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总 目 录 第1章 绪论 第2章 操作系统用户界面 第3章 进程管理 第4章 处理机调度 第5章 存储管理 第6章 进程与存储管理示例 第7章 文件系统 第8章 设备管理 第9章 文件和设备管理示例 第10章 面向对象操作系统的设计 第1章 绪论 1.1 操作系统概念 1.2 操作系统的历史 1.3 操作系统的基本类型 1.4 操作系统功能 1.5 计算机硬件简介 1.6 算法的描述 1.7 研究操作系统的几种观点 习题20 1.1 操作系统概念 1.1.1 什么是操作系统 计算机系统=计算机硬件(裸机)+计算机软件。 虚拟机(扩展机)=裸机+操作系统 硬件软件之间关系如图1.1 操作系统概念：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。 1.2 操作系统的历史 各时期计算机特征和对应的操作系统如表1.1。 表1.1 计算机特征与操作系统之间关系 计算机发展趋势：巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化 操作系统发展过程:手工操作阶段(无操作系统)、批处理、多道程序系统、分时系统、实时系统、通用操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。 1.2.1 手工操作阶段 手工操作方法：先把程序纸带(或卡片)装上输入机，然后启动输入机把程序和数据送入计算机，接着通过控制台开关启动程序运行。计算完毕，打印机输出计算结果，用户取走并卸下纸带(或卡片)。 1.2.2 早期批处理(batch processing) 1. 联机批处理 慢速的输入输出(I/O)设备是和主机直接相连。作业的执行过程为: (1) 用户提交作业：作业程序、数据，用作业控制语言编写的作业说明书; (2) 作业被作成穿孔纸带或卡片; (3) 操作员有选择地把若干作业合成一批，通过输入设备(纸带输入机或读卡机) 把它们存入磁带; (4) 监督程序读入一个作业(若系统资源能满足该作业要求); (5) 从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作业源程序翻译成目标代码; (6) 连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序装配成一个可执行程序; (7) 启动执行; (8) 执行完毕，由善后处理程序输出计算结果; (9) 再读入一个作业，重复(5)—(9)各步； (10) 一批作业完成，返回到(3)，处理下一批作业。 联机批处理的优缺点： 优点--这种联机批处理方式解决了作业自动转接，从而减少作业建立和人工操作时间。 缺点--是在作业的输入和执行结果的输出过程中，主机CPU仍处在停止等待状态，这样慢速的输入输出设备和快速主机之间仍处于串行工作，CPU的时间仍有很大的浪费。 2. 脱机批处理 这种方式的显著特征是增加一台不与主机直接相连而专门用于与输入输出设备打交道的卫星机。如图1.2所示。 卫星机的功能是： (1) 输入设备通过它把作业输入到输入磁带； (2) 输出磁带将作业执行结果输出到输出设备。 这样，主机不是直接与慢速的输入输出设备打交道，而是与速度相对较快的磁带机发生关系。主机与卫星机可以并行工作，二者分工明确，以充分发挥主机的高速度计算能力。因此脱机批处理和早期联机批处理相比大大提高了系统的处理能力。 批处理的出现促使了软件的发展。最重要的是监督程序，它管理作业的运行——负责装入和运行各种系统处理程序，如汇编程序、编译程序、连接装配程序、程序库(如输入输出标准程序等);完成作业的自动过渡，同时也出现程序覆盖等程序设计技术。 批处理仍有些缺点：磁带需人工拆装，既麻烦又易出错；而另一个更重要的问题是系统的保护。让我们来回忆一下在监督程序管理下的解题过程，如图1.3所示。 1.2.3 多道程序系统 上述批处理系统，每次只调用一个用户作业程序进入内存并运行，称为单道运行。图1.4(a)给出了单道程序工作示例。而图1.4(b)给出了多道程序工作示例。在单处理机系统中，多道程序运行的特点是: (1) 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。 (2) 宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。 (3) 微观上串行：实际上，各道程序轮流使用CPU，交替执行。 (a) 单道程序工作示例 (b) 多道程序工作示例 图 1.4 多道程序系统中，要解决的一些技术问题： 并行运行的程序要共享计算机系统的硬件和软件资源，既有对资源的竞争，但又须相互同步。因此同步与互斥机制成为操作系统设计中的重要问题。 2)