第一章 - 操作系统引论.ppt

第1章操作系统概述 本章内容提要 ■什么是操作系统 ■操作系统的地位和特征 ■操作系统的主要功能 ■操作系统的基本类型 ■操作系统主要结构 ■ UNIX和Linux系统核心结构 1.1 操作系统概念 计算机系统是由硬件和软件组成的 ●硬件是指计算机物理装置本身。是软件建立与活动的基础 ●简言之，软件是计算机执行的程序。是对硬件进行管理和功能扩充 1.1.1 计算机硬件结构  ■指令是控制计算机执行某种操作（如加、减、传送、转移等）的命令。 ■特权指令是一类具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，普通用户不能直接使用。 ■非特权指令也称为用户指令或普通指令，是普通用户能够直接使用的指令。这是指令集中除特权指令外的所有指令。 ■CPU的两种运行模式：内核态（又称核心态、系统态、管态）和用户态（又称目态）。 1.1.2 系统初启一般过程 ■硬件检测 ■加载引导程序 ■初始化内核 ■用户登录 1.1.3 什么是操作系统 ■操作系统作为扩展机器 ●抽象是管理复杂事物的一个关键。 ●通常把裸机之上覆盖各种软件，从而形成功能更强的机器称为扩展机器或虚拟机。 ■操作系统作为资源管理器 ① 监视各种资源，随时记录它们的状态； ② 实施某种策略以决定谁获得资源，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。 ■操作系统的用户观点和系统观点 ■操作系统定义及其理解 ●操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。 ★操作系统是软件，而且是系统软件 ★它的基本职能是控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行。 ★它提供众多服务，方便用户使用，扩充硬件功能。 1.1.4 操作系统的目标和地位 ■操作系统的目标 高效性 方便性 安全性 鲁棒性（robust） 移植性 ■操作系统的地位 计算机系统的层次关系 ●硬件是软件建立与活动的基础，而软件是对硬件进行管理和功能扩充。 ▲软件通常可分为三大类： 系统软件——对计算机系统的资源进行控制、管理，并为用户的使用和其他程序的运行提供服务。 应用软件——是为解决某一类应用需要或某个特定问题而设计的程序。 支撑软件——是辅助软件技术人员从事软件开发工作的软件。 1.1.5 操作系统的特征和服务 ■操作系统的特征 ●并发 两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。 ●共享 计算机系统中的资源被多个进程所共用。 ●异步性 系统中各种事件发生顺序的不可预测性。另外，同一程序在相同的初始数据下，无论何时运行都应获得同样的结果。 ●抽象性 抽象是把复杂事情简单化的有效方式。 ■操作系统提供的服务和方式 ⑴ 服务项目 程序执行 I/O操作 文件系统管理 出错检测 通信 资源分配 统计 保护 ⑵ 服务方式 ①系统调用 系统调用是操作系统提供的、与用户程序之间的接口，也就是操作系统提供给程序员的接口。它一般位于操作系统核心的最高层。 从感觉上系统调用类似于过程调用，都由程序代码构成，使用方式相同——调用时传送参数。 ●两者有实质差别：过程调用只能在用户态下运行，不能进入核心态；而系统调用可以实现从用户态到核心态的转变。 系统调用可分为5个类别：进程控制、文件管理、设备管理、信息维护和通信。 ② 系统程序 它们解决带共性的问题，并为程序的开发和执行提供更方便的环境。 ▲系统程序不是操作系统的组成部分 ★最重要的系统程序就是命令解释程序 1.2 操作系统的主要功能 1．存储管理 内存分配 地址映射 内存保护 内存扩充 2．进程和处理机管理 作业和进程调度 进程控制 进程通信 3．文件管理 文件存储空间的管理 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 4．设备管理 缓冲区管理 设备分配 设备驱动 设备无关性 5．用户接口 ●程序接口 #include sys/types.h #include sys/stat.h #include fcntl.h …… fd=open(file.c,2); ●命令行接口 $ date ●图形用户接口（GUI） 1.3 操作系统的形成和基本类型 1.3.1操作系统的形