周国运《操作系统》讲义[第1章第1部分].pptVIP

计算机操作系统讲义 Email: zhougy@mail.nyist.net 网页：202.102.240.86/~zhougy/ 2005年9月 Ch1 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操作系统的结构 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 操作系统的作用和功能 1.1.3 操作系统的主要特性 1.1.1操作系统的定义和目标 1、操作系统的定义 操作系统是管理系统资源（软硬件资源）、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一种系统软件。 操作系统可以看作是用户和计算机硬件之间的一种接口，是现代计算机系统不可分割的重要组成部分。 2、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，含义为： 遵循有关国际标准（通信、用户接口、线程库等）、支持体系结构伸缩扩展、应用程序可移植互操作 3、计算机系统的层次结构(1) 3、计算机系统的层次结构(2) 硬件层：提供基本的可计算性资源 操作系统层：对硬件作扩充和改造，提供了操作系统接口；资源的调度和分配，信息的存取和保护，并发活动的协调和控制等许多工作 系统程序层：提供扩展指令集；提供种类繁多的实用程序 应用层：解决用户不同的应用问题 ?1.1.2操作系统的作用与功能 一、操作系统的作用（有三） 1、 OS作为用户与计算机硬件之间的接口 改造硬件设施，使之更易使用； 提供系统调用，扩展机器功能； 组织工作流程 ，提供运行环境 ?2、OS作为虚拟计算机：在计算机裸机上加上一层又一层OS软件所组成的计算机系统，叫做虚拟计算机（Virtual Machine）。 虚拟机功能强、可靠、效率高、使用方便 3、OS作为计算机系统的资源管理者：硬件资源和信息资源 二、操作系统的功能 处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 网络与通信管理 用户接口 1、处理机管理 ?处理中断事件 ?处理器调度 进程控制和管理 进程同步和互斥 进程通信 进程死锁 线程控制和管理 处理器调度：高级调度（作业调度）、中 级调 度、低级调度 ?2、存储管理 存储管理具有四大功能： ???存储分配 ???存储共享 ???地址转换与存储保护 ???存储扩充 3、设备管理 设备管理具有以下功能： ?????设备分配 缓冲区管理????? ?????设备驱动 ?????设备独立性 ?????实现虚拟设备 4、文件管理 文件管理要完成以下任务： ???? 提供文件逻辑组织方法 ?????? 提供文件物理组织方法 ???? ? 提供文件的存取方法 ????? 提供文件的使用方法 ????? 实现文件的目录管理 ???? 实现文件的存取控制 ?????? 实现文件的存储空间管理 5、网络与通信管理 联网操作系统应具有以下管理功能： 网上资源管理功能 数据通信管理功能 网络管理功能 ，包括: 故障管理、安全管理、性能管理、记帐管理和配置管理。 1.1.3 操作系统的主要特性（特征） 第一个特性--并发性 第二个特性--共享性 第三个特性--异步性 （不确定性、随机性） 第四个特性--虚拟性 1、第一个特性--并发性(1) 并发性（Concurrence）：指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生 并发性的优点：发挥并发性能够消除系统中部件和部件之间的相互等待，有效地改善系统资源的利用率，改进系统的吞吐率，提高系统效率 并发性例子：内存中同时有多个用户程序，或内存中同时有操作系统程序和用户程序被启动交替、穿插地执行，等都是并发性的例子。 1、第一个特性--并发性(2) 并发性引发的问题 如何从一个活动切换到另一个活动？ 怎样将各个活动隔离开来，使之互不干扰，免遭对方破坏？怎样让多个活动协作完成任务？ 怎样协调多个活动对资源的竞争？如何保证每个活动的资源不被其它进程侵犯? 多个活动共享文件数据时，如何保证数据的一致性？ 引入“进程”概念实现并发性 （进程是程序是并发系统内的一次执行） 进程能清晰刻划操作系统中的并发性，实现并发活动的执行，因而，它已成为现代操作系统的一个重要基础。 1、第一个特性--并发性(3) 采用并发技术的系统