2014计算机操作系统原理讲义.docVIP

计算机操作系统原理 课程参考书 [张]张尧学，史美林，计算机操作系统教程，清华大学出版社，1993年9月 [Stallings98]William Stallings, Operating Systems(3rd edition), 清华大学出版社, 1998年6月 [屠]屠立德，屠祁，操作系统基础（第二版），清华大学出版社，1995年9月 [solomon] David A. Solomon, Windows NT 技术内幕，清华大学出版社，1999年7月， [Vahalia] Uresh Vahalia, UNIX高级教程—系统技术内幕，清华大学出版社，1999年5月； 课程要求 作业：10% 上机实验：10% 考试：70% 课程报告：10% 第一章 绪论 1.1 什么是操作系统 1.1.1 操作系统的地位和目标 操作系统 operating system(OS) 图1.1 计算机系统的组成 操作系统在计算机系统中的地位 操作系统的地位：紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境） 引入操作系统的目标： 有效性（系统管理人员的观点）：管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程 方便性（用户的观点）：提供良好的、一致的用户接口，弥补硬件系统的类型和数量差别 可扩充性（开放的观点）：硬件的类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略、多个系统之间的资源共享和互操作 1.1.2 操作系统的作用和组成 操作系统的作用：几种观点 OS是计算机硬件、软件资源的管理者。 管理对象包括：CPU、存储器、外部设备、信息（数据和软件）； 管理的内容：资源的当前状态（数量和使用情况）、资源的分配、回收和访问操作，相应管理策略（包括用户权限）。 OS是用户使用系统硬件、软件的接口。通常包括两种方式： 系统命令（命令行、菜单式、命令脚本式、图形用户接口GUI）； 系统调用（形式上类似于过程调用，在应用编程中使用）。 OS是扩展机(extended machine)/虚拟机(virtual machine)。 在裸机上添加：设备管理、文件管理、存储管理（针对内存和外存）、处理机管理（针对CPU）； 另外，为合理组织工作流程：作业管理、进程管理。 操作系统的组成 管理模块：针对不同管理对象的程序模块（通常称为操作系统核心） 用户接口：如外壳(shell)、窗口系统 在shell中，通过运行其他程序来完成各种功能 操作系统的非形式化定义（关键点）：系统软件，程序模块的集合，资源管理和用户接口功能 1.1.3 操作系统举例 仅仅是列举，不作详述 MS OS: MS DOS, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT UNIX: BSD, SRV4, OSF1, Solaris, Linux Novell Netware 1.2 操作系统的发展历史 操作系统发展过程中主要讨论操作系统的外部特征。 1.2.1 推动操作系统发展的主要动力 “需求推动发展” 提高资源的利用率和系统性能：计算机发展的初期，计算机系统昂贵，用作集中计算 方便用户：用户上机、调试程序，分散计算时的事务处理和非专业用户（商业和办公、家庭） 器件的发展：CPU的位宽度（指令和数据）、快速外存 1.2.2 手工操作 1946 ~ 50年代（电子管），集中计算（计算中心），计算机资源昂贵； 工作方式 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机专业人员； 编程语言：为机器语言； 输入输出：纸带或卡片； 计算机的工作特点 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资源利用率低； CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低； 主要矛盾 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪费）； 用户独占全机的所有资源； 提高效率的途径 专门的操作员，批处理 1.2.3 单道批处理系统(simple batch processing) 50年代末 ~ 60年代中（晶体管）：利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（Monitor）自动依次处理。可使用汇编语言开发。 批处理中的作业的组成： 包括用户程序、数据和作业说明书（作业控制语言） “批”： 供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中使用一组相同的系统软件（系统带） 两种批处理方式 联机批处理 慢速的输入输出处理仍直接由主机来完成； 用户提交作业：以纸带或卡片为介质； 操作员合成批作业：结果为磁带介质； 批作业处理：对批作业中的每个作业进行相同的处理：从磁带读入用户作业和编译链接程序，编译链接用户作业，生成可执行程序；