华中科技大学 操作系统课件 【chapter1】许 毅 平.ppt

操作系统原理 许 毅 平 Tel:E-mail: xuyiping01@ 教材： 屠祁，屠立德，操作系统基础(第三版)，清华大学出版社 参考教材： 王素华，操作系统教程，人民邮电出版社 庞丽萍，操作系统原理，华中科技大学出版 周长林，左万历，计算机操作系统教程，高等教育出版社 陈向群，杨芙清，操作系统教程，北京大学出版社 尤晋元、史美林等，Windows 操作系统原理，机械工业出版社 课程要求 作业和出勤：10% 上机实验：10% 考试：80% 操作系统课程特点 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，软件工程，等等） 错综复杂：纵横交叉 注意学习方式的变换 教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容 整理笔记相当重要 不能只通过PowerPoint来复习课程 善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案 课程主要内容介绍 1、操作系统概述（包括第一章、第二章） 2、进程管理 3、线程管理 4、并行性：同步和互斥 5、处理器管理 6、死锁 7、存储管理（包括实存和虚存管理） 8、设备管理 9、文件系统 第一章 绪论 掌握： OS的定义、功能和作用； 多道程序系统的特点； 影响OS发展的关键技术和思想: 假脱机技术 中断技术和通道技术 多道程序设计思想 了解： OS的发展历史、分类、常见的操作系统 1.1 什么是操作系统 1.1.1 计算机系统组成 1.1.2 操作系统的定义 1.1.3 操作系统的功能和作用 1.1.4 操作系统的特性 1.1.1计算机系统组成 计算机硬件 中央处理器（运算器和控制器） 输入输出处理器 存储器 输入输出设备 计算机硬件组织结构 早期以处理器为中心的组织结构 现代以存储器为中心的组织结构 计算机典型组织（1） （1）微型计算机的典型组织： 包括CPU、I/O设备、存储器。 单总线结构，以总线为纽带。 总线分为地址总线和数据总线，通过地址总线选设备， 通过数据总线传递控制信息、状态信息和数据信息； 同一时间，总线只能为一对设备所占用； 由于CPU与I/O设备间的速度匹配问题，采用两种数据流线路： 直接：与低速I/O设备； 经由存储器：与高速I/O设备，防止CPU处理不过来 。 计算机典型组织（2） （2）大小型计算机的硬件组织 ： 包括中央处理器、通道、存储器和I/O设备； 采用双总线结构（I/O总线、存储总线）； 以存储器为中心。 操作系统做什么？ 计算机系统的层次与虚拟机（1） 计算机系统的层次与虚拟机（2） 结论： 下层是上层的基础；上层是下层功能的扩展； 软件是在硬件基础上对硬件性能的扩充和完善。 操作系统是对硬件的第一次扩充，是其他软件运行的基础。 计算机系统的层次与虚拟机（3） 1.1.2 操作系统的定义 没有普遍接受的定义，由于: 内涵不断变化； 不同角度作用不一样（资源管理者、一般用户）。 通常的定义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序集合。 1.1.3 OS的功能和作用（1） 1、作为用户与计算机硬件系统间的接口： 操作系统提供两种接口： 系统命令：供用户用于组织和控制自己的作业运行。命令行、菜单式或GUI联机；命令脚本脱机 编程接口：供用户程序和系统程序调用操作系统功能。系统调用和高级语言库函数； 通过这些接口，可达到： 方便快捷：由于提供了便利的输入输出，用户能方便快捷地使用计算机； 安全可靠：由于规定了用户的接口，能发现并处理各种错误，使用户能安全可靠地使用计算机。 OS的功能和作用（1） 2、作为计算机系统资源的管理者： 资源：CPU、存储器、I/O设备、信息（数据和程序）； 主要管理以下资源： （1）CPU：分配、监视和控制； （2）存储器：内存分配、监视、回收和保护； （3）I/O设备：分配和回收，部分设备的共享； （4）信息：负责本地（和网络）信息的组织、存取、共享和保护。 1.1.4 操作系统的特性 计算机硬件结构为顺序过程计算模型，为了提高系统资源利用率，采用多道程序思想，必然导致OS具有以下特性： （1）并行性：指两个或多个程序同时在内存中并处于运行状态。 单处理器：宏观上并行，指宏观上在一段时间内有多道程序同时运行，微观上，每一时刻仅执行一道程序，通常称为并发。 多处理器：真正意义上的并行。 1.1.4 操作系统的特性（续） （2）共享性：指主存中并行运行的程序要求共享所有的系统资源。 由于多个进程共享有限的计算机系统资源。操作系统需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。 1.1.5 操作系统的性能指标 系统的可靠性 系统能发现、诊断和恢复硬件、软件故障的能力。 系统吞吐率