02(第二章)：操作系统【2326】
03.(第三章)：操作系统【2326】
进程状态
时间片用完
执行 就绪 进程调度
创建
完成
I/O操作或 其他事件完成
阻塞
等待I/O操作或 其他事件
UNIX进程状态
调度 （被抢先者） 返回 调度 被抢先 睡眠 在主存睡眠 换出 唤醒 睡眠且换出 唤醒 换出 在主存就绪 换进 主存不够 就绪且换出 主存充足 创建 fork
用户态运行 系统调用中断 终止 僵死 核心态运行
UNIX状态
运行状态
进程正占用处理器运行。当进程执行用户程序时在用户态运行；当发生 中断事件或请求系统调用时就要执行系统程序，因而转入核心态运行。
就绪状态
一个进程连续占用处理器一段时间后，就会迫使它让出处理器，由其他 进程抢先运行，被抢先的进程便处于就绪状态。
睡眠状态
进程为了等待某件事件而让处理器进入睡眠状态。
调度次序
处理器的两级调度(作业调度和进程调度) 批处理作业和终端作业 批处理作业可成批进入"输入井"
批处理作业调度的必要条件
批处理作业的调度算法
为每一个作业确定一个优先级，优先级高的作业先被选取。
均衡调度算法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
根据作业对资源的要求进行分类，作业调度轮流的从不同类的作业中去 挑选作业，使使用不同资源的作业同时执行。
FCFS:先来先服务算法
调度逻辑（假定主存空间100KB）
作业A和作业B装入主存。 作业C到达输入井，内存不能满足--->等待。
创建状态
调用fork创建进程。
僵死状态
进程消亡前的暂时状态。
批处理作业调度
先来先服务算法
按照作业进入输入井的先后次序来挑选作业。
《操作系统-汤小丹-第四版》第2章
共享性的概念与实现方法
共享性Байду номын сангаас念
指系统中的资源（如硬件、软件和数 据）可以被多个并发执行的程序共同 使用。
实现方法
采用虚拟技术将物理资源转化为逻辑 资源，通过资源分配和回收算法实现 资源的共享使用。
并发与共享的关系
文件系统的层次模型是指将文件系统的功能划分为多个层次，每一层都建立在下一层的基础上，并向上一层 提供服务。这种层次结构有利于文件系统的设计和实现。
文件系统的实现
文件系统的实现包括文件系统的数据结构和算法设计，以及文件系统的代码实现。在实现过程中，需要考虑 文件系统的效率、可靠性、安全性等因素。
文件系统的性能优化
线程状态
就绪状态、运行状态、阻塞状态。
线程同步与通信
互斥锁、条件变量、信号量等机 制。
处理器的调度与分配
调度策略
先来先服务、优先级调度、时间片轮转等。
分配方式
非抢占式、抢占式。
调度与分配的实现
通过硬件和软件的支持，如时钟中断、进程切换等机制。
内核的功能与结构
内核功能
进程管理、内存管理、设备管 理、文件管理、网络通信等。
04
05
手工操作阶段
批处理系统阶段 分时系统阶段
实时系统阶段
网络操作系统和 分布式操…
此阶段没有操作系统，用 户直接控制计算机硬件进 行操作。
为了解决人机矛盾及CPU 和I/O设备之间速度不匹配 的矛盾，出现了批处理系 统。
为了满足用户同时、交互 地使用计算机的需求，出 现了分时系统。
为了满足实时控制和实时 信息处理的需求，出现了 实时系统。
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
《操作系统第二章》课件
6. 操作系统内核
- 内核的概念 - 内核的功能 - 内核的分类
什么是操作系统
1 定义
操作系统是一种控制和管 理计算机硬件与软件源 的系统软件。
2 特点
操作系统具有并发性、共 享性、虚拟性、异步性等 特点。
第三代：分时系统
实现多用户同时访问计算机，提供了交 互式操作环境。
第五代：虚拟机系统
实现了多个操作系统在一台计算机上同 时运行的虚拟机系统。
操作系统的功能
管理硬件资源
操作系统负责调度和分配计算机的硬件资源， 如处理器、内存、设备等。
管理文件系统
操作系统负责管理计算机的文件系统，包括文 件的创建、读写、删除等操作。
《操作系统第二章》PPT 课件
欢迎参加《操作系统第二章》PPT课件。本课程将介绍操作系统的定义、发展 历程、功能、分类、结构和内核的概念。
目录
1. 什么是操作系统
- 定义 - 特点 - 作用
4. 操作系统的分类
- 单用户单任务操作系统 - 单用户多任务操作系统 - 多用户操作系统 - 实时操作系统
操作系统的结构
单体结构
操作系统采用单一大型程序的 结构，所有功能模块都集中在 一个程序中。
分层结构
操作系统按功能划分为多个层 次，每个层次提供一组相关的 功能模块。
微内核结构
操作系统核心精简为微内核， 其他功能以服务的形式运行在 用户空间。
操作系统内核
1 内核的概念
内核是操作系统的核心部 分，负责管理和控制计算 机的各种资源。
3 作用
操作系统用于提供用户界 面、管理硬件资源、实现 多任务等功能。
02.(第二章)：操作系统【2326】
管态/目态
中央处理器有两种工作方式
管态
在“管态”下，中央处理器可以执行包含特权指令在内的一切指令。
目态
在目态下，中央处理器不准执行特权指令。
操作系统在管态下工作，用户程序在目态下工作。
存储保护
硬件设置了两个寄存器来限定用户程序执行时可以访问的空间范围。 这两个寄存器是“基址寄存器”和“限长寄存器”。 中央处理器在目态下执行时，只有在判定访问地址符合以下关系时才 允许访问：
同步训练（单项选择题）
9、UNIX系统中，有一个名为proc的shell文件，内容如下：
cc $1 mv a.out $2 $2 这样，使用命令 csh proc prog1 prog2 其意义是
A、对源程序proc进行编译，目标程序名修改为proc1，最后运行目标程 序proc2
B、对源程序proc1进行编译，目标程序名修改为proc，最后运行目标程 序proc2 C、对源程序prog1进行编译，目标程序名修改为prog2，最后运行目标 程序proc D、对源程序prog1进行编译，目标程序名修改为prog2，最后运行目标 程序proc2
基址寄存器的值<=访问地址<=基址寄存器的值+限长寄存器的值 中央处理器在管态下执行程序时，对访问主存的地址不进行核对，以允 许操作系统对各用户程序进行管理和控制。不允许用户随意修改基地址 寄存器和限长寄存器的值。
Diagram 层次结构的最大特点是把整体问题局部化。把一个大型复杂的操作系
全国高等教育自学考试
操作系统 【课程代码：2326】 第二章：计算机系统结构简介
阳老师： apollo_yang@ 电子教室：73582959
计算机系统
操作系统二
操作系统二操作系统二1：引言1.1 目的本文档旨在介绍操作系统的基本概念、原理和功能，以及操作系统的常见类型和应用。
通过阅读本文档，读者将深入了解操作系统的工作原理和其在计算机系统中的重要性。
1.2 背景操作系统是一种管理计算机硬件和软件资源的软件。
它提供了一种接口，使用户和程序可以访问和利用计算机系统的资源。
操作系统可以处理多任务，管理内存，处理输入输出操作等。
2：操作系统的基本概念2.1 进程和线程2.1.1 进程进程是计算机中正在运行的程序的实例。
每个进程都有自己的地址空间和系统资源，并且可以独立地执行。
操作系统通过调度算法来管理和分配处理器时间给不同的进程。
2.1.2 线程线程是进程中的执行单位。
一个进程可以包含多个线程，每个线程可以执行不同的任务。
线程可以共享进程的资源，因此多线程的并发执行可以提高系统资源的利用率。
2.2 内存管理2.2.1 虚拟内存虚拟内存是一种将硬盘空间作为辅助存储来扩展机器内存的技术。
通过虚拟内存，操作系统可以将进程的部分或全部地址空间映射到硬盘上的文件，从而实现内存的动态分配和回收。
2.2.2 分页和分段分页和分段是虚拟内存的两种常见实现方式。
在分页中，虚拟内存和物理内存被划分为固定大小的页，操作系统将虚拟页映射到物理页上。
在分段中，虚拟内存和物理内存被划分为不同大小的段，操作系统将虚拟段映射到物理段上。
2.3 文件系统文件系统是管理计算机存储设备上文件的组织和访问方式。
文件系统提供了一种结构化的方法来存储和组织文件，并且可以实现文件的读写操作。
2.3.1 文件和目录文件是存储在存储设备上的数据块，文件通过文件名来标识和访问。
目录是一种特殊类型的文件，用于组织和管理其他文件。
2.3.2 文件操作文件操作包括文件的创建、读取、写入、删除和修改等。
操作系统提供了一组标准的文件操作接口，应用程序可以通过这些接口来访问和操作文件。
3：操作系统的类型3.1 批处理操作系统批处理操作系统是一种自动化执行一系列任务的操作系统。
操作系统第2章PPT课件(2024)
02
控制I/O操作
03
提高设备利用率
04
方便用户使用
25
I/O控制方式
优点
实现简单
缺点
CPU利用率低，无法处理并发I/O请求
2024/1/28
26
I/O控制方式
2024/1/28
优点
提高了CPU利用率，可处理并发I/O 请求
缺点
每次数据传送仍需CPU介入，中断次 数多
27
I/O控制方式
优点
数据传输基本不需CPU介入，适用于块设备数据传
二级目录结构
在主目录下创建子目录， 将文件分类存放在不同的 子目录中。
多级目录结构
在二级目录结构的基础上 ，允许子目录嵌套，形成 多级目录结构。
19
文件存储空间管理
连续分配方式
为每个文件分配一块连续的存储空间 ，适用于固定大小的文件。
索引分配方式
为每个文件分配一个索引表，索引表 中记录文件所占用的各个磁盘块的地 址。
线性方式、链接方式、索引方式。
PCB的作用
作为独立运行基本单位的标志、能实现间断性运行方式、提供进程管理所需要 的信息、提供进程调度所依赖的信息、实现与其他进程的同步与通信。
2024/1/28
10
进程调度算法
先来先服务（FCFS）算法
按照进程到达的先后顺序进行调度。
短作业优先（SJF）算法
根据进程的运行时间长短进行调度，运行 时间短的优先调度。
功能
提供计算机运行的基本环境，管 理计算机资源，提供用户与计算 机之间的接口。
4
操作系统的历史与发展
第二代
批处理系统，实现内存管理、 外设管理、文件管理等。
第四代
第二章 操作系统答案
第二章操作系统 Windows XP一、判断题1.鼠标指针在系统执行不同的操作时，会有不同的形状。
（T ）2.在Windows中，直接关闭计算机电源开关，会丢失系统未保存的数据或信息。
（T ）3.用鼠标指针指向窗口的标题栏并拖动，可改变窗口大小。
（ F ）4.在同一个文件夹中，不能有相同名字的两个不同类型的文件。
（F ）5.Windows中的“资源管理器”只能管理计算机的硬件资源。
（ F ）6.创建新文件夹只能用快捷菜单中的“新建”命令。
（F ）7.Windows中的文件名可以由任何符号组成。
（ F ）8.Windows 系统提供了磁盘扫描程序。
（T ）9.在Windows中，用户一次只能运行一个程序。
（ F ）10.当选定文件夹后，在键盘上按Del键也能删除该文件夹。
（T ）11.在Windows中，鼠标指针指向窗口边框或顶角时，会变成双向箭头，按住鼠标左键并拖动边框可改变窗口大小。
（T ）12.在Windows“资源管理器”右窗格中，一次只能选定一个文件或文件夹。
（F ）13.在Windows中，剪切文件后，原位置上还存在着该文件。
（T ）14.Windows中的文件名中不能有空格。
（ F ）15.Windows的桌面快捷图标的外观不可改变。
（F ）16.不能通过鼠标右键移动文件或文件夹。
（F ）17.按Esc键可退出Windows系统。
（F ）18.Windows中的操作只能通过鼠标完成，不能用键盘代替。
（F ）19.Windows的屏幕保护程序可以设置口令。
（T ）20.Windows的多个窗口在桌面上只能层叠，不能平铺。
（F ）21.既可以创建文件的快捷方式，也可以创建文件夹的快捷方式。
（T ）22.使用“资源管理器”，不能一次删除多个文件。
（ F ）23.在Windows中管理文件通常使用“资源管理器”和“我的电脑”。
（T ）24.当屏幕的指针为沙漏加箭头时，表明Windows正在等待执行任务。
操作系统第2章课件
第二章 用户与操作系统的接口
(2) 作业说明书方式。作业说明书方式是使用某些作业 控制命令将用户对作业控制的意图写成作业说明书，从而 实现对作业的控制。作业说明书主要包括作业情况和作业 资源要求两方面的内容,前者主要指用户名、作业名、使用 语言、作业控制方式、作业优先级、完成作业的最迟时间 等。 后者包括内存和外存的空间要求量、输入/输出设备 的类型、 台数、 输出量、 估计的计算时间等。
if STEP01 abnormally ended then run STEP04 end if if STEP03 abnormally ended then run STEP05 else run STEP05 end if
第二章 用户与操作系统的接口
JCL处理流程 —— JES（Job Entry Subsystem） 用户层
最高响应比优先算法（HRN：Highest Response Ratio Next）
响应比 R= 作业周转时间 / 作业处理时间 =（作业处理时间+作业等待调度时间）/ 作业处理时间 = 1+ (作业等待调度时间/ 作业处理时间) 基于优先级调度算法（HPF：Highest Priority First） 均衡调度算法。 基本思想：根据系统运行情况和作业属性将作业分类。轮流从不同的 作业类中挑选作业。力求均衡利用各种系统资源，发挥资源使用效率。
④ 条件命令：主要用于表示当程序运行过程中发生某
个事件时应转向哪一条操作命令。
第二章 用户与操作系统的接口
IBM大型机（Mainframe）作业控制语言JCL介绍 在大型机上，多个用户向大型机提交作业请求计算机运行作业， 并输出计算结果。这种使用方式在当今仍然是超算和大型机的 一种主要使用方式，比如气象数值模拟计算，油藏探测等。当然 在PC已经不采用这种方式了。（计算型作业和I/O型作业）
操作系统课件(第二章)
2.2.2 操作接口
根据这些命令所完成功能的不同，可把它 根据这些命令所完成功能的不同， 们分成以下几类：系统访问类， 们分成以下几类：系统访问类，磁盘操作 文件操作类，目录操作类，通信类， 类，文件操作类，目录操作类，通信类， 其他命令。 其他命令。
1．系统访问类 用户在每次开始使用某终端时， 用户在每次开始使用某终端时，都须使用 该命令，使系统能识别该用户。 该命令，使系统能识别该用户。凡要在多 用户系统的终端上上机的用户， 用户系统的终端上上机的用户，都必须先 在系统管理员处获得一合法的注册名和口 以后， 令。以后，每当用户在接通其所用终端的 电源后，便由系统直接调用， 电源后，便由系统直接调用，并在屏幕上 显示信息提示用户键入自己的注册名和口 令。
2.1.3 运行一个用户程序的过程
控制计算机工作的最简单的办法是， 控制计算机工作的最简单的办法是，由操作员通 过控制台（或用户在终端设备上） 过控制台（或用户在终端设备上）键入一条条命 令。 用户可先将源程序通过编辑建立在磁盘上， 用户可先将源程序通过编辑建立在磁盘上，接着 编译”命令，操作系统接到这条命令后， 发“编译”命令，操作系统接到这条命令后，将 编译程序调入内存并启动它工作。 编译程序调入内存并启动它工作。 然后，用户再发出“连接”命令， 然后，用户再发出“连接”命令，操作系统执行 该命令，将生成一个完整的、 该命令，将生成一个完整的、可执行的内存映像 程序。 程序。 最后发出“运行”命令， 最后发出“运行”命令，由操作系统启动内存映 像程序运行，从而计算出结果。 像程序运行，从而计算出结果。
（3）过滤命令 例如，MS-DOS中用命令 例如，MS-DOS中用命令 find/N"erase"（路径名） find/N"erase"（路径名） 可对由路径名指定的输入文件逐行检索， 可对由路径名指定的输入文件逐行检索，把含有字符串 erase”的行输出 其中，/N是选择开关 的行输出。 是选择开关， “erase”的行输出。其中，/N是选择开关，表示输出含有 指定字串的行；如果不用N而用C 指定字串的行；如果不用N而用C，则表示只输出含有指 定字串的行数；若用V 则表示输出不含指定字串的行。 定字串的行数；若用V，则表示输出不含指定字串的行。 （4）批命令 为了能连续地使用多条键盘命令， 为了能连续地使用多条键盘命令，或多次反复地执行指定 的若干条命令，而又免去每次重敲这些命令的麻烦， 的若干条命令，而又免去每次重敲这些命令的麻烦，可以 提供一特定文件。 提供一特定文件。
2323操作系统概论资料
第1章引论1 计算机系统包括计算机硬件和计算机软件两大部分1) 计算机硬件（最里层）：中央处理器(CPU)、存储器、输入输出控制系统、输入输出设备2) 计算机软件（最外层）：系统软件(操作系统、编译程序)：与具体的应用领域无关、支撑软件(开发工具、数据库)、应用软件：特定应用领域的专用软件。
2 操作系统的功能和作用1) 操作系统(OS)是管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件2) 操作系统的作用(1) 管理计算机系统的资源(2) 为用户提供方便的使用接口(3) 扩充硬件的功能3) 操作系统的功能1)处理器管理(2) 存储管理(3) 文件管理：按名存取(4) 设备管理：分配、启动、故障处理等(5) 为用户提供使用接口：1.程序员：一组系统功能调用 2.操作员：一组操作控制命令3 早期操作系统(20世纪50、60年代)1) 批处理操作系统(1) 单道批处理系统(50年代)，一次只允许一个作业(2) 多道批处理系统(60年代)，多个作业同时装入主存储器，CPU轮流执行各作业，各作业可同时使用各自所需的外设。
2) 分时操作系统(60年代)，用于主机/终端模式的计算机系统用户可直接输入、调试、运行自己的程序，能直接修改程序中的错误，并且直接获得结果。
3) 实时操作系统，主要用于工业生产，首要考虑的是系统的实时性和可靠性，其次，才考虑系统的效率。
4 现代操作系统的发展1) 微机操作系统：主要功能是实现文件管理、输入输出控制和命令解释，只允许一个用户使用。
如MS-DOS、CP/M2) 网络操作系统：实现（计算机之间的通信）和（网络资源的共享）。
3) 分布式操作系统：采用（客户/服务器）模式，使若干计算机相互协作完成一个共同的任务。
主要特点：(1) 统一性。
指用户感觉不到是多台计算机在提供服务，就像在使用“单一的计算机系统”一样(2) 透明性。
用户不知道资源的位置，也不知道哪台计算机在提供服务4) 嵌入式操作系统：主要特点是微型化和实时性，用于工业控制、数据采集、通信传输等场合5 处理器状态1) CPU指令类型(1) 特权指令（例如：I/O指令，设置闹钟，设置控制寄存器），不允许用户执行(2) 非特权指令（例如：访管指令）2) CPU状态(1) 管态- 操作系统占用CPU，可以执行一切指令(2) 目态- 用户程序占用CPU，不允许执行特权指令3) 程序状态字(PSW)：用来控制指令执行顺序，保留和指示与程序相关的系统状态。
(2024年)《操作系统第二章》课件
contents •操作系统概述•进程管理•内存管理•文件系统•设备管理•用户接口与作业管理目录处理机管理定义存储器管理文件管理设备管理0102030405早期操作系统批处理系统分时系统实时系统网络操作系统和分布式操…特点适用场景特点适用场景特点实时性、高可靠性。
适用场景适用于对实时性要求高的场合，如工业控制、航空航天等。
特点资源共享、通信与协同工作。
适用场景适用于需要实现计算机网络中的资源共享和各台计算机之间的通信与协同工作的场合。
进程的概念与特性进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，是程序的执行过程。
进程具有动态性、并发性、独立性、异步性等特性。
进程的状态信息存储在进程控制块PCB中，操作系统通过PCB对进程进行管理。
进程的状态包括就绪状态、执行状态、阻塞状态等。
进程的状态转换包括就绪->执行、执行->就绪、执行->阻塞、阻塞->就绪等。
进程的状态转换是由操作系统内核中的调度程序和相关原语实现的。
进程的状态与转换PCB的组织方式有链接方式、索引方式等，操作系统通过PCB对进程进行管理和调度。
PCB的创建和销毁是由操作系统内核中的相关原语实现的。
PCB是进程存在的唯一标识，包含进程的标识符、状态、优先级、程序计数器、CPU寄存器等信息。
进程控制块PCB进程调度算法内存的分配与回收静态分配动态分配回收策略内存保护与安全访问控制边界保护通过权限设置和身份验证等手段，限制程序对内存的访问权限，防止恶意程序对系统内存的非法访问。
内存加密虚拟内存技术虚拟内存概念请求分页系统页面置换算法页面置换算法先进先出（FIFO）算法01最近最少使用（LRU）算法02最佳置换算法（OPT）算法03文件的概念与分类文件的概念文件的分类根据文件的性质和用途，文件可分为普通文件、目录文件、特殊文件等。
文件目录结构目录的概念目录结构文件操作与访问权限文件操作访问权限文件共享与保护文件共享文件保护设备驱动程序设备驱动程序的概念01设备驱动程序的分类02设备驱动程序的功能03中断的概念中断是指CPU 在执行程序过程中，由于外部或内部事件（如设备请求、定时器溢出等）引起的程序执行流程的改变。
第二单元操作系统
第二单元操作系统第一点：操作系统的概述与功能操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，是计算机系统的核心与基石。
它负责调度、协调和控制计算机的各个部分，为用户提供一个高效、易用的计算环境。
操作系统的主要功能如下：1.资源管理：操作系统负责高效合理地管理计算机硬件资源，包括CPU、内存、存储设备等，确保各种硬件资源得到有效利用。
它通过资源调度算法，如进程调度、内存管理等，优化资源的使用效率。
2.进程管理：操作系统负责进程的创建、调度、同步和通信。
它通过分时和多任务技术，实现多个进程或线程的并发执行，提高计算机系统的响应速度和利用率。
3.内存管理：操作系统负责内存空间的分配与回收，确保每个进程都有足够的内存空间执行。
它还负责内存的虚拟化，为每个进程提供独立的虚拟内存空间，提高内存的使用效率。
4.文件系统管理：操作系统提供文件和目录的管理功能，负责存储设备的空间分配、读写控制和数据保护。
它通过文件系统，为用户提供便捷、可靠的文件存储与检索服务。
5.设备管理：操作系统负责管理各种输入输出设备，如键盘、鼠标、打印机等。
它通过驱动程序，实现硬件设备与计算机系统的交互，为用户提供丰富的外设使用体验。
6.用户接口：操作系统提供用户接口，方便用户与计算机系统进行交互。
图形用户界面（GUI）和命令行界面（CLI）是现代操作系统常见的用户接口形式。
7.安全与保护：操作系统负责保护计算机系统的安全，防止非法访问和恶意攻击。
它通过用户权限管理、数据加密、防火墙等技术，确保系统的安全稳定。
8.错误检测与处理：操作系统具有错误检测和处理能力，能及时发现并处理系统运行中的错误。
它通过异常处理、故障恢复等技术，提高系统的可靠性和稳定性。
第二点：操作系统的分类与发展趋势操作系统的种类繁多，按照操作系统的特点和用途，可以分为以下几类：1.批处理操作系统：批处理操作系统是一种无需用户干预的自动化操作系统。
2326操作系统6课件分解
在使用设备时其他作业暂不能使用，即每一时刻仍只有一个作业占用
独占设备的管理
1.独占设备的绝对号和相对号
绝对号：是将每一天设备确定一个编号。 相对号：是为了用户程序的方便而设的，在用户请求使用时，采用 “ 设备 类——相对号”来提出使用设备要求。由系统建立绝对号与“设备类——相对 号”之间的关系，就能正确启用设备了
5.实现虚拟设备可以提高系统效率
SPOOL系统借助硬件的中断装置和通道技术使得中央处理器与各种外围设 备以及各外围设备之间均可并行工作。操作系统采用多道程序设计技术，合 理分配处理器，实现联机的外围设备同时操作。 作业执行时从磁盘上读写信息来代替从输入机和打印机的读写操作，不仅使 多个作业可以同时执行，而且加快了作业的执行速度，提高了单位时间内处 理作业的能力。在作业执行的同时还可利用输入机继续预输入作业信息和利 用打印机输出结果，于是，整个系统可以是第一批作业的执行结果在打印输 出，第二批作业正在处理，第三批作业信息正在预输入到磁盘的“输入井”中。
2.设备的指定方式
⑴指定绝对号：
这种方式由作业直接指定绝对号对应的设备。系统只能把这个设备分配给 它，如果该设备正由其他作业使用则申请不能得到满足
⑵指定设备类、相对号：
这种形式在申请设备时不指定具体哪台设备，只说明要某设备多少台，这 样可以由系统灵活分配
3.设备独立性
采用“设备类、相对号”方式使用设备时，用户编程就不必指定特定设备， 在程序中由“设备类、相对号” 定义逻辑设备。程序执行时由系统根据用户指定 的逻辑设备转换成与其对应的具体物理设备。所以，用户编程时使用的设备与 实际使用哪台设备无关，这就是“设备独立性”。
2323操作系统概论资料
第1章引论1计算机系统包括计算机硬件和计算机软件两大部分1) 计算机硬件（最里层）：中央处理器(CPU)、存储器、输入输出控制系统、输入输出设备2) 计算机软件（最外层）：系统软件(操作系统、编译程序)：与具体的应用领域无关、支撑软件(开发工具、数据库)、应用软件：特定应用领域的专用软件。
2 操作系统的功能和作用1) 操作系统(OS)是管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件2)操作系统的作用(1) 管理计算机系统的资源(2) 为用户提供方便的使用接口(3) 扩充硬件的功能3)操作系统的功能1)处理器管理(2) 存储管理(3) 文件管理：按名存取(4) 设备管理：分配、启动、故障处理等(5) 为用户提供使用接口：1.程序员：一组系统功能调用 2.操作员：一组操作控制命令3 早期操作系统(20世纪50、60年代)1) 批处理操作系统(1) 单道批处理系统(50年代)，一次只允许一个作业(2) 多道批处理系统(60年代)，多个作业同时装入主存储器，CPU轮流执行各作业，各作业可同时使用各自所需的外设。
2) 分时操作系统(60年代)，用于主机/终端模式的计算机系统用户可直接输入、调试、运行自己的程序，能直接修改程序中的错误，并且直接获得结果。
3) 实时操作系统，主要用于工业生产，首要考虑的是系统的实时性和可靠性，其次，才考虑系统的效率。
4 现代操作系统的发展1) 微机操作系统：主要功能是实现文件管理、输入输出控制和命令解释，只允许一个用户使用。
如MS-DOS、CP/M2) 网络操作系统：实现（计算机之间的通信）和（网络资源的共享）。
3) 分布式操作系统：采用（客户/服务器）模式，使若干计算机相互协作完成一个共同的任务。
主要特点：(1) 统一性。
指用户感觉不到是多台计算机在提供服务，就像在使用“单一的计算机系统”一样(2) 透明性。
用户不知道资源的位置，也不知道哪台计算机在提供服务4) 嵌入式操作系统：主要特点是微型化和实时性，用于工业控制、数据采集、通信传输等场合5 处理器状态1) CPU指令类型(1) 特权指令（例如：I/O指令，设置闹钟，设置控制寄存器），不允许用户执行(2) 非特权指令（例如：访管指令）2) CPU状态(1) 管态- 操作系统占用CPU，可以执行一切指令(2) 目态- 用户程序占用CPU，不允许执行特权指令3) 程序状态字(PSW)：用来控制指令执行顺序，保留和指示与程序相关的系统状态。
2012os第2章操作系统
I1
C1
P1
I2
C2
P2
S1
S2
S3
(a ) 程序的顺序执行
(b ) 三条语句的顺序执行
图2-2
图 2-1 程序的顺序执行
2. 程序顺序执行时的特征 (1) 顺序性
当程序在处理机上执行时，处理机的操作严格按照程序所
规定的顺序执行。
(2) 封闭性：所谓封闭性是指程序一旦开始执行，其执行过程 不受任何外界因素影响。其程序执行结果与执行速度、时 间的无关性。 (3) 可再现性:指程序对一组数据的重复执行必得到相同的结果。
每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点所 含有的程序量或结点的执行时间。
Ii→Ci→Pi和S1→S2→S3
P2 P5 P1 P3 P6 P4 P7 (a ) 具有九个结点的前趋图 P8 P9 S2 S1
S3
(b ) 具有循环的前趋图
图 2-2 前趋图
对于上图(a)所示的前趋图， 存在下述前趋关系： P1→P2, P1→P3, P1→P4, P2→P5, P3→P5, P4→P6, P4→P7, P5→P8, P6→P8, P7→P9, P8→P9 或表示为： P={P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9}
4．并发程序与顺序程序的比较 执行过程 程序与执 行对应 封闭性 顺序程序 顺序执行 一一对应 并发程序 并发执行 一个程序可 对应多个执 行 共享资源， 不具有封闭 性 无 无 有间接制约 或直接制约 关系
确定性 可再现性 程序间关 系
独占资源， 具有封闭 性 具有 具有 无
2.1.4 进程的特征与状态
进程管理中的数据结构
操作系统中用于管理控制的数据结构：
操作系统2326课后答案2007版
第一章复习题答案p131、计算机系统由哪些部分组成?2、什么是计算机的操作系统?答：操作系统是计算机的一种系统软件，由它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。
操作系统既是一种资源管理程序，又是一种其他程序执行的控制程序，其目的是提供一个供其它程序执行的良好环境。
3、操作系统管理计算机系统的哪些资源?答：操作系统管理的计算机系统资源包括两大类：硬件资源和软件资源。
计算机系统的硬件资源主要包括CPU、主存储器、辅助存储器(磁带、磁盘等)以及各种输入输出设备(键盘、显示器、打印机等)；软件资源包括各种程序和数据。
4、操作系统怎样为用户提供良好的运行环境?答：操作系统是一种系统程序，其目的是提供一个供其他程序执行的良好环境。
首先操作系统要使得计算机系统使用方便：操作系统为用户提供方便的使用接口，用户按需要输入命令或从提供的"菜单"中选择命令，操作系统按命令去控制程序的执行；用户也可以请求操作系统的功能模块为其服务，而不必了解硬件的特性。
其次操作系统要使得计算机系统能高效地工作：操作系统扩充硬件的功能，而硬件的功能发挥的更好；操作系统使拥护合理共享资源，防止各用户间的干扰；操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安全和快速存取。
5、操作系统怎样提高系统的效率?答：为提高系统的效率：操作系统扩充硬件的功能，使硬件的功能发挥得更好；操作系统使用户合理共享资源，防止各用户间的相互干扰；操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息安全和快速存取。
6、批处理操作系统怎样实现计算机操作的自动化?答：用户把准备好的一批作业信息，包括程序、数据、作业控制说明书通过相应的输入设备传送到大容量的磁盘上等待处理。
操作系统中的作业调度程序按照某种原则从磁盘上选择若干作业装入主存储器，主存储器中的这些作业可以占用中央处理机运行。
当某个作业执行结束时，启动打印机，输出计算结果。
然后又可以从磁盘上选择作业装入主存储器，让其运行。
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同步训练（单项选择题）
3、特权指令
A、是可能影响系统安全的一类指令 B、既允许操作系统程序使用，又允许用户程序使用
C、是管态和目态运行的基本单位
D、是一种存储保护方法
4、以下不属于操作系统结构设计目标的是
A、正确性 B、交互性 C、高效性 D、可维护性和可移植性
使用本命令可显示用户的当前目录。
ls命令
使用ls命令可请求列出一个目录中的文件名。
cp命令
用本命令可以复制一个文件。
mv命令
用mv命令可以要求系统对一个指定的文件重新命名。
rm命令
同步训练（单项选择题）
1、以下关于计算机系统层次关系的描述中错误的是
A.计算机系统是由硬件和软件组成的层次式结构 B.计算机层次结构中最内层是使用计算机系统的用户
shell的基本功能
命令解释执行
文件名取代
程序语言设计 Shell
系统环境设置
连通管道建立
输入/输出定向
UNIX Shell
注册和注销
login
输入用户名和密码进行注册
logout
注销
常用的Unix Shell命令
命令格式
命令名 参数1 参数2 .....
mkdir命令
C.硬件系统是计算机层次结构的最内层
D.用户与硬件系统之间的软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件 三部分。
2、以下关于存储器的说法错误的是
A.大多数计算机系统把辅助存储器作为主存储器的扩展，用来保存大量 的程序和数据 B.主存储器有多种管理方式，对不同的管理方法有不同的实现保护方法 C.主存储器中能保存永久性的信息 D.计算机系统的存储器可以理解为主存储器和辅助存储器等多级存储器
全国高等教育自学考试
操作系统 【课程代码：2326】 第二章：计算机系统结构简介
阳老师： apollo_yang@ 电子教室：73582959
计算机系统
计算机系统
软件系统
系统软件 支撑软件 应用软件
硬件系统
中央处理器
主存储器
输入/输出控制器 各种外围设备
外壳 编译程序 解释程序
实用程序
系统库
系统调用
内核 存储管理 文件管理 设备管理 进程管理
硬件
UNIX SHELL
shell的一个主要功能就是完成UNIX系统与用户的交互,它提供强大的 命令解释和命令执行环境。
B-shell:Bourne shell K-Shell:Korn shell C-shell:C shell
辅助存储器
解决了主存储器存储容量不足的问题。
特权指令
特权指令
为保护输入/输出的完整性，把“启动I/O”、设置时钟、设置控制寄存器 等一类可能影响系统安全的指令定义为特权指令。 特权指令只允许操作系统使用，用户程序不能使用特权指令。 用户程序若要启动I/O，必须请求操作系统代为启动，这种方式不但可以 保证安全地使用外围设备，正确地传送信息，而且可减少用户为启动设 备而必须了解外围设备特性以及组织启动等工作，大大方便了用户。
同步训练（问答）
1、操作系统为什么要提供“系统调用”？ 2、简述操作系统的结构设计应追求的目标？ 3、为什么要把“启动I/O”等指令定义为特权指令？
4、操作系统与硬件是如何配合来实现存储保护的？
5、UNIX是怎么样允许一个用户同时执行两个以上任务的？
同步训练（单项选择题）
5.（）是UNIX操作系统的核心
A、内核层 B、外壳层
C、系统调用
D、shell
6、外围设备工作结束后，应反馈其工作情况，反馈是通过（）完成
A、中断 B、特权指令 C、SPOOLING技术 D、操作人员
同步训练（单项选择题）
7、处理器执行到（）时就产生一个中断事件，实现用户程序与系统 调用程序之间的转换。
管态/目态
中央处理器有两种工作方式
管态
在“管态”下，中央处理器可以执行包含特权指令在内的一切指令。
目态
在目态下，中央处理器不准执行特权指令。
操作系统在管态下工作，用户程序在目态下工作。
存储保护
硬件设置了两个寄存器来限定用户程序执行时可以访问的空间范围。 这两个寄存器是“基址寄存器”和“限长寄存器”。 中央处理器在目态下执行时，只有在判定访问地址符合以下关系时才 允许访问：
创建文件目录
rmdir命令
删除一个空目录，若要删除的目录是一个空目录，则应先用删除文件命 令来删除该目录中所包含的文件和子目录，然后再用本命令。
常用 Unix Shell命令
cd命令
使用cd命令可以更改当前的工作目录，即把命令参数中指定的目录名作 为当前的工作目录。
pwd命令
基址寄存器的值<=访问地址<=基址寄存器的值+限长寄存器的值 中央处理器在管态下执行程序时，对访问主存的地址不进行核对，以允 许操作系统对各用户程序进行管理和控制。不允许用户随意修改基地址 寄存器和限长寄存器的值。
Diagram 层次结构的最大特点是把整体问题局部化。把一个大型复杂的操作系
中断
处理器中的寄存器
存储器(领会)
主存储器
CPU能直接访问的唯一的存储空间,任何程序和数据都必须被装入主存储 器之后,CPU才能对它进行操作。主存储器以“字节”为单位进行编址， 若干个字节组成一个“字”。
高速缓冲存储器
为了减少对主存储器的访问时间，配置高速缓冲存储器。 高速缓存有很多等级。
同步训练（单项选择题）
10、在UNIX中，规定用户程序用（）来请求系统调用。
A、fork B、trap
C、chmod
D、shell
同步训练（简答）
1、现代计算机系统都采用了多级存储体系，它包括？ 2、UNIX的内核程序用（）编写？ 3、UNIX shell的基本功能？
4、为了保证特权指令的正确操作，中央处理器有哪两种工作状态？
5、硬件设置哪两个寄存器来限定用户程序执行时可以访问的主存空 间范围？
6、操作系统为用户提供两种类型的使用接口？
7、操作系统层次结构设计的主要优点？ 8、从结构上看，UNIX可分成哪两部分？ 9、UNIX系统可提供哪两种程序运行环境？
A、特权指令 B、应用程序 C、I/O指令 D、访管指令
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8、界限寄存器存储保护方法
A、在“基址寄存器的值<=访问地址<=基址寄存器的值+限长寄存器的值 ”时不允许访问，产生错误中断 B、用户可以修改基址寄存器 C、基址寄存器和限长寄存器是主存储器的一部分 D、设置两个寄存器：基址寄存器和限长寄存器
同步训练（单项选择题）
9、UNIX系统中，有一个名为proc的shell文件，内容如下：
cc $1 mv a.out $2 $2 这样，使用命令 csh proc prog1 prog2 其意义是
A、对源程序proc进行编译，目标程序名修改为proc1，最后运行目标程 序proc2
B、对源程序proc1进行编译，目标程序名修改为proc，最后运行目标程 序proc2 C、对源程序prog1进行编译，目标程序名修改为prog2，最后运行目标 程序proc D、对源程序prog1进行编译，目标程序名修改为prog2，最后运行目标 程序proc2
统分解成若干单向依赖的层次，由各层的正确性来保证整个操作系统 的正确性。
操作系统结构
采用层次结构，能够结构清晰，便于调试，有利于功能的增、删和修 改，正确性容易得到保证，也提高了系统的可维护性和可移植性。
优点，缺点
作业管理 文件管理 设备管理 存储管理
处理器管理
硬件
UNIX系统体系结构
用户 Shell