最初发展的推动力
1946年2月14日，世界上第一台现代电子计算机ENIAC 诞 生于美国宾夕法尼亚大学。ENIAC使用17468个真空管、7200 个晶体二极管、1500个继电器、10000个电容器，总体积约70 立方米，重达27吨，占地170平方米，运算速度为每秒5000次 加法或400次乘法。耗电150千瓦，传言，每当这台计算机启 动的时候，费城的灯都变暗了。
1.3.5 用户接口
提供友好的用户接口以方便用户使用。
系统调用是用户程序取得操作系统服务的唯一途径
ห้องสมุดไป่ตู้
1.3.5 用户接口
• 图形用户接口(GUI, Graphic User Interface )
采用图形化的操作界面，用非常容易识别的各种图标（ icon）来将系统的各项功能、各种应用程序和文件，直观、 逼真地表示出来。用户可用鼠标或通过菜单和对话框，来完 成对应用程序和文件的操作 。
1.1.2 对操作系统的认识
1.1.2 对操作系统的认识
• 从用户角度观察操作系统
– 虚拟机（扩展机器）的观点 ➢操作系统应隐藏复杂的、困难的、丑陋的、特殊的硬 件细节 ➢操作系统应向应用程序提供一种简单的、高度抽象的 处理 ➢虚拟机的扩充包括功能和数量上的扩充
– 用户环境的观点 ➢操作系统是用户与计算机系统进行交互的界面
1.2.4 分时系统
• 概念
在一台主机上连接有多个带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。
西安电子科技大学嵌入式实时操作系统第1章PPT课件
0世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和 信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式应用进一步加速发展。 面向实时信号处理算法的DSP产品向着高速、高精度、低功 耗发展。Texas推出的第三代DSP芯片TMS320C30，引导着 微控制器向32位高速智能化发展。在应用方面，掌上电脑、 手持PC机、机顶盒技术相对成熟，发展也较为迅速。特别 是掌上电脑，1997年在美国市场上不过四五个品牌，而1998 年底，各式各样的掌上电脑如雨后春笋般纷纷涌现出来。随 着人类进入网络时代，将嵌入式计算机系统应用到各类网络 中已成为嵌入式系统发展的重要方向。在发展潜力巨大的信 息家电中，人们非常关注的网络电话设备，即IP电话，就是 一个代表。
第1章 嵌入式系统导论
在早期，由于嵌入式应用范围比较狭窄，大多用于工业 控制领域，人们还可以勉强将通用计算机通过改装、加固、 定制专业软件等方法，嵌入到大型系统中去实现嵌入式应用。 但随着经济、技术的高速发展，嵌入式应用越来越广泛，已 经深入到我们生活中的方方面面，小到彩电、空调、洗衣机、 手机，大到飞机、导弹、汽车等，嵌入式应用对计算机的功 能、体积、功耗、价格、重量、可靠性等方面的要求也越来 越苛刻，通过改造通用计算机的传统方法已远远不能胜任。 因此，嵌入式计算机不得不脱离通用计算机系统，走上独立 发展的道路。这就形成了现代计算机两大分支并行发展的时 期。
第1章 嵌入式系统导论
早在1614年，苏格兰人John Napier就发表论文公布他发 明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。1848年， 英国数学家George Boole创立二进制代数学，为现代二进制 计算技术的发展铺平了道路。1937年，Bell试验室的George Stibitz展示了用继电器表示二进制的装置，尽管它是个展品， 但却是世界上的第一台二进制电子计算机。1946年2月15日， 名为ENIAC的计算机在美国诞生了，这是第一台现代意义 上的数字计算机，它的诞生具有划时代的意义，表明了现代 数字计算机时代的到来。在随后的近三十年里，计算机一直 为少数精英所掌握，主要用于实验室里的数值求解。
第1章 嵌入式系统导论
在早期，由于嵌入式应用范围比较狭窄，大多用于工业 控制领域，人们还可以勉强将通用计算机通过改装、加固、 定制专业软件等方法，嵌入到大型系统中去实现嵌入式应用。 但随着经济、技术的高速发展，嵌入式应用越来越广泛，已 经深入到我们生活中的方方面面，小到彩电、空调、洗衣机、 手机，大到飞机、导弹、汽车等，嵌入式应用对计算机的功 能、体积、功耗、价格、重量、可靠性等方面的要求也越来 越苛刻，通过改造通用计算机的传统方法已远远不能胜任。 因此，嵌入式计算机不得不脱离通用计算机系统，走上独立 发展的道路。这就形成了现代计算机两大分支并行发展的时 期。
第1章 嵌入式系统导论
早在1614年，苏格兰人John Napier就发表论文公布他发 明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。1848年， 英国数学家George Boole创立二进制代数学，为现代二进制 计算技术的发展铺平了道路。1937年，Bell试验室的George Stibitz展示了用继电器表示二进制的装置，尽管它是个展品， 但却是世界上的第一台二进制电子计算机。1946年2月15日， 名为ENIAC的计算机在美国诞生了，这是第一台现代意义 上的数字计算机，它的诞生具有划时代的意义，表明了现代 数字计算机时代的到来。在随后的近三十年里，计算机一直 为少数精英所掌握，主要用于实验室里的数值求解。
操作系统PPT课件
分析在多用户与多任务环境下可能存在的安全风险，并介绍相应的安全
措施和策略。
07
安全性与可靠性保障
操作系统安全策略
访问控制
通过用户身份验证、权限 管理等手段，限制用户对 系统资源的访问，防止未 经授权的访问和操作。
加密技术
采用加密算法对敏感数据 进行加密存储和传输，确 保数据在传输和存储过程 中的安全性。
页面置换算法
虚拟内存的实现
当内存空间不足时，需要选择某个页面进 行置换，常见的置换算法有最优算法、先 进先出算法、最近最久未使用算法等。
需要硬件和软件的支持，如地址变换机构、 缺页中断机构、页面调度程序等。
页面置换算法
最优算法
选择未来最长时间不会被访问的页面 进行置换，需要预知未来的页面访问 情况，实际中难以实现。
命令行界面常用命令
列举并解释常见的命令行界面命令，如文件操作命令、网络命令、 系统管理命令等。
图形用户界面设计
01
图形用户界面（GUI ）概述
介绍图形用户界面的基本概念、 特点和优势。
02
图形用户界面设计 原则
讲解设计图形用户界面时需要遵 循的原则，如直观易用、美观大 方、符合用户习惯等。
03
图形用户界面常用 控件
文件概念
文件是操作系统中进行数据存储和管理的基本单位，通常是一段具有特定格式 和意义的二进制数据。
文件组织结构
常见的文件组织结构包括顺序结构、索引结构、链接结构和哈希结构。不同的 组织结构适用于不同的应用场景，如顺序结构适用于连续访问大量数据，而索 引结构则适用于随机访问。
文件访问权限控制
访问权限
设置通道控制器，负责管理和控制多 个I/O设备，进一步减轻CPU的负担 。
操作系统(西安电子科技大学)
图1-3 计算机系统的层次关系
第1章 操作系统概述
1.3 操作系统的概念
为了深入理解操作系统的定义， 我们应注意以下 几点： （1） 操作系统是系统软件， 而且是裸机之上的第 一层软件。 （2） 操作系统的基本职能是控制和管理系统内的 各种资源， 有效地组织多道程序的运行。
第1章 操作系统概述
作为“管理者”， 操作系统主要负责如下事情： 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
4. 文件管理功能 文件管理功能应包括： 文件存储空间的管理、 文 件操作的一般管理、 目录管理、 文件的读写管理和存 取控制。 (1) 文件存储空间的管理。 系统文件和用户文件都要放在磁盘上。
第1章 操作系统概述
（2） 文件操作的一般管理。 包括文件的创建、 删除、 打开、 关闭等。 （3） 目录管理。 包括目录文件的组织、 实现用 户对文件的“按名存取”， 以及目录的快速查询和文 件共享等。 （4） 文件的读写管理和存取控制。
第1章 操作系统概述
1.1 计算机发展简史
计算机的发展历史大致可分为以下几个阶段： 第一代： 1946年～1959年， 以美国建造的ENIAC 为代表， 主要电子器件是电子管。 第二代： 1960年～1964年， 主要特征是以晶体管 为主要电子器件， 如IBM 7090系列。 第三代： 1965年～1973年， 以集成电路作为计算 机的主要器件， 如IBM 360机种。
第1章 操作系统概述
2) 地址映射 大家都有这种经历: 我们在编写程序时并不考虑程 序和数据要放在内存的什么位置， 程序中设置变量、 数组和函数等只是为了实现这个程序所要完成的任务。 3) 内存保护 不同用户的程序都放在一个内存中， 必须保证它 们在各自的内存空间中活动， 不能相互干扰， 更不能 侵犯操作系统的空间。
【1】章1操作系统概述
差
好
一般
可靠
多 道
多路采 集、多 路控制
有
最好 (毫秒, 微秒)
一般
高度 可靠
39
40
1.3 操作系统的基本特征
现在操作系统逐渐形成，总结得到
四大基本特征： • 并发 多道并发是最根本的特征 • 共享 • 虚拟 • 异步
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1.并发
并行性：两个或多个事件在同一时刻发生 图 并发性：两个或多个事件在同一时段发生 理解CPU并发： 单处理器系统中，多道程序宏观上看似并 行，实际在微观上是交替执行的，并不 是真正的“并行” 多处理器系统才有真正的CPU并行
• 用户作业、外存上排队，称为“后备队列”； •作业调度程序、一定的算法、后备队列中选择若 干作业、调入内存 •入内存的作业、共享CPU和系统中的各种资源， 自动批量处理。
24
单道程序工作示例：
I/O 用户 程序 监督 程序
A
B A B
A
cpu空闲
B
多道程序工作示例： A
I/O 用户 程序 调度 程序
网络资源
/：教育部微软精品课程 CSDN / 龙腾软件教程网： /Soft/czxt/In dex.html 书部落 /， /
9
为什么需要OS?
没有OS会？： • 很不方便 • 没效率 • 功能局限
10
1.1 操作系统的目标、作用
1. OS的目标
方便性：用户无需了解底层硬件，无需用
0、1机器语言操作。不用手，用锄头。
有效性：CPU、I/O、存储等的管理专门、
合理地被组织管理起来，提高资源的利用率。
可扩充性：扩充应用软件；适应硬件和体
系统开销大！
21
MW==OS讲稿
以管理的观点讨论操作系统
•坚持就是胜利，半途而废是成事的大忌* 学习方法
•认真听课 •多看书，做到预习，听课，复习三 部曲 •多做作业，加深理解 (Google)
•多讨论，同学之间结成讨论小组 •认真做实验 •适当看部分操作系统源代码 •鼓励参与开源项目、毕业时拿出成
考核方法
总成绩 = 平时成绩（20%）+实验报告 （30%）+闭卷笔试（50%） 平时成绩= 作业（50%）+课程状态（出勤、 回答问题次数、积极程度等）（50%）
2.操作系统作为资源管理者
为了使硬件资源充分发挥它们的作用， 必须允许多用户任务同时使用计算机，以 便让不同的资源由不同的用户任务尽可能 的同时使用，减少资源的闲臵时间。 譬如，当一个用户任务将文件从磁盘 往内存缓冲区读出时，另一个用户任务可 以让自己的程序在处理机上运行。这样的 话，处理机、内存、磁盘都忙起来了。 充分利用资源：因材施教、物尽其用。
非日常接触的操作系统功能
水面之下，是冰山的主体。
想一想，这里正在演示的幻灯 片是怎样保存和读取的？
1.1.1操作系统的组成
以管理的观点讨论操作系统 • 作为管理者，需协调两方面： ① 上级的要求； ② 可支配的资源。 • 操作系统的上级——用户； • 操作系统可支配的资源——硬件。
系统软件构成
缓冲区
CPU
磁盘
2.多道程序设计 基本思想:内存同时保持多道程序(作业),处 理机(单处理机)以交替的方式同时处理多道 程序.宏观上看,已有多道程序开始运行且尚 未结束,微观上看,某一时刻处理机只运行某 道作业。
作业A CPU 作业B 作业C I/O CPU I/O I/O CPU I/O CPU I/O CPU I/O CPU I/O CPU
计算机操作系统 第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
单道批处理系统
自动性 作业能够自动地逐个依次运行，无须人工干预 顺序性 各道作业的完成顺序与进入内存的顺序相同 单道性 内存中仅有一道程序运行
第一章 操作系统引论
多道批处理系统
20世纪60年代中期，引入了多道程序设计技术，由此形 成了多道批处理系统（Multiprogrammed Batch Processing System）。
脱机输入/输出方式
外围机 主机
磁带
磁带
磁带
磁带
外围机
输出设备
第一章 操作系统引论
无操作系统的计算机系统
当CPU需要输出时，可由CPU直接高速地把数据从内存送 到磁带上，然后再在另一台外围机的控制下，将磁带上的结果 通过相应的输出设备输出。
脱机输入/输出方式
主机
磁带
磁带
外围机
输出设备
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
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 操作系统的作用
OS作为计算机系统的资源管理者 硬件资源：处理器、存储器、I/O设备 信息资源：程序和数据
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 操作系统的作用
OS实现了对计算机资源的抽象
操作系统课程是计算机教育的必修内容 计算机专业的核心课 技术开发的理论基础
25
Text2
Text3 45
Text1
35
Text4 Text
45
数据结构 操作系统
计算机组成原理 计算机网络
第一章 操作系统引论
课程简介—Important？
西安电子科技大学嵌入式实时操作系统课件 第1章
第1章 嵌入式系统导论
1.1.2 嵌入式系统的定义
嵌入式计算机系统简称嵌入式系统，它的应用发源于微 机，发展于单片机。那么，究竟什么是嵌入式系统呢？嵌入 式系统的定义是怎样的呢？ 依据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义： “Device used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”，即嵌入式系统为控制、监 视或辅助设备、机器甚至工厂运作的装置。它是一种计算机 软件和硬件的综合体，特别强调“量身定制”的原则，也就 是基于某种特殊的用途，设计者就会根据这些用途设计出一 种截然不同的系统来。
在理解嵌入式系统的定义的时候，要分清嵌入式系统与
嵌入式应用系统的区别。嵌入式应用系统是指内部含有嵌入 式系统的设备、装置或者系统，例如手机、数字彩电、空调、 工控单元、PDA、汽车、导弹等。这种区别就好像我们常说 的单片机系统与单片机应用系统的区别一样。尽管人们常常 在不严格的场合将单片机系统和单片机应用系统混称，但是 概念上的差别是很明显的。
第1章 嵌入式系统导论
按照定义，只要满足嵌入式系统三要素的，都可以称为
嵌入式系统。因此，嵌入式系统根据其形态和规模的不同可 分为： (1) 系统级，包括工控机、嵌入到应用系统中的通用计 算机等； (2) 板级，包括各种CPU主板； (3) 芯片级，如CPU、MCU、SOC、DSP、MPU等。
第1章 嵌入式系统导论
第1章 嵌入式系统导论
Wayne Wolf在其所著的嵌入式系统设计教科书上对嵌
入式系统的定义是：“Loosely defined, it is any device that includes a programmable computer but is not itself a generalpurpose computer”，即不严格地定义，嵌入式系统是包含可 编程计算机的任意设备，而它本身并不是被作为通用计算机 而设计的。书中他还说：“一台个人电脑不能称之为嵌入式 计算系统，尽管它常常被用于搭建嵌入式系统。”
操作系统完整版电子课件
通过设置安全策略，控制网络通信的进出，防止 未经授权的访问和攻击。
防火墙的实现方式
包括包过滤防火墙、代理服务器防火墙和有状态 检测防火墙等。
防火墙的应用场景
如企业网络安全防护、个人计算机安全防护和云 计算安全防护等。
谢谢观看
文件的逻辑结构
无结构文件
文件内部的数据就是一系列二进 制流或字符流组成。又称“流式 文件”。
按记录的长度分为
定长记录文件和变长记录文件两 种。
文件的物理结构
连续文件（数组结构）
文件的信息存放在一组相邻的物理块中。
串联文件（链表结构）
文件信息存放在若干不相邻的物理块中，相邻的物理块之间通过指 针连接，前一个物理块指向下一个物理块。
DMA（直接内存访问）I/O方式
主存与设备之间开辟直接的数据通路，由DMA控制器控制数据的传 输。
通道控制方式
使用专门的通道控制部件来管理和控制I/O操作，减轻CPU的负担。
中断处理与设备驱动程序
中断处理
当中断发生时，CPU暂停当前程序的执行，转去执行中断处理程序，处理完中断后再返回原程序继续 执行。
Spooling技术（假脱机技术）
将独占设备改造成共享设备的一种技术，多个作业可以同时使用该设备，提高设备的利 用率。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
操作系统安全性的定义
确保操作系统的保密性、完整性和可用性，防止未经授权的访问 和破坏。
操作系统面临的安全威胁
包括病毒、蠕虫、木马、恶意软件等，以及来自网络攻击和数据泄 露的风险。
操作系统的分类与特点
分类
根据运行环境的不同，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网 络操作系统等。
防火墙的实现方式
包括包过滤防火墙、代理服务器防火墙和有状态 检测防火墙等。
防火墙的应用场景
如企业网络安全防护、个人计算机安全防护和云 计算安全防护等。
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文件的逻辑结构
无结构文件
文件内部的数据就是一系列二进 制流或字符流组成。又称“流式 文件”。
按记录的长度分为
定长记录文件和变长记录文件两 种。
文件的物理结构
连续文件（数组结构）
文件的信息存放在一组相邻的物理块中。
串联文件（链表结构）
文件信息存放在若干不相邻的物理块中，相邻的物理块之间通过指 针连接，前一个物理块指向下一个物理块。
DMA（直接内存访问）I/O方式
主存与设备之间开辟直接的数据通路，由DMA控制器控制数据的传 输。
通道控制方式
使用专门的通道控制部件来管理和控制I/O操作，减轻CPU的负担。
中断处理与设备驱动程序
中断处理
当中断发生时，CPU暂停当前程序的执行，转去执行中断处理程序，处理完中断后再返回原程序继续 执行。
Spooling技术（假脱机技术）
将独占设备改造成共享设备的一种技术，多个作业可以同时使用该设备，提高设备的利 用率。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
操作系统安全性的定义
确保操作系统的保密性、完整性和可用性，防止未经授权的访问 和破坏。
操作系统面临的安全威胁
包括病毒、蠕虫、木马、恶意软件等，以及来自网络攻击和数据泄 露的风险。
操作系统的分类与特点
分类
根据运行环境的不同，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网 络操作系统等。
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• 操作系统的形成
–1.2.3 多道批处理（60年代初） –1.2.4 分时系统（60年代中） –1.2.5 实时操作系统（60年代中）
18
第一章 操作系统引论
• 操作系统的发展
–1.2.6 微机操作系统 –1.2.7 多处理机操作系统 –1.2.8 网络操作系统 –1.2.9 分布式操作系统 –1.2.10 嵌入式操作系统
• 方便性（用户的观点）：提供良好的、一致的用户接 口，弥补硬件系统的类型和数量差别
• 可扩充性（扩展的观点）：硬件的类型和规模、操作 系统本身功能的发展，要求OS可增加新功能模块和修 改旧模块
• 开放性（兼容的观点）：要求OS可兼容按国际标准开 发的硬件和软件，通过网络加以集成，并能正确、有 效地协同工作
20
第一章 操作系统引论
最早的计算机
21Biblioteka 第一章 操作系统引论手工交互方式的特点
(1) 程序设计直接编制二进制目标程序 (2) 输入输出设备主要是纸带和卡片 (3) 程序员上机必须预约机时 (4) 程序员自己上机操作 (5) 程序的启动与结束处理都以手工方式进行 (6) 程序员的操作以交互方式进行(控制台) (7) 单用户方式（用户独占全机） (8) 程序执行过程得不到任何帮助，程序都是独立程
9
第一章 操作系统引论
1.1.2 操作系统的作用
操作系统的作用(1) OS是用户使用系统硬件、软件的接口。
• 命令方式：（命令行、命令脚本式）。 • 系统调用：（形式上类似于过程调用，
在应用编程中使用）。 • 图形、窗口方式：（菜单式、图形用户
接口GUI） 。
10
第一章 操作系统引论
操作系统的作用(2) OS是计算机硬件、软件资源的管理者。
用户环境
15
第一章 操作系统引论
你知道操作系统不能做什么?
–不做天气预报 –不做房屋设计 –不是编译程序
总之，操作系统不直接解决最终具体 应用问题，也不负责编译源程序...
16
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 （需求推动发展）
• 不断提高计算机资源的利用率（由此引出 了多道批处理系统、SPOOLing技术、虚拟 技术等）
• 管理对象包括：CPU、存储器、外部设 备、信息（数据和软件）；
• 管理的内容：资源的当前状态（数量和 使用情况）、资源的分配、回收和访问 操作，相应管理策略（包括用户权限）。
11
第一章 操作系统引论
操作系统的作用(3)
OS实现了对计算机资源的抽象（即是扩展机(extended machine)/虚拟机(virtual machine)。）
计算机操作系统
Principles of Operating System
2011年2月
教材：
•汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛 计算机操 作系统.西安电子科技大学出版社
参考书：
•孟静. 操作系统教程—原理和实例分析. 高等 教育出版社
•庞丽萍.操作系统原理.华中理工大学出版社 •Andrew S.Tanenbaum.现代操作系统.机械工 业出版社
7
第一章 操作系统引论
操作系统在计算机系统中的地位
应用用户 应用开发人员
应用软件 系统工具 操作系统 计算机硬件
操作系统 开发人员
操作系统的地位：紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下
（是其他软件的共同环境）
8
第一章 操作系统引论
引入操作系统的目标
• 有效性（系统管理人员的观点）：管理和分配硬件、 软件资源，合理地组织计算机的工作流程
• 在裸机上添加：设备管理、文件管理、 存储管理（针对内存和外存）、处理 机管理（针对CPU）；
• 另外，为合理组织工作流程：作业管 理、进程管理。
操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，程 序模块的集合，资源管理和用户接口功能
12
第一章 操作系统引论
你所用过的操作系统
你知道下列哪些是操作系统吗?
• 方便用户（由此引出了分时系统、图形用 户界面等）
• 器件的不断更新换代（导致OS的功能和性 能不断增强提高）
• 计算机体系结构的不断发展（导致多处理 机OS、分布式OS、网络OS的产生发展）
17
第一章 操作系统引论
1.2 操作系统的发展过程
• 操作系统的产生
–1.2.1 手工操作阶段（40年代） –1.2.2 单道批处理阶段（50年代）
ULTRIX • 自由软件：Linux, freeBSD, Minix • IBM: AIX, zOS(OS/390), OS/2, OS/4000,
PC DOS • 其他：Mac OS, NetWare,……
14
第一章 操作系统引论
你用过的操作系统能做什么?
– 各种命令：dir copy del format – 启动、结束用户程序 – 系统调用：例如INT指令 – WINDOWS、UNIX 等提供多任务或多
极品飞车 DOS LINUX WINDOWS TURBO-C WORD FOXPRO UNIX TURBO-ASM VI 一个C语言源程序
13
第一章 操作系统引论
目前常见操作系统
• 微软：Windows系列（以前MS-DOS） • UNIX：Solaris, AIX, HP UX, SVR4, BSD,
5
第一章 操作系统引论
1.1 什么是操作系统
1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
返回
6
第一章 操作系统引论
1.1.1 操作系统的目标
计算机系统 (层次结构)
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）
图1.1 计算机系统的组成
19
第一章 操作系统引论
1.2.1 手工操作阶段
电子管计算机，无操作系统，由手工 控制作业的输入输出,通过控制台开关启 动程序运行。
用户使用计算机的过程大致如下：先 把程序纸带装上输入机，启动输入机把 程序和数据送入计算机，然后通过控制 台开关启动程序运行，计算完毕后，用 户拿走打印结果，并卸下纸带。
•何炎祥.操作系统原理. 华中科技大学出版社
本课程地位 • 专业核心课程 • 考研核心课程 • 技术开发的理论基础
• 抽象 • 宏观
学习方法
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统的发展过程 1.3操作系统的特征 1.4操作系统的功能和服务 1.5操作系统的结构设计 1.6操作系统纵览
–1.2.3 多道批处理（60年代初） –1.2.4 分时系统（60年代中） –1.2.5 实时操作系统（60年代中）
18
第一章 操作系统引论
• 操作系统的发展
–1.2.6 微机操作系统 –1.2.7 多处理机操作系统 –1.2.8 网络操作系统 –1.2.9 分布式操作系统 –1.2.10 嵌入式操作系统
• 方便性（用户的观点）：提供良好的、一致的用户接 口，弥补硬件系统的类型和数量差别
• 可扩充性（扩展的观点）：硬件的类型和规模、操作 系统本身功能的发展，要求OS可增加新功能模块和修 改旧模块
• 开放性（兼容的观点）：要求OS可兼容按国际标准开 发的硬件和软件，通过网络加以集成，并能正确、有 效地协同工作
20
第一章 操作系统引论
最早的计算机
21Biblioteka 第一章 操作系统引论手工交互方式的特点
(1) 程序设计直接编制二进制目标程序 (2) 输入输出设备主要是纸带和卡片 (3) 程序员上机必须预约机时 (4) 程序员自己上机操作 (5) 程序的启动与结束处理都以手工方式进行 (6) 程序员的操作以交互方式进行(控制台) (7) 单用户方式（用户独占全机） (8) 程序执行过程得不到任何帮助，程序都是独立程
9
第一章 操作系统引论
1.1.2 操作系统的作用
操作系统的作用(1) OS是用户使用系统硬件、软件的接口。
• 命令方式：（命令行、命令脚本式）。 • 系统调用：（形式上类似于过程调用，
在应用编程中使用）。 • 图形、窗口方式：（菜单式、图形用户
接口GUI） 。
10
第一章 操作系统引论
操作系统的作用(2) OS是计算机硬件、软件资源的管理者。
用户环境
15
第一章 操作系统引论
你知道操作系统不能做什么?
–不做天气预报 –不做房屋设计 –不是编译程序
总之，操作系统不直接解决最终具体 应用问题，也不负责编译源程序...
16
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 （需求推动发展）
• 不断提高计算机资源的利用率（由此引出 了多道批处理系统、SPOOLing技术、虚拟 技术等）
• 管理对象包括：CPU、存储器、外部设 备、信息（数据和软件）；
• 管理的内容：资源的当前状态（数量和 使用情况）、资源的分配、回收和访问 操作，相应管理策略（包括用户权限）。
11
第一章 操作系统引论
操作系统的作用(3)
OS实现了对计算机资源的抽象（即是扩展机(extended machine)/虚拟机(virtual machine)。）
计算机操作系统
Principles of Operating System
2011年2月
教材：
•汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛 计算机操 作系统.西安电子科技大学出版社
参考书：
•孟静. 操作系统教程—原理和实例分析. 高等 教育出版社
•庞丽萍.操作系统原理.华中理工大学出版社 •Andrew S.Tanenbaum.现代操作系统.机械工 业出版社
7
第一章 操作系统引论
操作系统在计算机系统中的地位
应用用户 应用开发人员
应用软件 系统工具 操作系统 计算机硬件
操作系统 开发人员
操作系统的地位：紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下
（是其他软件的共同环境）
8
第一章 操作系统引论
引入操作系统的目标
• 有效性（系统管理人员的观点）：管理和分配硬件、 软件资源，合理地组织计算机的工作流程
• 在裸机上添加：设备管理、文件管理、 存储管理（针对内存和外存）、处理 机管理（针对CPU）；
• 另外，为合理组织工作流程：作业管 理、进程管理。
操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，程 序模块的集合，资源管理和用户接口功能
12
第一章 操作系统引论
你所用过的操作系统
你知道下列哪些是操作系统吗?
• 方便用户（由此引出了分时系统、图形用 户界面等）
• 器件的不断更新换代（导致OS的功能和性 能不断增强提高）
• 计算机体系结构的不断发展（导致多处理 机OS、分布式OS、网络OS的产生发展）
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第一章 操作系统引论
1.2 操作系统的发展过程
• 操作系统的产生
–1.2.1 手工操作阶段（40年代） –1.2.2 单道批处理阶段（50年代）
ULTRIX • 自由软件：Linux, freeBSD, Minix • IBM: AIX, zOS(OS/390), OS/2, OS/4000,
PC DOS • 其他：Mac OS, NetWare,……
14
第一章 操作系统引论
你用过的操作系统能做什么?
– 各种命令：dir copy del format – 启动、结束用户程序 – 系统调用：例如INT指令 – WINDOWS、UNIX 等提供多任务或多
极品飞车 DOS LINUX WINDOWS TURBO-C WORD FOXPRO UNIX TURBO-ASM VI 一个C语言源程序
13
第一章 操作系统引论
目前常见操作系统
• 微软：Windows系列（以前MS-DOS） • UNIX：Solaris, AIX, HP UX, SVR4, BSD,
5
第一章 操作系统引论
1.1 什么是操作系统
1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
返回
6
第一章 操作系统引论
1.1.1 操作系统的目标
计算机系统 (层次结构)
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）
图1.1 计算机系统的组成
19
第一章 操作系统引论
1.2.1 手工操作阶段
电子管计算机，无操作系统，由手工 控制作业的输入输出,通过控制台开关启 动程序运行。
用户使用计算机的过程大致如下：先 把程序纸带装上输入机，启动输入机把 程序和数据送入计算机，然后通过控制 台开关启动程序运行，计算完毕后，用 户拿走打印结果，并卸下纸带。
•何炎祥.操作系统原理. 华中科技大学出版社
本课程地位 • 专业核心课程 • 考研核心课程 • 技术开发的理论基础
• 抽象 • 宏观
学习方法
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统的发展过程 1.3操作系统的特征 1.4操作系统的功能和服务 1.5操作系统的结构设计 1.6操作系统纵览