《操作系统的概念》PPT课件

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1、第一章引论1.1操作系统的概念计算机系统：计算机硬件计算机软件计算机硬件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备2002年8月25日，中科院计算所公布，我国自主研发的CPU芯片，经测试成功，相当于PⅢ水平编译程序操作系统解释程序系统软件语言处理系统汇编程序常用的例行程序库连接程序等计算机软件连接编译程序诊断排错程序应用软件：火车售票系统、超市管理系统硬件和软件的关系裸机：没有配置任何软件的计算机软件是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩充和完善＋有定点运算功能的计算机浮点运算软件可以进行浮点运算虚拟机：一个裸机在每加上一层软件后，就变成了一个功能更

2、强的机器，我们把这种“功能更强的机器”称之为“虚拟机”如果是多用户的操作系统，那么经过扩充后，一个实际的处理器就可以扩充成多个虚拟机，使得每一个用户都拥有一个处理机裸机操作系统编译程序汇编程序解释程序调试程序调试程序调试程序应用程序操作系统的层次模型操作系统：操作系统是计算机的第一个软件，管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源、合理地组织计算机工作流程，以便有效利用这个资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩充的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口作用。1.2操作系统的形成和发展计算机发展分为四个阶段：1946～50年代末：第一代，电子管时代

3、50年代末～60年代中：第二代，晶体管时代60年代中～70年代中：第三代：集成电路时代70年代中期～至今：第四代：大规模、超大规模集成电路时代手工操作阶段（第一代电子计算机）计算速度慢（几千次每秒），没有操作系统甚至没有任何软件用户独占计算机，完全手工操作纸带（卡片）输入机计算机打印输出结果取走纸带1个程序计算机（一千次/秒）30分钟完成手工卸下3分钟计算机（一万次/秒）3分钟完成手工卸下3分钟于是出现了“早期的批处理”系统早起批处理系统（第二代计算机）把若干个作业合成一批，调入计算机执行，完成后再调入下一批作业早期的批处理：联机批处理脱机批处理2

4、002年8月30日，我国联想集团退出“深腾”超级计算机，运算速度可达1.027万亿次，达到目前500名超级计算机排行榜中的第24位就在前一周，日本研制成功演算速度每秒85.1万亿次杜超级计算机，称为目前世界上最快的计算机。操作系统的特征并发：指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。（与“并行”的区别）共享：指系统中硬件和软件资源可为多个用户同时使用（互斥共享、同时访问）虚拟：指物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物。异步性：指内存中的多个进程均按照各自独立的、不可预知的速度向前推进。微机操作系统单用户单任务OS：只允许一个用户上机、且只允许用户程

5、序作为一个任务运行。最具代表性的是CP/M和MS-DOS。单用户多任务OS：只允许一个用户上机、但允许将一个用户程序分为若干个任务，使它们并发执行。最具代表性的是OS/2和MS-WINDOWS。多用户多任务OS：允许多个用户通过各自的终端使用同一台主机，共享主机的各类资源，同时用户程序又可进一步分成几个任务，使它们并发执行。最具代表性的是UNIXOS。1.4操作系统功能1.4.1处理机管理1.4.2存储管理1.4.3设备管理1.4.4文件管理1.4.5用户接口处理机管理主要任务：是对处理机进行分配，并对其运行进行有效控制和管理。在多道程序环境下，处

6、理机的分配和运行都是以进程为基本单位。进程控制：多道程序环境下，要使作业运行，必须先为它创建一个或几个进程，并给它分配必要的资源。进程结束的时候要立即撤消这个进程，以便收回该进程所占用的各类资源，进程控制的主要任务就是为作业创建进程，撤销已结束的进程以及控制进程在运行中的状态转换进程同步。进程是以异步方式进行的，运行的速度不定。进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行协调。进程互斥方式进程同步方式进程通信：多道程序环境下，可由系统为应用程序建立多个进程。这些进程相互合作共同完成同一任务，在这些相互合作的进程之间需要交换信息。例如：三个相互合作的进程：

7、输入进程、计算进程、打印进程。调度：从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一进程，把处理机分配给它。主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境，提高存储器的利用率内存分配：为每道程序分配内存空间，减少不可用的内存空间。内存保护：确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰。（设置两个界限寄存器。存放正在之行程序的上界和下界。）地址映射：在多道环境下，地址空间中的逻辑地址和内存空间中的物理地址是不可能一致的。地址映射实现它们之间的转换。内存扩充：借助于虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量。若内存中已没有足够的空间来装入调入程序的时候，系统能将内存

8、中的一部分暂时不用的程序和数据调道磁盘上，腾出更多的内存空间。存储管理设备管理主要任务：完成用户提出的I/O请求，为用户分