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操作系统

操作系统. 张莉莉老师的联系方式： tel ： 13032714320 qq ： 443162055. 课程性质：必修 考核方式：平时成绩（ 30% ） + 闭卷笔试（ 70% ） 学时： 40+8 （ 1~13 周） 教材： 计算机操作系统 庞丽萍 人民邮电出版社 linux 操作系统实验教程 费翔林 高等教育出版社 平时成绩：作业 + 实验 + 考勤. 课程内容（ 40 学时）. 概述（第 1 、 2 、 3 章） 8 学时 进程管理（第 4 、 5 、 6 章） 12 学时 主存管理（第 7 章） 8 学时 设备管理（第 8 章） 4 学时

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  1. 操作系统 张莉莉老师的联系方式： tel：13032714320 qq：443162055

  2. 课程性质：必修 • 考核方式：平时成绩（30%）+闭卷笔试（70%） • 学时：40+8（1~13周） • 教材： • 计算机操作系统 庞丽萍 人民邮电出版社 • linux操作系统实验教程 费翔林 高等教育出版社 • 平时成绩：作业+实验+考勤

  3. 课程内容（40学时） • 概述（第1、2、3章）8学时 • 进程管理（第4、5、6章）12学时 • 主存管理（第7章）8学时 • 设备管理（第8章）4学时 • 文件系统（第9章）8学时 • 总共40学时

  4. 实验（8学时） • 实验一 操作系统交互式接口使用 • 实验二 进程创建 • 实验三 线程创建 • 实验四 基于信号量的进程之间的通讯

  5. 第一讲 操作系统的历史

  6. 第1次课内容 • 什么是操作系统？操作系统做什么？没有操作系统行吗？ • 操作系统是计算机一诞生就有的吗？

  7. 操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。 • 操作系统是硬件上的第一层软件，是对硬件的首次扩充 • 操作系统做硬件相关、应用无关的工作

  8. 巨型机操作系统 • 大型机操作系统 • Pc机操作系统 • 手机操作系统 • 嵌入式操作系统 有什么不同呢？ 原理相同，复杂度不一样，考虑问题的角度不一样

  9. 操作系统做什么？ 帮助用户用计算机 （用户包括专业的和非专业）

  10. 由程序变进程过程 专业用户做 装入阶段 输入可执行文件或双击图标，将程序装入内存、 编辑阶段 编写源程序 编译阶段 调用编译程序，产生目标程序 连接阶段 调用连接程序，产生可执行文件 运行阶段 创建进程执行进程 os

  11. 操作系统做什么？ #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { puts("hello world"); return 0; }

  12. OS做啥？  用户告诉操作系统执行hello程序  操作系统找到该程序，检查其类型  检查程序首部，找出正文和数据的地址  文件系统找到第一个磁盘块  父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序  操作系统需要将执行文件映射到进程结构  操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处  程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生  操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行  更多的缺页中断，读入更多的页面

  13. Os做啥？  程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串  操作系统检查字符串的位置是否正确  操作系统找到字符串被送往的设备  设备是一个伪终端，由一个进程控制  操作系统将字符串送给该进程  该进程告诉窗口系统它要显示字符串  窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素  窗口系统将像素写入存储映像区  视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器（重画屏幕）  显示器发射电子束  你在屏幕上看到hello world

  14. 如果没有操作系统，以上这些工作的程序都必须开发者自己编写如果没有操作系统，以上这些工作的程序都必须开发者自己编写 • 将磁盘上的程序放内存的程序 • 启动程序（手工） • 从键盘接收输入、送到显示器

  15. 第1次课内容 • 什么是操作系统？操作系统做什么？没有操作系统行吗？ • 操作系统是计算机一诞生就有的吗？

  16. 冯.诺依曼

  17. 冯.诺依曼思想(1945年提出) • 一是程序和数据采用二进制形式， • 二是将程序事先放在存储器中，计算机工作时可以自动高效地从存储器中取出指令并执行指令 • 三是计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件构成。

  18. 以运算器为中心

  19. 宾夕法尼亚大学的电气工程师约翰·莫奇利和普雷特斯波·艾克宾夕法尼亚大学的电气工程师约翰·莫奇利和普雷特斯波·艾克

  20. 第1台计算机ENIAC

  21. 以存储器为中心

  22. 绪论——操作系统的形成与发展 手工操作阶段 • 特点 无任何软件 • 有人工干预 • 独占性 • 串行性 • 问题 当CPU速度提高时，出现了 机器 作业在机器上 人工操 操作时间与机器 速度 计算所需时间 作时间 有效运行时间之比 1万次/秒 1小时 3分钟 1 ：20 60万次/秒 1分钟 3分钟 3 ：1 人—— 机矛盾 17

  23. 操作系统发展的初期阶段 操作系统初期阶段 早期批处理 联机 批处理 脱机 批处理 执行 系统 手工操作 阶段 多道程序系统 多道批 分时 处理系统 系统 PC操作系统 网络操作系统 实时系统 后PC操作系统 操作系统的形成 操作系统的进一步发展 绪论——操作系统的形成与发展 操作系统形成与发展过程 16

  24. 早期批处理系统 磁带机 卡片 打印机 卡片阅读机 IBM1401 IBM7094 IBM1401 输入磁带 输出磁带

  25. 联机vs脱机 • 脱机：输入、运行、输出之间是人工 • 联机：输入、运行、输出之间非人工，自动完成 • 脱机的好处（联机的坏处） • 输入输出与计算并行 • 脱机的坏处（联机的好处） • 手工处理时间 • 现在的操作系统：假脱机（批处理）

  26. 批处理 单道：在内存中一次只放一道程序 • 多道：在内存中一次放多个程序

  27. 什么是多道程序程序设计技术 在计算机主存中同时存放几道相互独立的程序。这些程 序在管理程序控制之下，相互穿插地运行。当某道程序 因某种原因不能继续运行下去时(如等待外部设备传输 数据)，管理程序便将另一道程序投入运行。 • 多道运行的特征 • 多道 • 宏观上并行 • 微观上串行　 22

  28. 操作系统发展的初期阶段 操作系统初期阶段 早期批处理 联机 批处理 脱机 批处理 执行 系统 手工操作 阶段 多道程序系统 多道批 分时 处理系统 系统 PC操作系统 网络操作系统 实时系统 后PC操作系统 操作系统的形成 操作系统的进一步发展 操作系统形成与发展过程 16

  29. 大型机时代 早期的操作系统非常多样化，厂家每生产一台新的机器都会配备一套新的操作系统。这种情况一直持续到二十世纪六十年代IBM公司开发了System/360系列机器。尽管这些机器在性能上有明显的差异，但是他们有统一的操作系统——S/360。

  30. 大型机时代 　　早期的操作系统非常多样化，生产商生产出针对各自硬件的系统。每一个操作系统都有很不同的命令模式、操作过程和调试工具，即使它们来自同一个生产商。最能反映这一状况的是，厂家每生产一台新的机器都会配备一套新的操作系统。这种情况一直持续到二十世纪六十年代IBM公司开发了System/360系列机器。尽管这些机器在性能上有明显的差异，但是他们有统一的操作系统——S/360。

  31. 1964 年IBM 宣布推出System/360计算机系统第一个采用小规模集成电路的主流机型 该机器的操作系统OS/360 问题很多 不兼容 程序在内存不能移动 文件处理单位不一致 。。。 OS/360操作系统

  32. 操作系统发展的初期阶段 操作系统初期阶段 早期批处理 联机 批处理 脱机 批处理 执行 系统 手工操作 阶段 多道程序系统 多道批 分时 处理系统 系统 PC操作系统 网络操作系统 实时系统 后PC操作系统 操作系统的形成 操作系统的进一步发展 操作系统形成与发展过程 16

  33. 主机 终端 1 终端 2 ┇ 终端 n 绪论——操作系统的形成与发展 • 分时技术 • 什么是分时技术 所谓分时技术，是把处理机时间划分成很短的时间片(如几百毫秒) 轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片 用完之前计算还未完成，该作业就暂时中断，等待下一轮继续计算。 • 分时处理 一台计算机与许多终端设备连接，终端用户以联机方式使用计算机。 23

  34. 第一个分时操作系统CTSS • Compatible Time-Sharing System • 1962年第一个分时系统CTSS,运行在IBM 7094机上,支持32个交互式用户同时工作 • 计算机能够为许多用户提供交互式快速服务 同时在CPU空闲时还能在后台运行大作业

  35. 1965年在ARPA的支持下MIT、贝尔实验室和通用电气公司决定开发一种“公用计算服务系统”， 希望能够同时支持整个波士顿所有的分时用户。该系统称作MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service ) MULTICS设计目标是： 大量远程终端通过电话线接入计算机主机 大容量的用户信息共享； 层次化存储信息 锻炼了很多人的分时系统MULTICS

  36. 第一个操作系统 • Unix • 起源于MULTICS Ken Thompson Dennis Ritchie 1983年图灵奖得主

  37. Thompson（左）和Ritchie（中）于1999 年接受当时美国总统克林顿授予的国家技术勋章

  38. UNIX成功 首先，由于UNIX是用C语言编写，因此它是可移植的，UNIX 是世界上唯一能在笔记本计算机、PC机、工作站直至巨型机上运行的操作系统 第二，系统源代码非常有效，系统容易适应特殊的需求 最后，也是最重要的一点，它是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统 Ken Thompson与b语言 Dennis M. Ritchie与C语言

  39. UNIX历史版本 V1（1971）：第一版的UNIX，以PDP-11/20的汇编语言写成。包括文件系统，fork、roff、ed等软件。 V4（1973）：以C语言从头写过，这使得UNIX修改容易，可以在几个月内移植到新的硬件平台上。最初C语言是为UNIX设计的，所以C与UNIX间有紧密的关系。 V6（1975）：第一个在贝尔实验室外（尤其是大学中）广为流传的UNIX版本。这也是UNIX分支的起点与广受欢迎的开始。1.xBSD （PDP-II）就是由这个版本衍生出来的。 V7（1979）：在许多UNIX玩家的心目中，这是“最后一个真正的UNIX，”这个版本包括一个完整的K&RC编译器，Bourne shell。V7移植到VAX机器后称为32V。

  40. 现在几种主要的UNIX版本： * AIX：IBM的UNIX，是根据SVR2（最近已经出到SVR3.2）以及一部分BSD延伸而来，加上各种硬件的支持。具备特有的系统管理（SMIT）。 * 386BSD：Jolitz从Net/2 software移植过来的。支持Posix，32位。 * FreeBSD：1.x从386BSD 0.1而来，FreeBSD 2.x版是用4.4BSD lite改写。 * HP-UX（HP）：旧系统是从S III（SVRx）发展面来，现在是由SVR2（4.2BSD）发展而来，目前是10.x版。 * Linux(x86)：遵从POSIX，SYSV及BSD的扩展。 * OSF/1（DEC）：DEC对OSF/1的移植。 * SCO UNIX（x86）：SVR3.2，目前影响较大的PC UNIX。 * SunOS（680x0，Sparc，i386）：根据4.3BSD，包含许多来自System V的东西。Sun的主要成果在于：NFS，OpenLook GUI标准，现演变为Solaris 。 * Ultrix(DEC)：根据4.2BSD再加上许多4.3BSD的东西。 * Xenix(x86)：Intel硬件平台上的UNIX，以SVR2为基础，由微软推出。在中国使用较广泛。

  41. UNIX • 两个版本系列 AT&T System V（AmericanTelephone&Telegraph） BSD（Berkeley Software Distribution）

  42. 第一个微机操作系统 CP/M 操作系统

  43. CP/M 操作系统 Control Program/Monitor 1973年Gary Kildall 到了1981年，CP/M操作系统成为世界上流行最广的8位操作系统之一 向16位转型的时候被微软取代

  44. 市场占有率最高的OS • 曾经：DOS • 单用户单任务操作系统 • 现在：windows • 单用户多任务操作系统 • 关联名词：Microsoft、Bill Gates

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