O第1章绪论

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1.操作系统原理 Principle of Operating System 如果你在学习中遇到问题精品课程欢迎你向我提问！ 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
2.操作系统原理 Principle of Operating System 教学计划：理论教学 48 学时精品课程考核方式：总评成绩 = 平时成绩 (20%)+ 期末考试成绩 (8 0%) 平时成绩 = 作业 (20 分 ) 使用教材：《操作系统原理》国防工业出版社兰州理工大学计算机与通信学院
3.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程参考书罗宇等 ( 译 ). 操作系统 . 机械工业出版社 , 2006 陈向群等 ( 译 ). 现代操作系统 . 机械工业出版社 , 2005 郑扣根 ( 译 ). 操作系统概念 ( 第六版 ). 高等教育出版社 , 2006 陈渝等 ( 译 ). 操作系统—精髓与设计原理 ( 第五版 ). 电子工业出版社 , 2006 5. 陈向群等 ( 著 ). 操作系统教程 ( 第二版 ). 北京大学出版社 ,2006 6. 陆松年主编 . 操作系统教程 ( 第 2 版 ). 电子工业出版社 , 2006 7. 汤子瀛等 ( 著 ). 计算机操作系统 ( 修订版 ). 西安电子科技大学电电电电电出版社 ,2004 8. 曾平等 ( 著 ). 操作系统习题与解析 ( 第 2 版 ). 清华大学出版社 , 2004 1. 2. 3. 4. 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
4.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程第 1 章绪论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成 1.3 操作系统的特征与功能 1.4 用户与操作系统的接口 1.5 操作系统的分类兰州理工大学计算机与通信学院本章主要内容
5.操作系统原理 Principle of Operating System 第 1 章绪论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成 1.3 操作系统的特征与功能 1.4 用户与操作系统的接口 1.5 操作系统的分类兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
6.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程操作系统（ Operating System, OS ）的出电、使用和电电电展是四十余年来计算机电电电电电电电电电电电件的一电个重大电展。计算机电电电电电电电展到电电电在，从个人机到电电电电电电巨型机，无一例外都配置一种或多种操作系电。电操作系统也可被看作是用户和计算机硬件之间的一种接口，它已经成为现代计算机系统不可分割的重要组成部分，它为人们建立各种各样的应用环境奠定了重要基础。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
7.操作系统原理 Principle of Operating System 配置操作系统的主要目标：  方便用户使用。  扩大机器功能。  管理系统资源。  提高系统效率。  构筑开放环境。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
8.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程计算机系统组成编译器汇编器文本编辑器 … 系统程序与应用程序操作系统计算机硬件 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院数据库系统
9.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程通常把操作系统定义为用来控制和管理计算机系统资源，方便用户使用的程序和数据结构的集合。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
10.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程操作系统在计算机系统中的作用： 从用户角度来看， OS 就是其与计算机硬件之间的接口。 从系统角度看， OS 是计算机系统的资源管理者。 从软件角度看， OS 就像一台虚拟计算机。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
11.操作系统原理 Principle of Operating System 第 1 章绪论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成 1.3 操作系统的特征与功能 1.4 用户与操作系统的接口 1.5 操作系统的分类兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
12.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程计算机硬件的发展 : 第一代电子管时代（ 1946~1957 年）第二代晶体管时代（ 1958~1964 年）第三代集成电路时代（ 1965~1970 年）第四代大规模 / 超大规模集成电路时代（ 1971 年 ~ 至今）等。本节我们将沿着这个线索介绍操作系统 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
13.操作系统原理 Principle of Operating System 手工操作 监控程序 多道程序设计 分时系统 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
14.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 手工操作在这个阶段，程序设计全部采用机器语言，通过在一些插板上的硬连线来控制其基本功能，没有程序设计语言（甚至没有汇编语言），更谈不上操作系统。使用机器的方式是程序员提前在墙上计时表上预约一段时间，然后到机房将他的插件板插到计算机里，在接下来的几小时里计算自己的题目，并期盼着在这段时间中几万个真空管不会有烧断的。这时实际上所有的题目都是数值计算问题。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
15.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程在一个程序员上机期间，整台计算机连同附属设备全部被其占用。程序员实际上兼职操作员，效率低下。其特点是手工操作，独占方式。后来人电开电电了电电电电电言及其电电电编编译程序以及其他一些控制外设的程序等，但工作方式仍属于这一阶段。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
16.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 监控程序 20 世纪 50 年代晶体管的发明改变了现状，晶体管时代的计算机比较可靠，厂商可以成批地生产并将其销售给用户，用户可以指望计算机长时间运行来完成一些有用的工作， FORTRAN 高级语言于 1954 年提出， 1956 年正式设计完成。 ALGOL 高级语言于 1958 年引入， COBOL 高级语言于 1959 年引入。此时，设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人员之间第一次有了明确的分工。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
17.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程计算机安装在专门的空调房间里，有专业人员操作。要运行一个作业（ job ），程序员首先将程序写在纸上（用高级语言或汇编语言），然后穿孔成卡片，再将卡片盒带到输入室交给操作员。当计算机运行完当前任务后，将结果从打印机输出，操作员到打印机上撕下运算结果并送到输出室，程序员稍后就能取到结果。然后，操作员从已经送到输入室的卡片盒中读入另一个任务，计算机就开始运行下一任务。如果需要 FORTRAN 编译器，操作员还要从文件柜把它取来读入计算机。当操作员在机房里走来走去时许多机时被浪费掉了。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
18.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程由于电电理器速度的提高，使得手工操作电电电电电电电电电电电电电电电电电 /行电电电出入与计算机的计算速度不匹配，因而人们设计了监督程序（也称管理程序）来实现作业的自动转换处理。这期间每道作业由程序提供一组在某种介质上准备好的作业信息（文件），包括用作业控制语言书写的作业说明书，相应的程序和数据。作业控制语言被穿孔成一叠作业卡片，由程序员提交给系统操作员，而操作员将作业成批地输入到计算机中，由监督程序识别一个作业进行处理后再取下一个作业。这种自动定序的处理方式称为“批处理”方式，由于是串行执行作业，因此这种早期的批处理方式又被称为单道批处理，也被认为是操作系统的雏形。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
19.操作系统原理 Principle of Operating System 多道程序设计精品课程在第二代计算机后期，特别是进入第三代以后，系统软件有了很大发展，其作用也日益显著，同时，硬件也有了很大发展，主存容量增大，出现了大容量的辅助存储器——磁盘以及代理 CPU 来管理设备的通道，使得计算机体系结构发生了很大变化。由以中央处理器为中心的结构改变为以主存为中心，通道的产生使得输入 / 输出操作与 CPU 之间的并行工作成为可能。软件系统也随之相应变化，实现了在硬件提供并行处理之上的多道程序设计。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
20.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程所谓多道程序设计是指允许多个程序同时存在于主存之间，由中央处理器以切换方式为之服电，使得多个程序可以同电电电电电电电电电电电电电行。电主存中多个相互独立的程序均电于开始电电电和结束之间，从宏观上看是并行的，多道程序都处于运行而未运行结束的过程中；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用 CPU 交替地电行。电电 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
21.操作系统原理操作系统程序 A 程序 B 程序 C CPU 程序 A 程序 B 程序 C CPU 运行等待等待运行等待运行 2019年 5月 14日精品课程 Principle of Operating System 运行等待运行运行存储器等待运行等待运行等待运行运行兰州理工大学计算机与通信学院等待运行等待运行等待
22.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程例：计算某个数据处理问题，输入 500 个字符 ( 需要 78ms) ，经 C PU 处理 52ms 后，将结果 2000 个字符存到磁带上 ( 需要 20ms) ，重复进行，直至输入数据全部处理完毕 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
23.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 单道算题运行时处理器的使用效率 78 时间 13 15 0 0 22 8 28 30 0 0 输入机处理器磁带机 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院 37 8 43 45 0 0
24.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程为提高效率，让计算机同时接受两道算题，当第一道程序在等待外围设备的时候，让第二道程序运行，降低 CPU 空等时间，处理器利用率显然可以有所提高例如，计算机还接受了另一算题：从另一台磁带机上输入 2000 个字符，经 4 2 毫秒的处理后，从行式打印机上输出两行 ( 约需 88ms) 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
25.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程两道算题运行时处理器的使用效率时间 78 13 15 0 0 22 8 28 30 0 0 37 8 输入机处理器 P1 P2 P1 P2 磁带机 1 磁带机 2 打印机 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院 43 45 0 0
26.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程引入多道程序设计技术有以下优点：一是提高 CPU 、主存和设备的利用率；二是提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数增加；三是充分发挥计算机硬部件的并行性，设备与设备之间、 CPU 与设备之间均可并行工作。其主要缺点是延长作业的周转时间。这个阶段的计算机资源不再是“串行” 地被一个个用户独占，而可以同时被几个用户共享，从而极大地提高了系统在单位时间内处理作业的能力。这时管理程序已迅速地发展成为一个重要的软件分支——操作系统。这一代计算机典型的操作系统是 FMS （ FORTRAN Mon itor System, FORTRAN 监控系统）和 IBM 为 7094 机配备的操作系统 IBSYS 。这些操作系统由监控程序、特权指令、存储保护和简单的批处理构成。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
27.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 较便宜的计算机读入 IBM1401 作业流输入磁带运算主机 IBM709 4 读出用户 2019年 5月 14日打印输出计算机 IBM1401 兰州理工大学计算机与通信学院输出磁带
28.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 分时系统第三代计算机适用于大型科学计算和繁忙的商务数据处理，但其实质上仍旧是批处理系统。许多程序员很怀念第一代计算机的使用方式，那时他们可以几个小时独占一台机器，可以及时地调试他们的程序。而对第三代计算机，从一个作业提交到运算结果取回往往长达数小时，更有甚者，一个逗号的误用就会导致编译失败从而可能浪费程序员半天的时间。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
29.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程所谓分时系统 Timesharing （ System ）是指多个用户通过终端设备与计算机交互作用来运行自己的作业，共享一个计算机系统而互不干扰，就好像自己有一台计算机。它实际上是多道程序设计的变种。分时系统的思想于 1959 年在麻省理工学院提出，第一个真正的分时系统 CTSS （ Compatible Time Sharing System ，兼容分时系统）是麻省理工学院的 Fernando Corbato 等人于 1961 年在一台改装过的 IBM 7094/94 机上开发成功的，当时有 32 个交互式用户。但直到第三代计算机广泛采用了必需的保护硬件之后，分时系统才逐渐流行开来。这个时候人们认为操作系统逐渐步入了成熟。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
30.操作系统原理 Principle of Operating System 第 1 章绪论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成 1.3 操作系统的特征与功能 1.4 用户与操作系统的接口 1.5 操作系统的分类兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
31.操作系统原理 Principle of Operating System 操作系统的特征 操作系统的功能 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
32.操作系统原理 Principle of Operating System 操作系统的特征 ⑴ 并发性（ Concurrence ） ⑵ 共享性（ Sharing ） ⑶ 异步性（ Asynchronism ） ⑷ 虚拟性（ Virtual ） 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
33.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程并发是指在某一时间间隔内计算机系统中运行着多个程序。并发与并行是有区别的，并行是指在同一时刻计算机内有多个程序都在运行，这只有在多 CPU 系统中才能实现。在单 CPU 系统中，程序的并发性具体体现在用户程序与用户程序之间以及用户程序与操作系统程序之间的并发执行两个方面。在 CPU 环境下，从宏观上看，这些程序是同时向前推进的，从微观上看，这些并发执行的程序交替地在这个单 CPU 上运行着。而在多 CPU 系统中，多个程序的并发特性表现为不仅在宏观上是并行的，而且在微观上程序也是并发执行。并发性 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
34.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 共享是指多个用户或程序共享系统的软、硬件资源。共享首先出于经济方面的考虑，因为向每一个用户分别提供所有的资源是非常浪费的。共享可以提高各种系统设备和系统软件的使用效率。在合作开发某一项目时，同组用户共享软件和数据库可以大大提高开发效率和速度。共享一般有两种方式：互斥共享和同时共享。 2019年 5月 14日共享性兰州理工大学计算机与通信学院
35.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程互斥共享系统中的有些资源比如打印机、磁带机、扫描仪等，虽然可以供多个用户程序同时使用，但在一段特定的时间内只能由某一个用户程序使用。当这类资源中的一个正在被使用的时候，其他请求该资源的程序必须等待，并且在这个资源被使用完了以后才由操作系统根据一定的策略再选择一个用户程序占有该资源。通常把这样的资源称为临界资源。许多操作系统维护的重要系统数据都是临界资源，它们都要求被互斥共享。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
36.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程同时共享系统中的有些快速设备如磁盘，尽管也只能允许多个作业串行地访问，但由于作业访问和释放该资源的时间极短，在宏观上可看作允许多个程序同时访问，这类设备的访问方式被认为是同时访问。软件的共享方式也可分为互斥共享和同时共享。一般来说，只读的数据、数据结构、只读的文件以及纯可执行的文件可同时共享，而可写数据、数据结构和文件只能互斥共享。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
37.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程异步性也称随机性。在多道程序环境中，允许多个进程并发执行，由于资源有限而进程众多，多数情况下，进程的执行不是“一气呵成”，而是“走走停停”。例如，一个进程在CPU 上运行一段时间后，由于等待资源满足或事件发生，它被暂停执行， CPU 转让给另一个进程执行。系统中的进程何时执行？何时暂停？以什么样的速度向前推进？进程总共要花多少时间才能完成？这些问题都是不可预知的，或者说进程是以异步方式运行的，其导致的直接后果是程序执行结果可能不惟一。异步性 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
38.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程操作系统中的随机性处处可见，例如，作业到达系统的类型和时间是随机的；操作员发出命令或按钮的时间是随机的；运行程序发生错误或异常的时间是随机的；各种各样硬件和软件中断事件发生的时间是随机的，等等。随机性并不意味着操作系统就无法控制使用资源的程序的执行，操作系统内部产生的事件序列有许许多多可能，而操作系统的一个重要任务是必须确保捕捉任何一种随机事件，正确处理可能发生的随机事件，正确处理已经产生的随机事件序列，否则将会导致严重的后果。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
39.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程操作系统向用户提供了比直接使用裸机简单方便的高级服电，从而电电电电电程序电电电电藏了电电电硬件操作的电电电电电电电性，相当于在原电电电电电电先的物理计算机上覆盖了一至多层系统软件，将其改造成一台功能更强大而且易于使用的扩展机或虚拟机。例如，在多道程序系统中，物理 CPU 可以只有一个，每次也仅能执行一道程序，但通过多道程序和分时使用 CPU 技电，宏电电电电上有多个程序在电电电电电电执行，就好像有多个 CPU 在为各道程序工作一样，物理上的一个 CPU 变成了逻辑上的多台虚拟设备；窗口技术可把一个物理屏幕变成逻辑上的多个虚拟屏幕； IBM 的 VM 技术把物理上的一台计算机变成逻辑上的多台计算机。虚拟性 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
40.操作系统原理 Principle of Operating System 操作系统的功能 ⑴ 处理机管理 ⑵ 存储管理 ⑶ 设备管理 ⑷ 文件管理 ⑸ 网络与通信管理 ⑹ 用户接口 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
41.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程处理机是整个计算机系统的核心硬件资源，它的性能和使用情况对整个计算机系统的性能有着关键的影响。处理机也是计算机系统最昂贵的资源，它的速度一般比其他硬件设备的工作速度要快得多，其他设备的正常运行往往也离不开 CPU 。因此，有效地管理 CPU ，充分利用 CPU 资源也是操作系统最重要的管理任务。处理机管理 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
42.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程为了提高处理机的利用率，现代操作系统都采用了多道程序技术。如果一个程序因等待某一条件而不能运行下去时，就把处理机占用权转交给另外一个可运行程序，或者当出现了一个比当前运行程序更重要的可运行程序时，后者可能强占 CPU ，为了描述多道程序的并发运行操作系统引入了进程的概念。所以，处理机管理也可以认为就是进程管理和作业管理，主要包括以下几个方面：进程控制、进程同步、进程通信、调度。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
43.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程存储器可以说是操作系统中最重要的系统资源，存储器对作业的重要程度就如同土地对于人类。存储管理主要管理内存资源，虽然内存芯片的集成度不断地提高，价格不断地下降，但是由于计算机对于内存的需求量大，所以相对来看内存整体的价格仍然较昂贵而且受 CPU 寻址能力的限制，内存的容量也是有限的。因此，当多个程序共享有限的内存资源时就需要考虑如何为它们分配内存空间，同时，既要使用户存放在内存中的程序和数据彼此隔离、互不干扰，又要能保证在一定条件下共享。尤其是当内存不够用时要解决内存扩充问题，即将内存和外存结合起来管理，为用户提供一个容量比实际内存大地多的虚拟存储器。存储管理 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
44.操作系统原理 Principle of Operating System 存储管理主要提供以下功能：内存的分配与回收存储保护和共享地址转换内存扩充 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
45.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程设备管理是操作系统提供的又一项基本管理功能，指计算机系统中除了 CPU 和内存以外的所有输入、输出设备的管理。设备管理具体包括以下内容：电冲管理、电电电电分配、电电电电电电理、电电电电独立性和电电虚拟设备。以上前三项是设备管理的基本功能，最后一项是为了进一步提高系统效率而设置的，往往在规模较大操作中才提供，每一种功能对不同的系统、不同的外围设备配置也有强有弱。设备管理 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
46.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程系统中的信息资源（如程序和数据）以文件的形式存放在外存储器上，需要时再把它们装入内存。文件管理的任务是有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题，以使用户方便、安全地访问文件。操作系统一般都提供很强的文件管理功能：提供文件的组织方法、提供文件的存取和使用方法、实现文件存储空间的管理、实现文件的目录管理、实现文件的共享和安全性控制。 2019年 5月 14日文件管理兰州理工大学计算机与通信学院
47.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程计算机网络源于计算机技术与通信技术的结合，近些年来，从单机与终端之间的远程通信到全世界成千上万台计算机联网工作，网络的应用范围已经十分广泛。操作系统至少应具有与网络有关的以下几项功能： ⑴ 网上资源管理：实现网上资源共享，管理用户对资源的访问，保证信息资源的安全性和完整性。 ⑵ 数据通信管理：计算机联网后，结点之间可以互相传送数据，通过通信软件，按照通信协议的规定，完成网络上计算机之间的信息传送。 ⑶ 网络管理：包括故障管理、安全管理、性能管理、日志管理和配置管理等。网络与通信管理 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
48.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程配置操作系统的一个很重要的目的就是为了方便用户使用计算机。操作系统内核通过系统调用向应用程序提供了很友好的接口，方便用户程序对文件和目录的操作，申请和释放内存，对各类设备进行 I/O 操作，以及对进程进行控制，等等。此外，操作系统还通过命令级接口向用户提供了几百条程序命令，使用户方便地与系统交互。这些程序有的通过系统调用或系统调用的组合完成更复杂的功能，有的不必与系统的核心交互，它们极大地丰富了操作系电的电电件宝电电电电，方便了交互式用电电电电电电电电操作文件和设备以及控制作业的运行。用户接口 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
49.操作系统原理 Principle of Operating System 第 1 章绪论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成 1.3 操作系统的特征与功能 1.4 用户与操作系统的接口 1.5 操作系统的分类兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
50.操作系统原理 Principle of Operating System 用户系统调用（程序接口）操作命令或 JCL （操作接口）操作系统裸 2019年 5月 14日机兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
51.操作系统原理 Principle of Operating System 操作接口 程序接口 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
52.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程用户如何向系统提交作业和说明运行意图呢？通常是通过操作系统提供的操作接口来实现。操作接口又称作业级接口，是操作系统为操作控制计算机工作并提供服务的手段的集合，通常可借助操作控制命令、图形操作界面和作业控制语言来实现。操作系统一般都提供了联机作业控制方式和脱机作业控制方式两个作业级的接口，这两个接口使用的手段为：操作控制命令和作业控制语言。操作接口 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
53.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程联机用户接口—操作控制命令是为联机用户提供的调用操作系统功能，请求操作系统为其服务的手段，由一组命令和命令解释程序组成，所以也称为命令接口。用户可通过终端设备输入操作命令，向系统提出各种要求。不同操作系统的命令接口有所不同，这不仅体现在命令的种类、数量及功能方面，也可能体现在命令的形式、用法等方面。不同的形式和用法组成了不同的用户界面，常用的用界面可分成户字符电示式和图形化用电电户界面两种形式。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
54.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程字符显示式用户界面主要通过命令语言来实现，可分为命令行方式和批命令方式。命令行方式中的每个命令以命令行的形式输入并提交给系统，一个命令行由命令动词和一组参数构成，它指示操作系统完成规定的功能。批命令方式的实现思想如下：规定一种特别的文件称为批命令文件，通常该文件有特殊的文件扩展名，用户可预先把一系列命令组织在该文件中，一次建立，多次执行。从而减少输入次数，方便用户操作，节省时间，减少出错。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
55.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程图形化用户接口（ Graphics User Interface ， G UI ）是近年来最为流行的联机用户接口形式。 GUI 采用了图形化的操作界面，使用 WIMP （即窗口 Windows 、图标 Icon 、菜单 Menu 和鼠标 Pointing device ）技术，引入形象的各种图标将系统的各项功能、各种应用程序和文件直观、逼真地表示出来。用户可以通过选择窗口、菜单、对话框和滚动条完成对他们的作业和文件的各种控制和操作。用户不必死记硬背操作命令就能轻松自如地完成各项工作，使计算机系统成为一种非常有效且生动有趣的工具。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
56.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程脱机用户接口源于早期批处理系统，是专为批处理作业的用户提供的，也称批处理用户接口。操作系统为脱机用户提供了作业控制语言（ Job Control Language, JCL ），它由一组作业控制卡，或作业控制语句，或作业控制操作命令组成。用户利用此语言将事先考虑到的对作业的各种可能要求写成作业操作说明书连同作业一起交给系统。系统运行时，一边解释作业控制命令，一边执行该命令，直到完成该组作业。脱机用户接口的主要特征是用户事先使用作业控制语言描述好对作业的控制步骤，由计算机上运行的内存驻留程序（执行程序、管理程序、作业控制程序、命令解释程序）根据用户的预设要求自动控制作业的执行。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
57.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程程序接口又称为应用编程接口 API （ Applicat ion Programming Interface ），程序中使用这个接口可以调用操作系统的服务功能。许多操作系统的程序接口由一组系统调用（ System Call ）组成，因此，用户在编写的程序中使用“系统调用”就可以获得操作系统的底层服务，使用或访问系统管理的各种软硬件资源。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院程序接口
58.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程所谓系统调用就是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能，是一种特殊的过程调用，通常由特殊的机器指令实现。除了提供对操作系统子程序的调用外，这条指令还将系统转入特权方式。因此，系统调用程序被看成是一个低级过程，通常只能由汇编语言直接访问。系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。编程人员利用系统调用动态请求和释放系统资源，调用系统中已有的功能来完成与计算机硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等。因此，系统调用像一个黑箱子那样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的功能。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
59.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程系统调用的分类通常，一个操作系统的功能分为两大部分：一部分功能是系统自身需要的；另一部分功能是作为服务提供给用户的，这部分功能可以从操作系统所提供的系统调用上体现出来。对于一般通用的操作系统而言，可将其所提供的系统调用分为：进程控制类、进程通信类、设备管理类、文件操作类、信息维护类。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
60.操作系统原理精品课程 Principle of Operating System 系统调用的实现过程用户程序系统调用 2019年 5月 14日陷入处理机构 ⑴ 保护处理机现场 ⑵ 取系统调用功能号并寻找子程序入口 ⑶ 返回系统子程序入口地址表 A0 子程序 0 A0 A1 … Ai … An A1 子程序 1 Ai 子程序 i An 子程序 n 兰州理工大学计算机与通信学院
61.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程系统调用与过程（函数）调用的区别程序中执行系统调用或过程（函数）调用，虽然都是对某种功能或服务的需求，但两者从调用形式到具体实现都有很大区别。 ⑴ 调用形式不同。 ⑵ 被调用代码的位置不同。 ⑶ 提供方式不同。 ⑷ 调用的实现不同。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
62.操作系统原理 Principle of Operating System 第 1 章绪论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成 1.3 操作系统的特征与功能 1.4 用户与操作系统的接口 1.5 操作系统的分类兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
63.操作系统原理 Principle of Operating System  批处理系统  分时系统  实时系统  微机操作系统  网络操作系统  分布式操作系统  嵌入式操作系统  智能卡操作系统 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
64.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程批处理操作系统依据复杂程度和出现时间先后可分为简单批处理系统和多道批处理系统。简单批处理系统又被称为早期批处理系统，它的设计思想是：编写一个常驻内存的监控程序，操作员有选择地把若干作业合成一批，安装在输入设备上并启动监控程序，监控程序将自动控制这批作业的执行。在简单批处理系统中作业的运行步骤是由作业控制说明书来传递给监控程序的。作业控制说明书是由作业控制语言编写的一段程序，通常放在被处理作业的前面，监控程序解释作业控制说明书中的语句以控制各个作业步的执行。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院批处理系统
65.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程简单批处理系统的监控程序犹如一个系统操作员，负责批处理作业的输入输出，自动根据作业说明书以串行方式运行各个作业，并且提供一些最基本的系统功能。但是，它并不具有并发能力。真正引入并发机制的是多道批处理系统。为了硬件资源的利用率，人们在监控程序中引入了缓冲技术和多道程序设计的概念，批处理系统发展为更高级的多道批处理系统，其中关键技术就是多道程序设计和假脱机 SPOOLing 技术。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
66.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程在简单批处理系统中，作业是串行执行的，执行作业的速度受到各种慢速设备的制约，系统有很多时候（尤其是在操纵慢速设备时）只能忙等待，处理机利用率难以提高。为了解决这个问题，出现了脱机输入输出技术。这种技术通过输入输出与计算在不同的设备上并行操作来有效的提高处理机的利用率。不过这种技术并没有从根本上解决输入输出缓慢的问题，于是出现了 S POOLing 技术，借助硬件通道技术，实现了输入输出操作和处理机动作的自动并行处理。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
67.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 SPOOLing 技术示意图卡片机通道主机通道通道磁盘输入井 2019年 5月 14日输出井兰州理工大学计算机与通信学院打印机
68.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程通道直接受主机控制，它们之间通过中断相互通信。 SPOOLing 技术为实现多道批处理系统中的多道程序设计思想提供了重要的基础。多道程序设计的基本思想是在内存中同时保持多个作业，主机可以以交替的方式同时处理多个作业。一般来说，任何一道作业的运行总是交替使用处理机和外设资源，而不同的作业一般也不会同时要求使用外设或者处理机，如果通过合理的调度，让它们交替地同时使用不同的资源将能够大大提高各种设备的利用率。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
69.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程分时（Time Sharing ）操作系统的工作方式是一台主机连接了多个终端，每个终端有一个用户在使用。用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。用户根据上一步的结果发出下道命令。分时操作系统将 CPU 的时间划分成若干个片段，称为时间片。操作系统以时间片为单位轮流为每个终端用户服务，每个用户轮流使用一个时间片而并不感到有别的用户存在。因为这些时间片轮回的速度远远比用户敲击键盘的速度快，所以用户感觉到系统是被他独占的。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院分时系统
70.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程分时系统的特征： ⑴“ 多路性”是指同时有多个用户使用一台计算机，宏观上看是多个人同时使用一个 CPU ，微观上看是多个人在不同时刻轮流使用 CPU 。 ⑵“ 交互性”是指用户可以根据系统响应结果进一步提出新请求并且能够直接干预每一步程序的运行。 ⑶“ 独占性”是指用户感觉不到计算机为其他人服务，就好像整个系统被他所独占。 ⑷“ 及时性”是指系统对用户提出的请求能够及时响应。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
71.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程当对处理器操作或数据流动有严格时间要求时，就需要使用实时操作系统（ Real-time Operating Syste m ， RTOS ）。实时操作系统是指使计算机能及时响应外部事件的请求，在严格规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。实时系统有明确和固定的时间约束，处理必须在确定的时间约束内完成，否则系统会失败。实时操作系统主要追求的目标是：对外在请求在严格时间范围内作出反应，有高可靠性和完整性。实时系统 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
72.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程依据对系统响应时间性能的不同要求，实时操作系统可以划分为硬实时系统和软实时系统两类。硬实时系统保证关键任务按时完成，对系统内所有延迟都有限制，包括从获取存储数据到要求操作系统完成任何操作的请求。用在工业生产和武器装备领域中的实时过程控制通常是硬实时系统。另一种限制较弱的实时系统是软实时系统。软实时系统中出现偶尔违反最终时限的情况是可以接受的。常见的数字视频、音频处理系统就是软实时系统。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
73.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程实时操作系统通常具有以下几个方面的能力。 ⑴ 实时时钟管理。实时任务根据时间要求可以分为两类：第一类是定时任务，第二类是延时任务，依据任务功能还可以分为主动式任务和从动式任务。绝大多数实时任务均与时间有关，因此，良好的实时时钟管理能力就成为实时系统的一个关键能力。 ⑵ 过载防护。实时操作系统中的实时任务往往取决于环境，它们的启动时间和数量的随机性非常大，极有可能超出系统的处理能力，即过载。 ⑶ 高可靠性。这是实时系统的主要设计目标之一，因为实时操作系统往往用在一些关键应用上。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
74.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程从操作系统形成以来，按照功能、特点和使用方式的不同，通常把操作系统区分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统三种基本类型。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
75.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程微机操作系统基本上是单用户操作系统，所有资源采用独享方式，不支持批处理、多任务或多道程序设计技术。微机操作系统通常提供较强的文件管理功能，通过命令解释器支持用户以交互方式使用计算机。另外一种微机操作系统是作为实时控制用，主要通过并行口和数模转换设备与外部系统联系，控制其工作。微型计算机的另一条途径是构成更为复杂的系统—— 工作站。工作站尽管也只能同时被单个用户使用，但它支持多道程序设计，故其功能强的多。 20 世纪 90 年代的大多数工作站使用了 32 位微机处理器，其硬件速度一般比微机 OS PC 机快。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
76.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程为计算机网络配置的操作系统称为网络操作系统（ Netware Operating System ）。网络操作系统是基于计算机网络的，是在各种操作系统之上按网络体系结构协议标准开发的软件。网络操作系统是网络用户和计算机网络之间的一个接口，它除了应该具备通常操作系统所应具备的基本功能之外，还应该具有联网功能，支持网络体系结构和各种网络通信协议，提供网络互连能力，支持有效可靠安全的数据传输，能够处理包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用方面的问题。网络 OS 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
77.操作系统原理 Principle of Operating System 一个典型的网络操作系统有以下特征： ⑴ 硬件独立性。 ⑵ 多用户支持。 ⑶ 支持网络实用程序及其管理功能。 ⑷ 多种客户端支持。 ⑸ 提供目录服务。 ⑹ 支持多种增值服务。 ⑺ 可操作性。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
78.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程网络操作系统可以分成三种类型： ⑴ 集中模式。集中式网络操作系统是由分时系统加上网络功能演变而来，系统的基本单元是一台主机和若干台与主机相连的终端构成，把多台主机连接起来就形成了网络，而信息的处理和控制都集中在中央计算机里发生，终端仅作为输入 / 输出设备使用， UNIX 系统是这类系统的典型例子。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
79.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 ⑵ 客户 / 服务器模式。这种模式是现代网络的流行模式，网络中连接许多台计算机，通过网络交换数据并共享资源和服务，其中的一部分计算机称为服务器，提供文件、打印、通信、数据库访问等功能，提供集中的资源管理和安全控制。而另外一些计算机称为客户机，它向服务器请求服务，如文件下载和信息打印等。客户机有独立处理和计算能力，仅在需要某种服务时才向服务器发出请求。这一模式的特点是信息的处理和控制都是分布的，因而又可叫分布式处理系统， Netware 和 W indows NT 是这类操作系统的代表。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
80.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程 ⑶ 对等模式。让网络中的每台计算机同时具有客户和服务器两种功能，既可以向其他机器提供服务，又可以向其他机器请求服务，而网络中没有中央控制手段。对等模式适用于工作组内几台计算机之间仅需提供简单的通信和资源共享的场合，也适用于把处理和控制分布到每台计算机的分布式计算模式。对等模式的主要优点是：平等性、可靠性和可扩展性能较好。 Netware Lite 和 Windows for workgroup 是这类操作系统的代表。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
81.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程大量的计算机通过网络被连接在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。这种系统称为分布式系统（ Distributed System ）。为分布式系统配置的操作系统称为分布式操作系统（ Distributed Operatin g System ）。可以说，分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式，它保持了网络操作系统的各种功能，并具备如下特征： ⑴ 它是一个统一的操作系统，所有主机使用的是同一个操作系统。 ⑵ 资源的进一步共享。 ⑶ 透明性。分布式 O ⑷ 自治性。 S 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
82.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程分布式系统和计算机网络的区别在于前者具有多机合作和健壮性。多机合作表现在自动的任务分配和协调，而健壮性表现在，当系统中有一个甚至几个计算机或通路发生故障时，其余部分可自动重构成为一个新的系统，该系统仍可以工作，甚至可以继续其失效部分的全部工作。当故障排除后，系统自动恢电电到重构前的状电电电电电电电。电电种自电电电恢电电功能就体电电电电电了系电电电的健壮电电性。研制分布式系统的根本出发点和目的就是因为它具有多机合作和健壮性。正是由于多机合作，系统才具有响应时间短、吞吐量大、以及可用性好和可靠性高等特点。分布式系统是具有强大生命力的新生事物，是当前正在进行深入研究的热点之一。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
83.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几 K 到几十 K 微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院嵌入式 O S
84.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程在各种电器、电子和智能机械上，嵌入安装着各种微处理器或微控制芯片。嵌入式操作系统（ Embedded Operating System ）就是运行在嵌入式芯片环境中，对整个芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。嵌入式操作系统具有高可靠性、实时性、占有资源少、智能化管理、易于连接、低成本等优点。嵌入式操作系统的功能可针对需求进行裁减、调整和生成，以便满足最终产品的设计要求。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
85.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程智能卡的名称来源于英文名词“ Smart Card” ，又称集成电路卡，即 IC 卡（ Integrated Circuit Car d ），它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似。严格地讲，只有卡中的集成电路包括中央处理器 CPU 的 IC 卡才是真正的智能卡。智能卡中的集成电路包括中央处理器、存储部件以及对外联络的通信接口。智能卡实际上是一台卡上的单片微机系统。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院智能卡 O S
86.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程一种智能卡结构 ROM 96K EPROM 64K CPU RAM 3K I/O 异步通信 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院智能卡阅读器
87.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程智能卡操作系统又称片内操作系统（ COS ： Ch ip Operating System ），其功能不可避免地受到了智能卡内微处理器芯片的性能及内存容量的影响。通常智能卡的存储容量为若干 K 字节。因此，智能卡操作系统在很大程度上不同于我们通常所见到的操作系统。与那些常见的微机上的操作系统相比较而言， COS 在本质上更加接近于监控程序，而不是一个通常所谓的真正意义上的操作系统。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
88.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程常见的智能卡操作系统一般都是根据某种智能卡的特点及其应用范围而设计开发的。智能卡操作系统的基本指令集由 ISO/IEC7816-4 国际标准给出，所提供的指令类型大致可分为：数据管理类、通信控制类和安全控制类。 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院
89.操作系统原理 Principle of Operating System 精品课程具体的说， COS 的主要功能主要包括以下几个方面：  IC 卡的上电复位；  芯片底层硬件的驱动；  卡片对外接口交互；  卡内内存空间的维护；  卡内文件系统的维护；  系统运行安全的控制；  命令的处理；兰州理工大学计算机与通信学院  应用代码的执行。 2019年 5月 14日
90.操作系统原理 Principle of Operating System 作业习题一（ P26 ） 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 11 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程
91.操作系统原理 Principle of Operating System 谢谢 ! 2019年 5月 14日兰州理工大学计算机与通信学院精品课程