操作系统第七版第1章课件
合集下载
计算机操作系统第一章
2014-9-17
•返回上一页
12
2014-9-17
•返回上一页
13
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
2014-9-17
•返回上一页
14
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
2014-9-17
•返回上一页
23
(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
•返回上一页
24
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
•返回上一页
8
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
操作系统第一章ppt课件
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
1.1.2 操作系统的含义 • 操作系统是一个系统软件 • 操作系统管理和控制计算机系统的资源、
合理地组织计算机工作流程 • 操作系统给用户提供了一个方便、友好
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
1.2 操作系统的历史
1.2.1 手工操作阶段
• 50年代早期，出现了穿孔卡片。程序写在卡片上然后读 入计算机，而不用插板，但计算过程则依然如旧。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：提高内存利 用率、扩大进程的内存空间
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
第一章 绪论
设备管理
– 管理目标：方便设备的使用、提高CPU与I/O 设备利用率
• 设备操作：利用设备驱动程序完成对设备的操作 • 设备独立性(device independence)：提供统一的I/O
设备接口，使应用程序独立于物理设备，提高可适 应性；在同样的接口和操作下完成不同的内容 • 设备分配与回收：在多用户间共享I/O设备资源 缓冲区管理：匹配CPU和外设的速度，提高两者的 利用率。主机与外设并行
CPU
寄存器组
Windows-7操作系统基础知识ppt课件
一般是用光盘启动计算机，然后根据 屏幕的提示即可进行安装。
Page 16
精选PPT课件
3.2 Windows 7的启动和关闭
1．Windows 7的启动
打开计算机电源，系统自动启动 Windows 7。
Page 17
精选PPT课件
Windows 7的关闭
选择桌面左下角的“开始”按钮，然 后选择“关闭”，即开始关机过程。
Page 79
精选PPT课件
（3）导航窗格。 （4）细节窗格。 （5）预览窗格。
Page 80
精选PPT课件
（6）工具栏。
Page 81
精选PPT课件
（7）资源管理窗格。
Page 82
精选PPT课件
5.2 执行应用程序
（1）对Windows自带的应用程序，可 通过“开始”|“所有程序”，再选择相 应的菜单项来执行。
Windows 7 操作系统基础知识
Page 1
精选PPT课件
1 操作系统概述 2 微机操作系统的演化过程 3 Windows 7使用基础 4 Windows 7界面的认识及简单操作 5 Windows 7的基本资源与操作 6 磁盘管理 7 Windows 7控制面板 8 Windows 7常用附件的使用
Page 42
精选PPT课件
Page 43
精选PPT课件
4.4 窗口的组成与操作
1．窗口的分类
（1）应用程序窗口：表示一个正在运 行的应用程序。
（2）文档窗口：在应用程序中用来显 示文档信息的窗口。
（3）对话框窗口：它是在程序运行期 间，用来向用户显示信息或者让用户输 入信息的窗口。
Page 44
1．文件的含义
文件是一组按一定格式存储在计算机 外存储器中的相关信息的集合。
Page 16
精选PPT课件
3.2 Windows 7的启动和关闭
1．Windows 7的启动
打开计算机电源，系统自动启动 Windows 7。
Page 17
精选PPT课件
Windows 7的关闭
选择桌面左下角的“开始”按钮，然 后选择“关闭”，即开始关机过程。
Page 79
精选PPT课件
（3）导航窗格。 （4）细节窗格。 （5）预览窗格。
Page 80
精选PPT课件
（6）工具栏。
Page 81
精选PPT课件
（7）资源管理窗格。
Page 82
精选PPT课件
5.2 执行应用程序
（1）对Windows自带的应用程序，可 通过“开始”|“所有程序”，再选择相 应的菜单项来执行。
Windows 7 操作系统基础知识
Page 1
精选PPT课件
1 操作系统概述 2 微机操作系统的演化过程 3 Windows 7使用基础 4 Windows 7界面的认识及简单操作 5 Windows 7的基本资源与操作 6 磁盘管理 7 Windows 7控制面板 8 Windows 7常用附件的使用
Page 42
精选PPT课件
Page 43
精选PPT课件
4.4 窗口的组成与操作
1．窗口的分类
（1）应用程序窗口：表示一个正在运 行的应用程序。
（2）文档窗口：在应用程序中用来显 示文档信息的窗口。
（3）对话框窗口：它是在程序运行期 间，用来向用户显示信息或者让用户输 入信息的窗口。
Page 44
1．文件的含义
文件是一组按一定格式存储在计算机 外存储器中的相关信息的集合。
操作系统ppt第一章(第七版)
3
What is an Operating System?
❖ A program that acts as an intermediary between a user of a
computer and the computer hardware ❖ Operating system goals: ✦ Execute user programs and make solving user problems easier ✦ Make the computer system convenient to use ✦ Use the computer hardware in an efficient manner
Chapter 1: Introduction
Chapter 1: Introduction
❖ What Operating Systems Do ❖ Computer-System Organization ❖ Computer-System Architecture ❖ Operating-System Structure ❖ Operating-System Operations ❖ Process Management ❖ Memory Management ❖ Storage Management ❖ Protection and Security ❖ Kernel Data Structures ❖ Computing Environments ❖ Open-Source Operating Systems
4
Computer System Structure
❖ Computer system can be divided into four components:
计算机操作系统第1章课件.ppt
程序D I/O 请求 程序D
(b) 四道程序运行情况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论
2. 多道批处理系统的特征 (1) 多道性。 (2)宏观上并行 (3) 微观上串行。
第一章 操作系统引论
3. 多道批处理系统的优缺点 (1) 资源利用率高。 (2) 系统吞吐量大。 (3) 平均周转时间长。 (4) 无交互能力。
第一章 操作系统引论
2) (1) 硬实时任务(hard real-time task)。系统必须满足任 务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。 (2) 软实时任务(Soft real-time task)。它也联系着一个 截止时间， 但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间， 对系统产生的影响也不会太大。
第一章 操作系统引论
3. 进程通信
在多道程序环境下，为了加速应用程序的运行，应在系统 中建立多个进程，并且再为一个进程建立若干个线程，由这些 进程(线程)相互合作去完成一个共同的任务。而在这些进程(线 程)之间，又往往需要交换信息。例如，有三个相互合作的进 程， 它们是输入进程、计算进程和打印进程。输入进程负责 将所输入的数据传送给计算进程；计算进程利用输入数据进行 计算， 并把计算结果传送给打印进程；最后，由打印进程把 计算结果打印出来。进程通信的任务就是用来实现在相互合作 的进程之间的信息交换。
第一章 操作系统引论
1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程
开始
还有 下 一个 作业？
否
停止
是 把下一个作业的源 程序 转换为 目标程 序
是
源程 序
有错 吗？
否
运行 目标 程序
操作系统课件PPT第一章
16
Operating System Concepts (2)
(a) A potential deadlock. (b) an actual deadlock.
17
Operating System Concepts (3)
File system for a university department
28
System Calls (4)
(a) File system before the mount (b) File system after the mount
29
System Calls (5)
Some Win32 API calls
30
Operating System Structure (1)
/* execute command */
26
System Calls (2)
• Processes have three segments: text, data, stack
27
System Calls (3)
(a) Two directories before linking /usr/jim/memo to ast's directory (b) The same directories after linking
Structure of VM/370 with CMS
33
Operating System Structure (4)
The client-server model
34
Operating System Structure (5)
The client-server model in a distributed system
Operating System Concepts (2)
(a) A potential deadlock. (b) an actual deadlock.
17
Operating System Concepts (3)
File system for a university department
28
System Calls (4)
(a) File system before the mount (b) File system after the mount
29
System Calls (5)
Some Win32 API calls
30
Operating System Structure (1)
/* execute command */
26
System Calls (2)
• Processes have three segments: text, data, stack
27
System Calls (3)
(a) Two directories before linking /usr/jim/memo to ast's directory (b) The same directories after linking
Structure of VM/370 with CMS
33
Operating System Structure (4)
The client-server model
34
Operating System Structure (5)
The client-server model in a distributed system
精品课件-计算机应用基础Windows7+office-第1章
第1章 计算机基础知识
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.2 计算机系统组成 1.3 微型计算机的组成 1.4 数制与编码 1.5 计算机安全使用常识
第1章 计算机基础知识
1.1 计 算 机 概 述 1.1.1 计算机发展简史
计算机是20世纪最伟大的一项技术革命，它开创了解放 人类脑力劳动的新时代。世界上第一台计算机于1946年2月在 美国宾夕法尼亚大学诞生，全称为“电子数字积分机与计算 机(Electronic Numerical Integrator And Calculator)”， 简写为ENIAC(埃尼阿克)，如图1-1所示。这台计算机共用了 18 000多个电子管，占地170平方米，重30吨，耗电140 kW， 内存为17 KB。它的功能远不如今天的计算机，但是ENIAC具 有划时代的意义，它使信息处理技术进入了一个崭新的时代。
第1章 计算机基础知识
(2) 模拟计算机。 模拟计算机主要用于处理模拟信号，如工业控制中的温度、 压力等。模拟计算机的运算部件是由运算放大器组成的各类电 子电路。一般来说，模拟计算机的运算精度和通用性不如数字 计算机，但其运算速度快，主要用于过程控制和模拟仿真。 (3) 数字模拟混合计算机。 数字模拟混合计算机将数字技术和模拟技术相结合，既能 进行高速运算，又便于存储信息，兼有数字计算机和模拟计算 机的功能和优点，但这类计算机造价昂贵。
计算机技术的发展一日千里，目前最新的微处理器是 Intel公司的“酷睿i7”系列(即Intel Core i7)，该处理器 采用64位四核心CPU，沿用X86-64指令集，并以Intel Nehalem微架构为基础。
第1章 计算机基础知识
总之，进入20世纪90年代以来，随着科学技术的高速发 展，计算机的新工艺、新技术和新功能不断推陈出新，使计算 机的应用范围更广泛，功能更神奇。应当看到，计算机发展到 今天已经进入第五代，我们把第五代计算机称为人工智能计算 机。这类计算机可以模仿人的思维活动，具有推理、思维、学 习以及对声音与图像的识别能力等。第五代计算机将随着人工 智能技术的发展，具备类似于人的某些智慧，其应用范围和对 人类生活的影响是难以想象的。
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.2 计算机系统组成 1.3 微型计算机的组成 1.4 数制与编码 1.5 计算机安全使用常识
第1章 计算机基础知识
1.1 计 算 机 概 述 1.1.1 计算机发展简史
计算机是20世纪最伟大的一项技术革命，它开创了解放 人类脑力劳动的新时代。世界上第一台计算机于1946年2月在 美国宾夕法尼亚大学诞生，全称为“电子数字积分机与计算 机(Electronic Numerical Integrator And Calculator)”， 简写为ENIAC(埃尼阿克)，如图1-1所示。这台计算机共用了 18 000多个电子管，占地170平方米，重30吨，耗电140 kW， 内存为17 KB。它的功能远不如今天的计算机，但是ENIAC具 有划时代的意义，它使信息处理技术进入了一个崭新的时代。
第1章 计算机基础知识
(2) 模拟计算机。 模拟计算机主要用于处理模拟信号，如工业控制中的温度、 压力等。模拟计算机的运算部件是由运算放大器组成的各类电 子电路。一般来说，模拟计算机的运算精度和通用性不如数字 计算机，但其运算速度快，主要用于过程控制和模拟仿真。 (3) 数字模拟混合计算机。 数字模拟混合计算机将数字技术和模拟技术相结合，既能 进行高速运算，又便于存储信息，兼有数字计算机和模拟计算 机的功能和优点，但这类计算机造价昂贵。
计算机技术的发展一日千里，目前最新的微处理器是 Intel公司的“酷睿i7”系列(即Intel Core i7)，该处理器 采用64位四核心CPU，沿用X86-64指令集，并以Intel Nehalem微架构为基础。
第1章 计算机基础知识
总之，进入20世纪90年代以来，随着科学技术的高速发 展，计算机的新工艺、新技术和新功能不断推陈出新，使计算 机的应用范围更广泛，功能更神奇。应当看到，计算机发展到 今天已经进入第五代，我们把第五代计算机称为人工智能计算 机。这类计算机可以模仿人的思维活动，具有推理、思维、学 习以及对声音与图像的识别能力等。第五代计算机将随着人工 智能技术的发展，具备类似于人的某些智慧，其应用范围和对 人类生活的影响是难以想象的。
操作系统概念第七版chapter1
增加吞吐量（throughput） 经济节约 增加可靠性（在某些情况下） 功能退化（graceful degradation） 容错系统（fault tolerant）
流水线
13
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 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 许多处理器可能同时运行而性能上不会有多大损失 例如N个处理器理念上可以同时运行N个进程 许多现代操作系统支持SMP Windows NT、Solaris、Digital UNIX、OS/2、Linux等
4
计算机系统组成部分的逻辑图
用户1 用户2 用户3 ... 用户n
编译器
汇编器
文本编辑器
...
数据库系统
系统程序与应用程序
操作系统 计算机硬件
5
操作系统定义
资源分配器－管理与分配资源
控制程序－控制用户程序的执行和输入输出设
备的操作 内核－一直运行在计算机上的程序（其他程序 则为应用程序）
16
客户 － 服务器系统的通用结构
...
客户机
客户机
客户机
客户机
服务器
17
1.6 集群系统（clustered system）
集群系统将多个CPU集中起来完成计算任务。然而，
集群系统与并行系统不同，它是由两个或多个独立的 系统耦合起来的。
通常接受的定义是集群复读机共享存储并通过LAN网络 紧密链接
对系统内所有延迟都有限制，包括从获取存储数据到要求操作系统完成任何操作 的请求。通常只有少量或根本没有使用任何类型的辅助存储器，数据通常存在短 期存储器或ROM中。 硬实时系统没有绝大多数高级操作系统的功能，这是因为这些功能常常将用户与 硬件分开，导致难以估计操作所需时间。因此，硬实时系统与分时操作系统的操 作相矛盾，两者不能混合使用。 关键实时任务的优先级要高于其他任务的优先级，且在完成之前能保持其高优先 级。与硬实时系统一样，需要限制操作系统内核的延迟：实时任务不能无休止地 等待内核来执行它。 可以与分时系统集成在一起 在那些需要快速响应时间的应用程序（如多媒体、虚拟现实）中是非常有用的。
《操作系统第一章》PPT课件
精选ppt
17
小结
专用系统影响着OS
❖ 实时嵌入式系统
汽车发动机、制造业的机器人、录像机、手机、微波炉，等等进行 监控和管理
整个房间可以计算机化，控制取暖、照明、警报系统、电饭锅煮饭 等等，通过web访问通知房间加热
❖ 多媒体系统
MP3、MP4 DVD 电影/网上电影
帧的视频必须按照时间限制分流（30帧/秒）
目态 管态
精选ppt
23
小结
分时系统的特点
❖ 多路性 ❖ 独占性 ❖ 交互性 ❖ 及时性
精选ppt
24
小结
实时系统特点
❖ 及时响应 ❖ 高可靠性和安全性 ❖ 系统的整体性强 ❖ 交互会话活动较弱 ❖ 专用系统 ❖ 种类：实时信息处理、实时控制
精选ppt
25
小结
局微域型机网
网关 微型机
局域网间的连接
Andrew S. Tanenbaum等, 清华大学出版社，1997年9月
Operating Systems Internals and Design Principles
William Stallings,电子工业出版社
计算机操作系统教程
张尧学，史美林，清华大学出版社，1993年9月
操作系统实验指导
精选ppt
26
小结
客户-服务器系统的一般结构
精选ppt
27
小结
分布式系统
❖ 分布式系统 是一个一体化的系统 在整个系统中有一个全局的操作系统称为分布式操作系统 有网络作为底层支持 ❖ 具有模块性 ❖ 并行性 常规网络中的并行性仅仅意味着独立性 而分布式系统中的并行性还意味着合作 原因在于，分布式系统 ❖ 是一个物理上的松散耦合系统 ❖ 又是一个逻辑上的紧密耦合的系统 ❖ 自治性 ❖ 通信性等特点
操作系统第一张ppt课件
经应用于从嵌入式处理器到工作站、桌面系统，乃 至服务于大群用户的高性能多处理机系统。主要有 System V和BSD两种版本。
操作系统引论36
补充 Linux系列的发展 Linux是UNIX的变种，是一个源代码开放的，多 用户多任务操作系统。
Linux支持几乎所有的硬件平台，并广泛支持各 种周边设备，是自由软件。
1.2
二、 批处理系统
操作系统的发展过程
（50年代末-60年代中，晶体管）：
1.单道批处理： 每批作业由一个专门的监督程序（Monitor） 自动依次处理。 可使用汇编语言开发。
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，
操作系统引论14
开始 把下一个程 序的源程序 读入内存
创建进程
是
操作系统引论35
补充 UNIX系列的发展
1969年，Ken thompson用汇编语言写了一个简化的 MULTICS系统，简称UNICS，即UNIX。 1973年，Thompson和Retchie一起用C语言重写UNIX， 之后免费扩散，80年代出现商业版本。
UNIX从一开始就是一个多用户多任务操作系统已
操作系统引论8
1.2
操作系统的发展过程
一、手工操作阶段（无OS） 二、批量处理系统（批处理系统）
三、分时操作系统
四、实时操作系统
操作系统引论9
1.2
操作系统的发展过程
一、无操作系统时代 1.手工操作 1945年-50年代（电子管） 手工操作计算机控制台开关 用机器语言编写程序 操作繁琐、易出错，效率低
第一章 操作系统引论
什么是操作系统？ 1. 操作系统的目标、作用和模型
2. 操作系统的发展过程
3. 操作系统的基本特征 4. OS（Operating Systems)的主要功能
操作系统引论36
补充 Linux系列的发展 Linux是UNIX的变种，是一个源代码开放的，多 用户多任务操作系统。
Linux支持几乎所有的硬件平台，并广泛支持各 种周边设备，是自由软件。
1.2
二、 批处理系统
操作系统的发展过程
（50年代末-60年代中，晶体管）：
1.单道批处理： 每批作业由一个专门的监督程序（Monitor） 自动依次处理。 可使用汇编语言开发。
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，
操作系统引论14
开始 把下一个程 序的源程序 读入内存
创建进程
是
操作系统引论35
补充 UNIX系列的发展
1969年，Ken thompson用汇编语言写了一个简化的 MULTICS系统，简称UNICS，即UNIX。 1973年，Thompson和Retchie一起用C语言重写UNIX， 之后免费扩散，80年代出现商业版本。
UNIX从一开始就是一个多用户多任务操作系统已
操作系统引论8
1.2
操作系统的发展过程
一、手工操作阶段（无OS） 二、批量处理系统（批处理系统）
三、分时操作系统
四、实时操作系统
操作系统引论9
1.2
操作系统的发展过程
一、无操作系统时代 1.手工操作 1945年-50年代（电子管） 手工操作计算机控制台开关 用机器语言编写程序 操作繁琐、易出错，效率低
第一章 操作系统引论
什么是操作系统？ 1. 操作系统的目标、作用和模型
2. 操作系统的发展过程
3. 操作系统的基本特征 4. OS（Operating Systems)的主要功能
操作系统第一章课件
计算机科学与技术学院 潘建 pj@
1
第一章
2
操作系统是一组有效控制和管理计算机系统的 硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程 以及方便用户的程序集合。
有效（efficiency）：系统效率，资源 利用率（如：CPU利用的充足与否，内存、外部设
备是否忙碌）
合理： 方便（convenience）：
Block大小
44
映射函数（Mapping function ）
确定新读进的数据块将占据哪个cache单元 当cache满了，确定哪一个块将被替换 最近最少使用算法（Least-Recently-Used algorithm，LRU ）
替换算法（Replacement algorithm ）
21
22
中断处理例程
•为某个特定I/O设备 而服务的程序 •通常属于操作系统的 一部分
23
该图中因I/O操作 需要花费很长的时 间，当用户程序发 出第二次写请求时， 第一次的I/O操作 还没有完成，此时 用户程序必须等待。
24
25
在一条指令执行结束后，处理器检查当前系 统是否允许中断（检查哪里的值？） 如果允许中断，处理器判断是否有中断请求 如果没有中断，则从当前的指令序列中取下 一条指令执行 如果有中断，则挂起当前程序的运行，转去 执行中断处理例程（如何跳转？）
中断技术允许处理器与I/O操作并发执行，以 提高处理器使用率。
进程可以因外部事件而中断，中断处理完后还 需要从中断点恢复进程的执行。
18
中断是指CPU对系统中发生的异步事件的响 应，发生中断时正在执行的程序的暂停点叫做 中断断点，处理器暂停当前程序转而处理中断 的过程称为中断响应，中断处理结束之后恢复 原来程序的执行被称为中断返回。 一个计算机系统提供的中断源的有序集合一 般被称为中断字，这是一个逻辑结构，在不同 的处理器有着很不相同的实现方式。
1
第一章
2
操作系统是一组有效控制和管理计算机系统的 硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程 以及方便用户的程序集合。
有效（efficiency）：系统效率，资源 利用率（如：CPU利用的充足与否，内存、外部设
备是否忙碌）
合理： 方便（convenience）：
Block大小
44
映射函数（Mapping function ）
确定新读进的数据块将占据哪个cache单元 当cache满了，确定哪一个块将被替换 最近最少使用算法（Least-Recently-Used algorithm，LRU ）
替换算法（Replacement algorithm ）
21
22
中断处理例程
•为某个特定I/O设备 而服务的程序 •通常属于操作系统的 一部分
23
该图中因I/O操作 需要花费很长的时 间，当用户程序发 出第二次写请求时， 第一次的I/O操作 还没有完成，此时 用户程序必须等待。
24
25
在一条指令执行结束后，处理器检查当前系 统是否允许中断（检查哪里的值？） 如果允许中断，处理器判断是否有中断请求 如果没有中断，则从当前的指令序列中取下 一条指令执行 如果有中断，则挂起当前程序的运行，转去 执行中断处理例程（如何跳转？）
中断技术允许处理器与I/O操作并发执行，以 提高处理器使用率。
进程可以因外部事件而中断，中断处理完后还 需要从中断点恢复进程的执行。
18
中断是指CPU对系统中发生的异步事件的响 应，发生中断时正在执行的程序的暂停点叫做 中断断点，处理器暂停当前程序转而处理中断 的过程称为中断响应，中断处理结束之后恢复 原来程序的执行被称为中断返回。 一个计算机系统提供的中断源的有序集合一 般被称为中断字，这是一个逻辑结构，在不同 的处理器有着很不相同的实现方式。
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。
第一章 操作系统PPT课件
6
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 不断提高计算机资源的利用率---初期目标 方便用户---主要矛盾 器件的不断更新换代---物质基础 计算机体系结构的不断发展---动态发展
7
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 人工操作方式---资源利用率低 脱机输入/输出方式---输入和输出脱离主机 参考图1-3(p.6)
分时系统的特征--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性；
14
1.2 操作系统的发展过程
1.2.5 实时系统
实时系统的应用需求---及时！ a).实时控制；b).实时处理信息
实时任务---周期和截止时间！
实时与分时系统的特征比较--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性； e).可靠性；
思考：单道批处理系统有哪些缺点？
10
1.2 操作系统的发展过程
开始
还有下 一个作业？
是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
否
停止
是
源程序
有错吗？
否
运行 目标程序
装配 目标程序
图1-4 单道批处理系统的处理流程
11
1.2 操作系统的发展过程
1.2.3 多道批处理系统
多道程序设计的基本概念---参考图1-5(p.8) a).系统对作业的处理成批进行； b).内存中可保持多道作业；
启 动 I/O
t3 t4
t5 t6
I/O 完 成
结束中断
t7 t8
(a) 单 道 程 序 运 行 情 况
程序A 程序B 程序C 程序D
程 序 A I/ O请 求
程 序 A I/ O完 成 程 序 A 再 被 调 度
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 不断提高计算机资源的利用率---初期目标 方便用户---主要矛盾 器件的不断更新换代---物质基础 计算机体系结构的不断发展---动态发展
7
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 人工操作方式---资源利用率低 脱机输入/输出方式---输入和输出脱离主机 参考图1-3(p.6)
分时系统的特征--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性；
14
1.2 操作系统的发展过程
1.2.5 实时系统
实时系统的应用需求---及时！ a).实时控制；b).实时处理信息
实时任务---周期和截止时间！
实时与分时系统的特征比较--a).多路性；b).独立性； c).及时性；d).交互性； e).可靠性；
思考：单道批处理系统有哪些缺点？
10
1.2 操作系统的发展过程
开始
还有下 一个作业？
是 把下一个作业的 源程序转换为目 标程序
否
停止
是
源程序
有错吗？
否
运行 目标程序
装配 目标程序
图1-4 单道批处理系统的处理流程
11
1.2 操作系统的发展过程
1.2.3 多道批处理系统
多道程序设计的基本概念---参考图1-5(p.8) a).系统对作业的处理成批进行； b).内存中可保持多道作业；
启 动 I/O
t3 t4
t5 t6
I/O 完 成
结束中断
t7 t8
(a) 单 道 程 序 运 行 情 况
程序A 程序B 程序C 程序D
程 序 A I/ O请 求
程 序 A I/ O完 成 程 序 A 再 被 调 度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
Chapter 1: Introduction
What is an Operating Systems
Computer-System Organization
Computer-System Architecture Operating-System Structure Operating-System Operations Process Management Memory Management Storage Management Protection and Security
Operating System
1.
Computer-System Operation
I/O devices and the CPU can execute concurrently. Each device controller is in charge of a particular
device type. Each device controller has a local buffer. CPU moves data from/to main memory to/from local buffers I/O is from the device to local buffer of controller. Device controller informs CPU that it has finished its operation by causing an interrupt.
Systems and Computing Environments
Operating System
1.
What is an Operating System?
A program that acts as an intermediary between
a user of a computer and the computer hardware. Operating system goals: Execute user programs and make solving user problems easier. Make the computer system convenient to use. Use the computer hardware in an efficient manner.
Operating System
1.
Abstract View of System Components
Operating System
1.
Operating System Definitions
Resource allocator – manages and allocates
resources. Control program – controls the execution of user programs and operations of I/O devices . Kernel – the one program running at all times (all else being application programs).
system; main memory can be viewed as a last cache for secondary storage.
Operating System
1.
Storage-Device Hierarchy
Operating System
1.
Computer-System Architecture
Single-processor Systems MultiSingle-processor Systems Clustered Systems
Operating System
1.
Operating System Structure
Multiprogramming needed for efficiency Single user cannot keep CPU and I/O devices busy at all times Multiprogramming organizes jobs (code and data) so CPU always has one to execute A subset of total jobs in system is kept in memory One job selected and run via job scheduling When it has to wait (for I/O for example), OS switches to another job Timesharing (multitasking) is logical extension in which CPU switches jobs so frequently that users can interact with each job while it is running, creating interactive computing
1.
Two I/O Methods
Synchronous
Asynchronous
Operating System
1.
Direct Memory Access Structure
Used for high-speed I/O devices able to transmit
information at close to memory speeds. Device controller transfers blocks of data from buffer storage directly to main memory without CPU intervention. Only one interrupt is generated per block, rather than the one interrupt per byte.
Operating System
1.
Storage Structure
Main memory – only large storage media that
the CPU can access directly. Secondary storage – extension of main memory that provides large nonvolatile storage capacity. Magnetic disks – rigid metal or glass platters covered with magnetic recording material Disk surface is logically divided into tracks, which are subdivided into sectors. The disk controller determines the logical interaction between the device and the computer.
Operating System 1.
I/O Structure
After I/O starts, control returns to user program
Operating System
only upon I/O completion. Wait instruction idles the CPU until the next interrupt Wait loop (contention for memory access). At most one I/O request is outstanding at a time, no simultaneous I/O processing. After I/O starts, control returns to user program without waiting for I/O completion. System call – request to the operating system to allow user to wait for I/O completion. Device-status table contains entry for each I/O device indicating its type, address, and state. Operating system indexes into I/O device table
Operating System
1.
Computer System Components
1. Hardware – provides basic computing resources (CPU, memory, I/O devices). 2. Operating system – controls and coordinates the use of the hardware among the various application programs for the various users. 3. Applications programs – define the ways in which the system resources are used to solve the computing problems of the users (compilers, database systems, video games, business programs). 4. Users (people, machines, other computers).
Operating System
1.
Common Functions of Interrupts
What is an Operating Systems
Computer-System Organization
Computer-System Architecture Operating-System Structure Operating-System Operations Process Management Memory Management Storage Management Protection and Security
Operating System
1.
Computer-System Operation
I/O devices and the CPU can execute concurrently. Each device controller is in charge of a particular
device type. Each device controller has a local buffer. CPU moves data from/to main memory to/from local buffers I/O is from the device to local buffer of controller. Device controller informs CPU that it has finished its operation by causing an interrupt.
Systems and Computing Environments
Operating System
1.
What is an Operating System?
A program that acts as an intermediary between
a user of a computer and the computer hardware. Operating system goals: Execute user programs and make solving user problems easier. Make the computer system convenient to use. Use the computer hardware in an efficient manner.
Operating System
1.
Abstract View of System Components
Operating System
1.
Operating System Definitions
Resource allocator – manages and allocates
resources. Control program – controls the execution of user programs and operations of I/O devices . Kernel – the one program running at all times (all else being application programs).
system; main memory can be viewed as a last cache for secondary storage.
Operating System
1.
Storage-Device Hierarchy
Operating System
1.
Computer-System Architecture
Single-processor Systems MultiSingle-processor Systems Clustered Systems
Operating System
1.
Operating System Structure
Multiprogramming needed for efficiency Single user cannot keep CPU and I/O devices busy at all times Multiprogramming organizes jobs (code and data) so CPU always has one to execute A subset of total jobs in system is kept in memory One job selected and run via job scheduling When it has to wait (for I/O for example), OS switches to another job Timesharing (multitasking) is logical extension in which CPU switches jobs so frequently that users can interact with each job while it is running, creating interactive computing
1.
Two I/O Methods
Synchronous
Asynchronous
Operating System
1.
Direct Memory Access Structure
Used for high-speed I/O devices able to transmit
information at close to memory speeds. Device controller transfers blocks of data from buffer storage directly to main memory without CPU intervention. Only one interrupt is generated per block, rather than the one interrupt per byte.
Operating System
1.
Storage Structure
Main memory – only large storage media that
the CPU can access directly. Secondary storage – extension of main memory that provides large nonvolatile storage capacity. Magnetic disks – rigid metal or glass platters covered with magnetic recording material Disk surface is logically divided into tracks, which are subdivided into sectors. The disk controller determines the logical interaction between the device and the computer.
Operating System 1.
I/O Structure
After I/O starts, control returns to user program
Operating System
only upon I/O completion. Wait instruction idles the CPU until the next interrupt Wait loop (contention for memory access). At most one I/O request is outstanding at a time, no simultaneous I/O processing. After I/O starts, control returns to user program without waiting for I/O completion. System call – request to the operating system to allow user to wait for I/O completion. Device-status table contains entry for each I/O device indicating its type, address, and state. Operating system indexes into I/O device table
Operating System
1.
Computer System Components
1. Hardware – provides basic computing resources (CPU, memory, I/O devices). 2. Operating system – controls and coordinates the use of the hardware among the various application programs for the various users. 3. Applications programs – define the ways in which the system resources are used to solve the computing problems of the users (compilers, database systems, video games, business programs). 4. Users (people, machines, other computers).
Operating System
1.
Common Functions of Interrupts