操作系统教程(操作系统引论)OS1_1.ppt

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1、计算机操作系统计算机操作系统Computer Operating System课程简介How many?1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？DOS1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Mac OS1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Vista1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Fedora1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Linux1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操

2、作系统引论课程简介What is？Solaris1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Suse1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Ubuntu1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？Redhat1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介What is？红旗Linux1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介Important？v操作系统课程是计算机教育的操作系统课程是计算机教育的必修必修内容内容v计算机专业的计算机专业的核心课

3、核心课v技术开发的技术开发的理论基础理论基础Text1Text2Text3Text4Text1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介Important？Text3学习什么学习什么不是不是理解操作系统如何工作理解操作系统如何工作OS的工作方式的工作方式OS内部算法和数据结构内部算法和数据结构设计设计OS 过程中的问题、过程中的问题、解决方案和折中权衡解决方案和折中权衡操作系统中的典型技术操作系统中的典型技术和应用和应用 而是而是如何使用操作系统如何使用操作系统1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论AA设计或修改现有的操作系统设计或修改现有的操作系统BB加

4、深对所用加深对所用OS的理解，有利于编程用户的理解，有利于编程用户深入地与操作系统打交道深入地与操作系统打交道C C编程时借鉴操作系统的设计思想和算法编程时借鉴操作系统的设计思想和算法DD选择购买操作系统选择购买操作系统课程简介Why？如如FIFO算法，最佳算法，最佳适应算法适应算法E E思维方式的学习思维方式的学习1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介Why？涉及到计算机科学的很多领域涉及到计算机科学的很多领域v计算机体系结构计算机体系结构/硬件硬件v软件设计软件设计v程序设计语言程序设计语言v数据结构数据结构v算法算法v网络网络学习核心技术并能在其他地方应用之学习

5、核心技术并能在其他地方应用之1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介课程简介featurefeaturev实践性强（从实践总结出原理）实践性强（从实践总结出原理）v涉及面广（并行程序，性能问题，结涉及面广（并行程序，性能问题，结构问题，程序方法论，软件工程等等）构问题，程序方法论，软件工程等等）v错综复杂：纵横交错错综复杂：纵横交错Learn OS concepts by coding them!1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介教材与参考书v教材教材 计算机操作系统计算机操作系统，汤小丹编著。西安电子科技大，汤小丹编著。西安电子科技大学出

6、版社学出版社v参考书参考书 现代操作系统，陈向群等译，机械工业出版社现代操作系统，陈向群等译，机械工业出版社 Windows操作系统原理，陈向群等，机械工业出版社操作系统原理，陈向群等，机械工业出版社 计算机操作系统教程，张尧学，史美林。清华大学出版社计算机操作系统教程，张尧学，史美林。清华大学出版社 计算机操作系统教程，周长林，左万历。高等教育出版社计算机操作系统教程，周长林，左万历。高等教育出版社 操作系统教程，孙钟秀主编。高等教育出版社操作系统教程，孙钟秀主编。高等教育出版社 操作系统，孟静等。人民邮电出版社操作系统，孟静等。人民邮电出版社 1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操

7、作系统引论Ch7其他内容其他内容Ch6文件管理文件管理Ch1引论引论Ch2进程管理进程管理Ch3处理机调度与死锁处理机调度与死锁Ch5设备管理设备管理Ch4存储器管理存储器管理课程简介内容组成1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介教学资源 操作系统引论操作系统引论课程简介教学方法 讲授讲授 习题课习题课 课堂讨论课堂讨论 作业作业 上机实验上机实验考核方法期末闭卷考试（期末闭卷考试（70%）+平时成绩（平时成绩（30%）1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介学习要求v课前预习教材课前预习教材v按时上课，认真听讲按时上课，认真听讲v研读参考书和

8、参考网站研读参考书和参考网站v整理笔记，认真思考，积极讨论，善于发现问题、整理笔记，认真思考，积极讨论，善于发现问题、提出问题并努力寻求问题的答案提出问题并努力寻求问题的答案v结合操作系统专题学习网站等丰富的教学资源结合操作系统专题学习网站等丰富的教学资源,努努力寻求问题的答案，掌握基本原理力寻求问题的答案，掌握基本原理,拓展知识，延拓展知识，延伸视野，提高分析问题和解决问题的能力伸视野，提高分析问题和解决问题的能力 。1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介Purposev1介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境v2介绍操

9、作系统原理、设计方法和实现技术介绍操作系统原理、设计方法和实现技术v3介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技介绍操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想术以及新思想v4介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例介绍各种有代表性的、典型的操作系统实例v5培养学生分析问题、解决问题的基本能力，培养培养学生分析问题、解决问题的基本能力，培养创造型人才创造型人才1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论课程简介future gainv使学生对操作系统的基本概念、基本结构及运行环使学生对操作系统的基本概念、基本结构及运行环境有深入的认识，对操作系统这一课程有比较全面境有深入的认识

10、，对操作系统这一课程有比较全面的把握的把握v使学生深入到操作系统内部，理解并掌握操作系统使学生深入到操作系统内部，理解并掌握操作系统的基本原理、设计方法和实现技术的基本原理、设计方法和实现技术v使学生了解操作系统的演化过程、发展研究动向、使学生了解操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想，使学生具有透过变化看趋势、新技术以及新思想，使学生具有透过变化看趋势、透过技术抓原理、把握学科发展脉搏的基本素质，透过技术抓原理、把握学科发展脉搏的基本素质，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论v1.

11、1 1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用v1.2 1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程v1.3 1.3 操作系统的基本特性操作系统的基本特性v1.4 1.4 操作系统的主要功能操作系统的主要功能v1.5 OS1.5 OS结构设计结构设计第一章 操作系统引论1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论本章学习目标v掌握什么是操作系统掌握什么是操作系统v掌握操作系统的掌握操作系统的目标目标和作用和作用v了解操作系统的发展过程，掌握不同种类操作系了解操作系统的发展过程，掌握不同种类操作系统的优缺点统的优缺点v理解操作系统的基本特性理解操作系统的基本特性v掌握操作系统的

12、主要功能掌握操作系统的主要功能v了解常用的操作系统结构设计方法了解常用的操作系统结构设计方法1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论名称的演变核心程序核心程序(Kernel)5监控（督）程序（系统）监控（督）程序（系统）（Monitor)1执行系统（程序）执行系统（程序）(Executive System(program)2控制系统（程序）控制系统（程序）(Control System program)3管理程序管理程序(Supervisor,Supervisor System)4操作系统操作系统(Operating System)61/16/2023第一章第一章 操作系统引论

13、操作系统引论操作系统在程序执行时做什么？操作系统在程序执行时做什么？#include int main(int argc,char*argv)puts(hello world);return 0;1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论 用户告诉操作系统执行用户告诉操作系统执行hello程序程序 操作系统找到该程序，检查其类型操作系统找到该程序，检查其类型 检查程序首部，找出正文和数据的地址检查程序首部，找出正文和数据的地址 文件系统找到第一个磁盘块文件系统找到第一个磁盘块 父进程需要创建一个新的子进程，执行父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序程序 操作系统需要将执

14、行文件映射到进程结构操作系统需要将执行文件映射到进程结构 操作系统设置操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处上下文环境，并跳到程序开始处 程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行更多的缺页中断，读入更多操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行更多的缺页中断，读入更多的页面的页面操作系统在程序执行时做什么？操作系统在程序执行时做什么？1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串操作系统检查字符

15、串的位置是否正确操作系统检查字符串的位置是否正确操作系统找到字符串被送往的设备操作系统找到字符串被送往的设备设备是一个伪终端，由一个进程控制设备是一个伪终端，由一个进程控制操作系统将字符串送给该进程操作系统将字符串送给该进程该进程告诉窗口系统它要显示字符串该进程告诉窗口系统它要显示字符串窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素操作系统在程序执行时做什么？操作系统在程序执行时做什么？1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论窗口系统将像素写入存储映像区窗口系统将像素写入存储映像区视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号

16、控制显示器（重画屏幕）视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器（重画屏幕）显示器发射电子束显示器发射电子束你在屏幕上看到你在屏幕上看到hello world操作系统在程序执行时做什么？操作系统在程序执行时做什么？1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论用户应用程序序程其他系统软件 与硬件的关系：与硬件的关系：控制控制CPU的工作的工作 访问存储器访问存储器 设备驱动、中断处理。设备驱动、中断处理。作系操统 裸机与用户及应用程序的关系：与用户及应用程序的关系：提供方便的用户界面、提供方便的用户界面、提供优质的服务。提供优质的服务。1.OS与各层的关系与各层的关系 操作系统在

17、计算机中的位置操作系统在计算机中的位置1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论下层硬件环境：下层硬件环境：提供提供OS运行基础运行基础;限制了限制了OS的功能实现的功能实现2.各层对操作系统的制约各层对操作系统的制约上层软件上层软件:对对OS提出要求提出要求 良好的用户界面良好的用户界面 裸机作系操统其他系统软件用户应用程序序程操作系统在计算机中的位置操作系统在计算机中的位置1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论计算机硬件计算机硬件操作系统操作系统其他系统软件其他系统软件应用程序应用程序与开发者的关系操作系统在计算机中的位置操作系统在计算机中的位置其他用户其他

18、用户操作系统设计者操作系统设计者系统软件设计者系统软件设计者应用程序设计者应用程序设计者1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论The End 1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论v1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用v1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程v1.3 操作系统的基本特性操作系统的基本特性v1.4 操作系统的主要功能操作系统的主要功能v1.5 操作系统的结构设计操作系统的结构设计第一章 操作系统引论1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用v有效性有效性 改善资源利

19、用率，提高系统吞吐量改善资源利用率，提高系统吞吐量 v方便性方便性 使计算机系统使用起来更方便使计算机系统使用起来更方便v可扩充性可扩充性 能够不断适应发展的要求能够不断适应发展的要求v开放性开放性 使来自不同厂家的计算机和设备能够有效地协同工作，使来自不同厂家的计算机和设备能够有效地协同工作，实现应用的可移植性和互操作性实现应用的可移植性和互操作性操作系统的目标1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论操作系统的作用vOS作为用户与计算机硬件之间的接口作为用户与计算机硬件之间的接口OSOS处于用户和计算机硬件系统之间，用户通过处于用户和计算机硬件系统之间，用户通过OSOS来使用

20、来使用计算机系统计算机系统用户可以通过命令方式、系统调用方式和图形、窗口方用户可以通过命令方式、系统调用方式和图形、窗口方式使用计算机式使用计算机1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用用户用户应用程序应用程序系统调用系统调用 命令命令 图标、窗口图标、窗口操作系统操作系统计算机硬件计算机硬件1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论操作系统的作用vOS作为计算机系统的资源管理者作为计算机系统的资源管理者硬件资源：处理器、存储器、硬件资源：处理器、存储器、I/OI/O设备设备信息资源：程序和数据信息资源：程序和数据1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1/16/

21、2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论操作系统的作用OS实现了对计算机资源的抽象实现了对计算机资源的抽象 当计算机上覆盖了操作系统后，便为用户提供了一台功能当计算机上覆盖了操作系统后，便为用户提供了一台功能显著增强，使用更加方便，效率明显提高的虚拟计算机显著增强，使用更加方便，效率明显提高的虚拟计算机1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用用户物理接口硬件用户I/O软件物理接口硬件I/O操作命令操作命令（Read,Write）虚机器虚机器用户需了解用户需了解物理接口的物理接口的实现细节；实现细节；利用机器指利用机器指令进行编程令进行编程用户无需了用户无需了解物理接口解物理接口的

22、实现细节；的实现细节；在窗口环境在窗口环境下使用计算下使用计算机机1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论1.1 操作系统的目标和作用v不断提高计算机资源利用率不断提高计算机资源利用率 计算机价格昂贵！从单个作业到批处理作业，从单道程序到多道程序，以及计算机价格昂贵！从单个作业到批处理作业，从单道程序到多道程序，以及SPOOLing，虚拟存储器和网络环境下允许所有网络用户访问文件系统和数，虚拟存储器和网络环境下允许所有网络用户访问文件系统和数据库系统据库系统v方便用户方便用户 改善用户上机、调试程序时的环境改善用户上机、调试程序时的环境v器件的不断更新换代器件的不断更新换代 微

23、电子技术的迅猛发展，推动着计算机器件的更新换代。如芯片从微电子技术的迅猛发展，推动着计算机器件的更新换代。如芯片从8 8位位1616位位 3232位位6464位。存储设备从磁盘位。存储设备从磁盘移动硬盘移动硬盘闪存盘闪存盘扫描仪等。扫描仪等。v计算机体系结构的不断发展计算机体系结构的不断发展 单处理机系统到多处理系统，支持网络的网络操作系统单处理机系统到多处理系统，支持网络的网络操作系统在出现在出现OSOS后的短短后的短短5050年中，操作系统取得了很大的发展。年中，操作系统取得了很大的发展。规模由原来的数十规模由原来的数十KBKB发展到如今的数千万行代码，可将发展到如今的数千万行代码，可将其

24、发展的主要动力归结为如下所述的四个方面：其发展的主要动力归结为如下所述的四个方面：操作系统的发展动力1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论1.1 操作系统的目标和作用v不断提高计算机资源利用率不断提高计算机资源利用率v方便用户方便用户v器件的不断更新换代器件的不断更新换代v计算机体系结构的不断发展计算机体系结构的不断发展操操作作系系统统操操作作系系统统操作系统的发展动力1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论作业P331.设计现代设计现代OS的主要目标是什么？的主要目标是什么？2.OS的作用可表现在哪几个方面？的作用可表现在哪几个方面？3.为什么说为什么说OS

25、实现了对计算机资源的抽象？实现了对计算机资源的抽象？补充：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及补充：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。用户之间的关系。1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论作业参考答案补充：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。补充：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用户答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用户提供良好的界面。操作系统与硬件密切相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与提供良

26、好的界面。操作系统与硬件密切相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用并提高了硬件资源的利用率。硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用并提高了硬件资源的利用率。操作系统是一种特殊的系统软件爱你，其他系统软件运行在操作系统的基础之上，可获得操作系统是一种特殊的系统软件爱你，其他系统软件运行在操作系统的基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。而一般操作系统提供的大量服务，也就是说操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其他系

27、统软件和应用软件，用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其他系统软件和应用软件，以使其工作更方便和高效。可见，硬件、操作系统、其他系统软件、应用程序和用户之间以使其工作更方便和高效。可见，硬件、操作系统、其他系统软件、应用程序和用户之间存在着下图所示的层次关系。存在着下图所示的层次关系。计算机硬件计算机硬件操作系统操作系统其他系统软件其他系统软件应用程序应用程序其他用户其他用户操作系统设计者操作系统设计者系统软件设计者系统软件设计者应用程序设计者应用程序设计者1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论The End 1/16/2023第一章第一章 操作系统引论操作系统引论