第1章 操作系統(tǒng)引論

計算機操作系統(tǒng)創(chuàng)意韋婷B5-105weiting623@163.com你是否知道，程序到底是如何在計算機上運行？Asyouwill如果你真正掌握了操作系統(tǒng)，學操作系統(tǒng)有用嗎？不懂操作系統(tǒng)是否能編程序？《編譯原理》Coding~怎樣運行？編程編譯運行計算機程序是怎樣運行的？程序到結果的演變什么是操作系統(tǒng)OperatingSystems計算機里面的一切事情均由OperatingSystems來掌握什么是操作系統(tǒng)OperatingSystems魔幻家管理者有效！公平！操作系統(tǒng)管理什么？創(chuàng)意處理機管理制作圖片存儲管理制作動畫設備管理制作聲音文件管理編制程序用戶接口顯示器鍵盤CD-ROM外存儲器音響設備鼠標內(nèi)存儲器中央處理器如何學習操作系統(tǒng)1不精確，具有相對性2是對人類活動觀察的導出3主觀能動性起關鍵作用計算機的根本特征：人類發(fā)明的只要對人類生活仔細觀察，就很容易理解OS的原理

《計算機操作系統(tǒng)》

郁紅英李春強編著清華大學出版社教材參考書

《計算機操作系統(tǒng)》

湯子瀛等編著西安電子科技大學出版社

《現(xiàn)代操作系統(tǒng)》（ModernOperatingSystems）（第3版）

AndrewS.Tanenbaum

著陳向群等譯機械工業(yè)出版社《計算機操作系統(tǒng)》課程安排第1章操作系統(tǒng)引論第2章進程與線程

第3章進程同步與通訊第4章調(diào)度與死鎖第5章存儲管理第6章虛擬存儲管理第7章設備管理第8章文件管理

48學時上課

16學時上機實驗

課時安排

30%平時成績

70%期末考試

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密碼：we第一章操作系統(tǒng)引論●操作系統(tǒng)的定義--------------操作系統(tǒng)是什么？●操作系統(tǒng)的形成--------------為什么要操作系統(tǒng)？●操作系統(tǒng)的特征--------------操作系統(tǒng)怎么樣？●操作系統(tǒng)的功能--------------操作系統(tǒng)能干什么？●操作系統(tǒng)的分類--------------操作系統(tǒng)有哪些？本章要點操作系統(tǒng)的引入從資源管理的角度1.1操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)的引入從應用的角度應用↑→功能↑→硬件結構↑→方便↑→軟件復雜性↑→人工無法控制由誰控制系統(tǒng)的工作流程？1.1操作系統(tǒng)的定義引入操作系統(tǒng)資源管理的觀點用戶的觀點●操作系統(tǒng)是控制和管理計算機的軟、硬件資源，合理地組織計算機的工作流程，以方便用戶使用的程序的集合。本質(zhì)312●操作系統(tǒng)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的第一次擴充。機器擴充的觀點1.1操作系統(tǒng)的定義1946年第一代計算機上沒有操作系統(tǒng)1958年第二代計算機上有了監(jiān)控系統(tǒng)1964年第三代計算機上操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展1974年第四代計算機操作系統(tǒng)向多元化方向發(fā)展

Development1.2操作系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展在第一代計算機上沒有操作系統(tǒng)，

對計算機的操作完全是人工操作方式這種人工操作方式有兩個缺點：用戶完全獨占計算機。

即，計算機的全部資源只供一個用戶使用。計算機等待人工操作。

當用戶操作時計算機要等待，CPU空閑。人工操作第一代計算機：沒有操作系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)●晶體管的發(fā)明極大改變了計算機的運行狀況●計算機主要用于科學和工程計算●出現(xiàn)了匯編語言和高級語言（如：FORTRAN語言）●

從一個作業(yè)到下一個作業(yè)運行的自動轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)對作業(yè)的處理成批進行：單道批處理系統(tǒng)（SimpleBatchSystem）第二代計算機：有監(jiān)控系統(tǒng)脫機輸入/輸出技術●輸入/輸出機：輸入程序和數(shù)據(jù)●主機：運行程序，實施數(shù)值運算

●輸入/輸出工作在脫離主機的情況之下進行，故稱為脫機輸入/輸出（OffLineI/O）●監(jiān)控系統(tǒng)：主機上用來控制作業(yè)讀寫和運行的程序?！癖O(jiān)控系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的雛形第二代計算機：有監(jiān)控系統(tǒng)脫機輸入/輸出技術

脫機輸入/輸出的優(yōu)點：

減少了CPU的空閑時間提高了輸入輸出的速度第二代計算機：有監(jiān)控系統(tǒng)主要用于：科學運算、商用數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，性能價格比極大提高問題：相對于CPU來說，I/O設備速度太慢解決辦法：多道程序設計——多個程序同時放入內(nèi)存，使它們共享系統(tǒng)資源第三代計算機：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展單道程序運行情況多道程序運行情況多道程序設計第三代計算機：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展優(yōu)點：提高CPU利用率提高內(nèi)存和I/O設備利用率增加系統(tǒng)吞吐量特點：多道性

宏觀上并行微觀上串行第三代計算機：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展多道批處理系統(tǒng)SPOOLing技術（假脫機技術）不再需要一臺專門機器作為輸入/輸出機利用多道中的其中一道程序，模擬脫機輸入輸出時的輸入機的功能。再利用多道中的其中一道程序，模擬脫機輸入輸出時的輸出機的功能。第三代計算機：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展SPOOLing技術一臺計算機連接多個帶顯示器和鍵盤的終端每個用戶一個終端，共享主機的資源CPU分時為多個用戶服務第三代計算機：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展分時系統(tǒng)小型機的崛起著名的操作系統(tǒng)UNIX的誕生，

并主導了小型機、工作站的市場多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)的出現(xiàn)，

標志著操作系統(tǒng)的形成第三代計算機：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展第四代計算機：操作系統(tǒng)向多元化發(fā)展大規(guī)模集成電路操作系統(tǒng)向微型化、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展微軟MS-DOS操作系統(tǒng)

UNIX系統(tǒng)虛擬存儲管理技術出現(xiàn)，改進了內(nèi)存管理網(wǎng)絡操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)第四代計算機：操作系統(tǒng)向多元化發(fā)展1.3操作系統(tǒng)的特征又稱隨機性，系統(tǒng)中各種事件的發(fā)生順序是不確定的。不確定并發(fā)兩個或兩個以上的事物在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生共享軟、硬件資源供在其上運行的多個程序共同享用

●互斥共享——某時間內(nèi)只允許一個程序訪問，該程序訪問完了，別人才可訪問。如：打印機

●同時訪問——某時間段內(nèi)，允許多個程序同時訪問。如：磁盤。虛擬通過某種技術手段把一個物理上的實體，變成多個邏輯上的對應物。

如：虛擬處理機、虛擬存儲器、虛擬設備操作系統(tǒng)的功能創(chuàng)意處理機管理制作圖片存儲管理制作動畫設備管理制作聲音文件管理編制程序用戶接口顯示器鍵盤CD-ROM外存儲器音響設備鼠標內(nèi)存儲器中央處理器●對處理機的分配和運行實施有效管理。●在多道程序環(huán)境下，處理機的分配和運行以進程為單位，因此對處理機的管理即對進程的管理?！?/p>

任務●進程控制●進程同步●進程通信●進程調(diào)度●

功能制作圖片進程管理●方便用戶使用內(nèi)存●提高內(nèi)存的利用率●從邏輯上擴充內(nèi)存●

任務●內(nèi)存分配●地址映射●內(nèi)存保護●內(nèi)存擴充●

功能創(chuàng)意存儲管理制作動畫設備管理●完成用戶程序請求的I/O操作，為用戶程序分配I/O設備●提高外部設備的利用●盡可能地提高輸入/輸出的速度●方便用戶使用外部設備●

任務●設備分配●設備控制●設備無關性●

功能●大量的信息以文件的形式放在外存，對信息的管理也就是對文件的管理

●

任務制作聲音●文件存儲空間的管理●目錄管理●文件的讀、寫管理●文件的存取控制●

功能文件管理編制程序操作系統(tǒng)接口●聯(lián)機命令接口●脫機命令接口●圖形用戶界面（命令接口的改版）●

命令接口●

程序接口●也稱系統(tǒng)調(diào)用1.5操作系統(tǒng)類型成熟的發(fā)展中的●批處理系統(tǒng)●分時系統(tǒng)●實時系統(tǒng)●微機操作系統(tǒng)●多處理機操作系統(tǒng)

●網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

●分布式操作系統(tǒng)DevelopingDeveloped●嵌入式操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)單道●內(nèi)存中僅放一道作業(yè)●作業(yè)的完成順序與進駐內(nèi)存的順序相關●自動性多道●內(nèi)存中放多道作業(yè)●作業(yè)的完成順序與進駐內(nèi)存的順序

無嚴格對應關系●調(diào)度性●資源利用率高●系統(tǒng)吞吐量大●

優(yōu)點●平均周轉(zhuǎn)時間長●無交互能力●

缺點批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點關鍵問題如何使用戶與自己的作業(yè)交互●及時接收●及時處理分時系統(tǒng)允許多個終端用戶同時使用計算機，在這樣的系統(tǒng)中，用戶感覺不到其他用戶的存在，好象獨占計算機一樣。類型●單道分時系統(tǒng)●具有前后臺的分時系統(tǒng)●多道分時系統(tǒng)

特征●多路性●獨占性●交互性●及時性分時系統(tǒng)具體的操作系統(tǒng)通常結合了

批處理能力和分時能力前臺：分時為多終端服務后臺：批處理與批處理系統(tǒng)的差別所有用戶通過聯(lián)機終端直接與計算機交互類型●實時控制系統(tǒng)●實時信息處理系統(tǒng)特殊要求●高可靠性●過載保護●對截止時間的要求

對外部輸入的信息，實時系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢并作出反應。實時系統(tǒng)特征對外部輸入的信息，實時系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢并作出反應。實時系統(tǒng)●多路性●獨立性●及時性●交互性●可靠性●CP/M單用戶單任務8位機OS●MS-DOS

單用戶單任務16位機上的標準OS●OS/2

單用戶多任務虛擬存儲管理●

UNIX多用戶多任務分時OS良好的可移植性●Linux多任務32位OS與UNIX兼容自由性和開放性

●Windows

圖形用戶界面微機操作系統(tǒng)●增加系統(tǒng)吞吐量●節(jié)省投資

●提高系統(tǒng)可靠性●

引入原因●非對稱多處理模式——主-從模式●對稱多處理模式——獨立管理模式●

多處理機OS類型多處理機操作系統(tǒng)●客戶/服務器模式——Client/server●對等