苏州大学操作系统概念第一章ppt.
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操作系统概念作业解答PPT课件公开课获奖课件省赛课一等奖课件
让顾客级进程能够3.10 What is the purpose of system programs?
为程序开发和运营提供了以便旳环境 给顾客提供基本旳公共功能函数，为顾客在不用自己写代码
旳情况下处理公用问题
试着安装虚拟机VMWARE，然后在这台虚拟机上安装 一种操作系统
批处理适合于需要极少顾客交互旳Job。
b. Interactive
由许多短交易构成，下一次交易旳成果可能不可预知 需要响应时间短
1-cont.
1.6 Define the essential properties of the following types of operating systems:
1-cont.
1.5 In a multiprogramming and time-sharing environment, several users share the system simultaneously. This situation can result in various security problems.
3-cont.
3.5 What is the purpose of the command interpreter? Why is it usually separate from the kernel?
读取命令（从顾客或者命令文件）并执行（转化成系统调用） 可能会经常变化
3-cont.
3.7 What is the purpose of system calls?
4-cont.
4.4 Describe the actions a kernel takes to context switch between processes.
为程序开发和运营提供了以便旳环境 给顾客提供基本旳公共功能函数，为顾客在不用自己写代码
旳情况下处理公用问题
试着安装虚拟机VMWARE，然后在这台虚拟机上安装 一种操作系统
批处理适合于需要极少顾客交互旳Job。
b. Interactive
由许多短交易构成，下一次交易旳成果可能不可预知 需要响应时间短
1-cont.
1.6 Define the essential properties of the following types of operating systems:
1-cont.
1.5 In a multiprogramming and time-sharing environment, several users share the system simultaneously. This situation can result in various security problems.
3-cont.
3.5 What is the purpose of the command interpreter? Why is it usually separate from the kernel?
读取命令（从顾客或者命令文件）并执行（转化成系统调用） 可能会经常变化
3-cont.
3.7 What is the purpose of system calls?
4-cont.
4.4 Describe the actions a kernel takes to context switch between processes.
操作系统概念第七版_第01章
Operating System Definition (Cont.)
No universally accepted definition “Everything a vendor ships when you order an operating system”
is good approximation
Operating-System Operations
Process Management Memory Management Storage Management
Protection and Security
Distributed Systems Special-Purpose Systems Computing Environments
Users
Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005
1.5
Houor ©2011
Four Components of a Computer System
Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005
OS is a control program
User view
Ease of use PC Resource utilization mainframe
Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005
1.7
Houor ©2011
1.13
Houor ©2011
Interrupt Timeline
苏州大学操作系统概念第一章
1.11
系统启动
? 引导程序 (Bootstrap program) ? 在打开电源或重启时被装载 ? 通常位于 ROM 或EPROM中, 称为 Firmware ( 固件) ? 初始化系统中的所有部分 ? 装入操作系统内核并开始运行
1.12
计算机系统操作
? I/O 和 CPU 可以并发运行 ? 每个设备控制器负责一种特定类型的设备 ? 每个设备控制器有一个本地缓冲 ? CPU 在内存和本地缓冲之间移动数据 ? I/O 操作则是从设备到控制器的本地之间执行 ? 设备控制器告诉CPU通过调用中断来完成操作
完成 ? 设备状态表(Device-status table)包括每个I/O设备的类
型、地址和状态
1.21
两种I/O方法
Synchronous 同步
Asynchronous 异步
1.22
3、计算机系统体系结构
无操作系统计算机
1.24
单处理器系统
? 单核处理器系统 ? 一个CPU ? 一个CPU一个Core
? 多核处理器系统 ? 一个CPU ? 一个CPU多个核，一个核即一个处理器
? 2核 ? 4核 ? 8核
1.25
Intel Xeon E7
1.26
多处理器系统
? 多处理器系统：有多个紧密通信的处理器的系统 ? 并行系统(Parallel System) ? 紧耦合系统(Tightly Coupled System)。
主程序的下一条指令
1.16
存储结构
? 主存(Main memory) - CPU可以直接访问的唯一大型 存储介质
? RAM ? 易失性
? 二级存储器(Secondary storage) -主存的扩展提供了 非易失的存储容量
系统启动
? 引导程序 (Bootstrap program) ? 在打开电源或重启时被装载 ? 通常位于 ROM 或EPROM中, 称为 Firmware ( 固件) ? 初始化系统中的所有部分 ? 装入操作系统内核并开始运行
1.12
计算机系统操作
? I/O 和 CPU 可以并发运行 ? 每个设备控制器负责一种特定类型的设备 ? 每个设备控制器有一个本地缓冲 ? CPU 在内存和本地缓冲之间移动数据 ? I/O 操作则是从设备到控制器的本地之间执行 ? 设备控制器告诉CPU通过调用中断来完成操作
完成 ? 设备状态表(Device-status table)包括每个I/O设备的类
型、地址和状态
1.21
两种I/O方法
Synchronous 同步
Asynchronous 异步
1.22
3、计算机系统体系结构
无操作系统计算机
1.24
单处理器系统
? 单核处理器系统 ? 一个CPU ? 一个CPU一个Core
? 多核处理器系统 ? 一个CPU ? 一个CPU多个核，一个核即一个处理器
? 2核 ? 4核 ? 8核
1.25
Intel Xeon E7
1.26
多处理器系统
? 多处理器系统：有多个紧密通信的处理器的系统 ? 并行系统(Parallel System) ? 紧耦合系统(Tightly Coupled System)。
主程序的下一条指令
1.16
存储结构
? 主存(Main memory) - CPU可以直接访问的唯一大型 存储介质
? RAM ? 易失性
? 二级存储器(Secondary storage) -主存的扩展提供了 非易失的存储容量
操作系统概述PPT课件
包括一互斥的方式访问 临界资源和对合作进程之间 进行的协调。
3、进程通信
我们把进程间所进行的信 息交换成为进程通信。
4、进程调度
进程调度是指按照一定的 调度算法，例如：先来先服 务的算法，从进程的就绪队 列中选出一个进程，把处理 机分配给它，为该进程设置 运行现场，并运行之。
*存储器管理
存储器管理的主要任务 有： 1、为多道程序的并发执行提
操作系统提供的界面的 友好性和易用性成为操作系 统中的重要部分，用户在相 当的程度上以这两个标准来 判断一个系统的优劣。
*处理机管理
处理机管理主要包括进程 控制、进程同步、进程通信 和进程调度。
1、进程控制
进程控制的基本功能是创 建和撤消进程以及控制进程 的状态转换。
2、进程同步
进程同步是指系统对并 发执行的进程进行协调
计算机软件组织
计算机软件包括系统软件和应用软件
系统软件：操作系统，语言处理系统， 和常用的例行服务程序。
应用软件：指那些为了某一类的应用需 要而设计的程序，或用户为 解决某的特定的问题而编制 的程序或程序系统，如航空 定票系统。
计算机系统层次关系
应用软件 银行系统 航空定票系统
系统 编译器 编辑器
编程、穿孔、预约
装入与启动汇编程序
汇编程序运行完产生目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带 安装连接带
成功否 下机修改源程序
产生、卸下连接、目标、可执行汇编目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带
成功否
安装启动该用户程序
安装用户可执行目标程序和数据带
运行完毕、产生结果数据 卸下程序、数据、结果带
成功否
第一章 操作系统概述
内容提要：
3、进程通信
我们把进程间所进行的信 息交换成为进程通信。
4、进程调度
进程调度是指按照一定的 调度算法，例如：先来先服 务的算法，从进程的就绪队 列中选出一个进程，把处理 机分配给它，为该进程设置 运行现场，并运行之。
*存储器管理
存储器管理的主要任务 有： 1、为多道程序的并发执行提
操作系统提供的界面的 友好性和易用性成为操作系 统中的重要部分，用户在相 当的程度上以这两个标准来 判断一个系统的优劣。
*处理机管理
处理机管理主要包括进程 控制、进程同步、进程通信 和进程调度。
1、进程控制
进程控制的基本功能是创 建和撤消进程以及控制进程 的状态转换。
2、进程同步
进程同步是指系统对并 发执行的进程进行协调
计算机软件组织
计算机软件包括系统软件和应用软件
系统软件：操作系统，语言处理系统， 和常用的例行服务程序。
应用软件：指那些为了某一类的应用需 要而设计的程序，或用户为 解决某的特定的问题而编制 的程序或程序系统，如航空 定票系统。
计算机系统层次关系
应用软件 银行系统 航空定票系统
系统 编译器 编辑器
编程、穿孔、预约
装入与启动汇编程序
汇编程序运行完产生目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带 安装连接带
成功否 下机修改源程序
产生、卸下连接、目标、可执行汇编目标程序带
卸下汇编、源程序、目标程序带
成功否
安装启动该用户程序
安装用户可执行目标程序和数据带
运行完毕、产生结果数据 卸下程序、数据、结果带
成功否
第一章 操作系统概述
内容提要：
《操作系统概念》学习笔记-第一章
《操作系统概念》学习笔记-第⼀章【操作系统概念学习笔记⼀】计算机系统可以分为四个部分1. 计算机硬件2. 操作系统3. 系统程序与应⽤程序4. ⽤户操作系统的设计⽬的是为了⽤户使⽤⽅便，性能是次要的，不在乎资源使⽤率可以将系统看作资源分配器。
⽬前没有⼀个关于操作系统的⼗分完整的定义。
操作系统的基本⽬的是：执⾏⽤户程序，并能更容易的解决⽤户问题⼀个⽐较公认的定义是：操作系统是⼀直运⾏在计算机上的程序(通常称为内核)，其他程序则为系统程序和应⽤程序。
现代通⽤计算机系统由⼀个或多个CPU和若⼲设备控制器通过共同的总线相连⽽成，该总线提供了对共享内存的访问。
内存控制器：确保对共享内存的有序访问。
引导程序：计算机开始运⾏时的⼀个初始化程序，通常位于ROM或EEPROM中，成为计算机硬件中的【固件】。
事件的发⽣通常通过硬件或软件中断来表⽰。
硬件可随时通过系统总线向CPU发出信号，以触发中断。
软件通过执⾏特别操作如系统调⽤（system call）（也称为监视器调⽤（monitor call））也能触发中断。
中断处理程序：发出中断请求的那个程序。
处理转移的简单⽅法是调⽤⼀个通⽤⼦程序以检查中断信息，接着，该⼦程序会调⽤相应的中断处理程序。
因为只有少量的预先定义的中断，所以可使⽤中断处理⼦程序的指针表，通过指针表可间接调⽤中断处理⼦程序，⽽不需要通过其他中间⼦程序。
通常，指针表位于低地址内存(前100左右)。
这些位置包含各种设备的中断处理⼦程序的地址，这种地址的数组或中断向量可通过唯⼀设备号来索引，以提供设备的中断处理⼦程序的地址。
内存（RAM）是处理器可以直接访问的唯⼀⼤容量存储区域。
DRAM是动态随机访问内存，是⼀种半导体技术实现的⼀组内存字的数组，每个字都有其地址。
通过对特定内存地址执⾏⼀系列load或store指令来实现交互。
⼀个典型的指令执⾏周期(在冯诺依曼体系结构上执⾏时):1．⾸先从内存中获取指令，并保存在指令寄存器。
现代操作系统第一章绪论PPT解析
表面7 表面6 表面5 表面4 表面3 表面2 表面1 表面0
读/写磁头(每面一个) 机械臂运动方向
磁盘驱动器的结构
34
存储器
地址 0xFFFFFFFF
用户程序 和数据
边界 基线
用户程序 和数据
程序1运行 时注册
边界2 基线2 边界1 基线1
程序2运行 时注册
r
用户2 的数据
边界2 基线2
用户1 的数据
操作系统给出的抽象都比基本的硬件要简单 和易于使用。
这种概念是一个自上而下的观点。
6
作为资源管理器的操作系统
自底向上的观点则认为，操作系统是管理复 杂系统的所有部分的。
操作系统的任务就是在多个竞争资源的程序 之间，为处理器、存储器以及I/O设备提供 有序的、受控的分配。
简而言之，这种观点认为操作系统其主要任 务就是记录下谁在使用哪个资源、批准资源 请求、统计使用情况以及协调来自不同程序 和用户的请求冲突。
取指令 单元
取指令 单元
译码 单元
译码 单元
保持 缓存
(b)
执行 单元
执行 单元
执行 单元
(a) 三级管线 (b) 超标量计算机体系结构CPU
31
存储器
第二个主要的组件是存储器
存储器应该异常迅捷(比执行一条指令还快， 这样CPU就不会因为存储器而阻碍)、容量巨 大而且非常便宜。
现在还没有技术可以满足所有这些要求，因 此只能采取其他的方法。
另外一种实时系统是软实时系统(soft real-time system)，在这种系统中，偶尔错过时间界限 是可以接受的。数字音频或者多媒体系统就属 于此列。
VxWorks和QNX是著名的实时操作系统。
读/写磁头(每面一个) 机械臂运动方向
磁盘驱动器的结构
34
存储器
地址 0xFFFFFFFF
用户程序 和数据
边界 基线
用户程序 和数据
程序1运行 时注册
边界2 基线2 边界1 基线1
程序2运行 时注册
r
用户2 的数据
边界2 基线2
用户1 的数据
操作系统给出的抽象都比基本的硬件要简单 和易于使用。
这种概念是一个自上而下的观点。
6
作为资源管理器的操作系统
自底向上的观点则认为，操作系统是管理复 杂系统的所有部分的。
操作系统的任务就是在多个竞争资源的程序 之间，为处理器、存储器以及I/O设备提供 有序的、受控的分配。
简而言之，这种观点认为操作系统其主要任 务就是记录下谁在使用哪个资源、批准资源 请求、统计使用情况以及协调来自不同程序 和用户的请求冲突。
取指令 单元
取指令 单元
译码 单元
译码 单元
保持 缓存
(b)
执行 单元
执行 单元
执行 单元
(a) 三级管线 (b) 超标量计算机体系结构CPU
31
存储器
第二个主要的组件是存储器
存储器应该异常迅捷(比执行一条指令还快， 这样CPU就不会因为存储器而阻碍)、容量巨 大而且非常便宜。
现在还没有技术可以满足所有这些要求，因 此只能采取其他的方法。
另外一种实时系统是软实时系统(soft real-time system)，在这种系统中，偶尔错过时间界限 是可以接受的。数字音频或者多媒体系统就属 于此列。
VxWorks和QNX是著名的实时操作系统。
数控系统基本概念PPT(30张)
部输入的、描述了机床加工过程的程序称为数控加工程序。 数控加工程序记载了机床加工所需要的各种信息，包括： ① 轨迹信息：几何形状和几何尺寸； ② 工艺信息：进给速度、主轴转速、刀具号和补偿号等； ③ 开关命令：主轴正反转、换刀、开/关切削液和装/卸工件等等； 数控加工程序被记录在各种信息载体上，主要有：穿孔纸带、磁带、磁盘
（2）全闭环数控系统 带有位置检测反馈回路、位置检测装置直接安装在机床移动部件上的控制系 统。特点： ① 以直流电机或交流电机为驱动部件； ② 可以自动补偿电气控制误差和机械传动链的机械传动误差。 优点：控制精度高，运动速度高，驱动力矩大。 缺点：控制复杂，稳定性不好，调试维修困难，价格昂贵 。 应用：高精度数控机床。
最后，数控装置输出实际控制信号，使相应的执行部件产生相应的动作。
可见，数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成的。
（3）数控机床 数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。 根据机床本体的不同类型，数控机床也被分为相应的类型。例如数控车床、
数控铣床、数控加工中心、数控线切割机床等等。 数控机床是典型的机电一体化产品。
（3）刀架相关点C 刀架相关点是刀架上的一个固定位置点，用于测量刀具参数，即刀具切削 点相对于刀架相关点的位置偏移量。
数控加工程序中指定的坐标值和系统显示的坐标值都是指刀架相关点的当 前坐标位置。当加工开始后，系统将根据刀具参数进行相应的刀具补偿计算。
当机床回参考点后，刀架相关点C将与机床参考点R重合。
制，换刀装置的换刀控制，工件装夹系统的装/卸控制，冷却、液压、气动、 润滑系统的逻辑控制以及机床的其他辅助功能。
机床电器控制装置的具体形式有两种：一是继电器控制装置；二是可 编程逻辑控制器。
（6）机床本体 根据不同的加工方式，机床本体可以是车床、铣床、钻床、镗床、磨床、 加工中心以及电加工机床等等。
（2）全闭环数控系统 带有位置检测反馈回路、位置检测装置直接安装在机床移动部件上的控制系 统。特点： ① 以直流电机或交流电机为驱动部件； ② 可以自动补偿电气控制误差和机械传动链的机械传动误差。 优点：控制精度高，运动速度高，驱动力矩大。 缺点：控制复杂，稳定性不好，调试维修困难，价格昂贵 。 应用：高精度数控机床。
最后，数控装置输出实际控制信号，使相应的执行部件产生相应的动作。
可见，数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成的。
（3）数控机床 数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。 根据机床本体的不同类型，数控机床也被分为相应的类型。例如数控车床、
数控铣床、数控加工中心、数控线切割机床等等。 数控机床是典型的机电一体化产品。
（3）刀架相关点C 刀架相关点是刀架上的一个固定位置点，用于测量刀具参数，即刀具切削 点相对于刀架相关点的位置偏移量。
数控加工程序中指定的坐标值和系统显示的坐标值都是指刀架相关点的当 前坐标位置。当加工开始后，系统将根据刀具参数进行相应的刀具补偿计算。
当机床回参考点后，刀架相关点C将与机床参考点R重合。
制，换刀装置的换刀控制，工件装夹系统的装/卸控制，冷却、液压、气动、 润滑系统的逻辑控制以及机床的其他辅助功能。
机床电器控制装置的具体形式有两种：一是继电器控制装置；二是可 编程逻辑控制器。
（6）机床本体 根据不同的加工方式，机床本体可以是车床、铣床、钻床、镗床、磨床、 加工中心以及电加工机床等等。
操作系统概念培训PPT课件
为了便于使用计算机系统，操作系统提供了统一的逻 辑信息存储观点。操作系统对存储设备的物理属性进 行了抽象，定义了逻辑存储单元即文件。操作系统将 文件映射到物理媒介上，并通过对这些存储设备访问 这些文件。
文件是由其创建者定义的一组相关信息的集合。
通常，文件表示程序（源程序和目标程序）和数据
OS负责以下有关文件管理的活动：
用户空间与内核空间的通信代价较高
பைடு நூலகம்
。
28
Mac OS X 结构
。
29
Windows NT客户－服务器结构
操作系统分成若干层，每层建立在较低层之上。 最底层（层0）是硬件，最高层（层N）是用户 接口
分层法的主要优点是模块化。选择了分层，这 样每层只能利用较低层的功能（或操作）和服 务。
分层法的主要困难涉及到对层的仔细认真的定 义
分层法与其他方法相比其效率稍差。
。
25
一种操作系统层次结构图
。
26
操作系统概念
第三章：操作系统结构
。
1
本章主要内容
本章将从用户角度、程序员角度和操作系统设计人员 角度来分别研究操作系统的三个方面。
1. 系统组成 2. 操作系统服务 3. 系统调用 4. 系统程序 5. 系统结构 6. 虚拟机 7. 系统设计与实现 8. 系统生成
。
2
3.1 系统组成
进程管理 内存管理 文件管理 输入/输出系统管理 二级存储管理 联网 保护系统 命令解释系统
OS/2层次结构
。
27
微内核系统结构
这种方法将所有非基本部分从内核中移走，并将它们 当做系统级程序和用户级程序来实现，用这种方法来 构建操作系统
用户模块之间采用消息传递的方式进行通信 优点
苏州大学课程过程化考核管理系统使用说明doc
苏州大学课程过程化考核成绩管理系统使用说明书苏州大学教务部2013年8月目录第一章概述 (2)第二章登录系统 (3)第三章系统主界面（选择课程界面） (4)第四章设置考试信息 (6)一、设置课程考试信息 (6)二、设置课程助教信息 (7)第五章录入考试成绩 (9)第六章查看统计分析 (11)第七章上报成绩 (13)第一章概述苏州大学课程过程化考核管理系统（以下简称“考核管理系统”）是为参加过程化考核试点课程提供的一个成绩管理平台。
通过考核管理系统可以实现以下功能：1.任课教师可以创建考核次数、相关考核要求、设置考核的成绩比率；2.可以全天侯录入和提交成绩；3.查看每次考核的统计分析，及时了解整体教学情况和每个学生的学习情况；4.设置课程的助教权限，使助教能参与或协助成绩的录入；5.上报成绩。
在课程考核结束后，可以根据教师设置的每次考核的成绩比率、缺考处理策略等，对学生成绩进行汇总统计，并将其作为学生最终学期成绩上报到正方教务管理系统。
系统的总体框架是：图1。
图1 系统总体框架第二章登录系统用户通过教务部网站的服务直通车成绩录入窗口（），或者直接访问（cjlr是成绩录入的汉语拼音缩写）来访问苏州大学成绩录入系统。
如图2所示。
对于课程过程化考核的课程，请点击图2中红色框中的“过程化考核试点课程成绩录入”链接。
而对于其它课程，则点击下方的“其他课程成绩录入”。
当点击“过程化考核试点课程成绩录入”的链接，将会进入“统一身份认证”链接，通过网关帐号认证进行登录。
如图3所示。
请在用户密码中，输入您的一卡通账号（学生为学号，教师为工号）进行登录。
登录成功后，将进入图4所示的考核管理系统主界面。
图2 系统登录界面图3 使用统一身份认证进行登录第三章系统主界面（选择课程界面）用户登录系统后，如果是非课程过程化考核试点课程，则系统会给出提示信息，任课教师应去正方教务管理系统中录入成绩。
如果登录的教师，独立承担了课程，同时又是另外一门课程的助教，则会让用户选择此次登录的身份是助教还是教师。
操作系统概念ppt课件
操作系统概念
第二章：计算机系统结构
本章主要内容
计算机系统操作 I/O结构 存储结构 存储层次 硬件保护 网络结构 (*)
.
2
现代计算机系统
磁盘
打印机
磁带驱动器
CPU 系统总线
磁盘控制器
打印机 控制器
内存控制器 内存
.
磁带驱动器 控制器
3
2.1 计算机系统操作
I/O设备和CPU可以并发执行 一个设备控制器负责一类设备
.
18
双重模式操作
为了确保操作正常，必须保护操作系统和所有 其他程序及数据使之不受任何故障程序的影响。 所有共享资源都需要保护。
OS必须提供硬件支持用来区分至少以下两种 操作模式
用户模式（user mode） － 代表用户在执行 监督程序模式（monitor mode）－ 代表OS在
执行
.
磁盘控制器决定了磁盘设备与计算机之间的逻 辑交互
.
12
移动磁头的磁盘装置
.
13
2.4 存储层次
存储系统按层次组织在一起
速度（Speed） 价格（Cost） 易失性（Volatility）
缓冲（Caching） － 将信息复制到更快速的存 储系统；主存可以看成是辅存的最后一级缓冲
.
14
异步I/O － I/O启动后，控制权无须等待I/O操作完成就 可返回给用户进程。
系统调用 － 请求OS允许用户等待I/O操作的完成
设备状态表包含了每个I/O设备的一个条目，用来指示该 设备的类型、地址和状态（不工作、空闲或繁忙）
OS通过查询I/O设备表来判断设备的状态，并修改该条 目，以反映出现了中断。
时模式位（mode bit）设为监督模式 监督程序检验参数的合法性，执行请求，并将
第二章：计算机系统结构
本章主要内容
计算机系统操作 I/O结构 存储结构 存储层次 硬件保护 网络结构 (*)
.
2
现代计算机系统
磁盘
打印机
磁带驱动器
CPU 系统总线
磁盘控制器
打印机 控制器
内存控制器 内存
.
磁带驱动器 控制器
3
2.1 计算机系统操作
I/O设备和CPU可以并发执行 一个设备控制器负责一类设备
.
18
双重模式操作
为了确保操作正常，必须保护操作系统和所有 其他程序及数据使之不受任何故障程序的影响。 所有共享资源都需要保护。
OS必须提供硬件支持用来区分至少以下两种 操作模式
用户模式（user mode） － 代表用户在执行 监督程序模式（monitor mode）－ 代表OS在
执行
.
磁盘控制器决定了磁盘设备与计算机之间的逻 辑交互
.
12
移动磁头的磁盘装置
.
13
2.4 存储层次
存储系统按层次组织在一起
速度（Speed） 价格（Cost） 易失性（Volatility）
缓冲（Caching） － 将信息复制到更快速的存 储系统；主存可以看成是辅存的最后一级缓冲
.
14
异步I/O － I/O启动后，控制权无须等待I/O操作完成就 可返回给用户进程。
系统调用 － 请求OS允许用户等待I/O操作的完成
设备状态表包含了每个I/O设备的一个条目，用来指示该 设备的类型、地址和状态（不工作、空闲或繁忙）
OS通过查询I/O设备表来判断设备的状态，并修改该条 目，以反映出现了中断。
时模式位（mode bit）设为监督模式 监督程序检验参数的合法性，执行请求，并将
操作系统概念OPERATINGSYSTEMCONCEPTSSixthEdition课件
19
1.8 手持系统（handheld system）
个人数字助理（Personal Digital Assistants, PDAs）
蜂窝电话（Cellular telephones） 存在的问题
内存有限(32M – 64M) 低速处理器（只有个人计算机处理器速度的几
分之一） 屏幕小（5英寸×3英寸）
作业在内存与物理存储器之间来回交换（swap） 允许用户与系统之间的联机通信（交互）
当OS执行完一条命令后，它将接收用户通过键 盘输入的下一条控制指令。
联机系统必须提供给用户访问数据和代码。
10
1.3 桌面系统
PC － 为单个用户服务的计算机系统 I/O设备 － 键盘，鼠标，显示器，打印机等 用户方便性和响应性 可以采用大型操作系统上的技术
在若干个位于不同位置的处理器之间组成分布式计算 松耦合系统 （loosely coupled system） － 每个处理器都有自己
的内存；处理器相互之间通过不同的通信线路进行通信，如高速 总线或电话线 优点 资源共享 计算速度提高 可靠性 通信 需要网络基础结构 局域网（local-area network, LAN） 或 广域网（wide-are network, WAN） 根据节点间的距离来划分 可以是C/S系统或端对端系统
流水线
12
非对称处理（Asymmetric multiprocessing）
每个处理器被赋予一个特定的任务，主处理器为从处理 器调度和安排工作。
类似于超大型系统
对称处理（Symmetric multiprocessing, SMP）
每个处理器都运行同一个操作系统的拷贝，这些拷贝需 要互相通信
15
客户 － 服务器系统的通用结构
1.8 手持系统（handheld system）
个人数字助理（Personal Digital Assistants, PDAs）
蜂窝电话（Cellular telephones） 存在的问题
内存有限(32M – 64M) 低速处理器（只有个人计算机处理器速度的几
分之一） 屏幕小（5英寸×3英寸）
作业在内存与物理存储器之间来回交换（swap） 允许用户与系统之间的联机通信（交互）
当OS执行完一条命令后，它将接收用户通过键 盘输入的下一条控制指令。
联机系统必须提供给用户访问数据和代码。
10
1.3 桌面系统
PC － 为单个用户服务的计算机系统 I/O设备 － 键盘，鼠标，显示器，打印机等 用户方便性和响应性 可以采用大型操作系统上的技术
在若干个位于不同位置的处理器之间组成分布式计算 松耦合系统 （loosely coupled system） － 每个处理器都有自己
的内存；处理器相互之间通过不同的通信线路进行通信，如高速 总线或电话线 优点 资源共享 计算速度提高 可靠性 通信 需要网络基础结构 局域网（local-area network, LAN） 或 广域网（wide-are network, WAN） 根据节点间的距离来划分 可以是C/S系统或端对端系统
流水线
12
非对称处理（Asymmetric multiprocessing）
每个处理器被赋予一个特定的任务，主处理器为从处理 器调度和安排工作。
类似于超大型系统
对称处理（Symmetric multiprocessing, SMP）
每个处理器都运行同一个操作系统的拷贝，这些拷贝需 要互相通信
15
客户 － 服务器系统的通用结构
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固态硬盘（Solid-state disks） –用固态电子存储芯片阵列 而制成的硬盘
1.17
硬盘和固态硬盘
1.18
存储设备层次
存储系统分层组织
• 速度 • 成本 • 易失性
1.19
不同级别存储器的性能
1.20
I/O操作
同步I/O：开始I/O后仅当I/O完成后控制才返回用户程序 异步I/O：I/O开始后不等I/O完成控制就返回用户程序 系统调用(System call) -请求操作系统允许用户等待I/O
主程序的下一条指令
1.16
存储结构
主存(Main memory) - CPU可以直接访问的唯一大型 存储介质
RAM 易失性
二级存储器(Secondary storage) -主存的扩展提供了 非易失的存储容量
磁盘(Magnetic disk) -覆盖了磁记录材料的硬金属或玻璃盘 片
多核处理器系统 一个CPU 一个CPU多个核，一个核即一个处理器
2核 4核 8核
1.25
Intel Xeon E7
1.26
多处理器系统
多处理器系统：有多个紧密通信的处理器的系统 并行系统(Parallel System) 紧耦合系统(Tightly Coupled System)。
非对称多处理(Asymmetric Multiprocessing) 每个处理器赋予一个特定任务；主处理器为从处理器调度 和分配作业 常用在非常大的系统中
1.28
集群系统
由两个或多个独立的系统耦合起来，共享数据 提供高可用性 非对称集群(Asymmetric Clustering)：一台机器运行应用程序
，而其他机器处于热备份模式 对称集群(Symmetric Clustering)：多个主机都运行应用程序
1.29
集群系统
1.30
天河2号
1.31
操作系统结构
简单批处理系统
自动作业调度-自动从一个运行完的作业转换到运行下一个 作业
常驻监控程序（monitor） 控制作业传输 调度作业运行
多个处理器共享计算机总线、时间、内存和外设等。 多处理器系统的优点：
增加吞吐量 节省资金 增加可靠性
1.27
多处理器系统分类
对称多处理(Symmetric Multiprocessing, SMP) 每个处理器运行操作系统的相同副本 许多进程可以立即运行不会降低性能 多数现代操作系统支持SMP
1.13
冯诺依曼计算机
1.14
中断
中断：指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执 行，转而执行处理新情况的程序和执行过程。
中断号：外部设备进行I/O操作时产生的中断信号， 发送给CPU。
中断向量：中断服务程序的入口地址。 中断服务程序：执行中断处理的代码 操作系统是中断驱动
1.15
中断处理过程
CPU执行一条指令时，外设向CPU发出中断请求 CPU在满足响应的情况下，发出中断响应信号， CPU关闭中断，不再受理另一个设备的中断 CPU寻找中断请求源（哪一个设备），并保存CPU自己的程序计数
器（PC）等内容 CPU根据中断号转移到处理该中断源的中断服务程序 CPU处理结束，恢复现场信息，开放中断，并返回到原来被中断的
1.11
系统启动
引导程序 (Bootstrap program) 在打开电源或重启时被装载 通常位于 ROM 或EPROM中, 称为 Firmware (固件) 初始化系统中的所有部分 装入操作系统内核并开始运行
1.12
计算机系统操作
I/O 和 CPU 可以并发运行 每个设备控制器负责一种特定类型的设备 每个设备控制器有一个本地缓冲 CPU 在内存和本地缓冲之间移动数据 I/O 操作则是从设备到控制器的本地之间执行 设备控制器告诉CPU通过调用中断来完成操作
1.7
系统视角
OS 是资源分配器 管理所有资源 面对冲突的资源请求，决定如何分配资源，以便系统能有 效而公平地运行
OS 是控制程序 管理用户程序的运行以防止计算机资源的错误使用或使用 不当
1.8
操作系统定义
没有一个可广泛接受的操作系统定义 “当你预定一个“操作系统“时零售商所装的所有东西” （第一章 Fra bibliotek 论内容
1、操作系统做什么？ 2、计算机系统组织 3、计算机系统体系结构 4、操作系统结构 5、操作系统操作 6、计算环境
1.2
1、操作系统做什么？
计算机系统的4个部分
1.4
如果没有操作系统……
1.5
操作系统设计目标
管理计算机硬件的程序，在计算机用户和计算机硬件之间 充当中介。
简单观点） 包括的特性随系统不同而变化很大 “一直运行在计算机上的程序”称为内核 ( kernel). 其他程 序则为系统程序和应用程序
1.9
2、计算机系统组织
现代计算机系统
一个或多个 CPU, 若干通过共同的总线相连的设备控制器， 总线提供对共享内存的访问
CPU和设备控制器可以并发工作，并竞争内存周期
操作系统设计目标:
运行用户程序 ---核心目标 更方便 地解决用户问题，使计算机系统方便地使用 以一种高效方式使用计算机硬件。
不同用户、不同系统、不同阶段有不同的侧重点 早期：高效 目前：方便
1.6
用户视角
不同的用户用不同的视角 PC用户希望操作系统
方便 易用 高性能 不关心资源利用率 主机用户：满足所有用户-资源利用率 工作站用户：性能和资源利用率折中 手持设备用户：方便、电池续航时间 有些计算机无用户界面-家电的电脑控制器
完成 设备状态表(Device-status table)包括每个I/O设备的类
型、地址和状态
1.21
两种I/O方法
Synchronous 同步
Asynchronous 异步
1.22
3、计算机系统体系结构
无操作系统计算机
1.24
单处理器系统
单核处理器系统 一个CPU 一个CPU一个Core
1.17
硬盘和固态硬盘
1.18
存储设备层次
存储系统分层组织
• 速度 • 成本 • 易失性
1.19
不同级别存储器的性能
1.20
I/O操作
同步I/O：开始I/O后仅当I/O完成后控制才返回用户程序 异步I/O：I/O开始后不等I/O完成控制就返回用户程序 系统调用(System call) -请求操作系统允许用户等待I/O
主程序的下一条指令
1.16
存储结构
主存(Main memory) - CPU可以直接访问的唯一大型 存储介质
RAM 易失性
二级存储器(Secondary storage) -主存的扩展提供了 非易失的存储容量
磁盘(Magnetic disk) -覆盖了磁记录材料的硬金属或玻璃盘 片
多核处理器系统 一个CPU 一个CPU多个核，一个核即一个处理器
2核 4核 8核
1.25
Intel Xeon E7
1.26
多处理器系统
多处理器系统：有多个紧密通信的处理器的系统 并行系统(Parallel System) 紧耦合系统(Tightly Coupled System)。
非对称多处理(Asymmetric Multiprocessing) 每个处理器赋予一个特定任务；主处理器为从处理器调度 和分配作业 常用在非常大的系统中
1.28
集群系统
由两个或多个独立的系统耦合起来，共享数据 提供高可用性 非对称集群(Asymmetric Clustering)：一台机器运行应用程序
，而其他机器处于热备份模式 对称集群(Symmetric Clustering)：多个主机都运行应用程序
1.29
集群系统
1.30
天河2号
1.31
操作系统结构
简单批处理系统
自动作业调度-自动从一个运行完的作业转换到运行下一个 作业
常驻监控程序（monitor） 控制作业传输 调度作业运行
多个处理器共享计算机总线、时间、内存和外设等。 多处理器系统的优点：
增加吞吐量 节省资金 增加可靠性
1.27
多处理器系统分类
对称多处理(Symmetric Multiprocessing, SMP) 每个处理器运行操作系统的相同副本 许多进程可以立即运行不会降低性能 多数现代操作系统支持SMP
1.13
冯诺依曼计算机
1.14
中断
中断：指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执 行，转而执行处理新情况的程序和执行过程。
中断号：外部设备进行I/O操作时产生的中断信号， 发送给CPU。
中断向量：中断服务程序的入口地址。 中断服务程序：执行中断处理的代码 操作系统是中断驱动
1.15
中断处理过程
CPU执行一条指令时，外设向CPU发出中断请求 CPU在满足响应的情况下，发出中断响应信号， CPU关闭中断，不再受理另一个设备的中断 CPU寻找中断请求源（哪一个设备），并保存CPU自己的程序计数
器（PC）等内容 CPU根据中断号转移到处理该中断源的中断服务程序 CPU处理结束，恢复现场信息，开放中断，并返回到原来被中断的
1.11
系统启动
引导程序 (Bootstrap program) 在打开电源或重启时被装载 通常位于 ROM 或EPROM中, 称为 Firmware (固件) 初始化系统中的所有部分 装入操作系统内核并开始运行
1.12
计算机系统操作
I/O 和 CPU 可以并发运行 每个设备控制器负责一种特定类型的设备 每个设备控制器有一个本地缓冲 CPU 在内存和本地缓冲之间移动数据 I/O 操作则是从设备到控制器的本地之间执行 设备控制器告诉CPU通过调用中断来完成操作
1.7
系统视角
OS 是资源分配器 管理所有资源 面对冲突的资源请求，决定如何分配资源，以便系统能有 效而公平地运行
OS 是控制程序 管理用户程序的运行以防止计算机资源的错误使用或使用 不当
1.8
操作系统定义
没有一个可广泛接受的操作系统定义 “当你预定一个“操作系统“时零售商所装的所有东西” （第一章 Fra bibliotek 论内容
1、操作系统做什么？ 2、计算机系统组织 3、计算机系统体系结构 4、操作系统结构 5、操作系统操作 6、计算环境
1.2
1、操作系统做什么？
计算机系统的4个部分
1.4
如果没有操作系统……
1.5
操作系统设计目标
管理计算机硬件的程序，在计算机用户和计算机硬件之间 充当中介。
简单观点） 包括的特性随系统不同而变化很大 “一直运行在计算机上的程序”称为内核 ( kernel). 其他程 序则为系统程序和应用程序
1.9
2、计算机系统组织
现代计算机系统
一个或多个 CPU, 若干通过共同的总线相连的设备控制器， 总线提供对共享内存的访问
CPU和设备控制器可以并发工作，并竞争内存周期
操作系统设计目标:
运行用户程序 ---核心目标 更方便 地解决用户问题，使计算机系统方便地使用 以一种高效方式使用计算机硬件。
不同用户、不同系统、不同阶段有不同的侧重点 早期：高效 目前：方便
1.6
用户视角
不同的用户用不同的视角 PC用户希望操作系统
方便 易用 高性能 不关心资源利用率 主机用户：满足所有用户-资源利用率 工作站用户：性能和资源利用率折中 手持设备用户：方便、电池续航时间 有些计算机无用户界面-家电的电脑控制器
完成 设备状态表(Device-status table)包括每个I/O设备的类
型、地址和状态
1.21
两种I/O方法
Synchronous 同步
Asynchronous 异步
1.22
3、计算机系统体系结构
无操作系统计算机
1.24
单处理器系统
单核处理器系统 一个CPU 一个CPU一个Core