11什么是操作系统.ppt

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1、计算机操作系统主讲老师：左新娥Email：计算机与通信学院一、为什么要学习操作系统一、为什么要学习操作系统 使用计算机的需要；使用计算机的需要；开发大型应用软件的需要；开发大型应用软件的需要；支持开发外围设备驱动程序的需要；支持开发外围设备驱动程序的需要；操作系统研究的需要；操作系统研究的需要；关于课程说明关于课程说明关于课程说明关于课程说明简要归结为：简要归结为：C和 pascal 语言数据结构计算机导论微机原理汇编语言电子技术计算机通信计算机网络数据库及语言软件工程(信息系统分析)人工智能编译原理OS系统开发计算机应用二二、操操作作系系统统是是一一门门专专业业基基础础课课，其其后后续续课课

2、程程为为计计算算机机网网络络、通通信信、数数据据库库系系统统、信信息息系系统统管管理理等课程。等课程。三、教学目的三、教学目的 掌握操作系统概念；掌握操作系统概念；了解操作系统结构；了解操作系统结构；熟悉操作系统的一些算法和术语；熟悉操作系统的一些算法和术语；为其他课程学习提供知识保障；为其他课程学习提供知识保障；为高级程序设计和操作系统使用、管理、开为高级程序设计和操作系统使用、管理、开发打基础；发打基础；锻炼思维，培养编程能力。锻炼思维，培养编程能力。四、教学方法四、教学方法1.1.以讲授为主，主要采用多媒体教学方法以讲授为主，主要采用多媒体教学方法。(46(46课时课时)2.2.结合上机

3、，熟悉结合上机，熟悉LinuxLinux使用，使用，同时将本课程讲同时将本课程讲授到的一些授到的一些内容内容，通过编程，模拟实现。，通过编程，模拟实现。(1010课时课时)3.3.每章讲完之后，每章讲完之后，给出一些作业，给出一些作业，并作业并作业做做有选有选择性的讲择性的讲解解。五、参考书目五、参考书目汤子赢、哲凤屏汤子赢、哲凤屏.计算机操作系统计算机操作系统(修订版修订版).).西安电子科技西安电子科技大学出版社大学出版社,2002.,2002.胡志刚等胡志刚等.计算机操作系统计算机操作系统.长沙：中南大学出版社长沙：中南大学出版社.2005.2005，8.8.孙钟秀孙钟秀.操作系统（第四

4、版）操作系统（第四版）.高等教学出版社高等教学出版社,2008.4,2008.4陈向群陈向群 杨芙清杨芙清.操作系统教程操作系统教程.北京大学出版社北京大学出版社,2004,7.,2004,7.TanenbaumTanenbaum译著译著.现代操作系统（第现代操作系统（第2 2版）版）.机械工业出版社机械工业出版社2005,6.2005,6.莱昂氏莱昂氏UNIXUNIX源代码分析，源代码分析，John Lions(John Lions(澳澳)著著,尤晋译，机械尤晋译，机械工业出版社工业出版社；MinixMinix或或LinuxLinux源代码，源代码，http:/lxr.linux.no/so

5、urce/http:/lxr.linux.no/source/.六、考核方法：六、考核方法：最后成绩最后成绩=平时成绩平时成绩*10%+10%+实验成绩实验成绩*20%+20%+期末考试期末考试(闭卷闭卷)*70%)*70%。第1章 绪论主要内容：1.1.操作系统概念操作系统概念2.2.操作系统类型及特征操作系统类型及特征重点与难点：操作系统概念、类型操作系统概念、类型 1.1 1.1 什么是操作系统什么是操作系统1 1）操作系统定义：）操作系统定义：定义定义1.1.是软硬资源的控制中心是软硬资源的控制中心,它以尽量合理有效的它以尽量合理有效的方法组织单个或多个用户（进程）共享计算机的各方法组

6、织单个或多个用户（进程）共享计算机的各种资源并提供使用接口。种资源并提供使用接口。定义定义2.2.是是控制和管理计算机控制和管理计算机系统系统硬件和软件资源、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合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算使用计算机系统机系统的程序集合的程序集合。2 2）是一种软件，属于系统软件，但又不同于其他系统软）是一种软件，属于系统软件，但又不同于其他系统软件：件：u从用户角度看：操作系统是计算机的硬件扩充，使从用户角度看：操作系统是计算机的硬件扩充，使计算机功能更强大。计算机功能更强大。u从人机交互的方式看：是用户与机器的接口。操作从人机交互的方式看：是

7、用户与机器的接口。操作系统必须提供友好的用户界面。系统必须提供友好的用户界面。u从管理者角度看：是管理资源的程序扩充。从管理者角度看：是管理资源的程序扩充。3 3）操作系统的目的：方便用户）操作系统的目的：方便用户,提高资源利用程度。提高资源利用程度。4 4）操作系统的深入理解：操作系统是特殊子程序，操作）操作系统的深入理解：操作系统是特殊子程序，操作系统是资源管理者，操作系统组织用户（进程）使用计系统是资源管理者，操作系统组织用户（进程）使用计算机。算机。1.1.1 计算机系统层次计算机系统层次 划分为四个层次：划分为四个层次：划分为四个层次：划分为四个层次：机器层、操作系统层机器层、操作系

8、统层、系统层、应用层、系统层、应用层图1 计算机组成图OSDOS.UNIX.应用程序裸机(硬件)物理设备微程序机器语言O.S.命令解释器编译编辑银行系统，飞机订票机器层层系统软件应用程序存在两种子程序：存在两种子程序：1 1）普通的子程序；）普通的子程序；2 2）放在内核的子程序（系统调用），涉及共享资源的）放在内核的子程序（系统调用），涉及共享资源的访问。访问。相同点：相同点：公共子程序，不需要重复编写，可直接调用。公共子程序，不需要重复编写，可直接调用。不同点：不同点：(1)(1)普通的子程序：放在用户层的程序库；普通的子程序：放在用户层的程序库；(2)(2)系统调用：在内核中，可执行特权

9、指令；系统调用：在内核中，可执行特权指令；1.1.2 1.1.2 操作系统是特殊子程序操作系统是特殊子程序1.1.3 1.1.3 操作系统是资源管理者操作系统是资源管理者n 必须提供资源分配和使用机制必须提供资源分配和使用机制n 必须允许多用户（进程）同时使用计算机，以便让必须允许多用户（进程）同时使用计算机，以便让不同的资源由不同的用户（进程）尽可能地同时使用，不同的资源由不同的用户（进程）尽可能地同时使用，减少资源的闲置时间。减少资源的闲置时间。n为了充分利用各种资源，需要研究每种资源的特点。为了充分利用各种资源，需要研究每种资源的特点。资源管理包含两种资源共享使用的方法资源管理包含两种资

10、源共享使用的方法：时时分分：所所谓谓时时分分就就是是说说由由多多个个用用户户（进进程程）分分时地使用该资源。时地使用该资源。主要设备：主要设备：处理机、处理机、I IO O控制器、网卡。控制器、网卡。空空分分：是是针针对对存存储储资资源源而而言言，存存储储资资源源的的空空间间可以被多个用户（进程）共同以分割的方式占用。可以被多个用户（进程）共同以分割的方式占用。主要设备：主要设备：内存储器、外存储器。内存储器、外存储器。时分共享两种不同的使用方法时分共享两种不同的使用方法 独占式共享使用独占式共享使用。指多用户（进程）分时使用，独占则表示某用户（进指多用户（进程）分时使用，独占则表示某用户（进

11、程）占用该资源后，执行了对资源的多个操作，使用程）占用该资源后，执行了对资源的多个操作，使用了一个完整的周期。了一个完整的周期。例如：例如：打印机。打印机。分时式共享使用。分时式共享使用。指用户（进程）占用该资源无需使用一个逻辑上的完指用户（进程）占用该资源无需使用一个逻辑上的完整周期。整周期。例如：例如：1 1）处理机的使用，）处理机的使用，2 2）对磁盘的）对磁盘的I I0 0访问。访问。1.1.4 1.1.4 组织用户使用计算机组织用户使用计算机 为了能让程序执行需要操作系统做下列：为了能让程序执行需要操作系统做下列：1 1）由操作系统给程序及程序数据安排存放空间；）由操作系统给程序及程

12、序数据安排存放空间；2 2）为了能提高资源利用率，增加并发度，还必须能让）为了能提高资源利用率，增加并发度，还必须能让多个用户程序能分时占用处理机；多个用户程序能分时占用处理机；3 3）要能够让一个程序还没运行完成就让另一个程序占）要能够让一个程序还没运行完成就让另一个程序占用用CPUCPU运行，就必须保存上一个程序的运行现场。因此运行，就必须保存上一个程序的运行现场。因此必须要对实现程序执行过程进行描述和控制。必须要对实现程序执行过程进行描述和控制。另外操作系统还需要有下列功能：另外操作系统还需要有下列功能：操作系统提供程序运行的进程机制。操作系统提供程序运行的进程机制。操作系统提供进程创建

13、和结束的系统调用接口。操作系统提供进程创建和结束的系统调用接口。系统初始化后，创建第一个用户进程。这个用系统初始化后，创建第一个用户进程。这个用户进程一般运行命令解释程序户进程一般运行命令解释程序(explorer.exeexplorer.exe)。1.1.5 1.1.5 操作系统的设计目标操作系统的设计目标(1)(1)方方便性便性(2)(2)有效性有效性 有效地管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计有效地管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程，提高系统工作效率。算机的工作流程，提高系统工作效率。(3)(3)可扩充性可扩充性 为满足计算机硬件与体系结构的发展以及应用不断为满足计算

14、机硬件与体系结构的发展以及应用不断扩大的要求，操作系统应能方便地扩展新的功能。扩大的要求，操作系统应能方便地扩展新的功能。(4)(4)开放性。开放性。开放性指的是产品和技术之间相互连接和协作的能开放性指的是产品和技术之间相互连接和协作的能力。力。1.1.6 1.1.6 操作系统的作用操作系统的作用 1.操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口 (1)命令接口。可通过键盘输入联机命令直接操纵计算机系统。命令接口。可通过键盘输入联机命令直接操纵计算机系统。(2)程序接口。可在应用程序中通过系统调用来使用计算机。程序接口。可在应用程序中通过系统调用来使用计算机

15、。(3)图形用户接口。通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系图形用户接口。通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。统和运行自己的程序。2.操作系统是计算机系统资源的管理者操作系统是计算机系统资源的管理者3.操作系统扩充了机器功能操作系统扩充了机器功能 4.操作系统合理组织工作流程操作系统合理组织工作流程2、存储管理：、存储管理：内存分配与回收、内存保护、内存分配与回收、内存保护、地址映射、内存扩充地址映射、内存扩充1、处理机管理：、处理机管理：进程控制、进程控制、进程调度、进程调度、进程同步、进程通信进程同步、进程通信3、设备管理：、设备管理：缓冲管理、设备分配与回收、缓冲管理、设备分配与回收、设备处理、设备独立性和虚拟设备设备处理、设备独立性和虚拟设备4、文件管理：、文件管理：外存管理、目录管理、文件操作外存管理、目录管理、文件操作1.1.7 1.1.7 操作系统的功能操作系统的功能