1-2009-操作系统概述【荐】.pdf

操作系统 北京大学计算机科学技术系 陈向群 2009-2010第一学期 第一讲 操作系统概述  操作系统的基本概念  操作系统的特征  操作系统的功能  研究操作系统的几种观点  操作系统的发展历程  操作系统的分类 一、操作系统的地位 应用软件设计者 操作系统设计者 机器语言 微体系/微程序 物理器件 二、操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件， 是一些程序模块的集合—— 它们能以尽量有效、合理的方式组织和管 理计算机的软硬件资源 合理的组织计算机的工作流程，控制程序 的执行并向用户提供各种服务功能 使得用户能够灵活、方便、有效的使用计 算机，使整个计算机系统能高效地运行 关键词解读 有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足与否，内存、外 部设备是否忙碌） 合理： 公平与否，如果不公平则会产生 “饥饿”；如果 不合理可能会产生 “死锁” 方便：两种角度： 用户界面 编程接口 操作系统的作用  机器的扩展  资源的管理者 三、操作系统的特征(1/5) 并发(concurrency)： 处理多个同时性活动的能力 由并发引起的问题：活动切换、保护、相互依 赖的活动间的同步 在计算机系统中同时存在多个程序 宏观上：这些程序是同时在执行的 微观上：任何时刻只有一个程序在执行(单 CPU)，即微观上这些程序在CPU上轮流执行 并行(parallel)：(与并发相似，但多指硬件支持) 操作系统特征(2/5) 共享 (sharing)： 操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系 统中的资源（共享有限的系统资源） 操作系统要对系统资源进行合理分配和使用 资源在一个时间段内交替被多个进程所用  互斥共享（如打印机）  同时访问（如可重入代码，磁盘文件） 问题：资源分配难以达到最优化，保护 操作系统特征(3/5) 虚拟 (Virtual)： 一个物理实体映射为若干个对应的逻辑 实体－－分时或分空间 → 虚拟是操作系统管理系统资源的重要 手段，可提高资源利用率 CPU－－每个用户（进程）的虚处理机 存储器－－每个进程都占有的地址空间（指令 ＋数据＋堆栈）  显示设备－－多窗口或虚拟终端 操作系统特征(4/5) 随机性： 操作系统必须随时对以不可预测的次 序发生的事件进行响应  进程的运行速度不可预知：多个进程并发执行， “走走停停”，无法预知每个进程的运行推进快慢  难以重现系统在某个时刻的状态（包括重现运 行中的错误） 操作系统特征(5/5) 不确定性： 由共享和并发引起  在操作系统中可运行多道用户程序，而每个用 户程序的运行时间、要使用哪些系统资源、使 用多长时间、使用的资源是共享还是独占的， 操作系统在程序运行前是不知道的  要求操作系统的设计要很好地解决并发和共享 的问题，否则，将会产生不可重现的错误，这 种不可重现的错误称为不确定性 例子：两个用户共享一台打印机 四、学习操作系统的几种观点 作为软件来看的观点 资源管理的观点 进程的观点 虚机器观点 服务提供者观点 1.作为软件来看的观点 软件的特性 外在特性： 软件是种语言，是界面 界面：使用