操作系统原理方敏操作系统概论

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1、第一章操作系统概述操作系统课程组讨论问题什么是操作系统？我们为什么要使用操作系统？2一、什么是操作系统？其实现在并无精确定义不同的观点用户角度：操作系统是用户使用计算机的界面。提供用户与计算机硬件之间的接口，一般可以分为三种：命令方式，系统调用，图形界面。软件角度：操作系统是程序和数据结构的集合。它是直接和硬件相邻的第一层软件，是由大量极其复杂的系统程序和众多的数据结构集成的。3一、什么是操作系统？系统观点：操作系统是对计算机资源管理，这些资源包括硬件和软件。操作系统向用户提供了高级而调用简单的

2、服务，掩盖了绝大部分硬件设备复杂的特性和差异，使得用户可以免除大量的乏味的杂务，而把精力集中在自己所要处理的任务上。……教材中的定义操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织和管理计算机的工作流程以方面用户使用的程序的集合。4计算机系统的结构二、为什么要使用操作系统？应用程序操作系统core裸机研究内容5二、为什么要使用操作系统？OS的地位位于硬件（裸机）之上，所有其他软件之下。它是对硬件系统功能的首次扩充。引入操作系统的目标（特性）方便：提供一个用户与计算机硬件之间的接口，使计算机更

3、易于操作；有效：以更有效的方式使用计算机软硬件资源；改善性能：合理的组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能；提供扩展能力：支持可扩展的体系结构，可以方便的引进新的功能，支持可移植性和互操作性。6三、现代操作系统的特征并发（concurrence）并发性：指两个或者多个事件在同一时间间隔内发生。并行性（parallel）：指两个或者多个事件在同一时刻发生（同时发生）。共享（sharing）系统中有限的资源不在为某个用户独占，而是可供多个用户共享。共享的方式：1）互斥共享：一段时间内某一资源只允许

4、一个用户使用，当使用完后，其他用户才能使用。例如：打印机、扫描仪等。2）非互斥共享：一个资源在一段时间内可以供多个用户“同时”使用。依旧是：宏观上的并行，微观上的串行。例如CPU,内存等。7三、现代操作系统的特征虚拟（virtual）一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体－－分时或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。Class1Class2Class3实体8三、现代操作系统的特征不确定性（uncertainty）操作系统的不确定性也称为异步性(asynchronism

5、)，指在并发环境下程序的执行顺序、开始时间和执行时间是不确定性（不可准确预知）。特点：在相同的环境下，无论程序执行的顺序如何，何时开始执行，也无论执行多少时间，只要输入相同，则结果总是相同的。9四、操作系统的发展操作系统的发展和计算机体系结构有着密切联系第一台机械计算机：差分机由英国数学家CharlesBabbage设计电脑之父CharlesBabbage（1792－1871）差分机虽然这台机器不怎么美观，却和现代电脑一样，拥有记忆体、运算部门、控制中心和输出输入中心这四部分，可谓历史性的创造。

6、不过这台机器最终还是没能运行起来，当然它也没有操作系统。10四、操作系统的发展第一代电子计算机（1946－1955）：人工操作方式结构：由数万个真空电子管、插件板、导线组成，体积巨大，运算极慢，且很不可靠。操作：程序员提前在墙上的机时表上预约一段时间，然后到机房将他的插板插到计算机里，在接下来的几小时里计算自己的题目。这个阶段基本上所有的题目都是数值计算问题。缺点：系统资源利用率极低。重量30t,功率150kW占地167m211四、操作系统的发展第二代计算机（1955-1965）：脱机和批处理系

7、统结构：使用晶体管，体积减小，可靠性提高，可以批量生产，仅有少数大公司、主要的政府部门和大学买得起。早期的批处理系统典型的操作系统：FMS,IBSYS(7094配备)12四、操作系统的发展第三代计算机（1965-1980）：多道程序设计结构：小规模集成电路芯片，性价比有较大提升，典型的有IBM360系列，它提出了软件兼容的概念，可在科学计算和商用计算领域通用。13四、操作系统的发展IBM360的操作系统OS/360以失败而告终，但是它提出了两项非常重要的技术：1）多道程序设计技术。极大的提高了C

8、PU的利用率。2）Spooling（SimultaneousPeripheralOperationOnLine）技术。多道程序设计技术的出现给系统的管理提出了挑战，例如：内存管理问题、处理机等资源共享问题、文件检索和存储问题等。为了解决这些问题，系统中必须设置一套管理软件以方便用户使用，于是便形成了操作系统。因此我们说：多道程序设计技术是操作系统形成的标志。这一时期著名的操作系统有:MIT:CTSS（第一个分时系统，1963年）；Bell实验室:UNIX。14四、操作系统的发展第四代计算机（19