操作系统课件第一章
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计算机操作系统第一章
2014-9-17
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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。
2014-9-17
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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。
2014-9-17
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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。
WINDOWS操作系统课件
WINDOWS操作系统课件WINDOWS操作系统课件第一章：介绍1.1 操作系统简介1.2 WINDOWS操作系统的历史1.3 WINDOWS操作系统的发展第二章：安装和配置WINDOWS操作系统2.1 硬件要求2.2 安装WINDOWS操作系统2.3 配置WINDOWS设置2.4 更新和升级WINDOWS操作系统第三章：WINDOWS桌面3.1 桌面界面介绍3.2 任务栏和开始菜单3.3 桌面图标的管理3.4 窗口的移动和调整大小第四章：文件和文件夹的管理4.1 文件和文件夹的基本概念4.2 创建、复制和删除文件和文件夹4.3 文件和文件夹的重命名4.4 文件和文件夹的属性管理第五章：应用程序的使用5.1 常用应用程序介绍5.2 管理应用程序5.3 安装和卸载应用程序5.4 应用程序的设置和配置第六章：系统设置和管理6.1 控制面板的使用6.2 用户账户和权限管理6.3 系统维护和优化6.4 安全设置和防管理第七章：网络和互联网7.1 网络的基本概念和配置7.2 网络连接和共享7.3 浏览器的使用和配置7.4 互联网的安全和隐私设置第八章：故障排除和系统恢复8.1 错误消息和故障排除8.2 系统恢复和备份8.3 系统恢复选项的使用8.4 恢复和重装WINDOWS操作系统附件：1、附件1：WINDOWS操作系统的安装教程视频2、附件2：常用WINDOWS软件推荐列表3、附件3：常见问题解答集锦文档法律名词及注释：1、版权法：保护作品的知识产权，规定了著作权人的权利和义务。
2、用户许可协议（EULA）：指使用软件的用户与软件开发商之间的法律协议。
3、数字版权管理（DRM）：一种技术保护措施，防止非法复制和使用数字内容。
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。
《unix-os教学课件》第一章-绪论
1.2.2 处理器单元——指令处理操作
❖取指令期
CU将指令从内存读到CPU的指令寄存器 CU增加指令指针寄存器的值，以指向内存中下一条指令
的位置 CU给ALU发信号，通知ALU执行该指令
1.2.2 处理器单元——指令处理操作
❖指令执行期
ALU访问指令寄存器中的指令操作码，以确定要执行的 功能并得到指令的输入数据
（3）
: 为一次只执行一个进程设计Leabharlann ，用于单用户环境（4）
: 一次能执行一个用户的多个程序
（5）
: 多个用户可以使用同一个主机
（6）理解分时和虚拟空间的概念
3、UNIX系统的主要特性 了解
❖ 可移植性 可运行各种类型的计算机上，支持不同的硬件
❖ 多用户性能 多个用户同时共享计算机资源
❖ 多任务性能 允许多个任务同时运行，前台、后台
❖ 寄存器、内存、外部存储器的区别
存储器类型
在系统中的位置
寄存器 速度最快的是？
内存
外部存储器
用途 存储哪些数据？
1.2 计算机硬件
❖1.2.5 输出设备 显示器、打印机、声音设备、绘图仪等
1.2 计算机硬件
❖1.2.6 性能评价指标 针对每台计算机的组成部件、各部件间的通信能力 和所有性能指标的综合测量 CPU速度: 指令的执行速度，MIPS/MFLOPS 访问时间: 反映CPU从存储器或I/O设备检索数据 的速度，us/ns 通道容量: 数据传输速率反映CPU与设备间的通 信通道支持的数据传输能力 总体性能指标: 指CPU速度、存储器和I/O设备的 访问时间，以及存储器和I/O设备与CPU间传送 通道的通道容量的综合。
补充1：Unix/Linux环境搭建
《操作系统安全》第一章_绪论
第一章 緒論
1.1 操作系統面臨的安全威脅
資訊安全的發展過程
通信保密階段 電腦安全階段 資訊安全階段 資訊安全保障階段
操作系統安全威脅
按照安全威脅的途徑來分：
• • • • • • 不合理的授權機制 不恰當的代碼執行 不恰當的主體控制 不安全的進程間通信 網路協議的安全漏洞 服務的不當配置
1.2 操作系統安全和資訊系統安全
操作系統完成以下功能
用戶標識和身份鑒別 存取控制 審計
操作系統安全威脅
安全威脅的主要表現形式：
• • • • • 病毒 駭客攻擊 蠕蟲 邏輯炸彈 後門
1.2 操作系統安全和資訊系統安全
操作系統的安全性在電腦資訊系統的整體安全性中具有至關重要的作用。 目標
保證自身的安全性和完整性 按安全策略對用戶在系統中的操作進行存取控制 防止用戶對電腦中資訊的非法存取 保證系統中資訊的安全性（保密性和完整性）பைடு நூலகம்
1.1 操作系統面臨的安全威脅
資訊安全的發展過程
通信保密階段 電腦安全階段 資訊安全階段 資訊安全保障階段
操作系統安全威脅
按照安全威脅的途徑來分：
• • • • • • 不合理的授權機制 不恰當的代碼執行 不恰當的主體控制 不安全的進程間通信 網路協議的安全漏洞 服務的不當配置
1.2 操作系統安全和資訊系統安全
操作系統完成以下功能
用戶標識和身份鑒別 存取控制 審計
操作系統安全威脅
安全威脅的主要表現形式：
• • • • • 病毒 駭客攻擊 蠕蟲 邏輯炸彈 後門
1.2 操作系統安全和資訊系統安全
操作系統的安全性在電腦資訊系統的整體安全性中具有至關重要的作用。 目標
保證自身的安全性和完整性 按安全策略對用戶在系統中的操作進行存取控制 防止用戶對電腦中資訊的非法存取 保證系統中資訊的安全性（保密性和完整性）பைடு நூலகம்
操作系统-第一章-概述
操作系统-第⼀章-概述1.1 操作系统的概念、功能和⽬标概念操作系统(Operating System，OS)是指 控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的⼯作和资源的分配，为⽤户和其他软件提供⽅便的接⼝和环境 的程序集合。
它是计算机系统中最基本的系统软件。
功能和⽬标①操作系统是系统资源的管理者②向上提供⽅便易⽤的服务③是最接近硬件的⼀层软件①操作系统是系统资源的管理者（管理功能）作为系统资源的管理者，其⽬标是安全、⾼效，提供的功能有：处理机管理管理处理机的分配与运⾏，解决冲突问题，可以理解为对进程的管理进程管理：进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度存储器管理为了提⾼多道程序运⾏效率，⽅便⽤户使⽤内存分配、地址映射、内存保护、共享和内存扩充⽂件管理操作系统负责管理⽂件的系统称为⽂件系统⽂件存储空间的管理、⽬录管理、⽂件读写管理和保护设备管理完成⽤户的IO请求，⽅便⽤户使⽤设备，提⾼设备的利⽤率缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备②向上提供⽅便易⽤的服务（接⼝功能）操作系统为⽤户和软件提供服务，通过提供接⼝来完成：命令接⼝联机控制⽅式：交互式命令接⼝，适⽤于分时或者实时系统，就像⼈与机器对话⼀样。
(⽤户说⼀句，系统跟着做⼀句)脱机控制⽅式：批处理命令接⼝，提交⼀组作业，系统进⾏处理，⽤户不能⼲预作业的运⾏。
(⽤户说⼀堆，系统跟着做⼀堆)程序接⼝由⼀组系统调⽤命令组成(也称作系统调⽤或者⼴义指令)可以在程序中进⾏系统调⽤来使⽤程序接⼝。
普通⽤户不能直接使⽤程序接⼝，只能通过程序代码间接使⽤。
此外还有GUI图形⽤户界⾯，可以说 命令接⼝和GUI是直接给⽤户使⽤的，⽽程序接⼝是给软件或是程序员使⽤的。
③是最接近硬件的⼀层软件（扩充机器）作为最接近硬件的⼀层软件，操作系统需要实现对硬件机器的扩展，将CPU、内存、磁盘、显⽰器、键盘等硬件合理地组织起来，让各种硬件能够相互协调配合，实现更多更复杂的功能。
计算机操作系统第一章操作系统引论PPT课件
OS工作方式 OS内部算法与数据结构 设计OS过程中的问题与解决方案，折中权衡 为什么研究操作系统如何工作？ 效率 功能
5
பைடு நூலகம்学环节
课堂讲授与讨论 课后自学 课后作业 考试
教学内容
第一章 ~~第六章
6
学习收获
1. 对操作系统的基本概念、基本结构及设计方法有一 定的认识，具备初步的分析与解决问题能力。
2．方便用户
批处理→交互型→分时；命令行交互→GUI
3．器件的不断更新换代
微电子技术是推动计算机技术飞速发展的“引擎”
4．计算机体系结构的不断发展
多处理机系统出现 ：多处理机OS与并行OS 网络出现与发展 ：分布式操作系统和网络操作系统
15
1.2 操作系统的发展过程
操作系统的四个发展阶段：
1946年－ 50 50年代末－60年代中期：晶体管时代，批处理系统。 60年代中－ 70年代中后期：集成电路时代，多道程序设计，
它是这样一些程序模块的集合： 它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合 理的组织计算机工作流程，控制程序的执行并向用户提 供各种服务功能。同时为用户提供一个功能强大,使用 方便和可扩展的工作环境，使整个计算机系统能高效地 运行。
8
本章内容
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
以操作系统的五大功能（进程管理，处理机调度，存 储管理，文件系统，设备管理）为主，讲解操作系统作 为管理计算机系统资源的一组软件的工作原理，加深学 生对计算机资源的理解，能够从资源管理的角度领会操 作系统的功能和实现过程，具备操作系统的整体概念。
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பைடு நூலகம்学环节
课堂讲授与讨论 课后自学 课后作业 考试
教学内容
第一章 ~~第六章
6
学习收获
1. 对操作系统的基本概念、基本结构及设计方法有一 定的认识，具备初步的分析与解决问题能力。
2．方便用户
批处理→交互型→分时；命令行交互→GUI
3．器件的不断更新换代
微电子技术是推动计算机技术飞速发展的“引擎”
4．计算机体系结构的不断发展
多处理机系统出现 ：多处理机OS与并行OS 网络出现与发展 ：分布式操作系统和网络操作系统
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1.2 操作系统的发展过程
操作系统的四个发展阶段：
1946年－ 50 50年代末－60年代中期：晶体管时代，批处理系统。 60年代中－ 70年代中后期：集成电路时代，多道程序设计，
它是这样一些程序模块的集合： 它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合 理的组织计算机工作流程，控制程序的执行并向用户提 供各种服务功能。同时为用户提供一个功能强大,使用 方便和可扩展的工作环境，使整个计算机系统能高效地 运行。
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本章内容
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
以操作系统的五大功能（进程管理，处理机调度，存 储管理，文件系统，设备管理）为主，讲解操作系统作 为管理计算机系统资源的一组软件的工作原理，加深学 生对计算机资源的理解，能够从资源管理的角度领会操 作系统的功能和实现过程，具备操作系统的整体概念。
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操作系统-页面置换算法课件
2
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
3
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。
9
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
10
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：
4
第一章 操作系统引论
图5-4 利用FIFO置换算法时的置换图
5
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。
1
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
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
10
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
5
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
UbuntuLinux操作系统(微课版)第一章Ubuntu概述、安装与基本操作ppt课件
? Ubuntu的诞生与发展 ? Ubuntu首个版本于2004年10月20日发布。 ? 2005年7月8日Canonical有限公司宣布成立Ubuntu基金会。 ? Ubuntu旨在为广大用户提供一个最新的、同时又相当稳定的， 主要由自由软件构建而成的操作系统。
? Ubuntu每半年发行一个新的版本，版本号由发布年月组成。 ? Ubuntu遵循着自由软件的精神，出现衍生版本。 优麒麟（Ubuntu Kylin）
? 发行版本
1.1 Linux 与Ubuntu
Ubuntu Linux
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 8
? Ubuntu的父版本Debian ? Debian是极为精简的Linux发行版，操作环境干净，安装步骤简易。 ? Ubuntu继承Debian的优点，集成在Debian下经过测试的优秀自由软件。
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
常用的图形界面应用程序
? 软件和更新 ? 设置更新选项
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 30
? 软件更新器
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
桌面个性化设置 ? Ubuntu系统设置界面
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 31
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
桌面个性化设置
? 网络设置 ? 网络连接详细信息
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 37
? 网络连接的IPv4设置
内容 导航
CONTENTS
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 38
Linux 与Ubuntu 安装Ubuntu 操作系统 熟悉Ubuntu 桌面环境 Linux 命令行界面 Shell 基础 Linux 命令行使用 使用文本编辑器
? Ubuntu每半年发行一个新的版本，版本号由发布年月组成。 ? Ubuntu遵循着自由软件的精神，出现衍生版本。 优麒麟（Ubuntu Kylin）
? 发行版本
1.1 Linux 与Ubuntu
Ubuntu Linux
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 8
? Ubuntu的父版本Debian ? Debian是极为精简的Linux发行版，操作环境干净，安装步骤简易。 ? Ubuntu继承Debian的优点，集成在Debian下经过测试的优秀自由软件。
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
常用的图形界面应用程序
? 软件和更新 ? 设置更新选项
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 30
? 软件更新器
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
桌面个性化设置 ? Ubuntu系统设置界面
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 31
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
1.3 熟悉Ubuntu桌面环境
桌面个性化设置
? 网络设置 ? 网络连接详细信息
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 37
? 网络连接的IPv4设置
内容 导航
CONTENTS
第1章 Ubuntu概述、安装与基本操作 38
Linux 与Ubuntu 安装Ubuntu 操作系统 熟悉Ubuntu 桌面环境 Linux 命令行界面 Shell 基础 Linux 命令行使用 使用文本编辑器
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。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机操作系统
任课教师：董立凯 任课教师： 联系电话: 联系电话: 82767528 E _ mail: ise_donglk@
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1
课程要求： 课程要求：
总学时：64(理论) 上课：不得无故迟到、旷课，有事必须 持学办假条请假，否则扣平时成绩。 作业要及时完成（书面作业四周交一 次）。 最终成绩 =考试成绩*0.7+平时成绩（作 业、考勤、纪律）
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6
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 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 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 处于用户与计算机硬件系统之间， 处于用户与计算机硬件系统之间 来使用计算机系统。 过OS来使用计算机系统。或者说，用户在 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、 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。 计算机硬件和运行自己的程序。
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13
1.2 操作系统的发展过程
脱机输入/输出(OffI/O)方式 方式: 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式:
输入设备 外围机 磁盘
主机
外围机
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输出设备
14
1.2 操作系统的发展过程
脱机I/O方式的主要优点： 方式的主要优点： 脱机 方式的主要优点 1) 减少了 减少了CPU的空闲时间 的空闲时间 2) 提高 提高I/O速度 速度
处理器 存储器 I/O设备 设备 信息(数据和程序 数据和程序) 信息 数据和程序 处理器管理 OS 存储器管理 主要 I/O设备管理 功能 设备管理 文件管理
资 源
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1.1 操作系统的目标和作用
3. OS用作扩充机器 用作扩充机器
硬件处在最低层，不附加任何软件的物理计算 硬件处在最低层， 裸机” 机“裸机”. 操作系统是附加在裸机上的第一层， 操作系统是附加在裸机上的第一层，是对裸机 的首次扩充，构成了一个比裸机更强， 的首次扩充，构成了一个比裸机更强，使用更 方便的“虚拟计算机” 方便的“虚拟计算机”。 所有系统软件以及更上层的用户应用软件在操 作系统虚拟机上运行， 作系统虚拟机上运行，它们受操作系统的统一 管理和控制， 管理和控制，通过操作系统使用各种资源来完 成特定的任务。 成特定的任务。
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2
第一章
操作系统引论
济南大学信息学院
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3
操作系统OS(Operating System)的重要性： 的重要性： 操作系统 的重要性 掌握核心系统软件 掌握并行处理的思想方法 为后继课程打好基础 如何学习操作系统： 如何学习操作系统： 掌握操作系统的基本概念、基本原理、 掌握操作系统的基本概念、基本原理、实 现技术。 现技术。 操作系统实例分析
41 11
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式
1946-50年代中：电子管时代，计算机速度慢， 1946-50年代中：电子管时代，计算机速度慢，无操作 年代中 系统，集中计算，计算机资源昂贵； 系统，集中计算，计算机资源昂贵； 工作方式： 工作方式： 用户：既是程序员又是操作员； 用户：既是程序员又是操作员；用户是计算机专业 人员； 人员； 编程语言：机器语言； 编程语言：机器语言； 输入输出：纸带或卡片； 输入输出：纸带或卡片；
41 17
1.2 操作系统的发展过程
引入多道程序设计技术可以： 引入多道程序设计技术可以： 提高CPU的利用率 提高 的利用率 提高内存和I/O设备利用率 提高内存和 设备利用率 增加系统吞吐量
2. 多道批处理系统的特征： 多道批处理系统的特征：
多道性 无序性 调度性
41
18
1.2 操作系统的发展过程
分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器 和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端， 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，共享主机中的资源。 交互方式使用计算机，共享主机中的资源。 (CTSS)(multics)
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1.2 操作系统的发展过程
2. 分时系统实现中的关键问题
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20
1.2 操作系统的发展过程
4. 多道批处理系统需解决的问题： 多道批处理系统需解决的问题：
处理机管理问题 内存管理问题 I/O设备管理问题 设备管理问题 文件管理问题 作业管理问题 能控制和管理四大资源的软件， 能控制和管理四大资源的软件，合理地对各类作业进行 调度的软件，以及方便用户使用计算机的软件， 调度的软件，以及方便用户使用计算机的软件，这组软 件构成了操作系统 件构成了操作系统 操作系统的定义： 操作系统的定义：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 件和软件资源，合理地对各类作业进行调度， 用户使用的程序的集合。 用户使用的程序的集合。
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1.2 操作系统的发展过程
改变批处理系统的运行方式： 改变批处理系统的运行方式： 作业直接进入内存 系统采用时间片轮转方式处理服务请求 时间片轮转方式 系统采用时间片轮转方式处理服务请求
3. 分时系统的特征： 分时系统的特征：
多路性：多个用户同时使用一台计算机,共享CPU CPU和 1) 多路性：多个用户同时使用一台计算机,共享CPU和 其他资源，充分利用系统资源。 其他资源，充分利用系统资源。 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU 独立性：用户感觉不到计算机为其他人服务， 2) 独立性：用户感觉不到计算机为其他人服务，各用 户独立操作，互不干扰。 户独立操作，互不干扰。
1.2.2 单道批处理系统(Simple Batch
Processing System)
1. 单道批处理系统的处理过程
41 15
1.2 操作系统的发展过程
把一批作业以脱机方式输入到磁带上， 把一批作业以脱机方式输入到磁带上，并在系统 中配上监督程序(Monitor)，在它的控制下使这批作 中配上监督程序 ， 业能一个接一个的连续处理。其自动处理过程是： 业能一个接一个的连续处理。其自动处理过程是： 首 由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存， 先，由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并 把运行控制权交给该作业。当该作业处理完成时， 把运行控制权交给该作业。当该作业处理完成时，又 把控制权交还给监督程序， 把控制权交还给监督程序，再由监督程序把磁带上的 第二个作业调入内存。 第二个作业调入内存。计算机系统就这样自动地一个 作业一个作业地进行处理， 作业一个作业地进行处理，直至磁带上的所有作业全 部完成。 部完成。 单道批处理系统： 单道批处理系统：作业成批处理 内存中只有一道
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1.1 操作系统的目标和作用
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1. 不断提高计算机资源利用率：计算机发展的 不断提高计算机资源利用率：
初期，计算机系统昂贵。 初期，计算机系统昂贵。 方便用户：用户上机、调试程序， 2. 方便用户：用户上机、调试程序，分散计算 时的事务处理和非专业用户(商业和办公、 时的事务处理和非专业用户(商业和办公、家 庭) 器件的不断更新换代：CPU的位宽度 的位宽度( 3. 器件的不断更新换代：CPU的位宽度(指令和 数据) 快速外存。 数据)、快速外存。 计算机体系结构的不断发展： 4. 计算机体系结构的不断发展：单处理机系统 发展为多处理机系统
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1.2 操作系统的发展过程
2. 单道批处理系统的特征： 单道批处理系统的特征：
i. 自动性 ii. 顺序性 iii. 单道性
1.2.3 多道批处理系统
1. 多道程序设计的基本概念
在多道批处理系统中， 在多道批处理系统中，用户所提交的作业先存 放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列” 放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”； 然后由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选 择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中 择若干个作业调入内存，使它们共享 和系统中 的各种资源。 的各种资源。
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1.2 操作系统的发展过程
计算机的工作特点： 计算机的工作特点： 用户独占全机，资源利用率极低； 用户独占全机，资源利用率极低； CPU等待用户 计算前，手工装入纸带或卡片； 等待用户， CPU等待用户，计算前，手工装入纸带或卡片；计 算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低 利用率低； 算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低； 主要矛盾： 主要矛盾： 人机矛盾----人 人机矛盾 人工操作严重降低了计算机资源的利用 率00 提高效率的途径： 提高效率的途径： 脱机输入/输出技术。 脱机输入/输出技术。
a. b. c. d. e.
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Байду номын сангаас
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1.2 操作系统的发展过程
1.2.4 分时系统(time-sharing system) 分时系统(time1. 分时系统的产生
主要动力： 主要动力：用户的需求 表现： 表现： A. 人—机交互 机交互 B. 共享主机 C. 便于用户上机
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1.2 操作系统的发展过程
单道程序工作示例： 单道程序工作示例：
多道程序工作示例： 多道程序工作示例：
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1.2 操作系统的发展过程
3. 多道批处理系统的优缺点： 多道批处理系统的优缺点：
优点： 优点： 资源利用率高：CPU和内存利用率较高 和内存利用率较高； 资源利用率高：CPU和内存利用率较高； 系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大； 系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大； 缺点： 缺点： 平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长； 平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长； 无交互能力：整个作业完成后或中间出错时， 无交互能力：整个作业完成后或中间出错时，才与 用户交互，不利于调试和修改； 用户交互，不利于调试和修改；
任课教师：董立凯 任课教师： 联系电话: 联系电话: 82767528 E _ mail: ise_donglk@
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课程要求： 课程要求：
总学时：64(理论) 上课：不得无故迟到、旷课，有事必须 持学办假条请假，否则扣平时成绩。 作业要及时完成（书面作业四周交一 次）。 最终成绩 =考试成绩*0.7+平时成绩（作 业、考勤、纪律）
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1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 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 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 处于用户与计算机硬件系统之间， 处于用户与计算机硬件系统之间 来使用计算机系统。 过OS来使用计算机系统。或者说，用户在 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、 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。 计算机硬件和运行自己的程序。
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1.2 操作系统的发展过程
脱机输入/输出(OffI/O)方式 方式: 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式:
输入设备 外围机 磁盘
主机
外围机
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输出设备
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1.2 操作系统的发展过程
脱机I/O方式的主要优点： 方式的主要优点： 脱机 方式的主要优点 1) 减少了 减少了CPU的空闲时间 的空闲时间 2) 提高 提高I/O速度 速度
处理器 存储器 I/O设备 设备 信息(数据和程序 数据和程序) 信息 数据和程序 处理器管理 OS 存储器管理 主要 I/O设备管理 功能 设备管理 文件管理
资 源
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1.1 操作系统的目标和作用
3. OS用作扩充机器 用作扩充机器
硬件处在最低层，不附加任何软件的物理计算 硬件处在最低层， 裸机” 机“裸机”. 操作系统是附加在裸机上的第一层， 操作系统是附加在裸机上的第一层，是对裸机 的首次扩充，构成了一个比裸机更强， 的首次扩充，构成了一个比裸机更强，使用更 方便的“虚拟计算机” 方便的“虚拟计算机”。 所有系统软件以及更上层的用户应用软件在操 作系统虚拟机上运行， 作系统虚拟机上运行，它们受操作系统的统一 管理和控制， 管理和控制，通过操作系统使用各种资源来完 成特定的任务。 成特定的任务。
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2
第一章
操作系统引论
济南大学信息学院
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操作系统OS(Operating System)的重要性： 的重要性： 操作系统 的重要性 掌握核心系统软件 掌握并行处理的思想方法 为后继课程打好基础 如何学习操作系统： 如何学习操作系统： 掌握操作系统的基本概念、基本原理、 掌握操作系统的基本概念、基本原理、实 现技术。 现技术。 操作系统实例分析
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1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式
1946-50年代中：电子管时代，计算机速度慢， 1946-50年代中：电子管时代，计算机速度慢，无操作 年代中 系统，集中计算，计算机资源昂贵； 系统，集中计算，计算机资源昂贵； 工作方式： 工作方式： 用户：既是程序员又是操作员； 用户：既是程序员又是操作员；用户是计算机专业 人员； 人员； 编程语言：机器语言； 编程语言：机器语言； 输入输出：纸带或卡片； 输入输出：纸带或卡片；
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1.2 操作系统的发展过程
引入多道程序设计技术可以： 引入多道程序设计技术可以： 提高CPU的利用率 提高 的利用率 提高内存和I/O设备利用率 提高内存和 设备利用率 增加系统吞吐量
2. 多道批处理系统的特征： 多道批处理系统的特征：
多道性 无序性 调度性
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1.2 操作系统的发展过程
分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器 和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端， 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，共享主机中的资源。 交互方式使用计算机，共享主机中的资源。 (CTSS)(multics)
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1.2 操作系统的发展过程
2. 分时系统实现中的关键问题
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1.2 操作系统的发展过程
4. 多道批处理系统需解决的问题： 多道批处理系统需解决的问题：
处理机管理问题 内存管理问题 I/O设备管理问题 设备管理问题 文件管理问题 作业管理问题 能控制和管理四大资源的软件， 能控制和管理四大资源的软件，合理地对各类作业进行 调度的软件，以及方便用户使用计算机的软件， 调度的软件，以及方便用户使用计算机的软件，这组软 件构成了操作系统 件构成了操作系统 操作系统的定义： 操作系统的定义：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 件和软件资源，合理地对各类作业进行调度， 用户使用的程序的集合。 用户使用的程序的集合。
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1.2 操作系统的发展过程
改变批处理系统的运行方式： 改变批处理系统的运行方式： 作业直接进入内存 系统采用时间片轮转方式处理服务请求 时间片轮转方式 系统采用时间片轮转方式处理服务请求
3. 分时系统的特征： 分时系统的特征：
多路性：多个用户同时使用一台计算机,共享CPU CPU和 1) 多路性：多个用户同时使用一台计算机,共享CPU和 其他资源，充分利用系统资源。 其他资源，充分利用系统资源。 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU 独立性：用户感觉不到计算机为其他人服务， 2) 独立性：用户感觉不到计算机为其他人服务，各用 户独立操作，互不干扰。 户独立操作，互不干扰。
1.2.2 单道批处理系统(Simple Batch
Processing System)
1. 单道批处理系统的处理过程
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1.2 操作系统的发展过程
把一批作业以脱机方式输入到磁带上， 把一批作业以脱机方式输入到磁带上，并在系统 中配上监督程序(Monitor)，在它的控制下使这批作 中配上监督程序 ， 业能一个接一个的连续处理。其自动处理过程是： 业能一个接一个的连续处理。其自动处理过程是： 首 由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存， 先，由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并 把运行控制权交给该作业。当该作业处理完成时， 把运行控制权交给该作业。当该作业处理完成时，又 把控制权交还给监督程序， 把控制权交还给监督程序，再由监督程序把磁带上的 第二个作业调入内存。 第二个作业调入内存。计算机系统就这样自动地一个 作业一个作业地进行处理， 作业一个作业地进行处理，直至磁带上的所有作业全 部完成。 部完成。 单道批处理系统： 单道批处理系统：作业成批处理 内存中只有一道
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1.1 操作系统的目标和作用
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1. 不断提高计算机资源利用率：计算机发展的 不断提高计算机资源利用率：
初期，计算机系统昂贵。 初期，计算机系统昂贵。 方便用户：用户上机、调试程序， 2. 方便用户：用户上机、调试程序，分散计算 时的事务处理和非专业用户(商业和办公、 时的事务处理和非专业用户(商业和办公、家 庭) 器件的不断更新换代：CPU的位宽度 的位宽度( 3. 器件的不断更新换代：CPU的位宽度(指令和 数据) 快速外存。 数据)、快速外存。 计算机体系结构的不断发展： 4. 计算机体系结构的不断发展：单处理机系统 发展为多处理机系统
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1.2 操作系统的发展过程
2. 单道批处理系统的特征： 单道批处理系统的特征：
i. 自动性 ii. 顺序性 iii. 单道性
1.2.3 多道批处理系统
1. 多道程序设计的基本概念
在多道批处理系统中， 在多道批处理系统中，用户所提交的作业先存 放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列” 放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”； 然后由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选 择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中 择若干个作业调入内存，使它们共享 和系统中 的各种资源。 的各种资源。
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1.2 操作系统的发展过程
计算机的工作特点： 计算机的工作特点： 用户独占全机，资源利用率极低； 用户独占全机，资源利用率极低； CPU等待用户 计算前，手工装入纸带或卡片； 等待用户， CPU等待用户，计算前，手工装入纸带或卡片；计 算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低 利用率低； 算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低； 主要矛盾： 主要矛盾： 人机矛盾----人 人机矛盾 人工操作严重降低了计算机资源的利用 率00 提高效率的途径： 提高效率的途径： 脱机输入/输出技术。 脱机输入/输出技术。
a. b. c. d. e.
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Байду номын сангаас
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1.2 操作系统的发展过程
1.2.4 分时系统(time-sharing system) 分时系统(time1. 分时系统的产生
主要动力： 主要动力：用户的需求 表现： 表现： A. 人—机交互 机交互 B. 共享主机 C. 便于用户上机
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1.2 操作系统的发展过程
单道程序工作示例： 单道程序工作示例：
多道程序工作示例： 多道程序工作示例：
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1.2 操作系统的发展过程
3. 多道批处理系统的优缺点： 多道批处理系统的优缺点：
优点： 优点： 资源利用率高：CPU和内存利用率较高 和内存利用率较高； 资源利用率高：CPU和内存利用率较高； 系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大； 系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大； 缺点： 缺点： 平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长； 平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长； 无交互能力：整个作业完成后或中间出错时， 无交互能力：整个作业完成后或中间出错时，才与 用户交互，不利于调试和修改； 用户交互，不利于调试和修改；