{新}操作系统原理-导论.ppt

为什么学习操作系统 应用范围广 大型机，微机，手机，电视机，工控设备，。。。 涉及知识面广，有利于整合学习过的内容 加深对OS的理解，有利于深入编程 用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道 编程时借鉴操作系统的设计思想和算法操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用到其他领域 课程特点 实践性强（从实践总结出原理） 涉及面广（并行程序，性能问题，结构问题，程序方法论，计算机体系结构，软件工程等等） 错综复杂：纵横交错 Learn OS Concepts By Coding 1.1 操作系统的概念-计算机系统结构 1.问题的引入 下面列举了一些大家熟悉的软件，你能说出它们的区别吗？ 极品飞车、Realone Player播放器、Visual C++、Flash、Dreamweaver MX 2004、Linux、Unix、Windows XP、Word、Windows优化大师、Oracal、升达大学学生管理系统 1.1 操作系统的概念-计算机系统结构 计算机系统的层次结构 1.1 操作系统的概念-计算机系统结构 计算机系统的组成 硬件系统（裸机）：CPU、存储器（主存、辅存）、I/O、I/O控制系统 软件系统：系统软件、应用软件 系统软件：管理计算机本身的操作。如操作系统、编译…. 应用软件：提供给用户进行解题。如，科学计算、事物管理 1.1 操作系统的概念-操作系统视图 操作系统是用户与计算机硬件之间的接口。 1.1 操作系统的概念-操作系统视图 操作系统为用户提供虚拟计算机 裸机极难使用，虽有很强的指令系统，从功能上来说局限性很大。加上软件后，就可在硬件基础上，对其功能和性能进行扩充和完善。 操作系统是紧靠硬件的第一层软件，计算机上覆盖操作系统后，可扩展基本功能，为用户提供一台功能显著增强，使用更加方便，安全可靠性好，效率明显提高的机器，称为扩展计算机，或操作系统虚拟机器（Virtual Machine）。 1.1 操作系统的概念-操作系统视图 操作系统作为计算机系统的资源管理者 管理计算机系统中的资源，包括两大类：硬件资源和信息资源。 处理机管理 存储器管理 I/O设备管理 文件管理 监视资源的状态，协调各程序对资源的使用冲突 1.2 操作系统特征 共享性 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 资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占，而是供多个用户共同使用。 并发和共享是操作系统两个最基本的特征，这两者之间又是互为存在条件的。 资源共享方式：互斥共享，同时访问 1.2 操作系统特征 虚拟性 在操作系统中，所谓虚拟，是指把一个物理上的实体，变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的， 而后者是虚的，相应地，用于实现虚拟的技术，称为虚拟技术。在OS中利用了多种虚拟技术，分别用来实现虚拟处理机、虚拟内存、 虚拟外部设备和虚拟信道等。 1.2 操作系统特征 异步性(Asynchronism) 在多道程序环境下，允许多个进程并发执行， 但由于竞争资源等因素的限制，使进程的执行不是“一气呵成，而是以“走走停停”的方式运行。 多道程序环境下程序的执行，是以异步方式进行的；每个程序在何时执行，多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定和不可预知的。进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。 1.3 操作系统服务 公共服务类型 程序执行 I/O操作 文件系统操作 通信 差错检测 系统调用 OS提供的服务，供高级语言进行调用。 系统调用运行在系统态上。 调用类型：进程控制，文件操作，设备管理，通信用系统，信息维护等。 1.4操作系统的发展过程 1.4.1 无操作系统的计算机系统-真空管和插件板 人工操作方式 特点:用户独占全机,CPU等待人工操作,独占性,串行性 缺点:计算机的有效机时严重浪费,效率低 脱机输入/输出方式 优点：减少了CPU的空闲时间， 提高I/O速度。 分时系统的思想 采用时间片轮的方法，同时为许多终端用户服务，对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话的功能。 时间片：将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片，操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务 设计目标：对用户的请求及时响应，并在可能条件下尽量提高系统资源的利用率。 适合办公自动化、教学及事务处理等要求人机会话的场合。 分时操作系统工作方式 分时系统实现中的关键问题 及时接收 及时处理 分时系统的实现方法 单道分时系统-CTSS 具有“前台”和“后台”的分时系统 多道分时系统 分时操作系统特点 多路性 交互性 “独占”性 及时性 影响响应时间的因素 终端数目多少 调度算法（时间片的选取） 信息交换量和信息交换速度 机器处理能力 请求服务的时间长短及服