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计算机操作系统原理

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计算机操作系统原理主讲人孙术和2004年2月~6月参考书目《计算机操作系统》汤子瀛等编著2001年版西安电子科技大学出版社;
《操作系统原理》屠祁等编著第三版清华大学出版社《操作系统教程》陆松年主编2000年版电子工业出版社《操作系统原理与实训教程》范辉主编2003年版高等教育出版社
第一章___ 操作系统引论
第一节_ 操作系统的目标和作用
第二节_ 操作系统的发展过程
第三节_ 操作系统的类型
第四节_ 操作系统的基本特征
第五节_ 操作系统的主要功能
第六节_ 操作系统的结构
第七节_ 操作系统的硬件环境什么是操作系统操作系统的目标和作用操作系统的功能
计算机系统:
硬件:CPU,内存,IO设备
软件:系统软件(操作系统,编译程序,汇编程序,DBMS),应用软件,信息数据
操作系统:
合理组织计算机的工作流程,有效控制和管理计算机系统的各类资源,并方便用户使用计算机的程序和数据结构的集合.
用户(应用程序)与计算机硬件之间的接口.计算机用户应用软件其它系统软件操作系统裸机OS的目标
方便性:使计算机易学易用,共享资源
有效性:提高系统资源的利用率和吞吐量
可扩充性:能适应硬件的发展,容易升级
开放性:使应用程序具备可移植性和互操作性OS的作用用户与计算机硬件之间的接口计算机系统资源的管理者
四类资源:处理器,存储器,IO设备,信息处理机管理对处理机进行分配进程管理和调度存储器管理物理空间的分配和逻辑空间的扩充内存保护及数据安全设备管理接收用户程序的IO请求,分配设备,促进CPU与IO设备的并行文件管理外存空间分配与管理文件系统,读写,共享与保护等操作系统的产生操作系统的完善操作系统的发展1945~1955无操作系统人机速度矛盾联机(On-Line)IO脱机(Off-Line)IO系统监督程序(OS的雏形)单道批处理FMS(FORTRAN Monitor ~65 通道,中断和缓冲技术的出现65~80 第三代集成电路多道批处理系统分时系统实时系统操作系统成为计算机系统的管家80~ 大规模,超大规模集成电路
第四代计算机个人机(PC),并行机计算机网络分布式计算字符(命令)界面图形化界面单道批处理系统网络操作系统分布式操作系统在系统运行过程中、内存中只有一个用户作业存在;把一批作业脱机输入到磁带上;系统配上监督程序;在监督程序的控制下使这批作业能一个接一个的连续得到处理;处理机使用权在监督程序和用户程序间转换.与现代操作系统有较大差距内存中允许同时有多个用户程序存在
假脱机工作方式:SPOOLing系统磁鼓,磁盘上的作业输入井后备作业队列,作业调度程序调度运行有IO操作或完成作业时,调入另一个作业形成源源不断的作业流作业(处理)说明书
优点:资源利用率高,系统吞吐量大,系统切换开销小
缺点:无交互能力、作业平均周转时间较长分时系统的产生原因人机交互能力的需求,共享主机终端技术的成熟,方便用户上机63年麻理工的CTSS,之后三家联合的MULTICS
分时服务:时间片
分时系统的实现方法:单道,多道,具有前台和后台分时系统的特征多路性,交互性,独占性,及时性系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行.
实时系统的类型:实时控制系统实时信息处理系统与分时系统的比较多路性,交互性,独占性,及时性,可靠性高效可靠的网络通信能力、网络的连接协议局域网连接,广域网连接
结构:CS,Peer to Peer多种网络的服务电子邮件文件传输共享硬盘共享打印处理上的分布各处理单元高度自治各处理单元要相互协调在系统范围内动态管理,分配任务和资源并行地运行分布式程序与网络OS的比较分布性,并行性,透明性,共享性,健壮性
第四节_ 操作系统的特征并发性(Concurrence)共享性(Sharing)虚拟性(Virtual)异步性(Asynchronism)
并行与并发:
并行性:在同一时刻同时发生
并发性:宏观上在同一时间段内同时运行CPU与各个IO设备之间的并行各应用程序进程之间的并发互斥共享方式互斥就是排他性
临界资源(独占资源):在一段时间内只允许一个进程访问的资源同时访问方式宏观上同时,微观上轮流(交替访问)处理机、内存,磁盘(可重入代码)
虚拟:是指通过某种技术把一个物理设备实体变为若干个逻辑上的对应物.
虚拟对象类型:
虚拟机:分时系统
虚拟内存:虚存管理技术
虚拟设备:SPOOLing技术
虚拟信道:分时复用,分频复用
异步性:进程是以人们不可预知的速度向前推进的,但结果要保证是固定的.
导致的原因:多道环境的复杂性进程的动态性每个进程的运行过程是不可预测的
第五节__操作系统的主要功能整体式结构层次结构虚拟机系统客户-服务器系统无结构程序模块模块核心其它系统各层模块间只能是单向调用关系用户接口(命令,程序,图形)对对象操纵和管理的软件(各类操纵对象的管理软件)操纵对象用户程序系统服务文件系统内存和IO设备管理硬件用户态核心态虚拟机监控程序虚拟机会话监控系统会话监控系统会话监控系统会话监控系统虚拟机虚拟机虚拟机微内核进程层裸机(硬件)微内核客户机进程
第七节___ 操作系统的硬件环境CPU程序状态字(PSW)管态与目态(系统态与用户态)存储器
三级结构:高速缓存,虚拟内存(外存)共享与分配
安全与保护:存储键
作业:P

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