第1章+操作系统概述

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1、《操作系统》第一章操作系统概述主讲：黄伯虎讨论问题？什么是操作系统？(what?)我们为什么要使用操作系统？(why?)操作系统是如何工作的？(How?)XidianUniversityOperatingSystems-2-一、什么是操作系统？其实目前并无公认的精确定义用户角度：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，是由大量极其复杂的系统程序和众多的数据结构集成的，直接和硬件相邻。系统观点：操作系统是对计算机资源管理，这些资源包括硬

2、件和软件。操作系统向用户提供了高级而调用简单的服务，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。XidianUniversityOperatingSystems-3-一、什么是操作系统？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便用户使用的程序的集合。XidianUniversityOperatingSystems-4-二、为什么要使用操作系统？计算机系统的结构裸机简化的windows结构图core操作系统应用程序用户usersOS的

3、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。XidianUniversityOperatingSystems-5-二、为什么要使用操作系统？引入操作系统的目标方便：提供一个用户与计算机硬件之间的接口，使计算机更易于操作；有效：以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。XidianUniversityOperatingSystems-6-三、现代操作系统的特征并发（concur

4、rence）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）。0ttimeABABXidianUniversityOperatingSystems-7-三、现代操作系统的特征共享（sharing）系统中有限的资源不再为某个用户独占，而是可供多个用户共享。共享的方式：互斥共享：一段时间内某一资源只允许一个用户使用，当使用完后，其他用户才能使用。例如：打印机。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

5、等。XidianUniversityOperatingSystems-8-三、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。XidianUniversityOperatingSystems-9-三、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)，指在多道程序的并发执行环境下程序的开始时间、执行顺序和执行时间是不确定性（不可准确预知）。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（确定性

6、）。timeABCABCXidianUniversityOperatingSystems-10-四、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第一台计算机机械式：差分机。由英国数学家CharlesBabbage设计。电脑之父CharlesBabbage差分机（1792－1871）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。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。XidianUniversityOperatingSystems-11-四、操作系统的

7、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167㎡使用了18800真空管XidianUniversityOperatingSystems-12-四、操作系统的发展第二代计算机（1955-1965）：脱机和批处理系统结构：使用晶体管，体

8、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：IBMFortran监视系