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操作系统

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Microsoft PowerPoint PPT 演示文稿文档大小：256KB

操作系统operating System本门课程学习目的掌握一般操作系统内部工作过程与结构及相关概念,技术,理论、并作为完整实例分析MINIX,研究其内核.
本次课学习目的What-操作系统是什么做什么Why-为什么需要学习操作系统(其作用和重要性)how-操作系统是如何发展的当前操作系统发展情况如何你用过或听过哪些操作系统
1.Microsoft公司的操作系统产品:Windows系列及MS DOS Windows 9x,Windows 3.x,Windows NT,MS DOS
2.UNIX大家庭 UNIX,BSD,AIX
3.自由软件中的操作系统
4.IBM公司的操作系统产品 PCDOS7和PCDOS2000什么是操作系统多数计算机用户都使用过操作系统,但要精确地给出操作系统的定义却很困难,部分原因是操作系统完成两项相对独立的任务.
操作系统(Operating System)是为了填补人与机器之间的鸿沟,即建立用户与计算机之间的接口,而为裸机配置的一种系统软件.配置操作系统的目标有二:(1)作为虚拟机、提供一个计算机用户与计算机硬件系统之间的接口,使计算机系统更易于使用;(2)有效地控制和管理计算机系统中的各种硬件和软件资源,使之得到更有效的利用;
操作系统的特征并发(concurrence)共享(sharing)虚拟(Virtual)不确定型操作系统的功能操作系统主要负责管理系统资源,并调度对系统中各类资源的使用.具体来说,其功能有:
(1)处理机管理(2) 存储器管理(3) 输入输出设备管理(4) 文件管理以上是操作系统的四个功能,除此之外,每个操作系统还要提供:(1) 中断管理系统(2) 输入输出系统(3) 错误处理功能为什么要学习操作系统了解内核、更好地进行软件开发(例)以史为鉴操作系统发展历史
第一代计算机( 1945一1955)真空管和插板-无操作系统
第二代计算机晶体管-单任务批处理系统
第三代计算机集成电路芯片-多任务,多用户操作系统
第四代计算机( 1980一现在)超大规模集成电路,个人计算机-结构化,小型化,网络操作系统和分布式操作系统当前最常用的操作系统美国Microsoft公司的MSDOS及Windows系列
UNIX大家庭 UNIX, BSD,AIX等
自由软件中的操作系统
IBM公司的操作系统产品和PCDOS2000操作系统做什么
1.操作系统作为扩展计算机、虚拟机将硬件细节与程序员隔离开来,同时提供一个简洁的命名文件方式的程序,就是操作系统.与磁盘抽象类似,它还隐藏了其他许多低层硬件的特性,包括中断、时钟,存储器等.总之,操作系统提供的每一种抽象都较低层硬件本身更简单,更易用.
从这个角度看,操作系统的作用是为用户提供一台等价的扩展计算机、或称虚拟机、它比低层硬件更容易编程.本课的内容正是详细说明操作系统如何做到这一点.
2.操作系统作为资源管理器现代计算机都包含处理器,存储器,时钟,磁盘,鼠标,网络接口,激光打印机以及其他许多设备,从这个角度看,操作系统的任务是在相互竞争的程序间有序地控制这些设备的分配.
back硬件系统程序应用程序计算机系统的组成对多数计算机而言、在机器语言一级的体系结构(指令集,存储组织,IO和总线结构)上编程是很困难的,尤其是输入输出操作.显然程序员不想涉及硬件的这些具体细节(也包括硬盘,它与软盘不同、但同样很复杂).他需要的是一种简单的高度抽象的设备.一种典型的抽象是一张磁盘包含了一组命名的文件,每个文件可以被打开、然后进行读写,最后被关闭.其中的一些细节如数据记录格式,当前步进电机的开启状态等则对用户隐藏.
一个输入输出例子例如考虑使用多数PC机采用的NEC PD7的控制器芯片(或功能等价的芯片)来进行软盘IO操作. PD765有16条命令,它通过向一个设备寄存器装人特定的数据来执行这些命令.命令数据长度从1到9字节不等、其中包括:读写数据,移动臂,格式化磁盘,初始化等.
最基本的命令读数据和写数据.它们均需要13个参数.所有这13个参数被封装在9个字节中.这些参数指定的信息有:欲读取的磁盘块地址、每条磁道的扇区数,物理介质的数据记录格式,扇区间隙,以及对已删除数据地址标识的处理方法等.当磁盘操作结束时,控制器芯片返回23个状态及出错信息,它们被封装在7个字节中.此外,程序员还要注意来进电机的开关状态.如果电机关闭、则在读写数据前要先启动它(有一段较长的加速时回间).还要注意电机不能长时间处于开启状态.否则将损坏软盘,所以程序员必须在较长的回自动延迟和可能对软盘造成损坏之间作出折衷.
操作系统进行资源管理设想在一台计算机上运行的三个程序同时试图在一台打印机上输出计算结果,那么可能头几行是程序1的输出、接下来几行是程序2的输出、然后又是程序3的输出等等、最终打印结果将是一团糟.操作系统采用将打印输出缓冲到磁盘上的方法可以避免这种混乱.当一个程序结束后,操作系统将暂存在磁盘文件上的输出结果送到打印机、同时其他程序可以继续运行产生新的输出结果,而这些程序并不知道这些输出没有立即送至打印机.
当一台计算机(或网络)有多个用户时,因为用户间可能相互影响、所以管理和保护存储器,IO设备以及其他设备的需求随之增加.而且用户往往不仅需要共享硬件,还要共享信息(文件,数据库等).总之,此时操作系统的首要任务是跟踪资源的使用状况,满足资源请求,提高资源利用率,以及协调各程序和用户对资源的使用冲突.
并发并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生;并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生;在多道程序环境下,并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行.但在单处理机系统中、每一时刻仅能执行一道程序,故微观上,这些程序是在交替执行的.
程序的并发执行、有效地改善了系统资源的利用率和提高了系统的吞吐量,但它使系统复杂化,操作系统必须具有控制和管理各种并发活动的能力.
共享资源共享是指,系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占,而是供多个用户共同使用.根据资源属性的不同.可有以下两种不同的资源共享方式:
1.互斥共享2.同时访问并发和共享是操作系统的两个最基本的特征、而这两者之间又是互为存在条件虚拟所谓虚拟,是指把一个物理上的实体,变为若干个逻辑上的对应物.前者是实的,即是实际存在的;而后者是虚的,只是用户的一种感觉.
不确定性
在操作系统中、不确定性有两种含义:
(1)程序执行结果是不确定的(2)多道程序环境下程序的执行、是以异步方式进行的;换言之,每个程序在何时执行、多个程序间的执行顺序以及完成每过程序所需的时间都是不确定的,因而也是不可预知的.
处理机管理对系统中的各处理机及其状态进行登记,管理各程序对处理机的要求,并按照一定策略将系统中的各台处理机分给要求的用户作业(进程)使用.
存储器管理用合理的数据结构形式记录系统中主存储器的使用情况,并按照一定策略在提出存储请求的各作业(进程)间分配主存空间,保护主存储器中的信息不被其他人员的程序有意无意地破坏或偷窃.
输入输出设备管理记住系统中各类设备及其状态、按各类设备的特点和不同的策略在把设备分给要求的作业(进程)使用.许多系统还要十分注意优化设备的调度,以提高设备有效使用率.
文件管理主要涉及文件的逻辑组织和物理组织,目录的结构以及对文件的操作等、近来尤其注意对文件中信息的保护和保密措施.
其他功能(1) 中断管理系统:它与中断硬件一起处理系统中各种中断事件(2) 输入输出系统:系统提供的标准输入输出功能,以便用户调用.
(3) 错误处理功能:分析并处理系统中出现的有关错误.一个程序例子假设有数组a[0.n-1[0.n-1,求数组和sum

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