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操作系统教程 汤积华 前言 全书共9章，由三大部分组成：入门、原理和实例。第一章是入门，介绍操作系统的基本概念、特性以及硬件环境。 第二章到第六章分别讲述处理器/进程管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。第九章是实例，分别介绍UNIX、DOS、Windows和Linux系统。 操作系统是计算机系统中的最重要的系统软件，操作系统也是计算机专业的主干课程之一。 第1章 概 论 磁盘操作系统（Disk Operating System，简称DOS）适用于单用户单任务环境。而后面将介绍的Windows则适用于单用户多任务环境。 1.1 计算机系统 一、 计算机硬件系统 主机（中央处理器CPU、内存储器） 外部设备（外存储器、输入设备、输出设备） 1、运算器 2、存贮器 1.1 计算机系统 3、控制器 4、输入设备 5、输出设备： 显示器（软拷贝设备：信息显示过后不再存在） 打印机（硬拷贝设备：信息打印出来可永久保存） 通讯适配器（Modem、网卡） 值得注意的是：IBM PC机的外设发展很快。 二、 计算机软件系统 1、系统软件 2、应用软件 三、 计算机系统层次结构 参见P2 图1-1 1.2 操作系统的资源管理 从资源管理的观点来看，操作系统是管理计算机资源的软件。 计算机系统的资源包括两大类：硬件资源和软件资源。参见P3 图1-2 一、 操作系统的功能 1、处理器/进程管理 2、存储管理 3、文件管理 4、设备管理 5、作业管理 二、操作系统的层次结构 参见P5 图1-3 1.3 操作系统的服务与分类 操作系统的设计目标是： 1、使系统资源得到高效利用。 2、为用户创造良好的工作环境。 操作系统的服务功能主要有： 1、装入与执行程序。 2、I/O操作。 3、文件使用。 4、控制作业的运行。 5、检测与处理错误。 1.3 操作系统的服务与分类 一、操作系统的分类 1、批处理操作系统 2、分时操作系统 3、实时操作系统 4、单用户操作系统 5、网络操作系统 6、分布式操作系统 1.3 操作系统的服务与分类 二、操作系统的服务接口有： 面向程序级的内层接口 1、系统功能调用 面向作业控制级的外层接口(人机接口) 2、作业控制语言 3、终端控制命令 4、图形用户接口(GUI) Graphic User Interface 1.4 操作系统的特性 对于现代计算机系统而言，各种类型的操作系统都具有以下四个基本特性： 1、并发性。 2、共享性。 3、虚拟性。 4、不确定性。 1.5 操作系统的硬件环境 一、程序状态字（PSW） Program State Word 一般把CPU执行状态分为管态和目态。 管态下，CPU可执行所有指令; 目态下，CPU只能执行非特权指令。 PSW是CPU中一些特殊寄存器的有序集合，控制指令的执行顺序，保留和指示与程序有关的系统状态。通常包括三个部分： 1、程序的基本状态。 2、中断字。 3、中断屏蔽码。 1.5 操作系统的硬件环境 二、中断机构 1、中断概念 2、中断类型 3、中断优先级 4、中断响应 5、中断处理和中断返回 三、存储保护 界限寄存器BR（Boundary Register） 作业：P17 1（2.5.7.8）、2（5.7） 第2章 处理器管理 2.1 进程概念 一、多道程序设计 1、程序的顺序执行 参见P19 图2-1 程序的顺序执行有如下特点： 1)顺序性 2)封闭性 3)无关性 4)可再现性 2、程序的并发执行 参见P20 图2-2 2.1 进程概念 程序的新特性： 1)异步性 2)竞争性 3)相互制约性 4)与速度有关 二、进程的定义 进程具有动态性、并发性、异步性、独立性和结构性五大特征。 三、进程的状态 最基本的代表进程生命周期的三种状态：运行、就绪、等待。 参见P21 图2-3 2.1 进程概念 四、进程控制块 进程由三部分组成：程序、数据集合和进程控制块。 五、进程结构 进程结构是一种树型结构。 参见P24 图2-8 用户进程 系统进程 2.2 进程控制 所有程序模块分成两大类： 进程模块：系统进程的程序实体(SPOOLing程序、磁盘管理程序、作业流控制程序)。 非进程模块：不以进程形式独立运行的程序，即原语(软指令、机器指令的延伸、系统调用命令)。 注意：只有在管态下运行的系统进程可直接访问内核原语。 2.2 进程控制 一、创建进程 二、停止进程 三、挂起进程 四、激活进程 五、阻塞进程 六、唤醒进程 *2.3 进程调度 引起处理器调度的原因很多，可归纳为： 1、正在执行的进程运行完毕。 2、正在执行的进程因等待某事件发生而不能继续执行。 3、为了实现进程同步而执行了某种原语操作。 4、在剥夺调