操作系统原理与实践-邹鹏-第一章+概述.pptVIP

第一章 概述 操作系统基础知识、发展历史、结构 目的与要求：帮助学生建立操作系统的概念，了解操作系统的硬件基础、操作系统的发展历史和操作系统的系统结构。 重点与难点：操作系统硬件基础、操作系统结构。 作业：2，3，4，6 第一章 概述 1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统硬件基础 1.3 操作系统发展历史 1.4 操作系统结构 1.5 常见操作系统介绍 1.1 什么是操作系统 1.1.1 计算机软件体系 1.1.2 操作系统使系统编程接口更简单 1.1.3 操作系统使系统资源利用更充分 1.1.4 操作系统使程序运行环境更友好 1.1.1 计算机软件体系 计算机软件是指计算机系统中的程序及其相应的文档。 计算机软件可以划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的支撑软件。 计算机系统由硬件和软件组成。（基本构成关系如图1.1所示） 1.1.2 操作系统使系统编程接口更简单 操作系统为上层环境提供了系统调用和各种库函数，起到了将物理裸机进行抽象的作用。 内核为用户层程序提供系统调用接口。系统调用可以看成是特殊的公共子程序 。 1.1.3 操作系统使系统资源利用更充分 操作系统的介入使进程的并发和共享更易实现。 资源共享的两种方法：“时分”和“空分”。 1.1.4 操作系统使程序运行环境更友好 操作系统既可以用命令解释程序与用户进行交互，也可以通过对进程的控制与调度来运行用户的程序，为用户提供使用计算机和编程的友好环境。 1.2 操作系统硬件基础 1.2.1 计算机基本组成结构 1.2.2 总线结构 1.2.3 I/O端口寻址和访问控制 1.2.4 I/O控制器和控制卡 1.2.5 引导过程及硬件支持 1.2.1 计算机基本组成结构 计算机硬件系统主要由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等主要功能部件组成 。结构示意图如图1.2所示。 冯. 诺伊曼计算机的五大部件 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 网络设备 中断结构 总线结构 1.2.2 总线结构 总线（bus）是计算机系统的互连结构之一，是一组信号线的集合，是计算机各部件间传输数据和命令的公共通道。自IBM PC机问世以来，出现过PC/XT、ISA、MCA、EISA、VESA、PCI、AGP、IEEE 1394、USB等总线类型。 总线的技术规范通常包括： 机械结构规范：确定模块尺寸、总线插座插头、边沿连接器等规格及位置。 功能规范：确定每条信号线（引脚）的名称、功能、时序及相互作用。 电气规范：规定信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力及最大额定值等。 计算机系统中采用总线来连接各功能部件，但不同的连接方式和总线数量可以形成多种总线连接结构。 单总线 双总线 三总线 （图1.3所示一种三总线结构） 在PC计算机中，由于成本和通用性的考虑，更常见的总线结构和连接方式如图1.4。 1.2.3 I/O端口寻址和访问控制 I/O端口编址方式 统一编址 独立编址 I/O控制方式 轮询 中断 DMA 1.2.4 I/O控制器和控制卡 中断控制器 DMA控制器 定时/计数器 键盘控制器 串行控制卡 其他 1.2.5 引导过程及硬件支持 基本输入/输出程序BIOS CMOS存储器 引导过程 1) 加电。 2) 启动BIOS引导程序。 3) 开机自检。 4) 加载操作系统。 5) 检查配置文件并对操作系统进行初始化。 6) 等待登录和操作命令。 1.3 操作系统发展历史 1.3.1 无操作系统阶段 1.3.2 单道批处理系统 1.3.3 多道批处理系统 1.3.4 分时操作系统 1.3.5 实时操作系统 1.3.6 嵌入式操作系统 1.3.7 网络操作系统 1.3.8 分布式操作系统 1.3.1 无操作系统阶段 1.3.2 单道批处理系统 20世纪50年代末期，出现了脱机输入输出技术。图1.6演示了脱机输入输出的过程。 在20世纪50年代后期到60年代中期，随着第二代计算机的出现，在脱机输入输出系统的基础之上，单道批处理系统被开发出来。单道批处理系统的核心思想是使用一个被称为监督程序(monitor)的软件控制批量作业的调度，每次只调度一个作业进入内存运行（单道）。 单道批处理系统的操作如图1.7所示。 典型的输入作业的结构如图1.8所示。 1.3.3 多道批处理系统 20世纪60年代中期，采用小规模集成电路的IBM System/360系列机研制成功，它兼顾了科学计算和事务处理两方面的应用，具有包括大、中、小在内的共6个型号的计算机，指令系统相互兼容，使用统一的OS/360操作系统。OS/360采用的一项关键技术是多道程序设计（multiprogramming）。 用户提交