1、操作系統(tǒng)Operating Systems計算機專業(yè)核心課程授課：趙俊生 副教授版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程目目 錄錄 1.1 操作系統(tǒng)概念 1.2 操作系統(tǒng)的歷史 1.3 操作系統(tǒng)的基本類型 1.4 操作系統(tǒng)功能 1.5 研究操作系統(tǒng)的幾種觀點 第1章 緒 論操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程教學(xué)目的教學(xué)目的 了解操作系統(tǒng)的體

2、系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)機制了解操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)機制 掌握操作系統(tǒng)的概念和特點掌握操作系統(tǒng)的概念和特點 掌握操作系統(tǒng)的類型掌握操作系統(tǒng)的類型 掌握操作系統(tǒng)的主要功能掌握操作系統(tǒng)的主要功能 了解操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史了解操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念一. 計算機系統(tǒng)圖 1-1 計算機系統(tǒng)硬件硬件軟件軟件操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1

3、 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念1）計算機硬件簡介操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念2）指令的執(zhí)行與中斷（1）指令的執(zhí)行周期圖 1-2 指令的執(zhí)行周期操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念（2） 中斷系統(tǒng)對外部事件的處理采用異步方式，這樣的目的是提高系統(tǒng)的運行效率。但是系統(tǒng)如何獲取外部事件進行處理這就是中斷技術(shù)。操作

4、系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念圖 1-3 中斷執(zhí)行過程v中斷執(zhí)行過程中斷執(zhí)行過程操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念v 帶有中斷的指令執(zhí)行周期帶有中斷的指令執(zhí)行周期圖 1-4 帶有中斷的指令執(zhí)行周期操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計

5、算機專業(yè)核心課程二.虛擬機（Virtual machine） 安裝了操作系統(tǒng)的計算機，已經(jīng)不再是一臺裸機，而是一臺功能更強、使用更為方便的機器，稱為虛擬機或擴展機（Extended machine）。1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.1 1.1 操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)概念三.操作系統(tǒng)的定義 操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的一個系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合程序模塊的集合它們管理管理和控制控制計算機系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計算機工作流程，以便有效地

6、利用這些資源為用戶提供一個具有足夠的功能足夠的功能、使用方便使用方便、可擴展可擴展、安全安全和可管理可管理的工作環(huán)境，從而在計算機與其用戶之間起到接口的作用。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史一.手工操作階段1. 處理過程操作系統(tǒng)本身不自我運行，等待操作人員輸入命令，然后啟動相應(yīng)的計算，等待服務(wù)結(jié)束后，計算機又處在等待狀態(tài)。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)

7、核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史2. 特點特點用戶獨占資源人工干預(yù)較多（浪費處理機時間）計算時間拉長,效率低操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史 批處理系統(tǒng)階段1. 聯(lián)機聯(lián)機I/O批處理階段批處理階段人工操作人工操作缺點：缺點：I/O設(shè)備和CPU仍然串行工作，CPU時間浪費相當(dāng)大。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操

8、作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史2. 脫機脫機I/O批處理階段批處理階段操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史編譯程序編譯程序裝配程序裝配程序標(biāo)準(zhǔn)輸出和處理程序標(biāo)準(zhǔn)輸出和處理程序調(diào)用子程序調(diào)用子程序監(jiān)督程序監(jiān)督程序標(biāo)準(zhǔn)輸入程序標(biāo)準(zhǔn)輸入程序輸入用戶作業(yè)程序輸入用戶作業(yè)程序編譯后的用戶作業(yè)程序編譯后的用戶作業(yè)程序裝配好的用戶作業(yè)程序裝配好的用戶作業(yè)程序執(zhí)行、輸出結(jié)果執(zhí)行、輸出結(jié)果轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到到下下一一個個作作業(yè)業(yè)3. 監(jiān)督程序階段監(jiān)督程序階段操作系統(tǒng)（Operating

9、 Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史4. 執(zhí)行系統(tǒng)階段（執(zhí)行系統(tǒng)階段（Executive system）在通道和中斷技術(shù)的幫助下，擴充了監(jiān)督程序，使其具有作業(yè)運行自動調(diào)度和輸入輸出控制的能力。實現(xiàn)了主機和通道、主機和輸入輸出設(shè)備的并行操作。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史 多道程序系統(tǒng)(Multiprogramming)操作系統(tǒng)（Op

10、erating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史1. 特點特點多道：多個相互獨立的程序同時存在于主存中并發(fā)：不同設(shè)備形成并行，同一設(shè)備形成串行共享：提供并發(fā)的基礎(chǔ)2. 多重處理系統(tǒng)（多重處理系統(tǒng)（Multiprocessing）是指系統(tǒng)配備了多個CPU，從而能真正實現(xiàn)并行。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史 分時/實時操作系統(tǒng)階段系統(tǒng)

11、將處理機的時間劃分為小的時間間隔（又稱時間片），輪流地為每個終端上的作業(yè)服務(wù)，使每個用戶都感覺好象自己在使用計算機。1. 分時操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史2. 實時操作系統(tǒng)系統(tǒng)是以在允許時間范圍之內(nèi)做出響應(yīng)為特征的。v開始截止時間開始截止時間v完成截止時間完成截止時間操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系

12、統(tǒng)的歷史 多道和分時系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著現(xiàn)代多道和分時系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著現(xiàn)代操作系統(tǒng)的正式形成。操作系統(tǒng)的正式形成。 通用操作系統(tǒng)階段通用操作系統(tǒng)階段同時兼有多道批處理、分時、實時處理的功能，或具有其中兩種以上的功能系統(tǒng)，稱為通用操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.2 1.2 操作系統(tǒng)的歷史操作系統(tǒng)的歷史 操作系統(tǒng)的發(fā)展階段操作系統(tǒng)的發(fā)展階段vPC機操作系統(tǒng)：Windows系列v嵌入式操作系統(tǒng)：Linux/Win CEv網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：Netwarev分布式操作系統(tǒng)v智能化操作系統(tǒng)操作

13、系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的基本類型1. 批處理操作系統(tǒng)（批處理操作系統(tǒng)（Batch Processing Operating System）2. 分時操作系統(tǒng)（分時操作系統(tǒng)（Time Sharing Operating System）3. 實時操作系統(tǒng)（實時操作系統(tǒng)（Real Time Operating System）4. 個人計算機操作系統(tǒng)（個人計算機操作系統(tǒng)（Personal Computer Operating System）5. 網(wǎng)絡(luò)操

14、作系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Network Operating System）6. 分布式操作系統(tǒng)（分布式操作系統(tǒng)（Distributed Operating System）操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.4 1.4 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能一一. 處理機管理處理機管理主要研究在多道程序的情況下，處理機的分配調(diào)度策略、分配實施和資源回收的問題。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.4 1.

15、4 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能二二. 存儲管理存儲管理v內(nèi)存分配內(nèi)存分配研究以下問題：v存儲保護存儲保護v內(nèi)存擴充內(nèi)存擴充操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.4 1.4 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能三三. 設(shè)備管理設(shè)備管理研究以下問題：v設(shè)備的分配和管理v設(shè)備的獨立性操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.4 1.4 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能四四. 信息管理（文件管理）信息管理（文件管理

16、）研究以下問題：v外存儲空間的管理v目錄管理v文件的讀/寫管理v存儲控制v共享v安全（保密/保護）操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.4 1.4 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能五五. 用戶接口用戶接口v程序級（系統(tǒng)調(diào)用）：提供一組廣義指令供用戶程序調(diào)用。v作業(yè)級（命令接口）：提供一組控制操作指令供用戶去組織、控制自己的作業(yè)執(zhí)行。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.5 1.5 研究操作系統(tǒng)的幾

17、種觀點研究操作系統(tǒng)的幾種觀點一一. 資源管理者資源管理者操作系統(tǒng)是用來管理和控制計算機系統(tǒng)全部資源的程序集合。由5大功能。 二二. 用戶界面的觀點用戶界面的觀點用戶關(guān)心如何使用操作系統(tǒng)提供的界面來操作控制計算機。操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程1.5 1.5 研究操作系統(tǒng)的幾種觀點研究操作系統(tǒng)的幾種觀點三三. 進程管理觀點進程管理觀點通過進程這一動態(tài)的概念，揭示操作系統(tǒng)動態(tài)的特點。如何提高系統(tǒng)的效率，并發(fā)/并行的執(zhí)行方式，這些的體現(xiàn)就是以“進程”為獨立的個體進行調(diào)度和資源分配的。操作系統(tǒng)（O

18、perating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程附錄附錄 算法描述算法描述一一. 算法的開始與結(jié)束算法的開始與結(jié)束beginend二二. repeat循環(huán)循環(huán) repeat 操作體until 條件條件不成立時循環(huán)操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程附錄附錄 算法描述算法描述三三. if 條件控制條件控制if 條件then 操作else 操作fi操作系統(tǒng)（Operating Systems）授課：趙俊生版權(quán)所有：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 計算機系操作系統(tǒng)課程組計算機專業(yè)核心課程附錄附錄 算法描述算法描述四四. 并發(fā)程序設(shè)計的框架并發(fā)程序設(shè)計的框架定義共享量；main() cobegin process_1(); process_2();