操作系統(tǒng)-fs ch課件os class0new

第 零 章：講在課程之前的話

操作系統(tǒng)OperatingSystem房 勝InstituteofComputerScience&Engineering

ShandongUniversityofscience&TechnologySep.2015主講教師：房勝Email:辦公室：J13－306手機(jī)：大綱從名稱演變看操作系統(tǒng)從HelloWorld看操作系統(tǒng)為什么學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能學(xué)習(xí)方式的改變本課程的內(nèi)容、方法等介紹一.從操作系統(tǒng)的名稱看操作系統(tǒng)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）(ControlSystem(program))管理程序(Supervisor,SupervisorySystem)核心程序(Kernel)操作系統(tǒng)（大陸）、作業(yè)系統(tǒng)(港澳臺)(OperatingSystem)An

operatingsystem

(OS)isacollectionofsoftwarethatmanages

computerhardware

resourcesandprovidescommonservices

for

computerprograms.Theoperatingsystemisanessentialcomponentofthe

systemsoftware

inacomputersystem.Applicationprogramsusuallyrequireanoperatingsystemtofunction.操作系統(tǒng)（英語：OperatingSystem，簡稱OS）是管理計算機(jī)硬件與軟件資源的計算機(jī)程序，同時也是計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)需要處理如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)也提供一個讓用戶與系統(tǒng)交互的操作界面。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機(jī)器安裝的操作系統(tǒng)可從簡單到復(fù)雜，可從手機(jī)的嵌入式系統(tǒng)到超級計算機(jī)的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng)制造者對它涵蓋范疇的定義也不盡一致，例如有些操作系統(tǒng)集成了圖形用戶界面(GUI)，而有些僅使用命令行界面(CLI)，而將GUI視為一種非必要的應(yīng)用程序。管理程序－－－》為運(yùn)行平臺平臺之爭：企業(yè)競爭的范圍已經(jīng)超出了市場、資本和技術(shù)，當(dāng)前競爭得焦點就是平臺之爭#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){ puts("helloworld"); return0;}

二.從HelloWorld看操作系統(tǒng)Howdoesitworks？？？用戶告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行hello程序，注意此時操作系統(tǒng)還有其他程序在運(yùn)行在屏幕上看到helloworld問題是：中間發(fā)生了什么？？？從HelloWorld.c生成執(zhí)行文件用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？WhathappentsalmostdependsontheOS中間發(fā)生的事情依賴于操作系統(tǒng)1.PreprocessingandCompile用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？2.Readingthehellocommandfromthekeyboard.用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？3.Loadingtheexecutablefromdiskintomainmemory用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？4.Writingtheoutputstringfrommemorytothedisplay.2:計算機(jī)如何接受指令？如何確定Hello.exe是什么？到哪兒去找它？3:找到后如何將數(shù)據(jù)、代碼讀入到內(nèi)存中？如何執(zhí)行代碼？如何獲得正確的運(yùn)行結(jié)果？4:如何輸出？輸出到什么地方？由誰負(fù)責(zé)輸出？用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？1:用戶告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行hello程序，此時操作系統(tǒng)還有其他程序在運(yùn)行2:操作系統(tǒng)找到該程序，檢查其類型3:檢查程序首部,找出正文和數(shù)據(jù)的地址4:文件系統(tǒng)找到第一個磁盤塊（界面－交互方法－人機(jī)接口）（文件系統(tǒng)－－I/O系統(tǒng)－存儲系統(tǒng)）（文件系統(tǒng)－－I/O系統(tǒng)－存儲系統(tǒng)）（文件系統(tǒng)－－I/O系統(tǒng)－存儲系統(tǒng)）5:父進(jìn)程需要創(chuàng)建一個新的子進(jìn)程，執(zhí)行hello程序6:操作系統(tǒng)需要將執(zhí)行文件映射到進(jìn)程結(jié)構(gòu)進(jìn)程管理模塊進(jìn)程管理模塊7:操作系統(tǒng)設(shè)置CPU上下文環(huán)境，并跳到程序開始處8:進(jìn)程的某些指令執(zhí)行，失敗，缺頁中斷發(fā)生9: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10:可能會發(fā)生更多的缺頁中斷，需要讀入更多的頁面進(jìn)程管理－內(nèi)存管理內(nèi)存管理－進(jìn)程管理－調(diào)度內(nèi)存管理－IO系統(tǒng)內(nèi)存管理－IO系統(tǒng)11:程序執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，在文件描述符中寫一字符串12:操作系統(tǒng)檢查字符串的位置是否正確內(nèi)核管理－－中斷－－IO中斷－－IO13:操作系統(tǒng)找到字符串被送往的設(shè)備14:設(shè)備是一個偽終端，由一個進(jìn)程控制中斷－－IO進(jìn)程－－中斷－－IO15:操作系統(tǒng)將字符串送給該進(jìn)程16:該進(jìn)程告訴窗口系統(tǒng)它要顯示字符串17:窗口系統(tǒng)確定這是一個合法的操作，然后將字符串轉(zhuǎn)換成像素進(jìn)程通信－－IO進(jìn)程通信－－IO驅(qū)動程序保護(hù)模塊－IO驅(qū)動程序－硬件設(shè)備18:窗口系統(tǒng)將像素寫入存儲映像區(qū)IO驅(qū)動程序－硬件設(shè)備19:視頻硬件將像素表示轉(zhuǎn)換成一組模擬信號控制顯示器（重畫屏幕）20:顯示器發(fā)射電子素21:你在屏幕上看到helloworld硬件設(shè)備硬件設(shè)備1.OS作為用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口2.OS作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者3.OS用作擴(kuò)充機(jī)器社會組織結(jié)構(gòu)：

如果你向出入境管理局申請辦理去香港的旅游簽證-------------》拿到簽證

如果你把一個快件交給快遞公司———————————》對方收到快件

如果你到一個酒店吃飯————————————》飯菜上桌三.為什么學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)?操作系統(tǒng)是計算機(jī)學(xué)科的“哲學(xué)”總體上掌握系統(tǒng)設(shè)計操作系統(tǒng)包括了所有軟件設(shè)計/實現(xiàn)問題 資源共享/管理 安全和身份驗證 靈活性，健壯性 友好界面設(shè)計 楊芙清院士講座----2006.10性能，性能，性能！我們并不總使用Windonws/Mac/UNIX安全，安全，安全！操作系統(tǒng)的安全是一切應(yīng)用安全的基礎(chǔ)均碼問題

one-size-fits-all（硬件制造商、軟件生產(chǎn)商、流通領(lǐng)域經(jīng)銷商、用戶）PervasiveComputing，UbiquitousComputing國內(nèi)操作系統(tǒng)的研制狀況中軟總公司：COSIX操作系統(tǒng),

COSIXV1．X和COSIXV2．X兩個系列;1999年3月10日中軟總公司與康柏公司簽署聯(lián)合開發(fā)64位中文UNIX操作系統(tǒng)—COSIX的合作協(xié)議1999年中國科學(xué)院軟件工程研制中心(凱思集團(tuán))與摩托羅拉半導(dǎo)體戰(zhàn)略聯(lián)盟：嵌入式操作系統(tǒng)Hopen（女媧計劃）2000年中科院軟件所、北大方正、康柏公司共同發(fā)布國產(chǎn)中文操作系統(tǒng)“紅旗Liunx”。。。。2014年UbuntuKylin四.操作系統(tǒng)的功能

應(yīng)用程序

-----------------------<>虛機(jī)器界面

操作系統(tǒng)

-----------------------<>物理機(jī)器界面硬件操作系統(tǒng)的中心位置，牢固不可動搖操作系統(tǒng)課程的特點：實踐性強(qiáng)涉及面廣抽象一直在快速發(fā)展中五：學(xué)習(xí)方式的改變不得不說的話大學(xué)學(xué)習(xí)是為了什么？考研？？？一個文憑？？？。。。。。第一個問題：你將來準(zhǔn)備做什么工作？是否從事IT行業(yè)的工作？如果你準(zhǔn)備成為ProjectManager以上的人物，再請問各位同學(xué)第二個問題：在當(dāng)今，計算機(jī)的學(xué)習(xí)如此普及、弱電專業(yè)學(xué)生如此眾多的情況下，你可以成為什么樣的人物呢？就是一個Coder？還是ProjectManager？或者小牛？甚至大牛？大學(xué)你想怎么度過？你將來準(zhǔn)備做什么工作？你想從事計算機(jī)/IT行業(yè)嗎？你想成為本行業(yè)的牛人嗎？如果你的回答是“Yes”，那么大三這一年就是你最后、也是最重要的機(jī)會學(xué)習(xí)方式的改變從計算機(jī)整體的知識結(jié)構(gòu)中認(rèn)識操作系統(tǒng)從操作系統(tǒng)的整體上、各部分的聯(lián)系以及操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史來理解操作系統(tǒng)從實踐中掌握操作系統(tǒng)結(jié)合實際現(xiàn)象理解和分析操作系統(tǒng)目錄

一:Introduction引論 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史

Computer-SystemStructures計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Operating-SystemStructures操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二:ProcessesManagement進(jìn)程管理

Process進(jìn)程；Threads線程;CPUScheduling進(jìn)程調(diào)度；

ProcessSynchronization進(jìn)程同步；Deadlocks死鎖三:StorageManagement存儲器管理

MemoryManagement存儲器管理； VirtualMemory虛擬存儲器管理；File-SystemInterface文件系統(tǒng)接口；File-SystemImplementation文件系統(tǒng)實現(xiàn)四:I/Osystem存儲器管理I/OSystem；Mass-StorageStructure課程形式主課（雙語教學(xué)），習(xí)題課，作業(yè)課程設(shè)計：基于Linux的課程設(shè)計考試：筆試

期末考試學(xué)習(xí)要求：按時上課，認(rèn)真聽講，閱讀參考教材思考，討論，提問實踐課程設(shè)計：基于Linux的課程設(shè)計對于Linux系統(tǒng)的熟悉、使用我們提供指導(dǎo)、執(zhí)行路線；同學(xué)們在課下完成；檢查由課堂抽查和同學(xué)相互檢查組成. 2.Linux下的編程我們提供指導(dǎo)、執(zhí)行路線；同學(xué)們在上機(jī)時完成完成；提交實驗報告。

3.Linux下的操作系統(tǒng)課程設(shè)計我們提供指導(dǎo)、執(zhí)行路線；同學(xué)們在課下和上機(jī)時完成；提交報告。

課程參考教材OperatingSystemConceptsAbrahamSilberschatzOperatingSystemsWilliamStallingsModernOperatingSystem