操作系统教案
第一部分：操作系统引论(1)
一、操作系统基本常识
1.计算机是由硬件和软件两部分组成的，而操作系统（Operating System）是配置在计算机硬件之
上的第一层软件，是对计算机硬件的第一次扩充。操作系统是系统软件的基础，其他的系统软件，例如编译程序、汇编程序、数据库管理系统、诊断程序等，都是在操作系统的支持下工作的，都要依赖于操作系统，取得操作系统提供的各类服务。
2.操作系统的目标是什么？
1）方便性：计算机硬件只能识别0或1，即只能识别机器代码，因此没有配置操作系统的计算机是难以使用的；如果配置了操作系统，则可以使用OS提供的各种命令来使用计算机
系统，从而方便了用户，也使计算机变得易学易用。
2）有效性：操作系统可以管理CPU、I/O设备等系统资源，从而避免各种资源使用无需而引起的资源浪费现象。配置了OS的计算机可有效改善系统的资源利用率和提高系统吞吐量。
3）可扩充性：OS采用模块化设计，可适应计算机硬件和体系结构的迅速发展，可方便增加新的功能模块和修改旧的功能模块。
4）开放性：为了适应不同的硬件系统和软件系统，实现硬件设备正确、有效地协同工作，以及实现应用程序地可移植性和互操作性，要求OS具有开放性。
说明：方便性和有效性是OS最重要的两个目标。当前更重视OS使用上的方便性。
3.操作系统的作用有哪些？
1）从一般用户的观点看，OS是用户和计算机硬件系统之间的接口；用户可以通过命令方式或者系统调用方式来使用计算机。
2）从资源管理的观点看，OS是计算机资源的管理者。计算机的资源分为四类：处理器、存储器、I/O设备和信息（数据和程序），相应地，OS系统的主要功能也是对这四类资源的管理，即：处理机管理、存储器管理、I/O设备的管理、文件管理。这也是本课程要介绍的主要内
容。
3）OS可用作扩充机器。没有任何软件支持的计算机，称为裸机，覆盖了软件的机器称为虚拟机（Virtual machine）；每多覆盖一层软件，则虚拟机的功能就越强。
4.操作系统可以用一种层次结构模型描述：底层是OS对象，中间层是对对象进行的操作和管理
的软件的集合；最高层是OS提供给用户的用户接口。
二、操作系统发展历程
1.无操作系统时代：
1）人工操作方式：主要发生在第一代计算机到上世纪50年代中期，此时的程序员通过人工操作方式直接操作计算机硬件系统；用户独占全机和CPU等待人工操作是这种方式的主要缺点。
人工操作方式严重影响了计算机资源的利用率，引起了所谓的“人机矛盾”。后来出现了“通道技术”和“缓冲技术”，用于缓和此矛盾，但是效果不好，再后来引入了“脱机输入输出方式”，获得了良好的效果。
2）脱机输入输出方式：该方式最突出的方式是增加了外围机。外围机的作用在于脱机控制输入设备和输出设备。因为输入和输出都是在脱机状态下进行的，因此可有效减少CPU的空
闲时间，从而缓和了人机矛盾。该中方式的优点是：减少了CPU的空闲时间；提高了I/O
的速度。
2．操作系统时代
1）单道批处理系统（Simple Batch System）：是为提高系统资源利用率和系统吞吐量而提出的，配有监督程序(Monitor)。首先将一批作业以脱机输入输出方式（Off-Line I/O）输入道磁带上，然后在监督程序的监督之下顺序执行。此种方式可保证系统对作业的处理是成批进行的，且内存中总保持一道作业。其效果并不好，目前已经很少使用。其特点是：自动性（无需人工干预）、顺序性、单道性。可以认为SBS是OS的前身。
说明：系统吞吐量是指系统在单位时间内完成的总工作量。
2）多道批处理系统：为进一步提高系统资源的利用率和系统吞吐量，引入了多道程序设计技术，增加了作业调度程序。用户提交的作业都存放在外存上，排成一个队列（后备队列）；然后，由专门的作业调度程序按照一定的算法（？）从后备队列中选择若干个作业调入内存，这些作业共享内存和处理机等资源，可并发运行。优点：提高CPU的利用率（有效避免I/O等待）；提高内存和I/O设备的利用率；增加系统吞吐量。缺点：平均周转时间长；无交互能力。特征：多道性、无序性（作业完成顺序同进入顺序无关）、调度性（作业调度和进程调度）。
说明：作业调度是将作业从外存调入内存，但是不一定占有处理机；进程调度是从已在内存中的作业选择一个作业，将处理机分配给它，使其运行。
平均周转时间：从作业进入系统开始，指导其完成并退出系统所经历的时间。
3）分时系统（Time-Sharing System）：是一台主机+ 多个终端的系统。推动分时系统形成和发展的动力是用户的需要。用户使用计算机时，希望实现“人机交互”，以便能对错误进行
修改，并且希望能独占主机；但是在19世纪60年底，计算机非常昂贵，又不可能每个用
户独占一台主机，所以“共享主机”是一个不错的选择；同时，如果每个用户各自占用一
台终端设备，则可以方便地将自己的作业通过终端设备传输到计算机上处理。
分时系统的定义：是指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机的资源，每个用户都可以通过自己的终端以交互的方式使用计算机。
分时系统需要解决的问题：
a. 及时接收：指的是主机要及时接收用户输入的命令和数据
b. 及时处理：指用户通过终端键入命令后能及时控制自己的作业运行或修改自己的作
业。在分时系统中，所有用户的作业都直接进入内存，且在较短短时间内（例如3秒之内）保证每个作业都运行一次（一个时间片）。
说明：
时间片：指的是一段很短的时间，例如0.1秒，用于进程调度时的时间段表示。
分时系统的实现方法：
a. 单道分时系统：系统内存中只驻留一道程序（作业），其余作业都在外存上。当内
存中的一个作业运行一个时间片后，便被调至致外存（称为调出），再从外存上选
一个作业装入内存（称为调入）并运行一个时间片，如此往返。特点：每个用户的
作业都可以轮流调入内存接受CPU的服务，但是由于每道作业都是频繁的调入调
出多次，开销大，CPU空闲较多，系统性能较差。
b. 具有“前台”和“后台”的分时系统：为充分利用CPU，将内存分为前台区和后台
区，前台区存放按时间片“调入”和“调出”的作业流，后台区存放批处理作业。
只有前台在调入/调出过程中，或者前台已经无作业可运行时，方才可运行后台区
的作业。该类型分时系统能在一定程度提高了系统的性能。
c. 多道分时系统：内存中可同时存放多道作业（程序），每道程序在内存中没有固定
的位置。系统将具备运行条件的作业排成一个队列，这些作业可以轮流获得时间片来运行。该类系统的特点是：切换作业是在内存中进行，不要花费调入、调出开销，具有较好的性能。现代的分时系统多属于多道分时系统。
分时系统的特点：
(1) 多路性：一台主机上连接多台终端，系统按照分时原则轮流为每个用户服务。多
路性也称为同时性。
（2）独立性：是从用户的角度考虑的，每个用户独占一个终端，各自独立操作，互补干扰，因此，用户感到是他一个人占用主机。
（3）及时性：用户的请求能在很短短时间内获得响应。人所能接受的等待时间是2~3秒，因此，分时系统中让用户等待的时间也限定在该范围内。
（4）交互性：用户通过终端可以同主机进行广泛的对话，以实现人机交互。
. 4) 实时系统（Real-Time System）：多道批处理系统和分时系统虽然已经获得了较好的资源利用率和响应时间，但是无法解决“实时控制”和“实时信息处理”两个领域的应用。
计算机作为控制系统的中心设备，用于生产过程的控制，能保证实时采集现场数据，并对数据进行及时处理和自动控制，例如高炉温度控制、武器控制、自动驾驶系统等。“实时”是“及时”或“即时”的意思，而“实时系统”是指能及时响应外部时间的请求，在规定的时间内完成对该时间的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
实时任务：控制系统中要求在规定时间内完成的任务称为实时任务，它们都带有某种
程度的紧迫性。分类如下：
（1）按照是否呈现周期性划分
●周期性实时任务：任务按照制定的周期循环执行；
●非周期性实时任务：任务的执行无明显得周期性，但是都同一个截止时间相
联系。截止时间（deadline）分为开始截止时间和完成截止时间。所谓开始
截止时间，是指任务在某时间之前，必须开始执行；所谓完成截止时间，是
指某任务必须在某时间之前完成。
（2）按照对截止时间的要求严格程度划分
●硬实时任务：系统必须满足对截止时间的要求，否则可能出现难以预料的后
果；
●软实时任务：系统也有也一个截止时间，但是对截止时间的要求不严格。若
错过了截止时间，对系统产生的影响也不会很大。
说明：实时系统和分时系统的比较
（1）多路性：都具有多路性。分时系统的多路性指的是系统按照分时原则为多个用户服务，实时系统的多路性是指系统经常对现场的多路信息进行采集及对多个对象
进行控制。
（2）独立性：都具有独立性。分时系统的独立性体现在每个终端用户向系统提出服务时是独立的操作，彼此不相干，实时系统的独立性体现在系统对多路信息采集和
控制时，也是彼此独立的。
（3）及时性：实时信息系统的实时性通分时系统类似，都是以人所能接受的时间来确定，而实时控制系统是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定
的，时间要求比较严格。
（4）交互性：实时信息系统中的交互是为了访问系统内的特定资源，分时系统中是系统向终端用户提供各种数据处理服务、资源贡献服务等。
（5）可靠性：分时系统要求系统较为可靠，但实时系统要求系统严格可靠。
三、操作系统定义、特征、服务及功能
1．操作系统的定义：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理对各类作业进行调度，以及方便用户的程序的集合。
批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型。一个实际的操作系统，可能
兼有三者或者其中两者的功能。
2．操作系统的四大基本特征
1) 并发性（Concurrence）
并发：两个或多个事件在同一个时间间隔内发生。
并行：两个或多个时间在统一时刻发生。
程序是不能并发进行的，是静态实体；为使得程序能并发执行，系统必须为每个程序建
立进程。进程，也称任务，是系统中能独立运行且作为资源分配的基本单位，是一个活动实体。进程之间可以并发执行和交换信息。
2) 共享性（Sharing）：系统中的资源可供内存中的多个并发执行的进程共同使用。有两种共享资
源的方式：互斥共享方式和同时访问方式。
互斥共享方式：有的资源可以供多个进程使用，但是在一个特定的时间段内只能由一个进程占用，这样的资源称为临界资源；其它希望使用该资源的进程必须等待当前进程释放该
资源。
同时访问方式：有的资源（如磁盘）可以允许多个进程同时访问。注意这里的“同时”是一个宏观的概念，在微观上往往是这些进程交替对资源进行访问。
3) 虚拟性（V irtual）：通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体实实
在存在的，而后者是虚拟的，是用户感觉到的东西。例如多道分时系统中中只有一个CPU，但是每个终端用户都认为有一个CPU在专门为他服务，此即为利用多道程序技术把一台物理上的CPU变成多台逻辑的CPU。
4) 异步性(A synchronism)：多道环境中，多个进程并发执行，但是由于资源有限，通常进程的执
行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式进行，即进程是以异步方式进行的。
说明：并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，且互为依存。
3．操作系统提供的服务：操作系统提供了其他程序执行的环境，也为程序和用户提供了一些操作系统的服务。操作系统可以提供诸如程序执行、I/O操作、文件系统操纵、通信以及差错检测等服
务，还可以提供系统调用（System Call）服务。
4．操作系统的五大功能
1) 存储器管理功能：为多道程序的运行提供良好的环境。这里的“存储器”指的是内存。主要
有以下功能：内存分配（静态分配、动态分配）、内存保护（每道程序在自己的内存范围内，不能越界）、地址映射和内存扩充（借助虚拟存储技术）
2) 处理机管理功能：实际是对进程的管理。在多道程序环境下，对处理机的管理是以进程为基
本单位的，因此处理机的管理可以归结为对进程的管理。主要有以下功能：进程控制、进程同步、进程通信和调度（作业调度和进程调度）等。
3) 设备管理功能：主要任务是完成用户提出的各种I/O请求，为用户分配I/O设备，提高CPU
和I/O设备的利用率，提高I/O速度，以及方便用户使用I/O设备。主要功能有：缓冲管理（CPU 和I/O设备之间速度不匹配）、设备分配（包括回收）、设备处理（设备驱动）、保证设备的独立性和虚拟性。
4) 文件管理功能：主要是对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安
全性。主要功能包括：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理以及文件的贡献与保护等。
5) 用户接口功能：是操作系统为了方便用户使用而向用户提供的“用户与操作系统的接口”，通
常以命令和系统调用的形式呈现出来，有命令接口、程序接口（系统调用）和图形接口几种形式。
5．常见操作系统：有以下几类操作系统
1) 微机操作系统：
（1）单用户单任务操作系统：只允许一个用户使用计算机，且只允许用户程序作为一个任务运行，是一种最简单的操作系统。例如：CP/M和MS-DOS。
（2）单用户多任务操作系统：只允许一个用户使用计算机，但允许将一个用户程序分为若干个任务，使它们并发执行，可有效改善系统的性能。例如OS/2和Windows系列。
（3）多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户程序又可进一步分为几个任务，使它们并发执行，从而进一步
提高了资源利用率和增加系统吞吐量。例如UNIX OS 。
2) 多处理机操作系统MPS（MultiProcessor System）：多台处理机协调工作，可增加系统吞吐量、
节省开支、提高系统的可靠性。
3) 网络操作系统：主要有两种模式C/S模式和对等模式（peer-to-peer）
4) 分布式操作系统：通集中式操作系统不同。处理和控制都集中在一台主机上，所有的任务都由
主机来处理，这样的系统称为集中式操作系统。而分布式操作系统的处理和控制，都是分散在系统的各个处理单元上。
第二部分：进程原理(2~4)
程序是不能独立运行的，而只有将程序调入进程，由系统为程序创建一个或多个进程，程序才可以运行。因此，进程才是资源分配和独立运行的基本单位。
进程是操作系统中极为重要的概念，要深刻理解。
一、程序执行
1. 程序执行
程序顺序执行的特征：1) 顺序性（保证前驱、后继关系）；2) 封闭性（程序不间断执行，占有本机所有资源，资源状态只有本程序可改变，执行结果不受外界影响）；3) 可再现性（只要条件相同，不管何时、何地执行，结果均相同）。
程序并发执行，其特征是为了提高系统运行效率，特征为：
1) 间断性（并发程序之间相互制约，例如互为输入、输出，程序具有“执行――暂停执行――
再次执行”的活动规律）；
2) 失去封闭性（系统资源由多个程序共享，其状态也受多个程序控制；某程序运行时，受到
其他程序的影响）；
3) 不可再现性（失去了封闭性，也将导致失去可再现性）
说明：当多个程序共享一个资源时，由于对资源的访问时刻不定，因此执行结果不定。例如：假设有一软件变量资源N，设当前N＝5，现有两个程序A和B共享该变量，程序A对N
的操作为：N:= N +1 ; 程序B对N的操作为：先利用Print（N）打印N，然后执行N：＝0；由于A和B可以按照不同的速度执行，则语句N:= N +1 ; Print(N) ; N:=0 ; 有可能出现以下几种执行顺序：
（1）N:=N+1; Print(N) ; N=0 ; N的取值分别是6 ， 6 ，0
（2）Print(N) ; N:=N+1; N=0 ; N的取值分别是5 ， 6 ，0
（3）Print(N) ; N=0 ; N:=N+1; N的取值分别是5 ，0 ， 1
以上结果说明，程序A中变量N的值可能是6,也可能是1,结果是可变的；同样情况，程序B 中打印N时其值有可能是6,也可能是5,结果也是可变的。
程序并发执行，虽然能显著提高系统效率，但是出现了“不可再现性”，这显然是不允许的。既要保证系统的效率，又要保证程序执行的“可再现性”，必须采取适当的措施。这些措施的根本就是要保证并发执行的程序对临界资源的独占性访问。
2. 程序并发执行的条件――Bernstein条件
设程序Pi可对多个变量进行操作（资源），操作分为“读操作”和“写操作”，亦即程序Pi在执行过程中作为参考的所有变量的集合称为“读集”，在执行过程中需要修改的所有变量的集合称为“写集”，如下定义：
R(Pi) = {a1, a2 , …,am} ；R(Pi)是Pi的读集
W(Pi) = {b1 , b2 ,…,bn} ；W(Pi)是Pi的写集
若两个程序Pi和Pi能满足如下条件，它们便能够并发执行，并具有可再现性：R(Pi)∩W(Pj) W(Pi) ∩R(Pj) W(Pi) ∩W(Pj) = { }
以上条件是由Bernstein提出的，因此称为Bernstein条件。
理解：只有保证程序Pi的读集和Pj的写集不相交、Pi的写集和Pj的读集不相交、Pi的写集和Pj的写集不相交，才能保证Pi和Pj并发执行，且保证程序的正确执行（可再现性）。
说明：两个程序可以同时对某变量执行“读操作”，但只要有一个“写操作”，则另一个程序就不能再执行“读操作”，也不能再执行“写操作”了，即“写操作”是独占临界资源的。
二、进程基本概念
1．进程：是可执行程序在一个数据集合上的运行过程，是系统资源分配和独立运行的基本单位。其基本特征为：
1) 动态性：进程是进程实体的执行过程，它“由创建而产生，由调度而执行、因得不到资源而
暂停执行，以及由撤消而消亡”。动态性是进程最基本的特征，是同程序不同的。
【程序：是一组指令的集合，存放在某种介质上，无运动含义，是一个静态实体】
2) 并发性：是多个进程实体同时运行表现出来的特征。并发性说明的是“同一段时间”，同并行
性不同。
3) 独立性：指的是进程实体是一个能独立运行和获得资源的基本单位。如果某程序没有建立进
程，则不能作为一个独立的单位参与运行。
4) 异步性：多个进程各自独立运行，其运行速度是不可预知的。该特种导致了程序执行的不可
再现性，因此操作系统必须采取有效措施保证各程序（进程）之间能协调运行。
5）结构特征：进程实体是由程序段、数据段以及进程控制块（PCB）三部分组成的。
2．进程基本状态
有五个基本状态：
1) 新状态（New）：进程刚刚建立，还未送入就绪队列的状态。
2) 就绪状态（Ready）：进程获得了除处理机（CPU）之外的所有资源，一旦获得了处理机，便
可立即执行。一个系统中可有多个进程同时处于就绪状态，这些进程可排成一个或多个队列，这样的队列称为就绪队列。
3) 执行状态（Execute）：进程已经获得处理机，其对应的程序正在执行。单处理机系统中，系统
中只有一个进程处于执行状态，而在多处理机系统中，可能有多个进程同时处于执行状态。
4) 阻塞状态（Block）：某进程正在执行重，但是因为某些原因（例如等待I/O）暂时停止了执行，
此时进程转入阻塞状态，处理机被剥夺。注意阻塞状态一定是由执行状态转过来的。阻塞状态也称为“睡眠”状态或“等待”状态。同就绪队列近似，系统中处于阻塞状态的进程也排成一个队列，或者根据阻塞原因排成多个队列，这些队列称为阻塞队列。
处于阻塞状态的队列，只有其I/O完成，或者需要的资源得到了，则从阻塞队列重转出，排到就绪队列的尾部，等待接收系统的重新调度。
5) 终止状态（Terminated）：进程结束（不管正常结束，还是异常结束），操作系统将它从就绪队
列中移出，但是还没有撤销时的状态。
说明：如果当前进程正在执行，则它仍处于就绪队列中，仅是其PCB中有关进程状态的字段要修改为“正在执行”状态。之所以如此，是因为在进程并发时，进程不可能总占有处理机，操作系统会根据各种不同策略为进程分配处理机，所以进程的执行过程是“走走停停”式的，是在“就绪”――“执行”――“就绪”的状态中来回切换的。
3．进程五大基本状态的切换
一个进程只有一次新状态和终止状态，但可有多次就绪状态、阻塞状态和执行状态。有以下几种状态转换的情况。
1) 新状态→就绪状态：系统的就绪队列允许接收新的就绪队列时，操作系统就将处于新
状态的进程移入就绪队列，此时完成了进程的“新状态”到“就绪状态”的转变。
2) 就绪状态→执行状态：进程调度程序为就绪队列中优先（如何判断优先？）的进程分
配处理机，则该进程由就绪状态变成了执行状态，该进程称为当前进程。
3) 执行状态→阻塞状态：当正处于执行状态的进程需要访问临界资源，而临界资源正在
被其它资源访问时，或者进程需要等待I/O时，进程将由执行状态变为阻塞状态，进
程也将进入阻塞队列。
4) 执行状态→就绪状态：当前进程时间片用完，或者有更高优先级的进程出现时，当前
进程的处理机被剥夺，执行状态就变为就绪状态。注意：仅处理机被剥夺，而其他所
有资源还占据的状态是就绪状态，如果资源不完备，或者进程需要I/O，则进入阻塞状
态。
5) 阻塞状态→就绪状态：阻塞进程获得了所需的全部资源(除了处理机)，并且I/O也已经
完成，则可由阻塞状态转为就绪状态，等待进程处理程序的调度而重新获得处理机。
6) 执行状态→终止状态：进程完成，不管是正常完成，还是异常结束，都将执行状态变
为终止状态，等待系统撤消。
4. 进程的挂起状态（Suspend）
是一种新引入的状态，是一种静止状态。处于此状态的进程，得不到处理机调度。处于挂起状态的进程被调出内存，进入外存暂时存放。其原因可能基于：
1) 终端用户的需要；2) 父进程的要求；3) 操作系统的需要；4) 对换的需要；5) 负荷调节的需要。
【所谓对换，指的是为了缓和内存紧张的情况，将内存中处于阻塞状态的进程换至外存上，此时进程将处于一种有别于阻塞状态的另一种状态，称为静止阻塞状态。该状态的进程即处于挂起状态，确切地说，该进程处于静止阻塞状态，因为即使该进程获得了所有资源，或者其预想的事情（例如I/0）已经发生能够，其仍不具备运行条件，仍不能进入就绪队列】
引入挂起状态的进程，又增加了从挂起状态（静止状态）到非挂起状态(活动状态)的转换，或者相反。为同原有的就绪、阻塞状态相区别，原有的非挂起状态下的就绪、阻塞状态分别称为活动就绪状态、活动阻塞状态，而挂起状态下的就绪、阻塞状态称为静止就绪状态、静止阻塞状态。状态转换图如下所示。
（1）活动就绪→静止就绪（ReadyA→ReadyS）：
（2）静止就绪→活动就绪(ReadyS→ReadyA)：如果利用激活原语Active将进程激活后，静止就绪状态的进程变为活动就绪状态，此时进程可以再调度执行。
（3）活动阻塞→静止阻塞(BlockA→BlockS)：利用挂起原语Suspend将进程挂起时，活动阻塞状态的进程变为静止阻塞状态。即使该进程所期待的事件发生了（例如I/O完成），也不能进入活动就绪队列，而只能进入静止就绪队列。
（4）静止阻塞→活动阻塞(BlockS→BlockA)：如果利用激活原语Active将进程激活后，静止阻塞状态的进程变为活动阻塞状态。
5．进程控制块PCB
进程控制块是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构，PCB中记录了操作系统所需要的，用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。
PCB的特征：1) 常驻内存；2) 是进程存在的唯一标识；3) 一个进程对应一个PCB；4) 可以被多个系统模块访问；5) OS中有专门的PCB区。
PCB中包含的信息：
（1）进程标识符信息：例如外部标识符（字母，用户访问进程时使用）、内部标识符（整数，系统使用）、父进程标识符、子进程标识符以及用户标识符（谁拥有该进程）等。
（2) 处理机状态信息：现场保护、现场恢复，例如通用寄存器、PC、PSW、SP等的信息。
（3) 进程调度信息：进程当前状态、优先级、进程调度所需的信息以及阻塞原因（事件）等。
（4) 进程控制信息：例如程序和数据的地址、进程同步和通信机制、资源清单以及链接指针等。
PCB的组织方式：
（1）链接方式：把具有相同状态的PCB用其中的链接字，链接成一个队列。
（2）索引方式：系统根据所有进程的状态，建立几张索引表，索引表的每一个表项指向一个PCB的物理块。
三、进程控制
1．处理机的执行状态：系统态和用户态。
1) 系统态又称为核心态，具有较高的特权，能访问所有寄存器和存储区，能执行一切执令。
2) 用户态具有较低特权的执行状态，只能执行规定的指令，访问指定的寄存器和存储区。
通常情况下，用户程序运行在用户态，OS内核通常运行在系统态。进程控制就是由OS内核实现的。
2．操作系统内核
操作系统内核是计算机硬件的第一次扩充，内核执行OS与硬件关系密切，执行频率高的模块，
它们是常驻内存的。多数OS包括下述功能：
1) 支撑功能：包括中断处理功能、时钟管理功能、原语操作等。
2) 资源管理功能：包括进程管理、存储器管理、设备管理等。
中断：计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回到现行程序的间断处。这就是“中断”。
3．进程的创建及终止
1) 进程图：是用于描述进程家族关系的有向树，表现进程之间的父子关系。父进程和子进程关系为：（1）父进程创建子进程；（2）子进程继承父进程的资源，文件以及缓冲区；（3）子进程随父进程的撤消而撤消；（4）子进程撤消时，其从父进程获得的资源全部归还父进程。
2) 什么时候创建进程？（引起创建进程的事件）
（1）用户登录；（2）作业调度；（3）提供服务；（4）应用请求。
3) 什么时候终止进程？（引起终止进程的事件）
（1）正常结束；（2）异常结束（出现错误或故障）；（3）外界干预（例如操作系统干预、父进程干预、父进程终止等）。
4) 进程创建步骤：
（1）申请空白PCB（为进程分配唯一数字标识符，从PCB集合中索取空白PCB块）；（2）为新进程分配资源（为进程的程序和数据，以及用户栈分配内存资源）；（3）初始化进程控制块（包括初始化标识符信息、处理机状态信息以及处理机控制信息）；（4）将新进程插入就绪队列（如就绪队列能够接纳新进程，则插入）。
5) 进程的终止步骤：
OS调用进程终止原语，按下述过程终止指定进程：
（1）从PCB集合中检索当前进程PCB，并从中读出进程状态；（2）终止进程的执行（修改其调度标志为真，以保证终止后应重新调度）；（3）终止子孙进程；（4）释放资源（或归还给其父进程，或归还给系统）；（5）将被终止进程的PCB从它所处的队列中移出。
4．进程阻塞及唤醒
1) 引起进程阻塞和唤醒的事件
（1）请求系统服务，如：打印服务；
（2）启动某种操作，如：启动I/O或启动打印机；
（3）新数据尚未到达；
（4）无新工作可做，发送一消息之后等待的时候。
2) 进程阻塞过程
(1)终止进程的执行，将进程的状态改为阻塞态；
(2)将进程插入相应的阻塞队列；
(3)转进程调度例程，重新进行进程调度，以将CPU分配给其它进程。
3) 进程唤醒过程
(1)将进程从阻塞队列中移出；
(2)将进程状态由阻塞改为就绪；
(3)将进程插入就绪队列。(有可能立即得到调度，也有可能在就绪队列中等待)
【说明：进程阻塞用Block原语，进程激活用Active原语。需要说明，这是两个作用相反的原语。】
5．进程挂起与激活
1) 进程的挂起过程：调用挂起原语suspend( )。suspend的执行过程：（1）检查被挂起的进程的状态，如正处于活动就绪状态或执行状态，则将其修改为静止就绪状态；如正处于活动阻塞状态，则将其修改为静止阻塞状态；（2）复制改进程的PCB到指定的内存区域，以方便用户或父进程检查其运行情况；（3）如果被挂起的进程正在执行，则转调度程序重新调度新的进程。
2) 进程的激活过程：调用激活原语Active（）。执行过程：（1）将进程后外存换入内存；（2）检查现行状态，若是静止就绪（阻塞）状态，则修改为活动就绪（阻塞）状态；（3）如采用抢占调度策略，且有新进程进入就绪队列，则还可能转入进程调度程序：如当前进程优先级较低，则立即剥夺其执行，将处理机分配给刚被激活的进程，否则就不必重新调度，继续原先进程的执行即可。
四、线程
1．线程的引入（减少时空开销，提高系统的并发性）
上个世纪60年代，进程的概念被提出，在OS中进程一直作为资源分配合独立运行的基本单位。直到80年代中期，人们又提出了比进程更小的能独立运行的基本单位――线程。
提出线程的目的是为了进一步提高系统内程序并发执行的程度，进一步提高系统吞吐量。目前新近推出的OS和DBMS中都引入了线程的概念。
引入线程的目的：为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，保证OS具有更好的并发性。为保证程序能并发运行，系统必须进行以下操作：创建进程、撤消进程和进程切换，而这一切，系统都必须付出较大的时空开销。
多个进程进入内存，可保证良好的并发性，但是进程越多，切换的频率越大，系统为之付出的时空开销就越大，实际上系统的性能将有所降低。如果既要保证并发性，又要减少系统时空开销，则必须采取新的措施。由此，线程被提出了。
线程：线程是进程的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。线程有进程生成，本身基本上不拥有资源，仅有一点自己的运行过程中必不可少的资源（例如程序计数器、堆栈等），但是它可以利用创建它的进程的所有资源。一个进程可以创建多个线程，线程也可以创建或撤消另一个线程，这些线程共享进程的资源。同一个进程的线程之间可以并发执行，线程之间相互制约，也呈现间断性（异步性），因此，线程也同样拥有就绪、阻塞和执行三种基本状态，有的系统中还有终止状态。
2．线程和进程的比较
线程：轻型进程（Light-Weight Process），也称为进程元；
进程：重型进程（Heavy-Weight Process）
一个进程都有若干个线程，至少有一个线程。线程和进程有一些相似之处，下面我们从调度、
并发性、拥有资源、系统开销等方面对它们进行比较。
调度：传统OS中，进程是资源分配和独立执行的基本单位，而在引入线程的OS中，进程仅是资源拥有的基本单位，线程称为调度和分派的基本单位。进程的两个属性（资源分配，独立执行）被分开，从而线程可轻装上阵，可提高系统并发程度。
同一进程的线程切换不会引起进程的切换，不同进程的线程的切换将会引起进程切换。
并发性：在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发，同一进程之间的线程也可以并发，从而有效提高了并发程度。
拥有资源：进程是拥有资源的，而线程基本上不拥有资源，但是同一个进程的线程可以共享进程的资源。
系统开销：进程的创建和撤销，系统都需要为之分配和撤销资源（如内存空间、I/O设备等），而系统创建线程实，没有资源分配合撤销的问题，因此系统开销远远小于进程；同时，进程切换时，系统需要保护旧进程的线程、设置新进程的初始环境，也需要很大的系统开销，而线程切换时，除了保护几个优先的寄存器之外，不涉及有关存储器管理的有关方面，因此系统开销非常小。另外，由于同一进程的线程占有相同的地址空间，线程同步和通讯的开销也非常小。
线程分为用户级线程和内核支持线程。
五、进程同步
OS系统引入进程，提高了系统效率和吞吐量，但是进程运行的异步性，导致了结果的不可再现性和差错，因此必须采取措施保证进程执行结果的可再现性和正确性。这就是进程同步提出的原因。
进程同步的主要任务：使并发执行的进程之间能有效利用资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
1．多道程序环境下进程之间的关系
资源共享：进程之间彼此无关，互不知道对方的存在。但是处在一个环境之下，运行时需资源共享（如共享CPU和I/O设备）。进程同步的主要任务是保证进程能互斥地访问临界资源。系统中的资源不是由用户进程直接使用的，而是由系统（操作系统）统一分配的。亦即：用户进程要使用某资源，必须首先咨询系统：资源被其他进程占有吗？如果占有，则当前进程或等待，或进入阻塞状态；如果资源处于空闲状态，则当前进程占有该资源，继续执行，执行完毕后，释放资源，其他进程方可再次占有该资源。
相互合作：如果进程之间具有某种合作关系，例如进程A的输出作为进程B的输入。则进程同步的目的是保证进程A和进程B在执行次序上协调一致，不会出现与时间有关的差错。后面介绍到的“生产者－消费者”问题就是一个典型的具有合作关系的进程同步问题。
2．临界资源和临界区
临界资源：一段时间内只允许一个进程访问的资源。临界资源要求“独占”，即要被“互斥”地被访问。
临界区：每个进程中访问临界资源的代码。如下:
说明：如果每个进程都能保证互斥地进入自己的临界区，则能保证互斥访问临界资源。
entry section，进入区：其作用时保证进程进入临界区之前先对欲访问的临界资源的当前状态进程检查，看它是否正在被访问。如此时临界资源未被访问，则进程可以进入临界区，对资源进行访问，并设置临界资源的访问标志为“占用”状态；如果此时临界资源处于占用状态，则说明其他进程正在访问它，为避免混乱，本进程不能进入临界区。
exit section，退出区：是临界区后面的一段代码，用于恢复刚才在临界区中访问的临界资源的标志为“未被占用”状态，以便于其他的进程可进入自己的临界区。
remainder section，剩余区：进入区、临界区、退出区之外的其它代码。
3．同步四原则
1) 空闲让进：当临界资源空闲时，允许进程访问，以有效利用临界资源；
2) 忙则等待：当临界资源忙时，进程将不能进入临界区对临界资源进行访问，只能等待，以保
证进程互斥访问临界资源；
3) 有限等待：不要“死等”，要保证进程能在有限时间（可以忍受的时间）内进入临界区访问临
界资源；
4) 让权等待：如果进程不能进入临界区，即当前无法访问临界资源，则应立即释放处理机，让
其他符合运行条件的进程有机会获得处理机，以免当前进程陷入“忙等”状态。
4．互斥问题的解决
可以采用软件方法解决进程互斥问题，也可以用硬件方法解决进程互斥问题。目前用软件方法解决进程互斥的方法已经很少使用，但是从理解的角度出发，利用软件方法解决，还是有些意义的。
经典进程同步问题
生产者－－消费者问题
1．利用记录型信号量解决生产者一消费者问题
mutex：使诸进程互斥地访问缓冲区（n个缓冲区）
empty、full：空、满缓冲区数量。
Var mutex,empty,full:semaphore:=1,n,0; buffer:array[0,1,…,n-1] of item;
in, out: integer: =0,0;
begin
parbegin
producer: begin
repeat
…
Produce an item in nextp;
…
wait(empty);
wait(mutex);
buffer(in):=nextp;
in:=(in+1) mod n;
signal(mutex);
signal(full);
Until false;
End
consumer:begin
repeat
wait(full);
wait(mutex);
nextc:=buffer(out);
out:=(out+1) mod n;
signal(mutex);
signal(empty);
Consumer the item in nextc;
Until false;
end
parend
end
2．利用AND信号量解决生产者——消费者问题
var mutex, empty, full: semaphore:=1,n,0;
buffer:array[0,…,n-1] of item;
in out: integer :=0,0;
begin
parbegin
producer: begin
repeat
…
produce an item in nextp;
…
swait(empty, mutex);
buffer(in):=nextp;
in:=(in+1) mod n;
ssingal(mutex, full);
Until false;
End
Consumer: begin
repeat
swait(full, mutex);
nextc:=buffer(out);
out:=(out+1) mod n;
ssignal(mutex, empty);
consumer the item in nextc;
until false;
end
parend
end
六、信号量机制
1.整型信号量机制
wait和Signal操作(PV操作)：
Wait(s)：while s≤0 do no-op
s：=s-1.
Signal(s)：s：=s+1
注：wait(s)和Signal(s)都是原子操作。
使用整型信号量的缺点：“忙等”不停检测，直到本次时间片用完，并未遵循“让权等待”的准则。
2.记录型信号量机制
特点：可以实现让权等待。
procedure wait(s)
var s：semaphore
begin
s value：=s.value-1;
if s.value<0，then block(S.L)
end
procedure Signal(s)
var s：semaphore
begin
s value：=s.value+1;
if s.value<=0 then wakeup(S.L)
end
s.value>=0时，s.value的值表示资源数量；s.value<0时，|s.value|的值表示某资源的等待队列中进程的数量。
每次的wait(s)操作，意味着进程请求一个单位的资源，因此描述为s.value：=s.value-1;当s.value<0时，表示资源已分配完毕，因而进程调用block原语，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号链表S.L中。
每次的Signal(s)操作，意味着进程释放一个资源，故s.value：=s.value+1操作表示资源数目加1。若加1后仍是S.value<=0，则表示在该信号链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞，故还应该调用wakeup原语，将S.L链表中的第一个等待进程唤醒。
如果S.value的初值为1，表示只允许一个进程访问临界资源，此时的信号量转化为互斥信号量。
3.AND型信号量机制
AND型信号量集机制的目的在于解决进程共享多个临界资源的互斥问题。
AND同步机制的基本思想是：将进程在整个运行过程中所需要的所有临界资源，一次性地全部分配给进程，待该进程使用完后再一起释放，只要还有一个资源不能分配给该进程，其它所有可能为之分配的资源，也不分配给它。
实现：
Swait(S1，S2，……S n)
if S1≥1 and …and S n≥1 then
for i：=1 to n do
end for
else
place the process in the waiting queue with the first S i found with S i<1, and set the program count of this process to the beginning of Swait operation
end if
SSignal.(S1，s2，……s n)
for i：=1 to n do
S i=S i +1;
remove all the process waiting in the queue associated with S i into the ready queue
endfor
4.信号量集机制
1）当信号量必须大于一个给定值(不一定是1)而且每次分配的资源数为给定值(不一是1个单位)的信号量集机制。
实现：
Swait(S1，t1，d1，……S n，t n，d n).
if S1≥t1 and …and s n≥t n then
for i：=1 to n do
S i：=S i-d i
end for
else
Place the executing process in the waiting queue of the first S i with S i＜ti and set its program counter to the beginning of the Swait Operation.
end if
Signal(S i，d i，……;s n，d n)
for i：=1 to n do
S i：= Si+d i
Remove all the process waiting in the queue associated with S i into the ready queue
end for
2）一般“信号量集”的几种特殊情况。
（1）Swait(S,d,d)：允许每次申请d个资源。
当资源数少于d时，不予分配。
（2）Swait (S,1,1)：S>1，记录型信号量。
S=1时，互斥型信号量。
（3）Swait(S,1,0)，可控开关，当时，允许进入，S<1时，不能进入。
信号量的应用
1.利用信号量实现互斥
var mutex: semaphore:=1
begin
parbegin
process1:begin
repeat
wait(mutex);
critical setion
signal(mutex);
remainder section
until false;
第一章 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？ 答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。5．何谓脱机I/O和联机I/O？ 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么？ 答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？ 答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8．为什么要引入实时OS？ 答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9．什么是硬实时任务和软实时任务？试举例说明。 答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内计算机操作系统第三版答案 2 / 47 容的更新、火车售票系统。 10．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统不实时系统迚行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。 11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。14．是什么原因使操作系统具有异步性特征？ 答：操作系统的异步性体现在三个方面：一是进程的异步性，进程以人们不可预知的速度向前推进，二是程序的不可再现性，即程序执行的结果有时是不确定的，三是程序执行时间的不可预知性，即每个程序何时执行，执行顺序以及完成时间是不确定的。15．处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？ 答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。处理机调度：（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设臵运行现场，使进程投入执行。 16．内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？ 答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。内存分配：为每道程序分配内存。内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。计算机操作系统第三版答案 3 / 47 地址映射：将地址空间的逻辑地址
《计算机操作系统》课程教学大纲 一. 课程名称 操作系统原理 二. 学时与学分 学时共64学时（52+12+8） 其中，52为理论课学时，12为实验学时，8为课外实验学时 学分 4 三. 先修课程 《计算机组成原理》、《C语言程序设计》、 《IBM—PC宏汇编程序设计语言》、《数据结构》 四. 课程教学目标 通过本课程的学习，要达到如下目标： 1．掌握操作系统的基本原理与实现技术，包括现代操作系统对计算机系统资源的管理策略与方法、操作系统进程管理机制、现代操作系统的用户界面。 2．了解操作系统的结构与设计。 3．具备系统软件开发技能，为以后从事各种研究、开发工作(如：设计、分析或改进各种系统软件和应用软件) 提供必要的软件基础和基本技能。 4．为进一步学习数据库系统、计算机网络、分布式系统等课程打下基础。 五. 适用学科专业 信息大类各专业
六. 基本教学内容与学时安排 主要内容： 本课程全面系统地阐述计算机操作系统的基本原理、主要功能及实现技术，重点论述多用户、多任务操作系统的运行机制；系统资源管理的策略和方法；操作系统提供的用户界面。讨论现代操作系统采用的并行处理技术和虚拟技术。本书以Linux系统为实例，剖析了其特点和具体的实现技术。 理论课学时：52学时 （48学时，课堂讨论2学时，考试2学时） ?绪论4学时 ?操作系统的结构和硬件支持4学时 ?操作系统的用户界面4学时 ?进程及进程管理8学时 ?资源分配与调度4学时 ?存储管理6学时 ?设备管理4学时 ?文件系统6学时 ?Linux系统8学时 七、教材 《计算机操作系统》(第2版)，庞丽萍阳富民人民邮电出版社，2014年2月 八、考核方式 闭卷考试
此文档下载后即可编辑 《综合课程设计》教学大纲 课程名称：综合课程设计 英文名称：Integrated Course Project for Communication Systems 总学时：3周，理论学时：实验学时：学分：3 先修课程要求： 电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、通信原理、FPGA原理与应用、Matlab与通信仿真技术、微机原理与接口技术、单片机技术及应用、计算机网络等 适用专业：通信工程 教学参考书： 樊昌信等编，《通信原理（第六版）》，国防工业出版社，2006年 马淑华等编，《单片机原理及应用》，北京航空航天大学出版社，第1版 褚振勇等编，《FPGA原理与应用》，西安电子科技大学出版社，第2版 谢希仁等编，《计算机网络》，电子工业出版社，第4版 1课程设计在培养方案中的地位、目的和任务 《综合课程设计》是配合本科通信工程专业的专业基础课程《通信原理》、《FPGA原理与应用》、《Matlab与通信仿真分析》、《单片机技术及应用》、《计算机网络》而开设的重要专业实践环节。目的是培养学生科学理论结合实际工程的能力，通
过该课程设计，要求学生在掌握通信基本理论的基础上，运用Matlab、FPGA、NS-2等工具对通信子系统或计算机网络进行仿真与设计，并计算基本性能指标，从而提高学生的综合设计实践能力。 另一方面，也可通过课程设计使学生深入理解单片机的基本原理，硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法，掌握常用接口的设计及使用。掌握一般接口的扩展方法及接口的调试过程。为学生将来在通信工程、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域应用单片机技术打下良好基础及应用实践能力。 2 课程设计的基本要求 1. 学习基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2. 完成指定的设计任务和实验任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡。 3. 学会设计报告的撰写方法。 3 课程设计的内容 1. 无线收发信机部件设计 2. 数字调制与解调器的设计 3. 特殊信号产生器的设计 4. 同步信号提取 5. 编码译码器
操作系统教案
第一部分：操作系统引论(1) 一、操作系统基本常识 1.计算机是由硬件和软件两部分组成的，而操作系统（Operating System）是配置在计算机硬件之 上的第一层软件，是对计算机硬件的第一次扩充。操作系统是系统软件的基础，其他的系统软件，例如编译程序、汇编程序、数据库管理系统、诊断程序等，都是在操作系统的支持下工作的，都要依赖于操作系统，取得操作系统提供的各类服务。 2.操作系统的目标是什么？ 1）方便性：计算机硬件只能识别0或1，即只能识别机器代码，因此没有配置操作系统的计算机是难以使用的；如果配置了操作系统，则可以使用OS提供的各种命令来使用计算机 系统，从而方便了用户，也使计算机变得易学易用。 2）有效性：操作系统可以管理CPU、I/O设备等系统资源，从而避免各种资源使用无需而引起的资源浪费现象。配置了OS的计算机可有效改善系统的资源利用率和提高系统吞吐量。 3）可扩充性：OS采用模块化设计，可适应计算机硬件和体系结构的迅速发展，可方便增加新的功能模块和修改旧的功能模块。 4）开放性：为了适应不同的硬件系统和软件系统，实现硬件设备正确、有效地协同工作，以及实现应用程序地可移植性和互操作性，要求OS具有开放性。 说明：方便性和有效性是OS最重要的两个目标。当前更重视OS使用上的方便性。 3.操作系统的作用有哪些？ 1）从一般用户的观点看，OS是用户和计算机硬件系统之间的接口；用户可以通过命令方式或者系统调用方式来使用计算机。 2）从资源管理的观点看，OS是计算机资源的管理者。计算机的资源分为四类：处理器、存储器、I/O设备和信息（数据和程序），相应地，OS系统的主要功能也是对这四类资源的管理，即：处理机管理、存储器管理、I/O设备的管理、文件管理。这也是本课程要介绍的主要内 容。 3）OS可用作扩充机器。没有任何软件支持的计算机，称为裸机，覆盖了软件的机器称为虚拟机（Virtual machine）；每多覆盖一层软件，则虚拟机的功能就越强。 4.操作系统可以用一种层次结构模型描述：底层是OS对象，中间层是对对象进行的操作和管理 的软件的集合；最高层是OS提供给用户的用户接口。 二、操作系统发展历程 1.无操作系统时代：
【课题】第一课《计算机的操作系统》 【教学目标】1、了解计算机系统的组成。2、认识操作系统。 【教学内容】1、硬件。2、软件。3、操作系统。4、操作系统的特点。 【教学重点】了解硬件与软件的区别。 【教学难点】理解操作系统的作用。 【教法指导】1、教师教授2、任务驱动3、学生讨论4、实际操作 【课时安排】一课时 【教学过程】 一、探讨揭题： 师：刚组装的计算机能直接使用吗？ 生：不能。师：为什么呢？生：没有安装软件 师：对，通过前面的学习，我们知道，计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，而我们刚组装的只是计算机的硬件设备而已，也就是“裸机” “裸机”是不能直接使用的，还需要我们给它安装一系列的软件才行。那么面对这么多的软硬件资源，就必须要有一个管理者来进行合理统一的管理才能使计算机正常工作，这个管理者就是计算机操作系统。 二、新知探究： 1、计算机操作系统最初的计算机是没有操作系统的，人们通过各种操作按钮来控制计算机，直到后来操作系统的诞生才使得计算机普及开来。 师：那么操作系统在计算机中究竟有什么作用呢？ 生：管理计算机的软硬件资源。 师：对，它一种系统软件，就象一个总管家一样负责计算机软、硬件资源的全面管理，是电脑和人进行沟通的工具。那么同学们知道有一些什么样的的操作系统呢？ 2、操作系统的发展 师：同学们都用过哪些操作系统呢？ 生：Windows98、Windows2000、Windows XP…… 师：对，同学们说的都是现在最常用的Windows操作系统，但是最早出现的计算机操作系统并不是Windows操作系统，而是DOS操作系统，它是1985年到1995年的个人电脑上最主要的操作系统，那么DOS操作系统到底是什么样的呢？我们可以通过Windows98中的MS—DOS来模拟DOS操作系统。探索活动：Windows98中的MS—DOS方式进入MS—DOS环境单击“开始”——“程序”——“MS-DOS方式”，进入到DOS环境下。进入DOS操作系统后，我们发现界面不是桌面和图标，而是这样的一个黑色的字符界面，在字符界面中，我们只能通过键盘输入字符命令来指挥计算机工作，计算机完成一个命令后，会出现下一个提示符，又可以给计算机发出命令。在DOS操作系统向计算机发出命令 生：①请大家在键盘上输入time然后按回车键，观察执行了什么操作；②敲回车后再输入date，然后按回车键，又观察执行了什么操作；③输入exit后，按回车键，又执行了什么操作。老师小结DOS操作系统采用的是字符界面，用户对电脑的操作一般通过键盘命令完成，它的操作方法和操作界面对于初学者来说难以掌握。 通过刚才的练习实践请同学们按小组讨论总结一下DOS和Windows两个操作系统有什么不同？（并请学生分组回答讨论的结果）。 3、Windows操作系统的特点 （1）直观、高效的图形用户界面Windows的用户界面统一、美观，便于操作者学习和使用，Windows所有的程序都拥有相同或相似的基本外观，包括窗口、菜单、工具条等，使用者掌握了其中一个就不难学会其他软件的基本操作。
专业综合课程设计 指导书 班级通信D101 指导教师董自健 淮海工学院电子工程学院 通信工程系
2013年10 月18 日 一、课程设计的目的和任务 本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。综合课程设计是通信工程专业的学生在学完所有专业课后进行的综合性课程设计。其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 课程设计的任务是：（1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法；掌握用计算机仿真通信系统的方法。（2）训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。 二、教学要求 由于是专业综合性课程设计，因此设计的内容应该围绕主干专业课程，如：通信原理、程控交换技术、传输设备，通信网点等。 课程设计要求的主要步骤有： 1、明确所选课题的设计目的和任务，对设计课题进行具体分析，充分了解系 统的性能、指标、内容等。 2、进行方案选择。根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条 件，完成系统的功能设计。从多个方案中选择出设计合理、可靠、满足要求的一个方案。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。
3、原理设计； 4、调试阶段； 5、说明书编制。 本次课程设计在校内完成，主要方式是以理论设计为主，进行实验或计算机仿真，得出结论。 三、设计内容 本次综合课程设计内容为数字通信系统的性能分析与仿真。应该包括以下设计内容： 1、使用一种分组码或者卷积码进行信道纠错编码。 2、使用格雷码对数据进行映射。 3、使用MQAM举行调制，M可选择8、16、32、6 4、128、256。 4、选择合适的升余弦参数，使用升余弦对基带信号举行滤波。 5、在解调端，进行滤波、MQAM的解调、格雷码逆映射、纠错解码。 6、改变信噪比，分析系统性能。 四、设计内容介绍： MQAM是一种基本的相位－幅度联合调制方式。研究这种基本的数字调制信号的性能可以帮助学生理解数字通信的基本特点。 本次课程设计，学生可以自己选择符合要求的技术，如信道纠错编码可以是分组码或者卷积码，M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个，以分析各种M下的QAM系统性能。应用Matlab进行仿真，仿真采用蒙特卡罗模型。仿真基本框图是：
名师精编优秀教案 计算机操作系统教学设计 课题第 9 课计算机操作系统课时1课型新课 1、知识与技能目标 （ 1）认识计算机操作系统在计算机中的地位和作用； 教 （2）了解计算机操作系统的发展； （3）掌握 Windows 操作系统的发展及特点。 学 2、过程与方法目标 （ 1）以任务为驱动，培养学生的观察能力，自我探索总结的能力； 目 （2）培养学生进行自主学习、协作学习的能力； （3）培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力 标 3、情感、态度价值观目标 培养学生之间的协作合作关系，增强学生合作精神。 教教学重点 教学 任务驱动法、分 组协作法、自主 学认识计算机操作系统的作用和Windows 操作系统 重 的发展及特点。方法 探究法 、 难教学难点教学 网络教室点 掌握 Windows 操作系统的特点。媒体 教学过程设计 程序及教学内容设计师生活动设计备注（一）引入新课 师：刚组装的计算机能直接使用吗？本课是以“认识计算机操 生：不能。作系统在计算机中的地位 师：为什么呢？和作用”、“了解计算机操 生：没有安装软件。作系统的发展”“掌握 师：对，通过前面的学习，我们知道，计算机系Windows 操作系统的发展 统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，而我们及特点”的教学目标来开 刚组装的只是计算机的硬件设备而已，也就是“裸机”，展教学的活动的，在教学 “裸机”是不能直接使用的，还需要我们给它安装一活动中注重以任务为驱 系列的软件才行。那么面对这么多的软硬件资源，就动，培养学生的观察能力， 必须要有一个管理者来进行合理统一的管理才能使计自我探索总结的能力；培 算机正常工作，这个管理者就是计算机操作系统。养学生进行自主学习、协 （二）进入新课作学习的能力；培养学生 1、计算机操作系统发现问题、分析问题和解 最初的计算机是没有操作系统的，人们通过各种 操作按钮来控制计算机，直到后来操作系统的诞生才 使得计算机普及开来。 师：那么操作系统在计算机中究竟有什么作用 呢？生：管理计算机的软硬件资源。
第九课<<计算机操作系统>>教学设计 一、教学内容分析：本课内容参考四川教育出版社《信息技术》七年级（上）第九课-计算机操作系统，本课内容有：计算机系统的管理者-操作系统，Windows 操作系统的发展及windows 操作系统的特点。 二、学生情况分析 本课教学内容对象是初一（七）年级同学，学生来自不同的区县及学校，各校的教育教学条件及教学要求不统一，能力水平不齐，学习环境发生了改变，学习者本身年龄也不断增长，信息技术课程的学习，也进入了一个新的阶段。为了能更科学地理解知识，学会变通，可以设置一些问题让学生自行寻找答案。 三、教学目标 目标难度知识与技能行为目标 （1）知道计算机操作系统的作用和地位，了解常用的操作系统，通过练习对比dos 与windows 系统的区别。 （2）知道现用windows 操作系统的特点和发展方向，丰富自己的知识结构。 （3）体会计算机操作系统对计算机的管理作用及windowsxp 操作系统的安装及启动的基本过程。 过程与方法 （1）以任务为驱动，培养学生的观察能力，自我探索总结的能力； （2）培养学生进行自主学习、协作学习的能力； （3）培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力 情感态度及价值观 （1）培养学生之间的协作合作关系，增强学生合作精神。 （2）培养学生大胆尝试探究精神。 四、重点难点 教学重点：认识计算机操作系统的作用和Windows 操作系统的发展及特点。教学难点：对Dos、Windows 操作系统特点的理解及掌握Windows 操作系统启动及安装的特点。五、教学方法 任务驱动法、分组协作法、自主探究法 六、教学准备 局域网，多媒体电子教室，教学课件，及windows xp setup 演示软件。
操作系统第一章复习题 一、选择题 1、下列选项中，（ D ）不是操作系统关心的主要问题。 A 管理计算机裸机 B 设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面。 C 管理计算机系统资源 D 高级程序设计语言的编译器 2、多道批处理系统的主要缺点是（ C ）。 A CPU利用率低 B 不能并发执行 C 缺少交互性 D 以上都不是。 3、在操作系统中，（ D ）部分属于微内核。 A 输入/输出井的管理程序，及作业调度软件。 B 用户命令解释程序 C 磁盘文件目录管理软件 D 进程通信服务例程 4、通常在分时系统中运行的作业称为（ C ）。 A 前台作业 B 后台作业 C 终端型作业 D 批量型作业 5、在下面的选项中，（ A ）不属于操作系统提供给用户的可用资源。 A 中断机制 B 处理机 C 存储器 D I/O 设备 6、操作系统在计算机系统中处于（ B ）的位置。 A 计算机硬件和软件之间 B 计算机硬件和用户之间 C 处理机和用户程序之间 D 外部设备和处理机之间 7、操作系统是对（ C ）进行管理的软件。 A 软件 B硬件 C计算机资源 D 应用程序 8、操作系统中采用多道程序设计技术提高了CPU和外部设备的（ A ）。 A 利用率 B 可靠性 C 稳定性 D 兼容性 9、操作系统提供给程序员的接口是（ B ）。 A 进程 B 系统调用 C 库函数 D B和C 10、所谓（ B ）是指将一个以上的作业放入内存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。 A 多重处理 B 多道程序设计 C 实时处理 D 共行执行 11、实时系统必须在（ C ）内处理完来自外部的事件。 A 响应时间 B 周转时间 C 规定时间 D 调度时间 12、在操作系统中，并发性是指若干事件（ C ）发生。 A 在同一时刻 B 一定在不同时刻 C 在某一时间间隔 D 依次在不同时间间隔内 13、订购机票系统处理各个终端的服务请求，处理后通过终端回答用户，所以它是一个（ D ）。 A 分时系统 B 多道批处理系统 C 计算机网络 D实时信息处理系统 二、填空题 1、操作系统两个最基本的特征是（并发）和（共享），两者之间互为存在条件。 2、实时系统应具有的两个基本特征，它们是（及时性）和（高可靠性）。 3、允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（分时操作系统）；允许多个用户 将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（批处理操作系统）；计算机系统能
《计算机操作系统》 教案 备课教师：晁妍职称：助教 教学班级计科专业 09级本科2班 时间： 2011年 9月已教轮数： 1 计算机与信息学院 2011-2012学年度第一学期
课程教学目的及教学要求： 本课程是计算机科学与技术专业的主要专业基础课和主干课。本课程的学习目的在于使学生掌握操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术，具有初步分析实际操作系统的能力，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。 教材： 《计算机操作系统》（第三版）汤小丹等 推荐参考书： [1] 《计算机操作系统》（第二版）汤子瀛等西安电子科技大学出版社 [2]《计算机操作系统教程》张尧学史美林清华大学出版社 [3]《UNIX教程》（第2版）（美）Syed Mansoor Sarwar Robert Koretsky 张玉洁孟祥武译机械工业出版社 [4]《计算机操作系统.学习指导与题解》梁红兵、汤小丹西安电子科技大学出版社 [5]《操作系统实验指导—基于linux内核》徐虹编清华大学出版社
第1、2讲（周次：第2周） (注：线右侧写教学方法、实验演示、新增补内容、重要标注、时间分配等) 教学章节： 1.1 操作系统的目标和作用（简略） 1.2 操作系统的发展过程（每种OS的不足与各自特点） 教学目的及要求： 目的：是使学生建立起 OS的基本概念。 要求：了解OS的引入和发展；理解多道程序设计技术； 重点、难点：(注：重点和难点如果一致，则写在一起，若不同则应分开写)：OS引入和发展、OS的基本特征和功能。 教学内容：板书设计见PPT。(注：内容每节课1-2页为宜) 复习引入： 首先说明对课程的成绩如何评定，提出学习要求，以及教材的使用并推荐参考教 材。然后介绍本课程的特点、性质和目的，以及如何学习，最后对本课程内容以及 课时分配做简单的介绍。 新课讲授： 操作系统在计算机系统中的地位：（结合课件中图加以说明，由此引出目标和作 用） 计算机系统由硬件和软件组成；操作系统在硬件基础上的第一层软件；是其他软件 和硬件之间的接口。 操作系统在计算机系统中占据着特别重要的地位，是计算机中最重要的系统软件， 是其他系统软件和应用软件运行的基础。 1.1 操作系统的目标和作用 1.1.1 操作系统的目标 方便性(用户的观点)：提供良好的、一致的用户接口。无需了解许多有关硬件和系统 软件的细节。 有效性(系统管理人员的观点)：合理地组织计算机的工作流程，管理和分配硬件、软 件资源，提高资源的利用率；提高系统的吞吐量。 可扩充性(开放的观点)：操作系统必须能方便地开发、测试和引进新的系统功能，以 适应计算机硬件和体系结构的迅速发展以及应用不断扩大的要求。给计算机系统的 功能的扩展提供开放式的支撑平台。 开放性：可移植性和互操作性 其中有效性和方便性是设计OS时最重要的两个目标，设计现代OS的主要目标也是 对提高资源利用率和方便用户。 1.1.2 操作系统的作用 1. 从一般用户的观点来看，OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（桥梁） 用户并不直接与计算机硬件打交道，而是通过操作系统提供的命令、系统功能调 用以及图形化接口来使用计算机。 2. 从资源管理的观点来看，OS作为计算机系统资源的管理者（管家） 处理机的分配和控制，内存的分配和回收，I/O设备的分配和处理，文件的存取、共 享和保护工作都是由操作系统完成的。主要功能有：处理机管理、存储管理、设 备管理、文件管理 3. 从虚拟机的观点来看，OS用作扩充机器（实现了对计算机资源的抽象）（虚拟机 或扩充机） 硬件处在最底层，不附加任何软件的物理计算机 “裸机”. 操作系统是附加在裸机上的第一层，是对裸机的首次扩充，构成了一个比裸机更 强，使用更方便的“虚拟计算机”。 所有系统软件以及更上层的用户应用软件在操作系统虚拟机上运行，它们受操作系
计算机操作系统应用教案 科目：计算机操作系统应用 课题：操作系统的桌面构成 教学目的： 理解系WindowsXP操作统的桌面构成与界面。 教学重点： WindowsXP基本操作、控制面板 教学难点： 安装＼删除应用软件 教学时数：２课时教学场所：电教室 教学过程： Ⅰ导语 在我们刚刚入学时曾经学习过计算机基础知识，其中也提到过计算机操作系统的知识，从本节课开始我们将来学习计算机操作系统用用的知识。 Ⅱ具体内容 一，操作系统概述 WindowsXP由美国微软公司开发是我新一代操作系统（Operatingg System）它集中了Windows95＼98＼ME与WindowsNT4.0＼2000的精华分为Home Edution 和Professiond Edition。 P2- 6希望同学们把它划下来，它说明了WindowsXP的特性和功能，我们将在后继的课程将陆续为同 学们讲解。 二桌面的构成 桌面的概念：整个屏幕画面，用户可自由放置图标，并移动其位置同时他也是工作区，在计算机上所做的每一件事情都显示在被称为“窗口”的框架中，用户可以打开任意多个窗口。桌面具有构造用户个性化窗口的能力。 WindowsXP的桌面元素包括桌面背景、桌面图标“开始”按钮和屏幕下方的任务栏部分。 鼠标操作相关术语： 单击左键 单击右键 拖动 指向 双击左右键 1桌面背景 设置背景音乐的方法：快捷菜单的属性 2 桌面图标 图标类型：系统：操作系统安装成功后*化在桌面上的 快捷：用户根据需要（可修改和删除） （1）桌面上的排列图1-4 （2）方式图1-5.6.7 3“开始”按钮 桌面的重要组成部分，弹出“开始菜单”▼ 4任务栏图1-9 （1）自动隐藏任务栏图1-10 任意空白区域 （2）移动任务栏、拖动 三、WindowsXP基本操作 1图标操作
第一章操作系统引论 1．设计现代OS的主要目标是什么 答：(1)有效性(2)方便性(3)可扩充性(4)开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面 答：(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；(2)OS作为计算机系统资源的管理者；(3)OS实现了对计算机资源的抽象。 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象 答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：(1)不断提高计算机资源的利用率；(2)方便用户；(3)器件的不断更新换代；(4)计算机体系结构的不断发展。 5．何谓脱机I/O和联机I/O 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么 答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7．实现分时系统的关键问题是什么应如何解决 答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
一、时间 18~ 19周 上午：8：00---11:30 下午：14:00---17:00 二、题目及分组 基于matlab/simulink的QPSK通信系统仿真 基于matlab/simulink的16QAM通信系统仿真 2PSK、2DPSK系统仿真 脉冲编码调制PCM系统设计与仿真 线性分组码编解码系统仿真设计与分析 分组： 101---119 杨树伟 (周五) 120---138 张元国（周二） 139---210 周建梁（周三） 211---229 李厚荣（周一） 230---247 陈光军（周四） 三、工具 （1）MATLAB7.0 （2）simulink MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。 程序如下： M=16; k=log2(M); n=100000; %比特序列长度 samp=1; %过采样率 x=randint(n,1); %生成随机二进制比特流 stem(x(1:50),'filled'); %画出相应的二进制比特流信号 title('二进制随机比特流'); xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度');
x4=reshape(x,k,length(x)/k); %将原始的二进制比特序列每四个一组分组，并排列成k行length(x)/k列的矩阵 xsym=bi2de(x4.','left-msb'); %将矩阵转化为相应的16进制信号序列 figure; stem(xsym(1:50)); %画出相应的16进制信号序列 >> help bi2de BI2DE Convert binary vectors to decimal numbers. D = BI2DE(B) converts a binary vector B to a decimal value D. When B is a matrix, the conversion is performed row-wise and the output D is a column vector of decimal values. The default orientation of the binary input is Right-MSB; the first element in B represents the least significant bit. In addition to the input matrix, two optional parameters can be given: D = BI2DE(...,P) converts a base P vector to a decimal value. D = BI2DE(...,FLAG) uses FLAG to determine the input orientation. FLAG has
计算机操作系统上机教案 学院名称：河北政法职业学院 系部名称：计算机系 课程名称：计算机操作系统 任课教师：张敏丽
授课题目：操作系统实训1 授课序号：12 授课班级：司法信息2003级教学方法：讲授，实训课时：2学时教学目的：通过这一章的学习，使学生掌握该计算机系统的使用方法。 教学重点：界面的使用。 教学难点：熟悉该系统的操作命令。 作业布置： 教学内容： 一、实习内容 选择一个计算机系统，熟悉该系统的操作命令，且掌握该计算机系统的使用方法。 二、实习目的 配合操作系统课程的学习，模拟实现操作系统的功能，有助于对操作系统的理解。操作系统功能的模拟实现可以在计算机系统的终端上进行，也可以在一台微型计算机上进行。根据您的学习条件，选择一个计算机系统，熟悉对该系统的使用，那么您可以顺利地完成本课程的实习。 为了尽快地熟悉计算机系统，可编辑一个源程序，且对编辑好的源程序编译、运行、显示/打印运行结果等。 三、实习题目 1打开:"开始"-"程序"-"附件"-"系统工具",①进行磁盘清理,②进行磁盘碎片整理,③进行磁盘扫描,④进行磁盘维护向导的操作,⑤进行"系统信息"中启动过程的设置. 2浏览"控制面板"-"系统"---"设备管理器"信息的查看及"控制面板"-"网络"-的配置信息的作用.在"控制面板"-"电源管理"-中修改电源管理选项和,在"控制面板"-"日期/时间"-中修改日期和时间. 2 按大纲模式建立一"培训练习"文档,文档内容为本本书目录的前三章,每章节只取两个标题,然后在普通视图下输入每节的前两行文字,并在页面视图下排版出满意的文档,最后存于"Word文档练习"中. 4 根据"简历向导"建立一个人建立资料,用文件名"简历"存于"Word文档练习"文件夹中.
1，OS：操作系统，是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件的首次扩展。 2：OS的作用可表现在哪几方面？ （1）：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）：OS作为计算机系统资源的管理者 （3）：OS实现了对计算机资源的抽象(扩展机) 3：OS有几大特征？其最基本的特征是？ 四大特征：并发，共享，虚拟，异步最基本为并发性，是其他的基础。 临界资源：在同一时刻，只能有一个进程对其访问的资源。 临界区：在每个进程中，访问临界资源的一段代码。 进程：一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。 线程：减少程序在并发执行时所付出的时间和空间开销。 PCB ：记录用于描述进程情况及控制进程运行的全部信息。 4.PCB的主要内容，PCB是如何组织的？ 内容：（1）：进程描述信息（2）：处理机状态信息（3）：进程调度信息（4）：进程控制信息 链表：同一状态的进程其PCB成一链表，多个状态对应多个不同的链表。 索引：同一状态的进程归入一个index表（由index指向PCB），多个状态对应多个不同的index表 5.进程与程序的区别 1) 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。 2) 进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。 3) 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。 4) 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。6。进程与线程的区别 (1) 地址空间和其他资源（如打开文件）：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享－－某进程内的线程在其他进程 不可见 (2) 通信：进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信－－需要进程同步和互斥手 段的辅助，以保证数据的一致性 (3) 调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。 7.为什么引入进程概念？ 在多道程序环境下，程序的执行属于并发性，此时他们将失去封闭性，并具有间断性和不可再现性的特性。这决定了通常的程序是不能并发执行的，则程序结果不可再现。为使程序能并发执行，且为了对其进行控制，则引入了进程。8：试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因？ （1）处于就绪态的进程，在调度程序位置分配处理机后。其即从就绪态转为执行态。 （2）对执行的进程，如果系统分配给它的时间片用完，而被暂停执行时，其由执行态转为就绪态。 （3）如果因发生某事件而使进程的执行受阻，使其无法继续执行，该进程有执行太转变为阻塞态 典型原因有：I/O请求、申请缓冲空间 9：同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？ （1）空闲让进；当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲阶段，应允许一个请求进入临界区。 （2）忙则等待；当已经有进程进入临界区时表明临界资源正在被访问，则应该让其他的请求等待。 （3）有限等待；对要求访问临界区的进程，应保证其在有限时间内进入临界区，以免死等。 （4）让权等待；当进程不能进入自己的临界区时，应释放处理机，以免忙等。 10：为什么要在OS中引入线程？ 引入线程是为了减少程序在并发执行时所付出的时间和空间开销，使OS有更好的并发性。 高级调度：又称作业调度、宏观调度，从用户工作流程的角度，一次提交的若干个流程，其中每个程序按照进程调度。时间上通常是分钟、小时或天。 低级调度：进程换线程，微观调度，从CPU资源的角度，执行的单位。时间上通常是毫秒。因为执行频繁，要求在实现时达到高效率。 中级调度：内外存交换，从存储器资源的角度，将进程的部分或全部换出到外存上，将当前所需部分换入到内存。 为什么引入中级调度？ 为了提高内存利用率和系统吞吐量，其实现的就是存储系统中的对换功能。 6：在抢占调度方式中，抢占的原则是？
课题： 计算机的操作系统教学目的： 知识与技能（1）掌握计算机操作系统在计算机中的地位和作用；（2）了解计算机操作系统的发展；（3）了解Windows操作系统的发展及特点。 过程与方法（1）以任务为驱动，培养学生的观察能力与自我探索能力；（2）培养学生进行自主学习、协作学习的能力；（3）培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。 情感、态度价值观培养学生之间的协作关系，增强学生合作精神。 教材分析教学重点掌握计算机操作系统的作用和了解Windows操作系统的发展及特点。 教学难点认识Windows操作系统的特点。 教学方法任务驱动法、分组协作法、自主探究法。 教学课时： 一学时教学过程（一）引入在前面的学习中我们知道，计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，只有计算机的硬件设备，是不能直接使用的，还需要我们给它安装一系列的软件才行。 但是，面对这么多的软硬件资源，就必须要有一个管理者来进行合理统一的管理，才能使计算机正常高效地工作，这个管理者就是计算机操作系统。 那么，我们今天一起来认识一下计算机操作系统。 （用课件出示课题： 计算机操作系统）（二）新课 1、计算机操作系统最初的计算机是没有操作系统的，科学家是通过各种操作按钮来控制计算机，直到后来操作系统的诞生，才使得计算机普及开来。
其实，刚才同学们开机时出现的画面就是操作系统WindowsXP的开机画面，现在呈现在同学们面前的是WindowsXP的桌面。 那么，操作系统在计算机应用中到底扮演什么角色呢？操作系统在计算机中就是管理计算机的软硬件资源，是人与计算机之间交流的桥梁。 （出示课件让学生了解操作系统的任务： 处理器管理、内存管理、设备管理、存储器管理、应用程序接口管理、用户界面管理。 ） 2、操作系统的发展我们刚刚提到的WindowsXP，是现在最常用的、风靡全球的Windows操作系统，但是最早出现的计算机操作系统并不是Windows操作系统，而是DOS（Disk Operation System）磁盘操作系统，它是1985年到1995年的个人电脑上最主要的操作系统，是对磁盘上的文件进行管理，曾经占领了个人电脑操作系统领域的大半壁江山，全球绝大多数电脑上都能看到它的身影。 那么DOS操作系统到底是什么样的呢？ 3、探索活动： 通过Windows操作系统来认识DOS操作系统。 （1）进入DOS环境单击“开始”——“运行”——“输入cmd”，进入到DOS环境下。 进入DOS操作系统后，我们发现界面不是桌面和图标，而是一个字符界面。 在字符界面中，我们只能通过键盘输入字符命令来指挥计算机工作。 （2）在DOS操作系统下向计算机发出命令学生活动：
名词解释 第一章内容： 1、操作系统的概念（名词解释）： 操作系统是位于硬件层之上，所有其他系统软件层之下的一个系统软件，使得管理系统中的各种软件和硬件资源得以充分利用，方便用户使用计算机系统。 第二章的内容： 1.作业的定义（名词解释） 在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。 第三章的内容： 1、程序的并发执行定义： 一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的这种执行方式。 增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。 5、死锁的概念： 指各并发进程互相等待对方所拥有的资源，且这些并发进程在得到对方资源之前不会释放自己所拥有的资源。 8．线程：线程又被称为轻权进程或轻量级进程。线程是进程的一部分。线程是CPU调度的一个基本单位。 第五章内容： 1、存储器是由内存和外存组成的，在存储管理系统把进程中那些不经常被访问的程序段和 数据放入外存中，待需要访问它们时再将它们调入内存。 2、虚拟存储器：进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间。 5、用户程序自己控制内外存之间的数据交换的例子是覆盖。覆盖技术要求用户清楚地了解程序的结构，并指定各程序段调入内存的先后次序。 6、操作系统控制方式又可进一步分为两种，一种呈交换方式，另一种是请求调入方式和预调入方式。 3、覆盖技术与交换技术是在多道环境下用来扩充内存的2钟方法。 第九章内容： 2、中断的基本概念：计算机在执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。 3、根据中断源产生的条件，可把中断分为外中断和内中断。