操作系统(庞丽萍)第2章 操作系统的结构和硬件支持
计算机操作系统 庞丽萍 阳富民 第二版 绪章课后答案
习题一1-1 存储程序式计算机的主要特点是什么？答：1.存储程序：用户将解决的问题的步骤事先告诉计算机，成为程序；2.程序控制：计算机所作的任何事情都是通过CPU执行程序来完成的。
1-2 批处理系统和分时系统各具有什么特点？为什么分时系统的响应比较快？答：批处理系统：先将程序加载到内存中然后再由CPU执行。
分时系统：分时系统是把处理机时间划分成很短的时间片（如几百毫秒）轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片用完之前还未完成计算，该作业就暂时中断。
分时系统由于是时间片轮转来运行程序，所以比多道处理系统响应更快。
1-3 实时系统的特点是什么？实时信息处理系统和分时系统从外表看来很相似，它们有什么本质的区别？答：实时系统的特点是快速响应。
实时系统：实时系统是指计算机对于外来信息能够在被控制对象允许的截止期限内反应的系统。
分时系统：分时系统是把处理机时间划分成很短的时间片（如几百毫秒）轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片用完之前还未完成计算，该作业就暂时中断。
1-4 什么是多道程序设计技术？试述多道程序运行的特征？答：多道程序设计技术是在计算机主存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插地运行。
特征：多道——计算机主存中同时存放几道相互独立的程序；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；微观上串行——从微观上看，主存中的多道程序轮流或分时地占有处理机，交替执行。
（注：基于现在系统的发展，逐渐出现了多核CPU，所以出现了在微观上可以并行的特征）1-7 什么是操作系统？操作系统的主要特性是什么？答：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机系统软、硬件资源的分配和管理；控制和协调并发活动；提供用户借口，使用户获得良好的工作环境。
操作系统的主要特性有：并发、共享、不确定性。
《操作系统结构》课件
操作系统结构
欢迎来到我们的操作系统结构课程。操作系统是计算机系统中最为重要的软 件之一。
什么是操作系统？
1 定义
操作系统是计算机硬件与应用软件之间的媒介，是一组控制程序。
2 功能
操作系统为用户和其他软件提供了接口，是进行其它任务的基础。
操作系统的层次结构
操作系统的层次结构
操作系统的层次结构是指系统中各种软件和硬件所 组成的层次结构。
操作系统的安全与保护通常通过访问控制列表、统的重要性
操作系统是计算机系统中最为 重要的软件之一，为用户和其 他软件提供了接口。
操系统结构的演变
操作系统的演变从最初的单体 式到现在的微内核操作系统。
操作系统的应用领域
操作系统广泛用于个人电脑、 服务器、嵌入式系统、移动设 备等各种应用领域。
文件系统管理
文件系统管理器是一种Windows 应用程序，它负责管理计算机上 的文件和文件夹。
操作系统的输入输出系统
1
I/O系统的组成
I/O系统是由控制器、设备驱动程序、中断处理程序、逻辑处理程序等组成的。
2
I/O系统的工作原理
I/O系统工作分为polling、中断驱动和DMA等方式。
操作系统的网络管理
进程状态
进程可以分为就绪状态，运 行状态和阻塞状态。
进程管理函数
进程管理函数定义了所有与 进程有关的操作，如创建、 撤销进程；挂起、恢复进程 等。
操作系统的文件系统
文件系统组成
文件目录是文件系统中的基本组 织单元，包括目录和文件两种类 型。
文件系统结构
文件系统结构可以分为单层目录 结构、多层目录结构和文件树结 构。
操作系统的内存管理
1
物理内存管理
操作系统二章课件ppt课件
文件目录管理
文件控制块（FCB）：为了能对一个 文件进行正确的存取，必须为文件设 置用于描述和控制文件的数据结构， 称之为“文件控制块（FCB）”。文 件管理程序可借助于文件控制块中的 信息对文件进行各种操作。
索引结点：在检索目录文件的过程中 ，只用到了文件名，仅当找到一个目 录项（查找文件名与目录项中文件名 匹配）时，才需要从该目录项中读出 该文件的物理地址。也就是说，在检 索目录时不需要用到其他那些对该文 件进行描述的信息，而只有在检索到 某一目录项时，系统才需要从该目录 项中读出该文件的物理地址和文件的 属性。
链接分配
这是按单个物理块逐个进行的。每个物理块中（一般是最后一个单元）设有一个指针，指 向其后续连接的下一个物理块的地址，从而使得存放同一文件的物理块链接成一个链表。
索引分配
这是另一种对文件存储不连续分配的方法。系统为每个文件建立一张索引表，索引表中的 每一表项指出文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。
多处理器操作系统与并行计算
多处理器操作系统的基本 概念
并行计算的基本概念和技 术
多处理器操作系统的调度 和同步
并行算法的设计和实现
THANKS。
设备控制器向CPU发出中断请求
中断响应
CPU响应中断，保存现场，转入中断处理程序
中断处理与设备驱动程序
中断处理
处理中断事件，如读/写数据、状态处理等
中断返回
恢复现场，继续执行原程序
中断处理与设备驱动程序
设备驱动程序的功能
对设备控制器进行编程，实现I/O操作
设备驱动程序的层次结构
与设备无关的操作系统软件、设备驱动程序接口、设备驱动程序实现
微内核与宏内核的比较
微内核操作系统的优点 和缺点
操作系统 课件
操作系统课件操作系统课件在计算机科学领域中，操作系统是一种关键的软件，它负责管理和协调计算机系统中的各种资源，为用户和应用程序提供一个可靠和高效的工作环境。
操作系统课程是计算机科学专业中的一门重要课程，它涵盖了操作系统的原理、设计和实现等方面的知识。
本文将对操作系统课件进行讨论，介绍其内容和意义。
一、操作系统的基本概念操作系统课件的第一部分通常会介绍操作系统的基本概念。
这包括操作系统的定义、功能和特点等方面的内容。
学生通过学习这些基本概念，可以对操作系统有一个整体的认识，为后续的学习打下基础。
二、操作系统的组成和结构操作系统课件的第二部分会介绍操作系统的组成和结构。
操作系统通常由内核和外壳两部分组成。
内核是操作系统的核心，负责管理系统资源和提供系统调用接口。
外壳是用户与操作系统之间的接口，提供了用户界面和命令解释器等功能。
学生通过学习操作系统的组成和结构，可以了解操作系统的内部工作原理。
三、进程管理进程管理是操作系统的重要功能之一，也是操作系统课件的重点内容之一。
进程是指在计算机系统中正在执行的程序。
操作系统通过进程管理来控制和协调多个进程的执行。
进程管理涉及到进程的创建、调度、同步和通信等方面的知识。
学生通过学习进程管理，可以了解操作系统如何有效地管理和调度进程，提高系统的并发性和响应性。
四、内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能。
操作系统通过内存管理来管理和分配系统的内存资源，为应用程序提供内存空间。
内存管理涉及到内存的分配、回收、保护和共享等方面的知识。
学生通过学习内存管理，可以了解操作系统如何有效地管理系统的内存，提高系统的利用率和性能。
五、文件系统文件系统是操作系统的重要组成部分，也是操作系统课件的内容之一。
文件系统负责管理和组织计算机系统中的文件和目录。
文件系统涉及到文件的创建、读写、保护和共享等方面的知识。
学生通过学习文件系统，可以了解操作系统如何管理和组织文件，提供对文件的访问和操作。
大学计算机基础第二章 windows7操作系统课件
• 4.路径：文件的地址 • 绝对路径：从文件所在磁盘根文件夹（目录）开始到 该文件所在文件夹（目录） • 相对路径：文件相对于某位置的位置
15
• 2.3.1 “计算机”与“资源管理器”
• 提示：用户单击右侧窗格的列标题“名称”、“修改日期”、 “类型”和“大小”等，可实现对文件、文件夹的排序（升 序或降序）
• 当鼠标放置在右侧窗格的列标题时，列标题右边会出现一个 向下的小三角，单击小三角，用户可进一步设置筛选条件， 约束右窗格的显示内容。
• 在窗口最下面的细节窗格也显示文件或文件夹最常见的属性
->确定
• 排列桌面上的图标
• (1)右击桌面空白->排序方式
• (2)右击桌面空白->查看->自动排列图标
5
• 2.2.2 Windows 7的桌面组成 • 2.“开始”菜单
• (1)左边的大窗格显示计算机 上程序的一个短列表。
• (2)左边窗格的底部是搜索框 • (3)右边窗格提供对常用文件夹
• （2）扩展搜索：
通配符有星号（*）和问号（?） • 【例2.4】查找本地驱动器E盘中，最后一次修改日期 是2013年11月25日的所有Word文件。
24
• 2.3.4 创建快捷方式
• 1.在“桌面”上建立快捷方式：桌面->右键->新建->快捷 方式->输入快捷方式文件名称与位置或单击“浏览”按 钮，在弹出的“浏览”对话框中选择相应的文件或文件 夹->输入快捷方式名->完成 【例2.5】在“桌面”上创建“画图”快捷方式：
《计算机操作系统》ppt课件完整版
功能
操作系统的主要功能包括管理计算机 硬件和软件资源，提供用户界面，以 及控制和管理计算机系统的各种操作 。
操作系统的发展历程
批处理系统阶段
出现了批处理系统，用户可以 将作业成批提交给计算机进行 处理。
实时系统阶段
实时系统能够及时处理各种突 发事件，并做出响应。
手工操作阶段
早期的计算机没有操作系统， 用户需要直接操作计算机硬件 。
进程的状态与转换
进程的基本状态包括就绪、执行和阻塞三种。
进程状态转换的典型情况包括：运行到就绪、就绪到运行、运行到阻塞、阻塞到就 绪等。
进程状态转换由操作系统内核中的进程调度程序完成。
进程控制与管理
进程控制包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
进程管理包括进程同步、进程通信、进程调度和进程死锁 等问题。
《计算机操作系统》ppt课件 完整版
contents
目录
• 引言 • 计算机操作系统的基本功能 • 进程与线程 • 内存管理 • 文件系统 • 现代操作系统的特征与技术
01
引言
计算机操作系统概述
定义
计算机操作系统是一种系统软件，它 是计算机上的一个关键组成部分。
重要性
操作系统是计算机系统的核心，它使 得计算机硬件和软件能够协调工作， 从而提高了计算机的效率和易用性。
进程同步和通信是进程间协作和协调的重要手段，常见的 进程同步机制包括信号量、互斥锁等，进程通信方式包括 管道、消息队列、共享内存等。
线程的概念与特点
线程是进程中的一个执行单元，也是 CPU调度的基本单位。
线程的创建、撤销和切换等操作比进 程更快，因此多线程程序能更好地利 用多核CPU资源。
线程具有轻量级、共享进程资源和并 发执行等特点。
操作系统原理与Linux系统试验(庞丽萍 郑然) 复习笔记
操作系统原理与Linux系统实验考试范围第一章操作系统的发展也历经了初级阶段、操作系统的形成阶段和操作系统的进一步发展这三个阶段。
通道：一种专用的处理部件，它能控制一台或多台外设的工作，负责外设与主存之间的信息传输。
中断：指当主机与接到某种信号（如I/0设备完成信号）时，马上停止原来的工作，转去处理这一事件，当事件处理完毕，主机又回到原来的工作点继续工作。
操作系统的形成标志是：采用多道程序设计技术和分时技术。
多道程序设计技术：主存中同时存放几道相互独立的程序，它们在操作系统的控制之下，相互穿插地运行。
分时技术：把CPU时间划分成很短的时间片，轮流地分配给各个联机作业使用。
什么是操作系统：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的软、硬件资源的分配和管理；控制和协调并发活动；提供用户界面，使用户获得良好的工作环境。
操作系统的特性：1、并发（指能处理多个同时性活动的能力）；2、共享（多个计算任务对系统资源的共同享用）；3、不确定性并发和共享是一对孪生兄弟，程序的并发执行，必然要求对系统资源的共享，而只有提供系统资源共享的可能才能使程序真正的并发执行。
操作系统的资源管理：处理机管理、存储管理、设备管理和文件系统。
处理机管理：最核心的是问题是CPU的时间分配；功能是：确定进程调度策略；给出进程调度算法和进行处理机的分派。
存储管理：任何程序的执行都必须从主存中获取数据信息。
功能：1.存储分配和存储无关；2.存储保护；3.存储扩充。
文件系统：软件资源是各种程序和数据的集合，操作系统将这些信息组织成文件，以文件的形势进行管理。
操作系统的基本类型：批量操作系统、分时操作系统、实时操作系统。
个人计算机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
分时操作系统特点：1.并行性 2.独占性 3.交互性实时操作系统：实时应用的目的是监视、响应或控制外部环境。
实时：计算机对外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控制对象允许的截止期限内作出快速反应。
操作系统原理 庞丽萍 答案习题三答案
操作系统原理庞丽萍答案习题三答案操作系统原理庞丽萍答案华科习题三参考答案（P54）3-1用户与操作系统的接口是什么？一个分时系统提供什么接口？一个批处理系统又提供什么接口？答：用户与操作系统的接口是指操作系统提供给用户与计算机打交道的外部机制。
一个分时系统提供的接口有系统功能调用和键盘操作命令。
一个批处理系统提供的接口有系统功能调用和作业控制语言。
3-2计算机对用户算题任务的加工过程一般分哪几个作业步？各作业步之间的关系如何？用自己的上机体会说明。
答：计算机对用户算题任务的加工过程一般分四个作业步：编辑、编译、连接和运行。
各作业步之间的关系如下：前一个作业步的结果是下一个作业步的操作对象；一个作业步的成功完成依赖于上一个作业步的成功完成。
3-3什么是系统调用？对操作系统的服务请求与一般的子程序调用有什么区别？系统调用程序是在核心态执行，调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断3-5简述系统调用的执行过程。
及执行过程大体相同：存器；然后，在用户程序中适当的位置安排一条调用系统功能指令。
至于系统调用命令的功能号，有的系统直接在调用指令中给出，有的系统则把它作为系统调用命令的参数，在调用时放入指定寄存器。
当用户程序执行到调用系统功能的指令时，就转到系统调用的处理程序执行。
其过程如下：（1）为执行系统调用命令做准备，即将用户程序的“现场”保存起来，同时把系统调用命令的编号等参数放入约定的存储单元。
（2）根据系统调用命令的编号查找系统调用入口表，找到相应系统功能调用子程序的入口地址，然后转到该子程序执行。
当系统调用命令执行完毕，相应的结果通常返回给参数，这些参数放在约定的存储单元里。
（3）系统调用命令执行完毕后的处理，包括恢复用户程序执行的“现场”信息，同时把系统调用命令的返回参数或参数区首址放入指定的寄存器中，以供用户程序使用。
1感谢您的阅读，祝您生活愉快。
操作系统原理庞丽萍
操作系统原理庞丽萍操作系统原理是计算机科学中的重要基础课程之一，它主要涉及计算机系统中的操作系统的设计和实现原理。
操作系统是计算机硬件和应用软件之间的桥梁，它负责管理计算机的硬件资源和提供给用户和应用程序一个友好的接口。
本文将从操作系统的定义、特征、功能、原理等方面进行详细讨论。
首先，操作系统是什么？操作系统是一种软件，它位于计算机硬件和应用软件之间。
它是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供一个统一的、友好的、高效的接口。
操作系统具有以下几个特征。
首先，它是一个系统软件，不同于应用软件，操作系统是直接运行在计算机硬件上的。
其次，它是一种中介程序，它位于用户和硬件之间，负责管理和控制硬件资源的分配和调度。
再次，它是一个扩充机制，通过提供系统调用接口和应用编程接口，使得用户和应用程序可以方便地使用和控制硬件资源。
最后，它是一个容错机制，操作系统能够通过检测和处理错误以保证计算机系统的稳定运行。
操作系统的功能可以分为五个方面。
第一，处理器管理，包括进程管理和处理器调度。
进程管理负责进程的创建、销毁和切换等操作，处理器调度负责决定哪个进程获得处理器的使用权。
第二，存储器管理，包括内存分配和内存保护。
内存分配负责为进程分配内存空间，内存保护负责保护每个进程的内存空间，防止互相干扰。
第三，文件系统管理，包括文件的存储和访问控制。
文件系统管理负责将文件存储到磁盘上，并提供文件的读写操作接口。
第四，设备管理，包括设备分配和设备驱动。
设备管理负责给进程分配设备，并提供设备的驱动程序。
第五，用户接口，包括命令解释和图形界面。
用户接口负责解释用户的命令，并向用户提供一个友好的操作界面。
操作系统的实现原理主要包括进程管理、存储器管理、文件系统管理和设备管理等。
进程管理的原理涉及调度算法、进程同步、进程通信等。
调度算法包括先来先服务调度、最短作业优先调度、时间片轮转调度和优先级调度等。
操作系统课件_02操作系统的结构和硬件支持
注: 在中断进入时由硬件保护了被中断程序的PC和PSW，
在软件的中断处理中保护各寄存器的值和其它状态信 息。
进入中断
保留被中断程序的现场
自动进入
K+0 …… K+1
程序返回
进入相应的中断服务例程 恢复被中断程序的现场
退出中断
中断类型
按中断功能分类
（1）输入输出中断： I/O传输结束或出错中断。 （2）外中断： 时钟中断、操作员控制台中断、通信中断等。 （3）机器故障中断： 电源故障、主存取指令错、长线传输时的奇偶校验错 等。 （4）程序性中断： 浮点溢出、用户态下用核态指令、越界、非法操作等。 （5）访管中断： 对操作系统提出某种需求时发出的中断称为访管中断。
操作系统服务作为子例程
用户进程
操作系统 内核 库或内核调用 服务 例程 返回
又称为采用系统功能调用方式。 操作系统的服务例程以内核功能 调用或库函数方式实现。 应用程序需要操作系统某项服务 功能时，只需调用对应的系统调 用库函数。 操作系统被调用的服务例程作为 用户的子例程（通过特殊的方式 进入）
所谓中断是指某个事件（例如键盘输入、定点加法 溢出或I/O传输结束等）发生时，系统中止现行程 序的运行、引出处理事件程序对该事件进行处理， 处理完毕后返回断点，继续执行。
引入中断的目的
主要目的解决主机和外部设备并行工作问题，实现 实时控制。
中断处理过程
用户程序 中断进入 中断信号
中断处 中断
资源分配和调度 文件存取 I/O处理 存储管理 进程控制 进程通信
初级中 断处理
裸机
处理 机分派
4、可扩展内核 结构（微内核结 构）
操作系统教学大纲
《操作系统》课程教学大纲一课程说明1.课程基本情况课程名称: 操作系统英文名称: Operation System课程编号: 2413218开课专业: 计算机科学与技术开课学期: 第4学期课程学分/周学时: 5/5课程类型: 专业主干必修课2.课程性质操作系统是计算机专业的专业课, 以计算机组成原理为先导课程。
通过本课程的学习使学生能够从资源管理的角度了解操作系统的工作方式。
操作系统是计算机的核心软件, 是所有计算机专业的必修课程, 但由于课程本身理论性较强, 较抽象, 使得该门课程的教与学一直是计算机专业的一个难点。
3.本课程的教学目的和任务操作系统是计算机系统中的重要系统软件, 是计算科学、信息学、软件专业重要的专业课程。
本课程的目的和任务是使学生全面地了解和掌握操作系统的目标、作用和模型, 从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程。
使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练, 提高运用理论知识解决实际问题的能力。
本课程概述操作系统的形成、类型和功能；阐述进程管理, 包括进程和线程的基本概念、进程的同步和通信、调度和死锁；详细介绍存储器管理和虚拟存储器的概念以及对虚拟存储器性能的分析；讨论设备管理、文件系统以及磁盘存储器的管理以及操作系统的保护与安全；最后, 对操作系统的最新发展包括网络操作系统、分布式操作系统做扼要介绍。
通过本课程的学习, 帮助学生建立计算机操作系统处理问题的思维模式, 初步掌握设计系统的基本思想, 基础知识、基本原理和基本方法, 培养和提高学生设计程序和调试程序的能力, 启发学生将该课程的知识引入到其它基础课和专业课的学习。
4.本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求先行课程: 《汇编语言程序设计》、C语言程序设计、数据结构、计算机组成原理关联课程: 数据库原理与设计、计算机网络、分布式系统计算机操作系统是一个大型且复杂的系统软件, 它是许多人共同合作编制而成。
大学计算机基础操作系统基础-----教材配套-PPT课件
应用程序图标； 通过“开始”菜单启动应用程序； 通过浏览驱动器和文件夹启动应用程序； 创建应用程序的快捷方式； 使用“开始”菜单中的“运行”命令启动应 用程序。
4.启动和退出应用程序 （2）退出应用程序
选择文件菜单上关闭命令； 双击控制菜单框； 单击控制菜单框，在弹出的控制菜单上选 择关闭命令； 单击关闭按钮； 按Alt+F4； “任务管理器” 中，选中要关闭的应用程 序再单击“结束任务”按钮。
什么是桌面？
桌面是Windows XP启动后进入的第一个可 操作界面
“开始”按钮和“任务栏” “开始”按钮是运行Windows XP应用程序入 口。 单击“开始”按钮，打开“开始”菜单，它包 含了使用Windows XP所需的全部命令
“Windows资源管理器”：是浏览本地、网络、 Intranet或Internet上的资源的最有效的工具 “我的电脑”：可以查看计算机上的所有内容， 包括文件和文件夹。 “网上邻居”：通过“网上邻居”可浏览网络上 的计算机。 “Microsoft Internet Explorer”：浏览器 回收站：用来存放用户删除的文件 “收件箱”图标：存储了其他计算机用户发送来 的电子邮件
3.Windows XP的启动和退出
Windows XP的启动 Windows XP的关闭 单击“开始”按钮，在弹出的菜单中选择“关机”命令 按Alt+F4键
关闭Windows XP对话框
2.2.2 Windows XP的基本知识和基本操 作
1. Windows XP桌面简介
2. Windows XP中文版的窗口和对话框
计算机操作系统第三版课后答案庞丽萍
计算机操作系统第三版课后答案第一章1.什么是操作系统？操作系统是一种软件，它管理计算机硬件和软件资源，为用户提供一个方便、高效、安全的计算环境。
2.操作系统的主要功能有哪些？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、设备管理和用户界面。
3.什么是进程管理？进程管理是操作系统的核心功能之一。
它管理正在运行的程序，为程序提供必要的资源，并控制程序的执行顺序和并发访问。
4.什么是内存管理？内存管理是操作系统的另一项重要功能。
它负责管理计算机的内存资源，包括内存的分配与回收、页面调度、内存保护等。
5.什么是文件系统管理？文件系统管理是操作系统的功能之一。
它负责管理计算机上的文件和目录，包括文件的创建、读取、写入和删除等操作。
6.什么是设备管理？设备管理是操作系统的另一项重要功能。
它负责管理计算机的硬件设备，包括设备的初始化、分配、调度和控制等。
第二章1.进程和线程有什么区别？进程是一个程序的执行实例，它拥有独立的内存空间和上下文。
而线程是一个进程内的执行流，它共享进程的资源，但拥有独立的执行栈和程序计数器。
2.进程的状态有哪些？进程的状态包括就绪态、运行态和阻塞态。
就绪态表示进程已经具备运行的条件，但还没有被调度执行；运行态表示进程正在执行；阻塞态表示进程由于等待某种事件而暂停执行。
3.进程调度有哪些算法？进程调度算法包括先来先服务调度、短作业优先调度、高响应比优先调度、时间片轮转调度和多级反馈队列调度等。
4.什么是死锁？死锁是指两个或多个进程因为争夺资源而陷入相互等待的状态，使得系统无法继续运行。
5.死锁的处理方法有哪些？常见的死锁处理方法包括鸵鸟策略、预防策略、避免策略和解除策略等。
第三章1.页面置换算法有哪些？常见的页面置换算法有FIFO算法、OPT算法、LRU算法和CLOCK算法等。
2.什么是页面共享？页面共享是指多个进程共享同一物理页面的内容，以节约内存空间。
3.什么是页面调度？页面调度是指根据某种策略将页面从内存换出到磁盘，以便为其他页面腾出空间。
2024年度-操作系统基础第五版课件
03
内存管理
12
内存的分配与回收
静态分配
程序在编译或链接时确定内存需 求，操作系统在程序装入内存时 一次性分配所需内存空间，程序
运行期间不再改变。
动态分配
程序在运行时根据需要动态申请 或释放内存空间，操作系统提供
相应的内存分配和回收机制。
内存碎片
由于动态内存分配和回收可能导 致内存中出现一些不连续的小块 空闲内存，称为内存碎片。操作 系统需要采取相应措施来减少内
20
文件共享与保护
文件共享
多个用户或进程可以同时访问同一个文件， 实现文件的共享。操作系统需要提供相应的 共享机制和管理策略，如基于索引节点的共 享方式、基于符号链接的共享方式等。
文件保护
为了保护文件的安全性和完整性，操作系统 需要提供相应的保护措施，如访问控制列表 （ACL）、加密技术等。同时，还需要防止 对文件的非法访问和破坏，如通过防火墙、 入侵检测系统等手段来加强文件系统的安全
4
操作系统的历史与发展
早期操作系统
手工操作、批处理系统。
现代操作系统
分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统等。
发展趋势
微内核、面向对象、分布式、智能化等。
5
操作系统的分类与特点
分类
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、分布式操作系统等。
特点
并发性、共享性、虚拟性、异步性等。其中，并发性是指两个或多个事件在同一时间间 隔内发生；共享性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；虚拟性 是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物；异步性是指进程以人们
• 优先级调度算法：为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先得到服务 。这种算法可以灵活调整进程的优先级以满足不同需求，但需要合理设置优先 级以避免饥饿现象。
大学计算机基础教程(第四版)第二章操作系统及其使用
磁盘管理
磁盘分区
将一个物理磁盘划分为多个逻辑 分区，每个分区可以独立地存储
数据和安装操作系统。
磁盘格式化
将磁盘分区格式化为特定的文件系 统，以便于存储和管理数据。常见 的文件系统有FAT32、NTFS等。
磁盘维护
定期进行磁盘清理、磁盘碎片整理 等维护操作，可以提高磁盘的读写 性能和延长使用寿命。
系统性能优化和安全管理
操作系统的分类
总结词
操作系统的分类
详细描述
根据不同的分类标准，操作系统可以分为多种类型。例如，根据运行的环境，可 以分为单机操作系统和网络操作系统；根据功能，可以分为批处理操作系统、分 时操作系统和实时操作系统等。
操作系统的基本概念
总结词
操作系统的基本概念
详细描述
操作系统的基本概念包括进程、线程、内存管理、文件系统、设备驱动程序等。这些基本概念是理解操作系统工 作原理的基础，对于后续学习操作系统的具体实现和应用具有重要意义。
虚拟内存
虚拟内存是内存管理的高级技术，它通过将内存分为物理内 存和硬盘上的虚拟内存区域，使得应用程序能够访问比实际 物理内存更大的地址空间。虚拟内存的实现需要操作系统的 内存管理和其他系统功能的支持。
03
操作系统的用户界面
命令行界面
命令行界面是操作系统提供的一种用户交互方式，用户通过输入命令来执行操作。 常见的命令行界面包括Windows的命令提示符和Linux的终端。
大学计算机基础教程 (第四版)第二章操作
系统及其使用
目录
• 操作系统概述 • 操作系统的结构和原理 • 操作系统的用户界面 • 操作系统的应用 • 实践操作
01
操作系统概述
操作系统的定义和功能
操作系统第2章+操作系统的结构和硬件支持
进程通信
通过管道、消息队列、信号、共享内 存等方式实现不同进程间的信息交换 。
05
操作系统的内存管理
内存管理的任务和功能
内存分配
为每个进程分配所需的内存空间，包括 代码、数据和堆栈。
内存保护
确保每个进程只能访问其分配的内存 空间，防止一个进程对其他进程的内
混合结构
混合结构是指结合了整体结构 、层次结构和微内核结构的优 点，形成一个更为完善的操作 系统结构。
混合结构的优点是功能强大、 可扩展性好、灵活性高。
混合结构的缺点是实现复杂度 较高，需要较高的技术水平。
03
操作系统的硬件支持
中断处理
Байду номын сангаас
中断处理是操作系统与硬件交互的重 要机制。
中断处理程序会进行相应的处理，处 理完成后返回原任务继续执行。
，防止非法访问。
03
写时复制技术
当多个进程需要共享数据时，操作系统采用写时复制技术，为每个进程
创建数据的副本，确保每个进程修改的是自己的数据副本，而不是共享
的数据。
06
操作系统的文件系统
文件系统的概念和功能
文件系统概念
文件系统是操作系统中用于管理文件存储和访问的软件架构，它提供了一种组 织和管理数据的方式。
任务调度
操作系统负责按照一定的策略和优先级调度任务，确保计算机系统能 够高效地处理各种任务。
文件管理
操作系统提供文件管理功能，包括文件的创建、删除、修改、查找等 操作，以及文件的权限管理。
用户界面
操作系统为用户提供友好的界面，使用户能够方便地使用计算机的各 种功能。
操作系统的分类
计算机操作系统(第2版)(国家精品课程配套教材)
第 1 章 绪论 1.1 操作系统在计算机系统中的地位 1.1.1 存储程序式计算机的结构和特点 1.1.2 操作系统与计算机系统各层次的关系 1.1.3 操作系统与计算机体系结构的关系 1.2 操作系统的形成和发展 1.2.1 操作系统发展的初级阶段 1.2.2 操作系统的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成 1.2.3 操作系统的进一步发展 1.3 操作系统的基本概念 1.3.1 操作系统的定义和特性 1.3.2 操作系统的资源管理功能 1.3.3 操作系统应解决的基本问题
1.华中科技大学计算机学院国家级课程配套教材 2.注重基础性、实质性、先进性 3.以并行处理技术和虚拟技术为纲 4.剖析操作系统原理、实现策略和方法 5.以 Linux 为实例进行讲解 内容推荐 本书全面、系统地阐述了现代操作系统的基本原理、主要功能及实现技 术，重点论述多用户、多任务操作系统的运行机制，系统资源管理的策略和 方法，操作系统提供的用户界面。书中讨论了现代操作系统采用的并行处理 技术和虚拟技术，且以 Linux 系统为实例，剖析了其特点和具体的实现技 术。同时本书还阐述了 UNIX 文件系统的主要结构及实现，给出了实例操作 系统的并发机制及应用方法。 本书既可作为高等院校计算机和信息类本科、专科各专业和其他相关专业 教材，也可供从事计算机科学、工程和应用等方面工作的科技人员参考。 目录
1.4 操作系统的基本类型 1.4.1 批量操作系统 以上就是对计算机操作系统(第 2 版)(国家课程配套教材)的介绍，希望对您 有所帮助。
计算机操作系统(第 2 版)(国家精品课程配套教材)
这篇文章介绍了关于计算机操作系统(第 2 版)(国家课程配套教材)的相关 信息，供大家参考。 丛书名 21 世纪高等学校计算机规划教材名家系列 作者庞丽萍，阳富民 编着 出版社人民邮电出版社 出版时间 2014-1-1 ISBN9787115333544 所属分类图书>;教材>;研究生/本科/专科教材>;工学 图书>;计算机/网络>;操作系统/系统开发>;其他 图书>;计算机/网络>;计算机教材 编辑推荐
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由处理机外部事件引起的中断
由处理机内部事件引起的中断
中断与俘获
③ 中断与俘获的例
中断 clock 时钟 rk 磁盘 tty 终端 非法 指令 地址 越界
俘获
俘点 溢出 trap 指令
中断与俘获示意图
exit
fork
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
3. 中断响应 (中断进入)
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
(2) 按中断方式分类
① 强迫性中断 不是正在运行的程序所期待的中断。 如：输入输出中断、外中断、机器故障中断、程序性中断
② 自愿中断
是运行程序所期待的事件。 如：访管中断
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
(3) 按中断来源分类
① 中断
② 俘获
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 ② 保护现场 当中断发生时，必须立即把现场信息保存在主存中，这一 工作称之为保护现场。 ③ 恢复现场 程序重新运行之前，把保留的该程序现场信息从主存中送 至相应的指令计数器、通用寄存器或一些特殊的寄存器中。 完成这些工作称为恢复现场。
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
进入相应的中断服务例程
恢复被中断程序的现场
软件中断处理过程示意图
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操作系统的结构和硬件支持——小结
第2章 操作系统的结构和硬件支持 小结
操作系统的结构和硬件支持——小结
什么是操作系统虚拟机 操作系统的结构 区分处理机的态的目的 管态、用户态，二者的区别
中断的定义、类型
中断响应的定义、实质、所需的硬件支持 软件中断处理过程
ⅲ PDP 11系列机 程序状态字内容 PC 指令计数器
PS 处理器状态寄存器
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
(3) 什么是中断响应
中断响应是当中央处理机发现已有中断请求时，中止现行 程序执行，并自动引出中断处理程序的过程。
(4) 中断响应所需的硬件支持
正在执行 的程序 指令计数器 处理机状态寄存器 中断处 理程序 中断 返回 中断信号 继续执行
进程管理与存储管理
网络管理 网络协议
进程通信
高速缓冲 字符设备 块设备 设备驱动程序 进程调度 存储管理
网络驱动
硬件控制 硬件层 硬 件
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Linux系统的核心结构示意图
操作系统的结构和硬件支持——操作系统的结构
(3) Windows操作系统的结构
系统虚拟机 第 3 环 组 件 32位Windows 应用程序 32位Windows 应用程序 Windows 子系统
① 操作命令 (又称命令接口) 作业控制语言
键盘命令
图形化用户界面 ② 系统功能调用 (又称程序接口)
3
操作系统的结构和硬件支持——操作系统的结构
操作系统的结构
操作系统的结构和硬件支持——操作系统的结构
1. 操作系统的结构类型
操作系统的设计方法
单体结构 模块化结构 可扩展内核结构 层次结构
ⅰ 单体结构
交换指令地址及处理机 的状态信息
堆栈栈 顶指针
堆栈
中断响应过程示意图
23
操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
4. 软件中断处理
当硬件完成了中断进入过程后，由相应的中断处理程序得到 控制权，进入了软件的中断处理过程。 软件的中断处理过程如图所示。
中断 进入 k+0 k+1
保留被中断程序的现场
中断 返回 现行程序
正在执行 的程序 中断进入 中断处 理程序 中断 返回 中断信号 继续执行
中断概念示意图
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
(1) 保护现场和恢复现场
① 现场
在中断的那一时刻能确保程序继续运行的有关信息。 ⅰ 后继指令所在主存的单元号
ⅱ 程序运行所处的状态
ⅲ 指令执行情况 ⅳ 程序执行的中间结果等
应 用 程 序 器 裸机 操 用 统 序
后就构了操作系统虚拟机。
扩
后 的 机 充
操作系统的核心在裸机上
运行；
用户程序在扩充后的机器上 运行。
作
系
户
程
操作系统虚拟机
2
操作系统的结构和硬件支持——操作系统虚拟机
2. 操作系统虚拟机的指令系统
(1) 裸机的指令系统
机器指令
(2) 操作系统虚拟机的指令系统
(3) 处理机状态的特权指令集
① 涉及外部设备的输入/输出指令
② 修改特殊寄存器的指令
③ 改变机器状态的指令
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操作系统的结构和硬件支持——处理机的特权级
(4) 实例操作系统处理机的状态
① DOS系统
不分态
② Windows 系统
3环 用户态 0环 系统态
还有1、2环预留
③ UNIX系统 (Linux)系统
操作系统的结构和硬件支持
第2章
操作系统的结构和硬件支持
操作系统的结构和硬件支持——主要内容
操作系统虚拟机 操作系统的组织结构 处理机的特权级 中断技术
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操作系统的结构和硬件支持——操作系统虚拟机
操作系统虚拟机
操作系统的结构和硬件支持——操作系统虚拟机
1. 什么是操作系统虚拟机
在裸机上配置了操作系统程序
系统中止现行程序的运行、
引出处理事件程序对该事件
进行处理，处理完毕后返回
断点继续执行的过程。
中断概念示意图
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
2. 中断类型
(1) 按中断功能分类
① 输入输出中断
② 外中断
I/O传输结束或出错中断
时钟中断、操作员控制台中断、通信中断等
③ 机器故障中断 电源故障、主存取指令错等 ④ 程序性中断 定点溢出、用户态下用核态指令、非法操作 ⑤ 访管中断 对操作系统提出某种需求时所发出的中断
00 核态 01 管态 11 用户态
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操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
中断及其处理
操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
1. 中断概念
所谓中断是指某个事件 (例
正在执行 的程序 中断进入 中断处 理程序 中断 返回 中断信号 继续执行
如电源掉电、定点加法溢出 或I/O传输结束等) 发生时，
(2) 程序状态字 (psw)
① 定义
反映程序执行时机器所处的现行状态的代码。
② 内容 指令地址、指令执行情况、处理机状态、应屏蔽的中断等。 ③ 程序状态字的例 ⅰ IBM 370 机 ⅱ IBM PC 机
程序状态字内容 PSW寄存器 程序状态字内容 CS IP 指令地址 flag 标志寄存器
操作系统其他功能
内核
内核
操作系统 4 种组织结构示意图
5
操作系统的结构和硬件支持——操作系统的结构
2. 操作系统的层次结构
操作系统层次结构示意图
6
操作系统的结构和硬件支持——操作系统的结构
3. 实例操作系统的结构
(1) UNIX操作系统的结构
① UNIX核心层 处理机管理 存储管理 设备管理
UNIX操作系统结构示意图
16位Windows 应用程序 16位Windows 应用程序
共享的地址空间
MS DOS 虚拟机 MS DOS 虚拟机
MS DOS 虚拟机
Windows Kernel
Windows GDI
Windows User
文件管理子系统 第 0 环 组 件 可安装的文件系统管理程序 32位 FAT CD-ROM 文件系统 块 I/O 子系统 网络重 定向程序
(2) 处理机状态的分类
① 管态 (Supervisor mode)
操作系统的管理程序执行时机器所处的状态，又称处理机 的特权级。在此状态下处理机可使用全部指令(包括一组 特权指令)；使用全部系统资源(包括整个存储区域)。 ② 用户态(User mode)
用户程序执行时机器所处的状态称为用户态。在此状态下
虚拟机管理子系统 主存管理 调度程序 Vxds服务及动态装入程序 MS DOS VM 管理程序 设备驱动程序： 键盘、显示器、鼠标、 通信及其他
Windows系统结构示意图
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操作系统的结构和硬件支持——处理机的特权级
处理机的特权级
操作系统的结构和硬件支持——处理机的特权级
1. 为什么要区分处理机的状态
应用软件
ⅱ 模块化结构
应用软件
其他系统软件
其他系统软件
操 作 系 统
操作系统其他功能 内核
操 作 系 统
操作系统其他功能
内核
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操作系统的结构和硬件支持——操作系统的结构
ⅲ 可扩展内核结构
应用软件
ⅳ 层次结构
应用软件
其他系统软件
其他系统软件
操 作 系 统
操作系统其他功能
内核
核心功能
基础核心
操 作 系 统
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中断进入
系统 堆栈
中断 向量表
中断响应所需的硬件支持
操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理
(5) 中断响应过程
① 保留程序断点及处理机 有关信息
PC PS (2) (1) (3) (4) 中断处理程序的PC 中断处理程序的PS
② 自动转入相应的中断处
理程序执行
主存
PC PS
(6) 中断响应的实质
禁止使用特权指令，不能直接取用资源与改变机器状态， 并且只允许用户程序访问自己的存储区域。
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操作系统的结构和硬件支持——处理机的特权级 ③ 管态和用户态的区别