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操作系统 Operating System;课 程 简 介;教学目的;本章重点：;本章难点：;第1章 操作系统引论;本章学习目标;1·1 操作系统的目标和作用 ;(1) 概念和模型过于复杂，用户编程十分困难 在裸机基础上通过软件构造一个概念和模型相对简单，更容易理解和进行程序设计的虚拟机，可以认为这个虚拟机就是操作系统，如磁盘管理。和裸机提供的概念和模型相比，操作系统构造和提供的概念和模型要简单得多，用户也更容易编程和使用。 (2)性能不高 裸机提供的概念和模型过于复杂，用户直接对裸机编制的程序，程序运行时效率往往非常低，其原因在于直接对裸机编程，用户往往不能充分利用裸机提供的资源，特别是不能最大限度的开发系统的并行性。如多道程序技术。;示例;1.现代计算机系统的组成 ;2.操作系统在计算机系统中的地位 ; (1)从资源管理的观点—OS作为资源管理器： OS的首要任务是管理计算机系统中硬件与软件资源，使其得到充分而有效的利用： 1）跟踪资源状态：时刻掌握计算机系统中资源的使用情况。 2）分配资源：处理对资源的使用请求，协调冲突，确定资源分配算法。 3）回收资源：回收用户释放的资源，以便下次重新分配。 4）保护资源：负责对系统资源的保护，避免受破坏。; 操作系统作为资源管理器的观点是目前人们对操作系统认识的一个主要观点，根据此观点，人们将计算机资源划分为四大类： 1）处理机 2）存储器 3）I/O设备 4）信息（程序与数据） 相应可将操作系统分为四类管理器： 1）处理机管理 2）存储管理 3）设备管理 4）信息管理（文件系统） ;(2)从软件分层、扩允机器的观点—虚拟机： 提供硬件的高层界面(虚拟机),取消硬件限制 1）操作系统提供无限的内存、无限的CPU 2）扩充机器，功能更强大，使用更方便 【虚拟机】：使用户和程序员在不必涉及和了解硬件工作细节的情况下能方便的使用计算机，而为用户所提供的一个等价的扩展计算机，称为虚拟计算机。;(3)从服务用户的观点—OS用户与裸机间接口： 操作系统为方便用户使用计算机提供了二级访问接口： 1）命令接口:命令行。 2）调用接口:形式上类似于过程调用，在应用编程中使用。 3）图形接口：图形用户界面GUI，方便用户使用。 编程更为容易，软件可移植性增强；使用更为方便。;1.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 可扩充性与开放性（开放的观点）： 硬件类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略、多个系统间的资源共享和互操作。;2.操作系统的定义;1·2 操作系统的发展过程;1·2 OS的发展史—手工;图例;1·2 OS的发展史—单道;1·2 OS的发展史—单道;1·2 OS的发展史—单道;1·2 OS的发展史—单道;1·2 OS的发展史—单道;中断技术和通道技术;中断的处理过程;中断技术和通道技术;单通道I/O系统;1·2 OS的发展史—多道; 【多道程序设计原理】：在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在管理程序的控制下相互穿插地运行，共享CPU和外设等资源。采用多道程序设计技术的批处理系统称为多道批处理系统。 2）多道程序设计的实现 存储保护与重定位。在多道程序设计环境中，几道程序共享同一内存，硬件必须提供必要的手段保证各道程序之间不互相侵犯。 处理机管理和调度。多道程序共享同一个处理机，因此存在处理机的调度问题。 资源的管理和调度。多道程序共享资源，同样存在着资源的分配问题。;1·2 OS的发展史—多道;单道和多道批处理的比较;多道批处理系统的资源利用; 5）多道批处理系统的核心技术： 作业调度：作业的现场保存和恢复 资源共享：资源的竞争和同步——互斥机制 内存使用：提高内存使用效率（为当前由CPU执行的程序提供足够的内存）——覆盖(overlay)，交换(swap)和虚拟存储(virtual memory) 内存保护：系统存储区和各应用程序存储区不可冲突，即存储保护 文件非顺序存放、随机存取。;课堂练习1.1;1·2 OS的发展史—分时;分时系统的结构示意图;1·2 OS的发展史—分时;1·2 OS的发展史—分时;课堂练习1.2;1·2 OS的发展史—实时;1·2 OS的发展史—实时;1·2 OS的发展史—实时;分时系统与实时系统的比较;1·2 OS的发展史—网络;1·2 OS的发展史—网络;1·2 OS的发展史—网络;1·2 OS的发展史—网络;1·2 OS的发展史—分布