第1章 操作系統(tǒng)引論

計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)上運(yùn)行？Asyouwill如果你真正掌握了操作系統(tǒng)，學(xué)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(yùn)行？編程編譯運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序是怎樣運(yùn)行的？程序到結(jié)果的演變什么是操作系統(tǒng)OperatingSystems計(jì)算機(jī)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(jī)管理制作圖片存儲管理制作動畫設(shè)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(shè)備鼠標(biāo)內(nèi)存儲器中央處理器如何學(xué)習(xí)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(dǎo)出3主觀能動性起關(guān)鍵作用計(jì)算機(jī)的根本特征：人類發(fā)明的只要對人類生活仔細(xì)觀察，就很容易理解OS的原理

《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》

郁紅英李春強(qiáng)編著清華大學(xué)出版社教材參考書

《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》

湯子瀛等編著西安電子科技大學(xué)出版社

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

AndrewS.Tanenbaum

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

第3章進(jìn)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(shè)備管理第8章文件管理

48學(xué)時上課

16學(xué)時上機(jī)實(shí)驗(yàn)

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(diǎn)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(yīng)用的角度應(yīng)用↑→功能↑→硬件結(jié)構(gòu)↑→方便↑→軟件復(fù)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(diǎn)用戶的觀點(diǎn)●操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的第一次擴(kuò)充。機(jī)器擴(kuò)充的觀點(diǎn)1.1操作系統(tǒng)的定義1946年第一代計(jì)算機(jī)上沒有操作系統(tǒng)1958年第二代計(jì)算機(jī)上有了監(jiān)控系統(tǒng)1964年第三代計(jì)算機(jī)上操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展1974年第四代計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)上沒有操作系統(tǒng)，

對計(jì)算機(jī)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(diǎn)：用戶完全獨(dú)占計(jì)算機(jī)。

即，計(jì)算機(jī)的全部資源只供一個用戶使用。計(jì)算機(jī)等待人工操作。

當(dāng)用戶操作時計(jì)算機(jī)要等待，CPU空閑。人工操作第一代計(jì)算機(jī)：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(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀況●計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)和工程計(jì)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(yùn)行的自動轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)對作業(yè)的處理成批進(jìn)行：單道批處理系統(tǒng)（SimpleBatchSystem）第二代計(jì)算機(jī)：有監(jiān)控系統(tǒng)脫機(jī)輸入/輸出技術(shù)●輸入/輸出機(jī)：輸入程序和數(shù)據(jù)●主機(jī)：運(yùn)行程序，實(shí)施數(shù)值運(yùn)算

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

脫機(jī)輸入/輸出的優(yōu)點(diǎn)：

減少了CPU的空閑時間提高了輸入輸出的速度第二代計(jì)算機(jī)：有監(jiān)控系統(tǒng)主要用于：科學(xué)運(yùn)算、商用數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，性能價(jià)格比極大提高問題：相對于CPU來說，I/O設(shè)備速度太慢解決辦法：多道程序設(shè)計(jì)——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(jì)算機(jī)：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展單道程序運(yùn)行情況多道程序運(yùn)行情況多道程序設(shè)計(jì)第三代計(jì)算機(jī)：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展優(yōu)點(diǎn)：提高CPU利用率提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率增加系統(tǒng)吞吐量特點(diǎn)：多道性

宏觀上并行微觀上串行第三代計(jì)算機(jī)：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展多道批處理系統(tǒng)SPOOLing技術(shù)（假脫機(jī)技術(shù)）不再需要一臺專門機(jī)器作為輸入/輸出機(jī)利用多道中的其中一道程序，模擬脫機(jī)輸入輸出時的輸入機(jī)的功能。再利用多道中的其中一道程序，模擬脫機(jī)輸入輸出時的輸出機(jī)的功能。第三代計(jì)算機(jī)：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展SPOOLing技術(shù)一臺計(jì)算機(jī)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(jī)的資源CPU分時為多個用戶服務(wù)第三代計(jì)算機(jī)：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展分時系統(tǒng)小型機(jī)的崛起著名的操作系統(tǒng)UNIX的誕生，

并主導(dǎo)了小型機(jī)、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(biāo)志著操作系統(tǒng)的形成第三代計(jì)算機(jī)：操作系統(tǒng)得到極大發(fā)展第四代計(jì)算機(jī)：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(luò)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(shù)出現(xiàn)，改進(jìn)了內(nèi)存管理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)第四代計(jì)算機(jī)：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(jī)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(yùn)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(jī)

●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(shù)手段把一個物理上的實(shí)體，變成多個邏輯上的對應(yīng)物。

如：虛擬處理機(jī)、虛擬存儲器、虛擬設(shè)備操作系統(tǒng)的功能創(chuàng)意處理機(jī)管理制作圖片存儲管理制作動畫設(shè)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(shè)備鼠標(biāo)內(nèi)存儲器中央處理器●對處理機(jī)的分配和運(yùn)行實(shí)施有效管理。●在多道程序環(huán)境下，處理機(jī)的分配和運(yùn)行以進(jìn)程為單位，因此對處理機(jī)的管理即對進(jìn)程的管理。●

任務(wù)●進(jìn)程控制●進(jìn)程同步●進(jìn)程通信●進(jìn)程調(diào)度●

功能制作圖片進(jìn)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(kuò)充內(nèi)存●

任務(wù)●內(nèi)存分配●地址映射●內(nèi)存保護(hù)●內(nèi)存擴(kuò)充●

功能創(chuàng)意存儲管理制作動畫設(shè)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(shè)備●提高外部設(shè)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(shè)備●

任務(wù)●設(shè)備分配●設(shè)備控制●設(shè)備無關(guān)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(wù)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(jī)命令接口●脫機(jī)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(shí)時系統(tǒng)●微機(jī)操作系統(tǒng)●多處理機(jī)操作系統(tǒng)

●網(wǎng)絡(luò)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(jìn)駐內(nèi)存的順序相關(guān)●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(jìn)駐內(nèi)存的順序

無嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系●調(diào)度性●資源利用率高●系統(tǒng)吞吐量大●

優(yōu)點(diǎn)●平均周轉(zhuǎn)時間長●無交互能力●

缺點(diǎn)批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)關(guān)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(jì)算機(jī)，在這樣的系統(tǒng)中，用戶感覺不到其他用戶的存在，好象獨(dú)占計(jì)算機(jī)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(dú)占性●交互性●及時性分時系統(tǒng)具體的操作系統(tǒng)通常結(jié)合了

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

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

單用戶單任務(wù)16位機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)OS●OS/2

單用戶多任務(wù)虛擬存儲管理●

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

●Windows

圖形用戶界面微機(jī)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(dú)立管理模式●

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