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操作系统教程(第4版)第一章 操作系统概论 高等教育出版社出版 2008年3月 第一章 操作系统概论 1.1 操作系统概观 1.2 操作系统的形成和发展 1.3 操作系统提供的服务和用户接口 1.4 操作系统结构和运行模型 1.5 流行操作系统简介 1.1操作系统概观 1.1.1 操作系统的定义和目标 1.1.2 操作系统的资源管理技术 1.1.3 操作系统的作用与功能 1.1.4 操作系统的主要特性 1.1.1操作系统的定义和目标 操作系统是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的最基本的一种系统软件。 计算机系统的层次结构(1) 计算机系统的层次结构(2) 硬件层 操作系统层 系统程序层 应用层 操作系统的主要目标 方便用户使用 扩大机器功能 管理系统资源 提高系统效率 构筑开放环境 操作系统与支撑软件及应用软件的区别 程序意图不同； 操作系统是软件系统的核心，是各种软件的基础运行平台； 通用操作系统提供共性功能支持，与硬件相关但和应用领域无关； 支撑软件及应用软件不能直接而只能通过操作系统来使用计算机系统的物理资源。 1.1.2 操作系统的资源管理技术 1)资源复用 (1)空分复用共享 ---该资源可进一步分割成更多和更小的单位供进程使用 。 (2)时分复用共享---并不把资源进一步分割成更小的单位，进程可在一个时间片内独占使用整个物理资源。 2) 资源虚化 是对资源进行转化、模拟或整合，把物理上的一个资源变成逻辑上的多个对应物的一类技术。 虚化的例子—虚拟设备、虚拟存储器、虚拟屏幕(终端)、虚拟信道 。 3) 资源抽象 资源抽象用于处理系统的复杂性，重点解决资源的易用性。 资源抽象指通过创建软件来屏蔽硬件资源物理特性和接口细节，简化对硬件资源的操作、控制和使用的一类技术。 单级资源抽象与多级资源抽象。 4) 组合使用抽象和虚化技术 对于一类资源，操作系统往往同时实施抽象和虚化技术。 例1，为打印机既配置“打印函数”(设备驱动程序)，又实施虚拟设备，通过打印函数抽象隐蔽打印机动作细节，实施SPOOLing虚化“扩充”物理打印机数量。 例2，窗口软件是对物理终端的虚化和抽象，能为用户提供虚拟终端和方便的I/O服务。 2操作系统中最基础的抽象 进程抽象--是对已进入主存正在运行的程序在处理器上操作的状态集的抽象 。 虚存抽象--是对物理主存的抽象，进程可获得一个硕大的连续地址空间来存放可执行程序和数据，可使用虚拟地址来引用物理主存单元。 文件抽象--是对磁盘之类存储设备的抽象 。 文件抽象是操作系统对磁盘设备的多层次抽象 第一层抽象，从磁盘到分区。 第二层抽象，从分区到扇区。 第三层抽象，从扇区到簇。 第四层抽象，从簇到文件系统分区。 操作系统最基础抽象小结 3 虚拟计算机(1) 什么是虚拟计算机? 什么是操作系统虚拟机? 操作系统虚拟机的组成： 1) 虚处理器 2) 虚拟主存 3) 虚拟辅存 4) 虚拟设备 虚拟计算机(2) ?1.1.3操作系统的作用与功能 操作系统的作用 对内是“管理员”，对外是“服务员”： OS作为用户接口和服务提供者 ?OS作为作为扩展机或虚拟机 OS作为资源管理者和控制者 OS作为用户接口和服务提供者 操作系统提供友善的人机接口，使得用户能够方便、可靠、安全、高效地使用硬件和运行应用程序； 操作系统对计算机硬件进行改造和扩充，为用户提供强有力的各种服务 ； OS作为扩展机或虚拟机 在计算机裸机上加上操作系统来组成整个计算机系统， 操作系统把硬件的复杂性与用户隔离开来 ， 操作系统与硬件组成一台功能显著增强，使用更加方便，安全可靠性更好的扩展机器或虚拟机 。 操作系统作为计算机系统的资源管理者(1) 操作系统中，能分配给用户使用的硬件和软件设施总称为资源，包括两类：硬件资源和信息资源。 硬件资源又分：处理器、存储器、I/O设备等； 信息资源又分：程序和数据等。 操作系统作为计算机系统的资源管理者(2) 也可把操作系统定义为：是能使诸用户有效、方便地共享一套计算机系统资源的一种系统软件。 操作系统作为计算机系统的资源管理者(3) 操作系统的重要任务之一(1) 对资源进行抽象研究，找出各种资源共性和个性，有序地管理计算机中的硬件、软件资源，跟踪资源使用情况，监视资源的状态，满足用户对资源的需求，协调各程序对资源的使用冲突； 操作系统作为计算机系统的资源管理者(4)