操作系统ThePrinciplesofOperatingSystems.ppt

操作系统The Principles of Operating Systems 主讲教师：原仓周 yuancangzhou@ 辅导教师：刘芸 tina@ 北航软件学院 教学目标和教学模式 操作系统是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程，在计算机软、硬件课程的设置上，起着承上启下的作用 本课程的目的与任务是 使学生理解操作系统的基本原理、组成、基本概念和主要功能 目前国内外操作系统课程的教学主要有两种模式： 侧重理论与原理的讲述，不局限于具体实例 结合具体实例，讲述操作系统的实现技术 本课程的教学目的 掌握操作系统的工作原理 学习软件设计的思想方法 了解Linux/windows的技术方法 教材 操作系统原理 Linux篇 徐德明 编著 国防工业出版社 2004年1月第1版 参考书：理论部分 《现代操作系统》陈向群等译 机械工业出版社 “Operating System:Internals and Design Principles” 中文版：电子工业出版社 英文版：清华大学出版社 “Operating System Concept” Abrahan Silberschatz,etc 《计算机操作系统》 汤子瀛等 西安电子科技大学出版社 参考书：具体操作系统 《操作系统原理DOS篇》 张昆苍 清华大学出版社 《Windows操作系统原理》尤晋元等 机械工业出版社 《Windows 内核实验教程》陈向群等编著　机械工业出版社 《Linux Kernel》中文版，电子读物 《深入分析Linux内核源代码》陈莉君编著　人民邮电出版社 操作系统课程的特点 新概念多，涉及面广：并行程序，性能问题，结构问题，程序方法论，软件工程，等等 理论性强 实践性强：从实践总结出原理? 结构复杂：各部分知识纵横交叉，密切相关 注意学习方法 掌握实质、忌讳死记硬背，要善于发现问题、提出问题，并要努力寻求问题的答案?? 提倡自主学习、拓宽知识，要通过自学、研读参考书深入理解和掌握教师课堂指出的要点内容?? 理论与实践相结合，通过实验理解和验证所学理论 课程形式 主课，习题课，讨论课 作业，小论文及上机实验 考核方式和评分标准 本课程需要的基础知识 具备C语言程序设计的基础知识 粗通汇编语言编程 略知微机系统结构，尤其是保护模式，分段、分页机制。 第一章 操作系统概论 什么是操作系统？ 为什么学习操作系统？ 操作系统的发展史及常用的操作系统介绍 操作系统做什么？ 操作系统的分类 操作系统发展方向及影响因素 操作系统的特征 操作系统的功能 操作系统的结构 什么是操作系统？ 操作系统的地位 引入操作系统的目标 操作系统的作用 操作系统的组成 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是目前最复杂的软件成分 操作系统的地位 计算机系统的组成 操作系统的地位 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 提供一个计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，使用户能够灵活、方便、有效地使用计算机 有效地控制和管理计算机系统中的各种硬件和软件资源，使之得到更有效的利用。 合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能（如响应时间、系统吞吐量）。 虚拟机的概念 引入操作系统的目标 有效： 系统效率（如CPU用的充足与否） 资源利用率（如内存，外部设备是否忙碌） 合理： 公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿” 方便： 针对应用程序程序员和用户 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 操作系统的作用（1） 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） 操作系统的作用（2） OS是用户使用系统硬件、软件的接口 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） 操作系统的作用（3） 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 为什么学习操作系统？ 反对学习操作系统的理由 世界上只需要很少的操作系统设计/实现者 Windows 的垄断不易改变 支持学习操作系统的理由 操作系统包括了所有软件设计/实现问题，包括资源共享/管理、 安全和身份验证、灵活性