計算機操作系統,Computer Operating System,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介How many?,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,DOS,DOS,DOS是Disk Operation System(磁盤操作系統）的簡稱，是個人計算機上的一類操作系統。它直接操縱管理硬盤的文件，一般都是黑底白色文字的界面。從1980年到1995年的15年間，DOS在IBMPC兼容機市場中占有舉足輕重的地位 1980-1981年，西雅圖電腦產品公司程序員蒂姆帕特森花費了四個月時間編寫出了86-DOS操作系統。 1981年7月，微軟以五萬美元的代價向西雅圖公司購得本產品的全部版權，并將它更名為MS-DOS。,第一章 操作系統引論,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Mac OS,Mac OS,Mac OS是一套運行于蘋果Macintosh系列電腦上的操作系統。Mac OS是首個在商用領域成功的圖形用戶界面,16:38,第一章 操作系統引論,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Vista,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Fedora,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Linux,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Solaris,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Suse,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Ubuntu,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,Redhat,Redhat,Red Hat是全球最大的開源技術廠家，其產品Red Hat Linux也是全世界應用最廣泛的Linux。Red Hat公司總部位于美國北卡羅來納州。在全球擁有22個分部。 Red Hat的Linux分為兩個系列，其中一個是由Red Hat公司提供收費技術支持和更新的Red Hat Enterprise Linux系列；另一個是由社區開發的免費的Fedora 系列,16:38,第一章 操作系統引論,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介What is？,紅旗Linux,紅旗Linux,紅旗Linux是由北京中科紅旗軟件技術有限公司開發的一系列Linux發行版，包括桌面版、工作站版、數據中心服務器版、HA集群版和紅旗嵌入式Linux等產品。目前在中國各軟件專賣店可以購買到光盤版，同時官方網站也提供光盤鏡像免費下載。紅旗Linux是中國較大、較成熟的Linux發行版之一。,16:38,第一章 操作系統引論,紅旗Linux,1992年海灣戰爭和1999年北約入侵南斯拉夫聯盟科索沃地區時，成功運用信息戰癱瘓了對方幾乎所有通訊系統。 很多人認為是由于伊拉克和南聯盟各部門使用的計算機操作系統100%是微軟和其它外國公司的操作系統,16:38,第一章 操作系統引論,紅旗Linux,中國科學院軟件研究所奉命研制基于自由軟件Linux的自主操作系統，并于1999年8月發布了紅旗Linux 1.0版。最初主要用于關系國家安全的重要政府部門。 2006年3月 紅旗Linux桌面版5.0商業發布 2009年5月 紅旗inMini 2009版商業發布，第一個面向移動終端、上網本等桌面系統 2009年9月 紅旗Linux桌面版6.0 SP1商業發布，廣泛應用于OEM及政府采購。,16:38,第一章 操作系統引論,紅旗Linux,2010年7月 紅旗Linux桌面版6.0 SP3商業發布，集成部分核高基課題成果，廣泛應用于OEM及政府采購等項目 2013年4月 紅旗inWise操作系統 v8.0 正式發布 2013年12月，紅旗Linux發行商中科紅旗員工發出請愿信討薪，矛頭直指中科紅旗最大股東中科院軟件所。 2014年2月10日，中科紅旗貼出清算公告，宣布公司正式解散，員工勞動合同全部終止。成立14年之久的國產操作系統廠商解散。,16:38,第一章 操作系統引論,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介Important？,操作系統課程是計算機教育的必修內容 計算機專業的核心課 技術開發的理論基礎,考研科目,Text1,Text2,Text3,Text4,Text,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介Important？,Text3,不是,理解操作系統如何工作 OS的工作方式 OS內部算法和數據結構 設計OS 過程中的問題、 解決方案和折中權衡 操作系統中的典型技術 和應用,而是,如何使用操作系統,16:38,第一章 操作系統引論,設計或修改現有的操作系統,加深對所用OS的理解，有利于編程用戶深入地與操作系統打交道,編程時借鑒操作系統的設計思想和算法,D,選擇購買操作系統,課程簡介Why？,如FIFO算法，最佳適應算法,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介Why？,涉及到計算機科學的很多領域 計算機體系結構/硬件 軟件設計 程序設計語言 數據結構 算法 網絡 學習核心技術并能在其他地方應用之,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介feature,實踐性強（從實踐總結出原理） 涉及面廣（并行程序，性能問題，結構問題，程序方法論，軟件工程等等） 錯綜復雜：縱橫交錯,如何學好操作系統？,Learn OS concepts by coding them!,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介教材與參考書,教材 計算機操作系統，湯小丹編著。西安電子科技大學出版社 參考書 現代操作系統，陳向群等譯，機械工業出版社 Windows操作系統原理，陳向群等，機械工業出版社 計算機操作系統教程，張堯學，史美林。清華大學出版社 計算機操作系統教程，周長林，左萬歷。高等教育出版社 操作系統教程，孫鐘秀主編。高等教育出版社 操作系統，孟靜等。人民郵電出版社 ,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介內容組成,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介教學資源, Email, password,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介教學方法,講授 習題課 課堂討論 作業 上機實驗,考核方法,期末閉卷考試（70%）+平時成績（30%）,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介學習要求,課前預習教材 按時上課，認真聽講 研讀參考書和參考網站 整理筆記，認真思考，積極討論，善于發現問題、提出問題并努力尋求問題的答案 結合操作系統專題學習網站等豐富的教學資源,努力尋求問題的答案，掌握基本原理,拓展知識，延伸視野，提高分析問題和解決問題的能力 。,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介Purpose,1介紹操作系統的基本概念、基本結構及運行環境 2介紹操作系統原理、設計方法和實現技術 3介紹操作系統的演化過程、發展研究動向、新技術以及新思想 4介紹各種有代表性的、典型的操作系統實例 5培養學生分析問題、解決問題的基本能力，培養創造型人才,16:38,第一章 操作系統引論,課程簡介future gain,使學生對操作系統的基本概念、基本結構及運行環境有深入的認識，對操作系統這一課程有比較全面的把握 使學生深入到操作系統內部，理解并掌握操作系統的基本原理、設計方法和實現技術 使學生了解操作系統的演化過程、發展研究動向、新技術以及新思想，使學生具有透過變化看趨勢、透過技術抓原理、把握學科發展脈搏的基本素質，為其今后在相關領域開展工作打下堅實的基礎,16:38,第一章 操作系統引論,1.1 操作系統的目標和作用 1.2 操作系統的發展過程 1.3 操作系統的基本特性 1.4 操作系統的主要功能 1.5 OS結構設計,第一章 操作系統引論,16:38,第一章 操作系統引論,本章學習目標,掌握什么是操作系統 掌握操作系統的目標和作用 了解操作系統的發展過程，掌握不同種類操作系統的優缺點 理解操作系統的基本特性 掌握操作系統的主要功能 了解常用的操作系統結構設計方法,16:38,第一章 操作系統引論,名稱的演變,16:38,第一章 操作系統引論,操作系統在程序執行時做什么？,#include int main(int argc, char *argv ) puts(“hello world“); return 0; ,第一章 操作系統引論,用戶告訴操作系統執行hello程序 操作系統找到該程序，檢查其類型 檢查程序首部，找出正文和數據的地址 文件系統找到第一個磁盤塊 父進程需要創建一個新的子進程，執行hello程序 操作系統需要將執行文件映射到進程結構 操作系統設置CPU上下文環境，并跳到程序開始處 程序的第一條指令執行，失敗，缺頁中斷發生 操作系統分配一頁內存，并將代碼從磁盤讀入，繼續執行更多的缺頁中斷，讀入更多的頁面,操作系統在程序執行時做什么？,第一章 操作系統引論,程序執行系統調用，在文件描述符中寫一字符串 操作系統檢查字符串的位置是否正確 操作系統找到字符串被送往的設備 設備是一個偽終端，由一個進程控制 操作系統將字符串送給該進程 該進程告訴窗口系統它要顯示字符串 窗口系統確定這是一個合法的操作，然后將字符串轉換成像素,操作系統在程序執行時做什么？,16:38,第一章 操作系統引論,窗口系統將像素寫入存儲映像區 視頻硬件將像素表示轉換成一組模擬信號控制顯示器（重畫屏幕） 顯示器發射電子束 你在屏幕上看到hello world,操作系統在程序執行時做什么？,16:38,第一章 操作系統引論,與硬件的關系： 控制CPU的工作 訪問存儲器 設備驅動、中斷處理。,與用戶及應用程序的關系： 提供方便的用戶界面、 提供優質的服務。,1. OS與各層的關系,操作系統在計算機中的位置,16:38,第一章 操作系統引論,下層硬件環境： 提供OS運行基礎; 限制了OS的功能實現,2. 各層對操作系統的制約,上層軟件: 對OS提出要求 良好的用戶界面,操作系統在計算機中的位置,16:38,第一章 操作系統引論,計算機硬件,操作系統,其他系統軟件,應用程序,與開發者的關系,操作系統在計算機中的位置,其他用戶,操作系統設計者,系統軟件設計者,應用程序設計者,第一章 操作系統引論,1.1 操作系統的目標和作用 1.2 操作系統的發展過程 1.3 操作系統的基本特性 1.4 操作系統的主要功能 1.5 操作系統的結構設計,第一章 操作系統引論,第一章 操作系統引論,1.1 操作系統的目標和作用,有效性 改善資源利用率，提高系統吞吐量 方便性 使計算機系統使用起來更方便 可擴充性 能夠不斷適應發展的要求 開放性 使來自不同廠家的計算機和設備能夠有效地協同工作，實現應用的可移植性和互操作性,操作系統的目標,16:38,第一章 操作系統引論,操作系統的作用,OS作為用戶與計算機硬件之間的接口 OS處于用戶和計算機硬件系統之間，用戶通過OS來使用計算機系統 用戶可以通過命令方式、系統調用方式和圖形、窗口方式使用計算機,1.1 操作系統的目標和作用,用戶,應用程序,系統調用 命令 圖標、窗口 操作系統,計算機硬件,16:38,第一章 操作系統引論,操作系統的作用,OS作為計算機系統的資源管理者 硬件資源：處理器、存儲器、I/O設備 信息資源：程序和數據,1.1 操作系統的目標和作用,16:38,第一章 操作系統引論,操作系統的作用,OS實現了對計算機資源的抽象 當計算機上覆蓋了操作系統后，便為用戶提供了一臺功能顯著增強，使用更加方便，效率明顯提高的虛擬計算機,1.1 操作系統的目標和作用,用戶,物理接口,硬件,用戶需了解物理接口的實現細節； 利用機器指令進行編程,用戶無需了解物理接口的實現細節； 在窗口環境下使用計算機,16:38,第一章 操作系統引論,1.1 操作系統的目標和作用,不斷提高計算機資源利用率 計算機價格昂貴！從單個作業到批處理作業，從單道程序到多道程序，以及SPOOLing，虛擬存儲器和網絡環境下允許所有網絡用戶訪問文件系統和數據庫系統 方便用戶 改善用戶上機、調試程序時的環境 器件的不斷更新換代 微電子技術的迅猛發展，推動著計算機器件的更新換代。如芯片從8位16位 32位64位。存儲設備從磁盤移動硬盤閃存盤掃描儀等。 計算機體系結構的不斷發展 單處理機系統到多處理系統，支持網絡的網絡操作系統,在出現OS后的短短50年中，操作系統取得了很大的發展。規模由原來的數十KB發展到如今的數千萬行代碼，可將其發展的主要動力歸結為如下所述的四個方面：,操作系統的發展動力,16:38,第一章 操作系統引論,1.1 操作系統的目標和作用,不斷提高計算機資源利用率 方便用戶 器件的不斷更新換代 計算機體系結構的不斷發展,操作系統,操作系統,操作系統的發展動力,16:38,第一章 操作系統引論,作業,P33 1.設計現代OS的主要目標是什么？ 2.OS的作用可表現在哪幾個方面？ 3.為什么說OS實現了對計算機資源的抽象？ 補充：試說明操作系統與硬件、其他系統軟件以及用戶之間的關系。,16:38,第一章 操作系統引論,作業參考答案,補充：試說明操作系統與硬件、其他系統軟件以及用戶之間的關系。 答：操作系統是覆蓋在硬件上的第一層軟件，它管理計算機的硬件和軟件資源，并向用戶提供良好的界面。操作系統與硬件密切相關，它直接管理著硬件資源，為用戶完成所有與硬件相關的操作，從而極大地方便了用戶對硬件資源的使用并提高了硬件資源的利用率。操作系統是一種特殊的系統軟件，其他系統軟件運行在操作系統的基礎之上，可獲得操作系統提供的大量服務，也就是說操作系統是其他系統軟件與硬件之間的接口。而一般用戶使用計算機除了需要操作系統支持外