操作系统原理 第1章.ppt

欧美学院信息技术系欧美学院信息技术系E&A CollegeE&A CollegeDepartment of Information&TechnologyDepartment of Information&Technology操作系操作系统原理统原理授课教师授课教师主讲教师：高爱华主讲教师：高爱华E-mail:QQ:353920260操作系操作系统原理统原理课程形式课程形式：主课，实验课，习题课，作业主课，实验课，习题课，作业考试：考试：笔试期末考试笔试期末考试学习要求：学习要求：按时上课，认真听讲，阅读参考书按时上课，认真听讲，阅读参考书认真记笔记，整理笔记认真记笔记，整理笔记思考，讨论，提问思考，讨论，提问操作系操作系统原理统原理计算机操作系统教程，计算机操作系统教程，张尧学张尧学 史美林，史美林，清华大学出版社清华大学出版社参考教材参考教材操作系操作系统原理统原理l操作系统教程，王素华，操作系统教程，王素华，人民邮电出版社人民邮电出版社l现代操作系统，陈向群等译，机械工业出版现代操作系统，陈向群等译，机械工业出版社社l计算机操作系统教程，周长林计算机操作系统教程，周长林 左万历，高等左万历，高等教育出版社教育出版社l操作系统基础，屠立德操作系统基础，屠立德 屠祁，清华大学出版屠祁，清华大学出版社社参考教材参考教材操作系操作系统原理统原理l计算机操作系统计算机操作系统 汤子瀛等汤子瀛等 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社l操作系统原理操作系统原理DOS篇篇 张昆苍张昆苍 清华大学出版社清华大学出版社lOperating Systems William StallingslModern Operating System Andrew S.TanenbaumlOperating System Concept Abrahan Silberschatz,Peter B.Galvin参考教材参考教材操作系操作系统原理统原理第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 操作系统的概念操作系统的概念1.2 1.2 操作系统的历史操作系统的历史1.3 1.3 操作系统的分类操作系统的分类1.4 1.4 操作系统功能操作系统功能1.5 1.5 计算机硬件简介计算机硬件简介1.6 1.6 算法的描述算法的描述1.7 1.7 研究操作系统的几种观点研究操作系统的几种观点操作系操作系统原理统原理1.1 1.1 操作系统概念操作系统概念操作系统与硬件软件的关系图 操作系操作系统原理统原理1.1 1.1 操作系统概念操作系统概念操作系统：操作系统：是计算机系统中的一个是计算机系统中的一个系统软件系统软件，它是这样一些它是这样一些程序模块的集合程序模块的集合它们管理和它们管理和控制着计算机系统中的硬件及软件资源，合理控制着计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个具有足够的功能、使用方资源为用户提供一个具有足够的功能、使用方便、可扩展、安全和可管理的工作环境，从而便、可扩展、安全和可管理的工作环境，从而在计算机和用户之间起到接口的作用。在计算机和用户之间起到接口的作用。操作系操作系统原理统原理1.2 1.2 操作系的历史操作系的历史对一个事物，了解它的过去，才能懂得它的现在，也才能预见它的将来。是什么推动了操作系统的发展呢？操作系统在其发展过程中有什么变化呢？操作系操作系统原理统原理1.2 1.2 操作系的历史操作系的历史 1.2.1手工操作阶段手工操作阶段 1.2.2单道批处理系统单道批处理系统1.2.3多道程序系统多道程序系统1.2.4分时操作系统分时操作系统1.2.5实时操作系统实时操作系统1.2.6通用操作系统通用操作系统操作系操作系统原理统原理1.2.1 1.2.1 手工操作阶段手工操作阶段 计算机运算速度慢，没有操作系统用户用机器语言编写程序，上机时独占计算机资源用户需要自己写程序，自己上机操作，操作过程：把程序纸带装上输入机启动输入机把程序和数据读入到计算机通过控制台开关启动程序并运行计算完毕，打印机输出结果，用户取走第二个用户类似方式使用操作系操作系统原理统原理1.2.2 1.2.2 早期批处理早期批处理 为了提供CPU的利用率，配备了专门的计算机操作员，并由监督程序把一批作业一起执行有两种方式：联机批处理和脱机批处理图1.2早期脱机批处理模型操作系操作系统原理统原理监督程序管理下的解题过程监督程序管理下的解题过程 操作系操作系统原理统原理1.2.3 1.2.3 多道程序系统多道程序系统 把一个以上的作程序同时存放在主存中，并且“同时”处于运行状态，这些作业共享处理机时间和外部设备等资源。操作系操作系统原理统原理1.2.3 1.2.3 多道程序系统多道程序系统 操作系操作系统原理统原理例题：例题：设有A、B、C三道程序，其执行过程分别如下：A A：C11=30ms I12=40ms C13=10msC11=30ms I12=40ms C13=10msB B：C21=60ms I22=30ms C23=10msC21=60ms I22=30ms C23=10msC C：C31=20ms I32=40ms C33=20msC31=20ms I32=40ms C33=20ms其中，Cij表示内部计算过程，Iij表示I/O操作，三者的优先权顺序为ABC。操作系操作系统原理统原理解答：解答：ms程序A程序B程序C3007080100120140130160180操作系操作系统原理统原理1.2.4 1.2.4 分时操作系统分时操作系统 分时：分时：把CPU的运行时间划分成一个个微小的时间片，并把这些时间片依次轮流的分配给各终端用户程序。分时系统：分时系统：多个用户同时使用同一台计算机，系统能分时轮流的为各终端用户服务并能及时地对用户的请求予以响应。设计目标：设计目标：对用户的响应的及时性，及时地响应和服务于联机用户。操作系操作系统原理统原理1.2.4 1.2.4 分时操作系统分时操作系统 分时系统特点：分时系统特点：同时性（多路性）及时性独立性（独占性）交互性操作系操作系统原理统原理1.2.5 1.2.5 实时操作系统实时操作系统 按场合作用，分两类按场合作用，分两类 第一类：实时控制系统第一类：实时控制系统 如：工业控制，军事控制，如：工业控制，军事控制，.第二类：实时信息处理系统第二类：实时信息处理系统 如：电讯（自动交换），银行，飞机订票如：电讯（自动交换），银行，飞机订票目标：目标：实时响应及处理的能力和高可靠性。实时响应及处理的能力和高可靠性。特征：特征：及时性、交互性、安全可靠性、及时性、交互性、安全可靠性、多路性多路性操作系操作系统原理统原理1.2.6 1.2.6 通用操作系统通用操作系统 分时系统与批处理系统结合分时系统与批处理系统结合原则：分时优先，批处理在后原则：分时优先，批处理在后 “前台前台”：需频繁交互的作业：需频繁交互的作业 “后台后台”：时间性要求不强的作业：时间性要求不强的作业操作系操作系统原理统原理1.2.7 1.2.7 操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展 （1 1）个人操作系统）个人操作系统（单用户多任务）（单用户多任务）计算机在某一时间内为单用户服务计算机在某一时间内为单用户服务,其追求目标是界面友好其追求目标是界面友好,使用方便使用方便.操作系操作系统原理统原理1.2.7 1.2.7 操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展 2.2.嵌入式操作系统嵌入式操作系统固化的软件，面向特定应用的、支持实时的多任务。操作系操作系统原理统原理3.3.网络操作系统网络操作系统l它是基于计算机网络的它是基于计算机网络的,l是在各种计算机操作系统上是在各种计算机操作系统上,l按网络体系结构协议标准开发的软件按网络体系结构协议标准开发的软件,l包括网络管理包括网络管理,通讯通讯,安全安全,资源共享和各资源共享和各种网络应用。种网络应用。l其目标是相互通讯及资源共享。其目标是相互通讯及资源共享。操作系操作系统原理统原理网络操作系统网络操作系统网络服务网络服务应用程序应用程序 通信软件通信软件（协议支持）（协议支持）单机单机操作系统操作系统用户应用程序用户应用程序局域网操作系统的结构局域网操作系统的结构 通信软件通信软件（协议支持）（协议支持）操作系操作系统原理统原理4.4.分布式操作系统分布式操作系统它基于两种环境:多机(CPU)系统或网络是网络操作系统的更高级的形式,它保持了网络操作系统的全部功能操作系操作系统原理统原理4.4.分布式操作系统分布式操作系统:特征:1.是一个统一的操作系统2.资源进一步共享3.透明性:资源共享,分布。用户并不知道,对用户来讲是透明的.4.自治性:处于分布式系统的多个主机处于平等地位操作系操作系统原理统原理 网络和分布式的区别网络和分布式的区别:(1)分布具有各个计算机间相互通讯,无主从关系;网络有主从关系(2)分布式系统资源为所有用户共享;而网络有限制地共享 (3)分布式系统中若干个计算机可相互协作共同完成一项任务操作系操作系统原理统原理1.3 1.3 操作系统的基本类型操作系统的基本类型 1.3.11.3.1批处理操作系统批处理操作系统1.3.21.3.2分时系统分时系统1.3.31.3.3实时系统实时系统1.3.41.3.4通用操作系统通用操作系统1.3.51.3.5个人计算机上的操作系统个人计算机上的操作系统1.3.61.3.6网络操作系统网络操作系统1.3.7 1.3.7 分布式操作系统分布式操作系统操作系操作系统原理统原理1.4 1.4 操作系统功能操作系统功能 l处理机管理处理机管理l存储管理存储管理l设备管理设备管理l信息管理信息管理(文件系统管理文件系统管理)l用户接口用户接口 操作系操作系统原理统原理1.5 1.5 计算机硬件简介计算机硬件简介 1.5.1 计算机的基本硬件元素1.5.2 与操作系统相关的几种主要寄存器1.5.3 存储器的访问速度1.5.4 指令的执行与中断1.5.5 操作系统的启动操作系操作系统原理统原理1.5.1 1.5.1 计算机的基本硬件元素计算机的基本硬件元素 操作系操作系统原理统原理1.5.2 1.5.2 与操作系统相关的与操作系统相关的几种主要寄存器几种主要寄存器 数据寄存器数据寄存器地址寄存器地址寄存器条件码寄存器条件码寄存器程序计数器程序计数器PCPC指令寄存器指令寄存器IRIR程序状态字程序状态字PSWPSW中断现场保护寄存器中断现场保护寄存器过程调用用堆栈过程调用用堆栈操作系操作系统原理统原理1.5.3 1.5.3 存储器的访问速度存储器的访问速度 操作系操作系统原理统原理1.5.4 1.5.4 指令的执行与中断指令的执行与中断 操作系操作系统原理统原理1.5.4 1.5.4 指令的执行与中断指令的执行与中断操作系操作系统原理统原理1.5.5 1.5.5 操作系统的启动操作系统的启动 操作系操作系统原理统原理1.6 1.6 算法的描述算法的描述 操作系操作系统原理统原理1.7 1.7 研究操作系统的几种观点研究操作系统的几种观点1.7.1 1.7.1 操作系统是计算机资源的管理者操作系统是计算机资源的管理者1.7.2 1.7.2 用户界面的观点用户界面的观点1.7.3 1.7.3 进程管理的观点进程管理的观点