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操作系统概论 张其亮 Email:zql6661979@163.com 课程说明 1、总课时48+实验课时16 2、考核：期末考试＋实验＋平时成绩 3、答疑 主要参考资料 《操作系统原理 linux篇》徐得民 国防工业出版社 《深入分析Linux内核源代码》　陈莉君　编著　人民邮电出版社 《LINUX内核源代码情景分析》毛德操,胡希明著　浙江大学出版社 《Linux内核2.4版源代码分析大全》李善平等著 机械工业出版社 《边干边学:LINUX内核指导 》李善平 陈文智 浙江大学出版社 为什么学习Linux操作系统？ Linux源代码开放，更容易加深对操作系统的理解 Linux广泛应用于嵌入式系统，为以后学习嵌入式系统课程打下基础 第一章 操作系统概论 操作系统的地位及作用 操作系统的功能 操作系统的分类 操作系统特性 操作系统体系结构 操作系统的地位及作用 计算机的组成： 应用软件 由计算机用户编写的程序，用于使计算机完成特定的工作 系统软件 管理控制计算机资源，增强计算机性能，提高计算机操作性的程序，一般由计算机制造商或软件制造商提供。 层次关系 计算机的硬件和软件以及应用之间是一种层次结构的关系： 硬件层是操作系统存在的物质基础 操作系统是最靠近硬件的软件层，功能是直接控制和管理系统资源。常驻内存 系统应用层由一系列语言处理程序和系统服务程序构成，非常驻内存。包括语言编译程序、系统维护程序等。系统应用层扩充了计算机系统功能。 应用软件位于计算机层次结构的最外层，为了使计算机完成某一特定工作或解决某个问题而编制的。 **：只有操作系统才能直接操作系统资源 各个层次之间是一种单向服务的关系 硬件层向操作系统提供的接口是机器的指令系统 操作系统提供给上层的接口是操作接口和编程接口 操作系统的作用 屏蔽硬件物理特性和操作细节，为用户使用计算机提供便利 硬件结构复杂，如果由程序人员直接使用这些硬件和设备，他们必须精通各种硬件设备的工作原理和物理特性，然后编制机器语言来管理和控制，这简直不可能。于是出现了操作系统，由它来管理和控制各种不同硬件。 有效管理系统资源，提高系统资源使用效率 资源（内存、输入输出设备）有限必须合理使用安排，否则会出现混乱。 操作系统定义 操作系统是计算机中最基本的系统软件，它用于有效地管理系统资源，并为用户使用计算机提供了便利的环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。 理解： 操作系统统一控制和管理计算机系统所拥有的硬件和软件资源，使之可以得到更加有效合理的利用。 操作系统提供了用户与裸机之间的接口，使用户更方便地使用计算机 ***： 既然把管理和控制系统资源的任务交给了操作系统，用户程序就不可以直接管理和控制系统资源了 使用系统资源时向操作系统提出申请，由操作系统把需要的资源分配给应用程序。 操作系统的功能 为了更好的了解操作系统，首先了解操作系统的发展： 单道系统 多道系统 单道系统 早期计算机，每次只能运行一个程序，称为单道系统。单道系统中处理机和所有系统资源仅为这个程序服务。 处理机与外部设备以串行方式工作 操作系统的分类 单道系统 缺点： 处理机高速与外设低速之间矛盾加大，使处理机效率降低 多道系统 计算机中同时存在若干道用户程序，这些程序轮流使用处理机在系统中交替地运行 操作系统的分类 多道系统 操作系统的功能 操作系统原理主要是讲授在多道系统中操作系统如何有效管理资源，提高使用效率。 从资源管理和用户接口的观点分四个方面来说明操作系统的基本功能 存储管理 进程管理 设备管理 文件管理 操作系统的功能 存储管理：管理有限的内存空间 存储分配：为程序分配内存空间，完成用户程序由用户地址向内存地址的变换 存储安全和保护：内存中既存放用户的程序和数据也存放操作系统的程序和数据。保证内存中的系统存储区不被用户程序非法访问，另外用户的存储区域也不能被其它用户程序访问 存储共享：对于多个用户程序都要使用的程序和数据，只需要有一个拷贝，需要的程序都可以访问 存储扩充：虚拟存储技术 操作系统的功能 进程管理：管理cpu 在多道程序或多用户的情况下，要组织多个作业同时运行，就要解决对处理机分配调度策略、分配实施和资源回收等问题。 引入进程：为了清楚的描述多个程序的同时运行，引入进程概念 进程的概念：进程是程序的一次执行过程，是一个动态过程，其状态在不断发生变化。进程是一种抽象概念 1个程序可以对应多个进程，但1个进程只能对应1个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系 。 进程是动态的概念