操作系统教程―Linux实例分析 孟庆昌 第1章 操作系统概述课件.ppt

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1、第1章操作系统概述1.1计算机发展简史1.2计算机系统组成1.3操作系统的概念1.4操作系统的主要功能1.5操作系统的发展历程1.6操作系统的类型1.7操作系统的特征1.8操作系统的结构1.9UNIX/Linux系统的特点和结构习题1.1计算机发展简史计算机的发展历史大致可分为以下几个阶段：第一代：1946年～1959年，以美国建造的ENIAC为代表，主要电子器件是电子管。第二代：1960年～1964年，主要特征是以晶体管为主要电子器件，如IBM7090系列。第三代：1965年～1973年，以集成电路作为计算机的主要器件，如IBM360机种。第

2、四代：从1974年至今，大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）用于计算机，从巨型机到微型机、个人计算机，其类型层出不穷。与之相应，计算机科学和技术也得到了迅速发展。1.2计算机系统组成1.2.1计算机系统结构现代通用计算机系统由CPU、内存和多种I/O设备组成，通过系统总线连接在一起，实现彼此通信。图1-1示出多数微型机采用的系统结构。图1-1利用总线连接CPU、内存、控制器和I/O设备1.CPUCPU是计算机系统中的“大脑”。它从内存（或高速缓存）中取出指令并执行它们。其基本工作顺序是：提取指令，译码分析，执行指令。CPU内部

3、包含若干个寄存器。其中，一类是通用寄存器，用来存放关键变量和中间结果；另一类是专用寄存器，如程序计数器（PC）、栈指针寄存器和程序状态字（PSW）。2.存储器在现代计算机中，可以存放信息的部件很多，但它们在存取速度、容量和成本等方面有很大差别。一个存储器系统往往由各种部件构成一个层次结构，图1-2示出了三级存储器的结构。图中，左部文字说明存储器的性能、成本依箭头所示方向相对变化。图1-2三级存储器结构3.I/O设备I/O设备是人机交互的工具，通常由控制器和设备本身组成。4.总线总线部件的功能是负责CPU、存储器和设备控制器彼此间的信息或数据的传

4、送的，是计算机内部的“公交车”。1.2.2计算机软件分类按照所起的作用和需要的运行环境，软件通常可分为三大类，即应用软件、支撑软件和系统软件。计算机系统中硬件和软件以及各类软件之间是按层次结构组织的，如图1-3所示。图1-3计算机系统的层次关系1.3操作系统的概念为了深入理解操作系统的定义，我们应注意以下几点：（1）操作系统是系统软件，而且是裸机之上的第一层软件。（2）操作系统的基本职能是控制和管理系统内的各种资源，有效地组织多道程序的运行。作为“管理者”，操作系统主要负责如下事情：①监视各种资源并随时记录它们的状态；②实施某种策略以决定谁获得

5、资源，何时获得，获得多少；③分配资源供需求者使用；④回收资源，以便再分配。（3）设置操作系统的另一个目的是扩充机器功能以方便用户使用。计算机系统的基本资源包括硬件（如处理机、内存、各种设备等）、软件（系统软件和应用软件）和数据。1.4操作系统的主要功能1.存储器管理功能存储器管理的主要功能包括：内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充。1)内存分配内存分配的主要任务是为每道程序分配一定的内存空间。2)地址映射大家都有这种经历:我们在编写程序时并不考虑程序和数据要放在内存的什么位置，程序中设置变量、数组和函数等只是为了实现这个程序所要完成的任务。3

6、)内存保护不同用户的程序都放在一个内存中，必须保证它们在各自的内存空间中活动，不能相互干扰，更不能侵犯操作系统的空间。4)内存扩充一个系统中内存容量是有限的，不能随意扩充其大小。而且用户程序对内存的需求越来越大，很难完全满足用户的要求。2.处理机管理功能（1）作业和进程调度。一个作业通常要经过两级调度才得以在CPU上执行。（2）进程控制。进程是系统中活动的实体。（3）进程通信。多个进程在活动过程中彼此间会发生相互依赖或者相互制约的关系。3.设备管理功能设备管理的主要功能包括：缓冲区管理、设备分配、设备驱动和设备无关性。（1)缓冲区管理。缓冲区管

7、理的目的是解决CPU和外设速度不匹配的矛盾，从而使它们能充分并行工作，提高各自的利用率。（2）设备分配。根据用户的I/O请求和相应的分配策略，为该用户分配外部设备以及通道、控制器等。（3）设备驱动。实现CPU与通道和外设之间的通信。由CPU向通道发出I／O指令，后者驱动相应设备进行I／O操作。当I／O任务完成后，通道向CPU发中断信号，由相应的中断处理程序进行处理。（4）设备无关性。又称设备独立性，即用户编写的程序与实际使用的物理设备无关，由操作系统把用户程序中使用的逻辑设备映射到物理设备中。4.文件管理功能文件管理功能应包括：文件存储空间的管

8、理、文件操作的一般管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制。(1)文件存储空间的管理。系统文件和用户文件都要放在磁盘上。（2）文件操作的一般管理。包括