計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Operating System

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

OperatingSystem

主講人：張小旺

電話/p>

Email:zxw@

操作系統(tǒng)1

課程教材

■教材

張堯?qū)W等《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》（第3版）

清華大學(xué)出版社

■參考書目

1配套的《習(xí)題解答與實(shí)踐指導(dǎo)》

2陳向群等《操作系統(tǒng)教程》（第二版），北京

大學(xué)出版社

3...

操作系統(tǒng)2

I課程要求

總成績=30%X平時(shí)成績+70%X期末成績

1平時(shí)成績:考勤+平時(shí)作業(yè)+表現(xiàn)

2平時(shí)作業(yè)每3次課交一次，過期不算

3考勤隨機(jī)

■期末成績：閉卷

操作系統(tǒng)3

I課程主頁

http://www.is.pkiLedu.ee/~zxw/os.htm

操作系統(tǒng)4

I課程簡介

■緒論

■操作系統(tǒng)用戶界面

■進(jìn)程管理

-處理機(jī)調(diào)度

■存儲(chǔ)管理

■進(jìn)程與存儲(chǔ)管理示例

■Windows的進(jìn)程與內(nèi)存管理

操作系統(tǒng)5

課程簡介

文件系統(tǒng)

■設(shè)備管理

■Linux文件系統(tǒng)

Windows的設(shè)備管理和文件系統(tǒng)

操作系統(tǒng)6

操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)：

實(shí)踐性強(qiáng)（從實(shí)踐總結(jié)出原理）

涉及面廣（并行程序，性能問題，結(jié)構(gòu)問題,

程序方法論，軟件工程，等等）

錯(cuò)綜復(fù)雜：縱橫交叉

如何學(xué)好操作系統(tǒng)？

操作系統(tǒng)

注意學(xué)習(xí)方式的變化

教師只指出要點(diǎn)

要通過自學(xué)、研讀參考書掌握內(nèi)容

整理筆記相當(dāng)重要

不能只通過PowerPoint來復(fù)習(xí)課程

善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題

要努力尋求問題的答案

操作系統(tǒng)8

引言

1.操作系統(tǒng)的名稱

監(jiān)控(督)程序(系統(tǒng))(Monitor)

執(zhí)行系統(tǒng)(程序)(ExecutiveSystem(program))

控制系統(tǒng)(程序)(ControlSystemprogram))

管理程序(Supervisor,SupervisorySystem)

核心程序(Kernel)

操作系統(tǒng)(OperatingSystem)

操作系統(tǒng)9

操作系統(tǒng)做什么?

G

一)

操作系統(tǒng)10

＞用戶告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行hello程序

＞操作系統(tǒng)找到該程序，檢查其類型

＞檢查程序首部，找出正文和數(shù)據(jù)的地址

＞文件系統(tǒng)找到第一個(gè)磁盤塊

＞父進(jìn)程需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程，執(zhí)行hello程序

＞操作系統(tǒng)需要將執(zhí)行文件映射到進(jìn)程結(jié)構(gòu)

＞操作系統(tǒng)設(shè)置CPU上下文環(huán)境，并跳到程序開始處

＞程序的第一條指令執(zhí)行，失敗，缺頁中斷發(fā)生

＞操作系統(tǒng)分配一頁內(nèi)存，并將代碼從磁盤讀入，繼續(xù)執(zhí)行

＞更多的缺頁中斷，讀入更多的頁面

＞程序執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，在文件描述符中寫一字符串

操作系統(tǒng)11

＞操作系統(tǒng)檢查字符串的位置是否正確

＞操作系統(tǒng)找到字符串被送往的設(shè)備

＞設(shè)備是一個(gè)偽終端，由一個(gè)進(jìn)程控制

＞操作系統(tǒng)嚼字符串送給該進(jìn)程

＞該進(jìn)程告訴窗口系統(tǒng)它要顯示字符串

＞窗口系統(tǒng)確定這是一個(gè)合法的操作，然后將字符串轉(zhuǎn)換

成像素

＞窗口系統(tǒng)修像素寫入存儲(chǔ)映像區(qū)

＞視頻硬件修像素表示轉(zhuǎn)換成一組模擬信號(hào)控制顯示器

（重畫屏幕）

＞顯示器發(fā)射電子束

＞你在屏幕上看到helloworld

操作系統(tǒng)12

操作系統(tǒng)提供一系列服務(wù)：

多任務(wù)，內(nèi)存保護(hù)，內(nèi)存管理，

網(wǎng)絡(luò)，文件存取，設(shè)備控制，用戶界面

錯(cuò)誤檢測及恢復(fù)系統(tǒng)，硬件控制，安全

操作系統(tǒng)13

3.為什么學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？

?設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)或者修改現(xiàn)有的系統(tǒng)

存在人們意識(shí)不到的大量“操作系統(tǒng)”

嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedOS)

?加深對使用的OS的理解，有利于深入編程

用戶為了開發(fā)應(yīng)用程序必須與操作系統(tǒng)打交道

?編程時(shí)借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和算法

操作系統(tǒng)中所用的許多概念和技巧可以推廣應(yīng)

用到其他領(lǐng)域

?選擇購買操作系統(tǒng)

?我們并不總使用Win95/NT/2000/XP

操作系統(tǒng)14

?涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)的很多領(lǐng)域

□計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)/硬件

□軟件設(shè)計(jì)

□程序設(shè)計(jì)語言

□數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

□算法

□網(wǎng)絡(luò)

學(xué)習(xí)核心技術(shù)并能在其他地方應(yīng)用之

操作系統(tǒng)15

?思維方式的學(xué)習(xí)

?抽象

操作系統(tǒng)具有一種魔力（magic）

提供了無限的8〃s

無限的內(nèi)存

單一全球計(jì)算能力

等等

操作系統(tǒng)16

?大型、復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①性能與方便使用

②性能與簡單性

③硬件與軟件

折衷權(quán)衡

TradeOff

操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜的軟件成分

操作系統(tǒng)17

4.操作系統(tǒng)的工作

(1)程序的執(zhí)行

負(fù)責(zé)啟動(dòng)每個(gè)程序，以及結(jié)束程序的工作

(2)完成與硬件有關(guān)的工作

(3)完成與應(yīng)用無關(guān)的工作

易于使用，基本服務(wù)，統(tǒng)一性

(4)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率與安全問題

操作系統(tǒng)18

硬件相關(guān):

應(yīng)用程序

---------------虛機(jī)器界面

操作系統(tǒng)

---------------物理機(jī)器界面

硬件

假如沒有操作系統(tǒng)？怎樣將目標(biāo)代碼送給硬件？怎樣輸出打

印結(jié)果？

一人們?nèi)ΧM(jìn)制程序操作從二極發(fā)光管讀答案

操作系統(tǒng)19

硬件相關(guān)（續(xù)1）:

指實(shí)現(xiàn)代碼中包含存儲(chǔ)器的物理地址，包含

對設(shè)備接口寄存器和設(shè)備接口緩沖區(qū)的讀

■實(shí)現(xiàn)該工作的過程代碼和硬件因素密切相關(guān),

即需要設(shè)置與測試、使用物理地址、設(shè)備接

口寄存器等等

■硬件相關(guān)必然復(fù)雜繁瑣、代碼量大

■硬件相關(guān)的工作，其實(shí)現(xiàn)代碼不通用

操作系統(tǒng)20

硬件相關(guān)（續(xù)2）：

由于操作系統(tǒng)承擔(dān)了上述工作，在其

之上的各類程序就沒有必要直接同硬件打

交道了。硬件改變時(shí)，操作系統(tǒng)相應(yīng)變化

即可，其他的程序不用作出改變

硬件相關(guān)還表現(xiàn)在有關(guān)硬件的狀態(tài)必定

帶來對應(yīng)代碼的變化

操作系統(tǒng)21

與應(yīng)用無關(guān)：

是指這些工作是任何一個(gè)程序都需要的、最

基本的工作

它們具有共性，工作過程相同

與具體應(yīng)用無直接關(guān)系，即與用戶所關(guān)心的

應(yīng)用目標(biāo)無直接關(guān)系

操作系統(tǒng)22

基本目的

1.介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行環(huán)境

2.介紹操作系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.介紹操作系統(tǒng)的演化過程、發(fā)展研究動(dòng)向、新技

術(shù)以及新思想

4.介紹各種有代表性的、典型的操作系統(tǒng)實(shí)例

5,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的基本能力，培養(yǎng)

創(chuàng)造型人才

操作系統(tǒng)23

學(xué)習(xí)收獲

1.使學(xué)生對操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行

環(huán)境有深入的認(rèn)識(shí)，對操作系統(tǒng)這一課程有比較全

面的把握

2.使學(xué)生深入到操作系統(tǒng)內(nèi)部，理解并掌握操作系

統(tǒng)的基本原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.使學(xué)生了解操作系統(tǒng)的演化過程、發(fā)展研究動(dòng)向、

新技術(shù)以及新思想，使學(xué)生具有透過變化看趨勢、

透過技術(shù)抓原理、把握學(xué)科發(fā)展脈搏的基本素質(zhì)，

為其今后在相關(guān)領(lǐng)域開展工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

操作系統(tǒng)24

第1章引論

操作系統(tǒng)25

1.1操作系統(tǒng)的定義與作用

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操作系統(tǒng)28

操作系統(tǒng)29

操作系統(tǒng)30

操作系統(tǒng)31

操作系統(tǒng)32

■提rWj效率

■擴(kuò)展功能

■方便用戶。

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操作系統(tǒng)34

操作系統(tǒng)35

操作系統(tǒng)36

操作系統(tǒng)37

操作系統(tǒng)38

1.2操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展

操作系統(tǒng)39

⑴手工操作階段

操作系統(tǒng)40

操作系統(tǒng)41

⑵監(jiān)控程序階段

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早期脫機(jī)批處理模型

操作系統(tǒng)44

監(jiān)督程序

標(biāo)準(zhǔn)輸入程序編譯程序裝配程序I/O處理程序監(jiān)

督

轉(zhuǎn)

程

到輸入作業(yè)用戶程序I

序

下調(diào)用一些子程序

編譯后的用戶管

一

理

作作業(yè)程序

下

業(yè)

的

輸

入

裝配好的用戶作業(yè)程序解

題

I過

執(zhí)行

I程

執(zhí)行結(jié)果一一

輸出結(jié)果

操作系統(tǒng)45

操作系統(tǒng)46

⑶執(zhí)行系統(tǒng)階段

操作系統(tǒng)47

程

口

sABA口B

王

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出

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結(jié)

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輸

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監(jiān)

程運(yùn)行處理輸入哪運(yùn)行處理操作

輸

輸

出

A瓶

目程序A

運(yùn)行處理輸出

程序B