《操作系统》全套PPT课件.pptx

操作系统原理、技术与编程 教 材 操作系统原理、技术与编程 蒋静 徐志伟 机械工业出版社授课教师主讲教师: 蒋静、徐志伟网址: 本教材特点本书讲解操作系统科学的方法如下：讲原理：包括OS中最重要的基本概念、算法和基本原理。讲核心技术：包括实现OS功能的设计思路及实现方法。讲编程实例：给出编写OS程序的若干大实例和小实例。本书给出的所有编程实例均在Linux2.4内核版本下编译通过并运行。本书附带光盘，内容为本书的习题解答和编程实例的源码和可执行代码。 操作系统的学习目标学完操作系统课程后，要求学生能够回答下列基本问题：电脑从开始到就绪全部动作的几大步骤。例如：第一大步骤是“自检”。 第二大步骤是什么？ 第三大步骤是什么？ …… 最后，电脑如何出现窗口界面。电脑开机后，它要执行的第一条指令在哪儿？ 它的功能是什么？电脑启动出现窗口（桌面）后，如果用户敲一个键盘键，计算机系统如何处理这个事件？如果一台电脑的web服务器连在Internet上，你从另一台PC机上发了一个web请求访问这台服务器。你应该能够回答：web服务器是如何处理这个请求的？例如：你应该知道是服务器的哪个软件模块接收这个请求？ 然后它把这个请求继续交给其他哪个软件模块？最后，服务器是如何把你所要的网页传到Internet上并传送到你正在使用的微机上。学习/阅读本书方法的流程图偏软件方向的学生应该重点学习: 第 1 章，第 5、6、7、8章， 第10、11、12、13、14、15、16、17、18章 偏计算机工程和硬件的学生应该重点学习: 第 1、2、3、4 章， 第 9、10、11、12、13 章 对于软硬件复合型的学生应该重点学习: 学习所有章节第一部分 操作系统初始化目 标了解操作系统的发展历程及发展趋势。 给出操作系统的基本概念、重要思想和理论。讲解与操作系统底层代码相关的计算机体系结构。熟悉操作系统的自举与初始化过程。第1章 操作系统概述本章研究的基本问题操作系统定义。操作系统发展过程中的设计需求分析。内核体系结构模型。操作系统如何运行一个用户程序。重要思想和理论。1.1 操作系统的定义系统结构层次框图。操作系统的设计目标。操作系统的功能。操作系统的定义。 1.1.1 计算机系统结构层次框图实用程序及应用软件用户1用户2用户3用户n操作系统（内核） 编译器汇编器文本编辑器 ┅ 数据库系统系统和实用程序操作系统机器指令系统CPU、内存和I/O接口计算机硬件对系统层次框图的说明硬件：CPU、内存、I/O接口。CPU中的指令系统是软硬件的接口。操作系统：控制和协调硬件资源执行多个应用程序的程序。由于操作系统处在软硬件中心位置，故此也称为核心或内核。实用程序：由计算机系统提供的用以解决用户计算问题的一组系统软件和应用软件。例如系统软件有：编译器、汇编器、文本编辑器等等。应用软件有：数据库系统，视频游戏以及税收系统等等。用户：使用计算机的对象，包括人、机器以及与该计算机相连接的其他计算机。 操作系统的设计目标面向用户的设计目标：使用户方便使用计算机系统并容易学习。计算机系统对用户可靠、安全和高效。面向系统设计目标：使操作系统容易设计，实现。使系统维护方便、灵活并可靠。操作系统的功能资源分配器：管理和分配软硬件资源。控制器：控制用户程序执行，并对I/O设备进行操作。系统内核：对于所有应用程序来说，一个自始至终都在运行的程序。1.1.2 操作系统的定义操作系统是介于计算机用户和计算机硬件之间的一个仲裁程序。由此给出操作系统的定义：能够在核心态运行，并能够根据程序要求对硬件资源和软件资源进行直接控制管理的、有着一定逻辑算法关系的一组程序集合，这组程序集合叫做操作系统程序，简称操作系统。1.2 操作系统发展过程中的设计需求分析没有操作系统的第一代计算机： 当时用户使用计算机非常不方便，主要存在以下三个问题：程序员直接面对计算机硬件，要求必须懂机器语言。程序准备时间太长，因为程序是“外插型”的。因此那时的计算机还不是真正意义上的自动计算。可靠性差，由于第一代计算机使用了数 以万计的真空管，当流过真空管的电流过大时，里边的灯丝容易烧断。使用计算机必须提前向机房预约。到20世纪早期，程序制作有了进展。程序员可将程序直接写在卡片上而代替使用插板，但其他过程没有多大变化。1.2.2 简单批处理操作系统第二代计算机在硬件和软件上都进行了许多重大改进，计算机的使用过程是：机房配备有操作员（用户不能充当操作员）。机房增加一个读卡设备。为了减少输入前的设置时间，将类似的若干作业组织成一批，称为批处理作业队列。计算机启动后，首先运行一个常驻内存的监控程序，这就是最初的第一个操作系统，后又被称为简单批处理操作系统。计算机启动后，首先运行一个常驻内存的监控程序，这就是最初的第