地點：信電大樓426手機短號：662679Email:shilei791207@操作系統原理PrinciplesofOperatingSystem授課教師：時磊課程目的不是如何使用操作系統而是理解操作系統如何工作

為什么學習操作系統?大型、復雜系統的系統設計①性能與方便使用②性能與簡單性③硬件與軟件操作系統是目前最復雜的軟件成分應聘工作(編程語言（C語言）、數據結構、

操作系統)為什么學習操作系統?教材

龐麗萍.計算機操作系統.北京:人民郵電出版社,2010

參考教材[美]AbrahamSilberschatz等.操作系統概念(第六版).北京:高等教育出版社[荷]AndrewS.Tanenbaum陳向群馬洪兵等譯.現代操作系統.機械工業出版社[美]W.RichardStevensStephenA.Rago尤晉元等譯.UNIX環境高級編程(第二版).人民郵電出版社陳健等譯.Linux程序設計（第4版）.人民郵電出版社陳莉君等譯.深入理解Linux內核（第三版）.中國電力出版社鳥哥.鳥哥的LINUX私房菜（第三版）：基礎學習篇.人民郵電出版社

課程形式

學習要求：

按時上課，認真聽講

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整理筆記

思考，討論，提問理論（33學時）+實驗（4次，12學時）輔導答疑時間：周一~周五（除了周一和周三上午）地點：信電大樓426講課學時安排章節內容學時第一章緒論3第二章操作系統的結構和硬件支持2第三章操作系統的用戶接口1第四章進程及進程管理9第五章資源分配與調度3第六章處理機調度3第七章主存管理3第八章設備管理3第九章文件系統3第一章緒論（一）操作系統在計算機系統中的地位（二）操作系統的形成和發展（三）操作系統的基本概念（四）操作系統的基本類型（五）Linux系統概述學習內容熟悉馮?諾依曼計算機體系結構及原理掌握操作系統的定義，功能及基本特征掌握批處理操作系統、實時操作系統與

分時操作系統的主要特點及區別學習重點（一）操作系統在計算機系統中的地位裸機（一）操作系統在計算機系統中的地位裸機：沒有裝配任何軟件的計算機稱為裸機。虛擬機：裝配有相應軟件的機器稱為虛擬機。管理信息系統、飛機訂票系統、

銀行系統、地理信息系統、

CAD系統、數字計算軟件包…語言編譯程序、連接裝配程序、

數據庫管理系統、網絡軟件…操作系統計算機硬件（裸機）系統軟件應用軟件用戶用戶用戶用戶是在硬件基礎上的第一層軟件是其它軟件和硬件的接口ENIAC計算機(1946年，美國賓夕法尼亞大學)（二）馮·諾依曼結構美籍匈牙利數學家馮·諾依曼于1946年提出了計算機設計的3個基本思想。①

計算機由運算器（ALU）、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備5個基本部分組成。②

采用二進制形式表示計算機的指令和數據。③

程序存儲，將程序（由一系列指令組成）和數據存放在存儲器中，計算機依次自動地順序執行程序。（二）馮·諾依曼結構

計算機硬件基本組成（外）存儲器（內）存儲器中央處理器（CPU）控制器輸入設備輸出設備數據流地址控制流運算器（二）馮·諾依曼結構2024/4/2918（三）操作系統的基本概念操作系統的定義：操作系統是一個大型的程序系統，它負責計算機的全部軟、硬件資源的分配、調度工作，控制并協調并發活動，實現信息的存取和保護。它提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環境。操作系統使整個計算機系統實現了高效率和高度自動化。操作系統是整個計算機系統的核心。操作系統的宗旨是提高計算機系統的效率，方便用戶使用2024/4/2919（三）操作系統的基本概念（處理機）CPU內存（主存儲器）I/O設備軟件資源處理機

管理存儲器

管理設備

管理文件

系統系統資源操作系統功能模塊操作系統的資源管理功能：

操作系統看成一個資源管理器。換句話說，從資源管理的角度看操作系統有如下四個功能：一處理機管理

1.制定調度策略

2.給出調度算法

3.處理機分派二存儲器管理

1.存儲分配和存儲無關性

2.存儲保護

3.存儲擴充三設備管理

1.設備無關性

2.設備分配

3.設備的傳輸控制四文件系統

解決軟件資源的存儲、共享、保密和保護等（三）操作系統的基本概念（四）操作系統的形成和發展手工操

作階段批處理聯機

批處理脫機

批處理執行

系統操作系統形成多道程序系統多道批處理系統分時系統實時系統個人計算機操作系統網絡操作系統分布式操作系統初級階段第1階段手工操作階段

ENIAC計算機(1946年，美國賓夕法尼亞大學)初級階段——手工操作階段

硬件非常昂貴，沒有操作系統1、人工把一道作業用穿孔機穿制在卡片或紙帶上2、把卡片或只帶裝上輸入機3、啟動輸入機把程序和數據送入計算機4、通過控制開關啟動程序執行5、產生計算結果，執行結果從打印機上或卡片機上輸出缺點：工作效率極低獨占性問題：人機矛盾 機器速度計算所需時間人工操作時間操作時間:機器運行時間

1萬次/秒 1小時 3分鐘 1:20 60萬次/秒 1分鐘 3分鐘 3:1初級階段——手工操作階段

初級階段——早期批處理

用戶把作業（卡片或磁帶）交給負責調度的操作員（系統管理員）,由操作員按作業類型分類編成一個作業隊列，送到輸入設備上。

常駐監督程序自動地裝入程序、運行、撤出作業批處理中的作業（Job）概念：“作業”是指用戶提交給計算機系統的一個獨立的處理單位

用戶程序+數據+作業控制語言初級階段——早期批處理

優點：節省了人工干預時間，提高了CPU利用率問題：處理機（CPU）高速與IO慢速的矛盾解決：由衛星機負責IO初級階段——早期批處理（聯機批處理）

初級階段——脫機批處理

通道：一種專用部件，負責外部設備與內存之間信息的傳輸。中斷：主機接到信號（來自CPU外部或內部）時，立即中止原來的工作，

轉去處理這一事件，處理完后，主機又回到原來工作點繼續工作。初級階段——執行系統

初級階段——執行系統

特點：主機、外設并行操作；增加了保護能力問題：處理機仍有空閑等待現象早期批處理、脫機批處理、執行系統都屬于單道批處理系統手工操

作階段批處理聯機

批處理脫機

批處理執行

系統初級階段操作系統系統的形成——多道批處理

多道運行的特征：多道、宏觀上并行、微觀上串行操作系統系統的形成——多道批處理

實時處理什么是“實時”計算機對外來的信息能夠在被控對象允許的時間范圍內作出反應。實時處理對實時信號能在截止期限之內處理并作出反應。操作系統系統的形成——實時處理

操作系統的進一步發展

向小型化、微型化計算機發展

——

個人計算機操作系統向網絡化發展

——

網絡操作系統向具有并行結構的計算機系統

——多處理機操作系統 集群系統 分布式操作系統（五）操作系統的特征并發：系統中同時存在多個程序處理多個同時性活動宏觀上：這些程序是同時在執行的微觀上：任何時刻只有一個程序在執行，即微觀上這些

程序在CPU上輪流執行共享：多個計算任務對系統資源的共同享用操作系統與多個用戶的程序共同使用計算機系統中的資源（共享有限的系統資源）操作系統要對系統資源進行合理分配和使用資源在一個時間段內交替被多個進程所用不確定性（異步性）：操作系統能處理大量的、隨機的事件序列，使各用戶的計算任務正確地完成。（六）操作系統類型

批處理操作系統分時操作系統實時操作系統個人計算機操作系統網絡操作系統分布式操作系統自由軟件和LINUX操作系統操作系統類型——網絡操作系統

定義：在通常的操作系統中增加了實現網絡低層協議功能和網絡設備管理功能的操作系統稱為網絡操作系統。目標：相互通信，資源共享操作系統類型——分布式操作系統

分布式操作系統是網絡操作系統的更高級的形式,它保持了網絡操作系統的全部功能。除了具有網絡操作系統的功能外，還能夠將一個大的任務劃分成許多可以并行執行的子任務，并按照一定的調度策略將他們動態分布給系統中的各個計算機。作為一個分布式操作系統為用戶提供一個統一的界面、標準接口，用戶通過這個界面使用整個系統的資源。當用戶在計算機系統上進行某些操作的時候，用戶并不知道自己的操作在哪一臺計算機上執行或者使用了哪個計算機的資源。計算機系統對計算機的用戶來說是透明的。操作系統類型——分布式操作系統

操作系統類型——分布式操作系統

分布式操作系統——云計算

操作系統類型——分布式操作系統

集群是分布式系統的一種。

集群（Cluster）：由高速局域網連接多臺計算機組成的虛擬計算機系統。操作系統類型——Linux操作系統

“Linux”這個單詞根據LinusTorvalds本人的發音應該是“哩吶克斯”，音標是[’li:nэks]重音在“哩”上。“哩吶克斯”只是根據發音翻譯的，正確的發音應該按照[’li:nэks]這個音標讀。Linux的起源UNIX發展簡史1970年，AT&T貝爾實驗室KenTompson、DennisRitchie在PDP-7小型機上開發出Unix系統；操作系統類型——Linux操作系統

1986年，AndrewTanenbaum開發Minix系統；1991年，芬蘭赫爾辛基大學的學生LinusTorvalds開發Linux系統，并將源代碼放在Internet上；隨著Internet的發展，Linux系統迅速普及開來；1994年，發布Linux1.0內核；同年RedHat公司成立；RedHatLinuxSUSELinuxMandrakeLinuxGentooLinuxSlackwareLinuxDebianLinuxRedFlagLinuxUbuntuLinux

Unix的發行版本SunSolarisIBMAIXSCOUnixWareHPHP-UXFreeBSD什么是GNUGNU是“GNU‘sNotUnix”的遞歸縮寫GNU項目開始于1984年，由RichardStallman創建，旨在開發一個類似Unix的，并且是自由軟件的完整操作系統：GNU系統大多數GNU軟件是免費分發的什么是GPLGPL（GeneralPublicLicence，通用公共許可證）具有以下特點：

GPL賦予使用者復制、傳播和修改自由軟件的權利GPL是自由軟件社區和國際上公認的契約GPL要求使用者原封不動地將GPL連同GPL代碼一