《操作系統(tǒng)原理》 第一章 導(dǎo)論課件

1、操作系統(tǒng)原理第一章導(dǎo)論主講教師：史廣順 gsshigsshi11內(nèi)容提要教學(xué)內(nèi)容與課程建設(shè)目標(biāo)實(shí)施過程與學(xué)習(xí)方式方法操作系統(tǒng)基本概念介紹基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)充與軟工規(guī)范內(nèi)容提要2版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處教學(xué)模式探討 只講授原理，輔以少量例子不涉及完整的OS實(shí)例分析和動(dòng)手實(shí)踐入門級(jí)學(xué)習(xí)，不適合重點(diǎn)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)講授原理，輔以完整的操作系統(tǒng)實(shí)習(xí)Unix實(shí)例、Linux實(shí)例、Windows實(shí)例學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)工作量大、但是學(xué)習(xí)效果好本門課程的教學(xué)模式原理講授與實(shí)踐（30），真實(shí)OS案例分析（30），動(dòng)手實(shí)踐（40）比較辛苦、但是比較滿足的學(xué)習(xí)過程課程導(dǎo)論3版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處教學(xué)目的 奠定計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)的目標(biāo)

2、了解操作系統(tǒng)概念和結(jié)構(gòu)掌握操作系統(tǒng)相關(guān)算法和技術(shù) 提升計(jì)算機(jī)專業(yè)動(dòng)手能力的目標(biāo)熟悉操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用、管理方法綜合程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、計(jì)算機(jī)原理等知識(shí)奠定長(zhǎng)遠(yuǎn)專業(yè)發(fā)展的目標(biāo)塑造創(chuàng)造性思維、建立完整知識(shí)體系結(jié)構(gòu)開拓專業(yè)性視野、明確未來專業(yè)發(fā)展方向課程導(dǎo)論4版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處教學(xué)用書核心教材現(xiàn)代操作系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，Tanenbaum著，中譯本參考書目操作系統(tǒng)：設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，電子工業(yè)出版社，中譯本操作系統(tǒng)內(nèi)核與設(shè)計(jì)原理，電子工業(yè)出版社，William Stallings著，英文原版Windows操作系統(tǒng)原理，機(jī)械工業(yè)出版社，陳向群著課程導(dǎo)論5版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處其他教學(xué)用書

3、操作系統(tǒng)教程 王素華 人民郵電出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程 張堯?qū)W史美林 清華大學(xué)出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程周長(zhǎng)林 左萬歷 高等教育出版社操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 屠立德 屠祁 清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)教程 孟慶昌 西安電子科大出版社計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 湯子瀛等 西安電子科大出版社操作系統(tǒng)原理DOS篇 張昆蒼 清華大學(xué)出版社操作系統(tǒng)教程 孫鐘秀主編 高等教育出版社操作系統(tǒng)原理技術(shù)與編程蔣靜 徐志偉機(jī)械工業(yè)出版社Operating System Concept Abrahan Silberschatz,etcApplied Operating System ConceptAbrahan Silberschatz,etc

4、 課程導(dǎo)論6版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處國(guó)內(nèi)外OS教材使用情況調(diào)查范圍2005年7月，美、歐、亞、大洋州及中國(guó)的共計(jì)35所大學(xué)教材使用情況一覽Operating System Concept，27家Morden Operating System，15家操作系統(tǒng)：設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，8家操作系統(tǒng)：內(nèi)核與設(shè)計(jì)原理，19家課程導(dǎo)論7版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處Windows 2K/XP結(jié)構(gòu)圖課程導(dǎo)論10版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處Minux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖磁盤任務(wù)終端任務(wù)時(shí)鐘任務(wù)系統(tǒng)任務(wù)以太網(wǎng)任務(wù)內(nèi)存管理器文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器Init進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程第一層第二層第三層第四層I/O任務(wù)服務(wù)器進(jìn)程用戶進(jìn)程系統(tǒng)核

5、心進(jìn)程管理課程導(dǎo)論11版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處OS原理講授內(nèi)容分布操作系統(tǒng)發(fā)展綜述與硬件相關(guān)環(huán)境（1.5周）了解OS的演變歷程，掌握完整的知識(shí)脈絡(luò)了解OS與軟件和硬件的關(guān)系，樹立正確的理念進(jìn)程管理（3周）進(jìn)程的概念進(jìn)程的管理與調(diào)度進(jìn)程間的通信共享與互斥 I/O設(shè)備的管理（1.5周）設(shè)備控制器與DMA：硬件原理I/O設(shè)備管理軟件的作用與設(shè)計(jì)方法資源死鎖問題的檢測(cè)、預(yù)防、避免、恢復(fù)課程導(dǎo)論12版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處20032004學(xué)年最終成績(jī) 90100分8人，最高分92分 8090分 20人 7080分 36人 6070分 20人 60分以下2人課程導(dǎo)論16版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處200420

6、05學(xué)年最終成績(jī) 90100分18人，最高分100分 8090分 30人 7080分 48人 6070分 42人 60分以下5人課程導(dǎo)論17版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處學(xué)習(xí)方式與方法 學(xué)習(xí)理念孔子大學(xué)：格物而知至， 學(xué)習(xí)方法荀子勸學(xué)：假輿馬者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而絕江河；君子生非異也，善假于物也 學(xué)習(xí)技巧王符贊學(xué)：工欲善其事，必先利其器；士欲宣其義，必先讀其書課程導(dǎo)論18版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處學(xué)習(xí)方式與方法 比較學(xué)習(xí)法不同設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)方法之間的差別 瀑布式跟蹤學(xué)習(xí)法順藤摸瓜、追本求源 實(shí)踐式學(xué)習(xí)法腦過千遍不如手過一遍，坐著想不如動(dòng)手實(shí)踐課程導(dǎo)論19版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處

7、操作系統(tǒng)的作用課程導(dǎo)論OS硬件 硬件抽象，屏蔽底層硬件差異 應(yīng)用集成，提供通用方法工具 高級(jí)管理，維護(hù)環(huán)境穩(wěn)定安全23版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處操作系統(tǒng)的作用課程導(dǎo)論最專業(yè)的底層設(shè)計(jì)人員絕大多數(shù)從業(yè)人員24版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處操作系統(tǒng)發(fā)展歷程簡(jiǎn)介 操作系統(tǒng)出現(xiàn)與發(fā)展的本質(zhì)目的充分利用硬件，提供更好的服務(wù) 基本的硬件發(fā)展歷程大型機(jī)時(shí)代PC機(jī)時(shí)代后PC時(shí)代 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史階段共分為五個(gè)階段課程導(dǎo)論25版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處石器時(shí)代：奇跡和災(zāi)難并存 時(shí)代環(huán)境：硬件昂貴、人工便宜大型機(jī)時(shí)代：19481970年 主要特點(diǎn)：極其復(fù)雜，缺少人機(jī)交互控制臺(tái)：一次允許一個(gè)用戶使用批處理：裝入程序運(yùn)行打印

8、輸出數(shù)據(jù)通道與中斷：I/O與計(jì)算重疊多道程序設(shè)計(jì)：存儲(chǔ)保護(hù)技術(shù)的出現(xiàn) 重大失?。篛S與計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的危機(jī)MULTICS系統(tǒng)：1963年開始研發(fā)，拖延至1969年發(fā)布IBM OS/360系統(tǒng)：發(fā)布時(shí)就帶著已知的1000多個(gè)Bug課程導(dǎo)論26版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處早期的批處理系統(tǒng)課程導(dǎo)論卡片早期批處理系統(tǒng)IBM1401IBM7094IBM1401輸入磁帶磁帶機(jī)卡片閱讀機(jī)輸出磁帶打印機(jī)27版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處分時(shí)操作：充分利用硬件資源課程導(dǎo)論主機(jī)終端28版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處大型機(jī)OS：恐怖的軟件怪獸課程導(dǎo)論29版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處工業(yè)時(shí)代：新紀(jì)元的開始 時(shí)代環(huán)境：硬件便宜、人工昂貴提

9、倡人機(jī)交互與服務(wù)：19701985年 主要特點(diǎn)：加強(qiáng)人機(jī)交互，保證系統(tǒng)性能分時(shí)交互概念：虛擬和分布的概念出現(xiàn)用戶使用體驗(yàn)：提供更強(qiáng)大的用戶操作能力系統(tǒng)性能危機(jī)：如何保證穩(wěn)定的系統(tǒng)性能 甜蜜歲月：Unix、Minux、Linux的起源Unix系統(tǒng)：貝爾實(shí)驗(yàn)室，游戲迷在DEC PDP-7上的杰作Ken Thompson,Dennis Ritchie：1983圖靈獎(jiǎng)，1999美國(guó)國(guó)家技術(shù)金獎(jiǎng)?wù)n程導(dǎo)論30版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處現(xiàn)代OS基礎(chǔ)：玩出來的精彩課程導(dǎo)論31版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處夢(mèng)想時(shí)代：超越有限、飛向無限 時(shí)代環(huán)境：移動(dòng)計(jì)算、無線計(jì)算、嵌入式計(jì)算后PC時(shí)代：1995現(xiàn)在 主要特點(diǎn)：小型、移

10、動(dòng)、便捷、有限能力移動(dòng)計(jì)算的新潮：PDA、智能手機(jī)、高性能筆記本電腦工業(yè)智能化的趨勢(shì)：形形色色的嵌入式系統(tǒng)科技對(duì)世界的概念：超小型計(jì)算工具（安全、國(guó)防） 科技締造文明：沒有想不到，只有做不到智能化的生活環(huán)境：集頂盒、無線通信網(wǎng)絡(luò)更先進(jìn)的生產(chǎn)工具：機(jī)器人技術(shù)的蓬勃發(fā)展更無限的發(fā)展空間：信息時(shí)代的終極魅力課程導(dǎo)論34版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用課程導(dǎo)論智能卡移動(dòng)通信計(jì)算機(jī)外設(shè)機(jī)頂盒零售設(shè)備印刷機(jī)復(fù)印機(jī)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器電話交換設(shè)備35版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處內(nèi)容提要教學(xué)內(nèi)容與課程建設(shè)目標(biāo)實(shí)施過程與學(xué)習(xí)方式方法操作系統(tǒng)基本概念介紹基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)充與軟工規(guī)范內(nèi)容提要36版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處編程基

11、本功 問題1X = 1;(X+) + (+X) = ?答案：4課程導(dǎo)論37版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處編程基本功 問題2unsigned short usTmp;for(usTmp = 10000; usTmp = 0; usTmp-)課程導(dǎo)論38版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處編程基本功 問題3int a,b,c;short l,m,k;請(qǐng)問，這樣的變量命名有什么問題？int iTmp1,iTmp2,iTmp3;short shTmp1,shTmp2,shTmp3;課程導(dǎo)論39版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處軟件工程基本功 頭文件如何定義？ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何定義？ 函數(shù)接口如何定義？ 內(nèi)存管理如何控制？ 核心算法如

12、何評(píng)測(cè)？ 代碼可讀性如何保證？課程導(dǎo)論40版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處課堂討論：Hello World課程導(dǎo)論 #include int main(int argc, char *argv) puts(hello world); return 0; 41版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處操作系統(tǒng)的處理過程課程導(dǎo)論 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(yè)

13、中斷發(fā)生 操作系統(tǒng)分配一頁(yè)內(nèi)存，并將代碼從磁盤讀入，繼續(xù)執(zhí)行 更多的缺頁(yè)中斷，讀入更多的頁(yè)面42版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處操作系統(tǒng)的處理過程(Con.)課程導(dǎo)論 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)將字符串送給該進(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)確定操作合法，然后將字符串轉(zhuǎn)換成像素 窗口系統(tǒng)將像素寫入存儲(chǔ)映像區(qū) 視頻硬件將像素表示轉(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hello world 程序執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，在文件描述符中寫一字符串43版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處課堂小論文設(shè)計(jì) 題目選擇在候選題目?jī)?nèi)自由選擇，獨(dú)立完成 論文要求需要參考文獻(xiàn)，需要完整論文結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度不超過4頁(yè)Word穩(wěn)定 期限2006年1月1日前課程導(dǎo)論44版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處課堂小論文選題（草稿）課程導(dǎo)論TLBRAIDCache自旋鎖微內(nèi)核引導(dǎo)程序單調(diào)速率伙伴系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接高速緩存優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)可再入程序時(shí)鐘的作用磁盤空間管理邏輯I/O與物理I/O消