高级操作系统讲义

一上课基础 (3)

二参考书： (3)

三主要内容 (3)

四主要考核内容 (4)

五教学目的 (4)

第0章引言 (5)

1．网络操作系统 (5)

2．分布式操作系统 (5)

3．并行操作系统 (6)

4．实时操作系统（Real-Time Operating System, RTOS） (6)

5．三种系统之间的一些不同之处: (7)

第一章分布式计算机系统 (8)

第二章分布式通信 (17)

2．1 消息传递 (18)

2．2 组通信 (20)

2．3 远程过程调用RPC (21)

第三章分布式协同处理 (24)

3．1 事件定序与时间戳 (24)

3．2 分布式互斥 (25)

3．3 选择算法 (29)

第四章资源管理 (31)

4．1 资源共享 (31)

4．2 资源管理 (31)

4．3 死锁处理 (31)

第五章进程与处理机管理 (36)

5．1 进程和线程 (36)

5．2 进程管理 (38)

5．3 处理机管理 (38)

第六章任务分配与负载平衡 (40)

6．1 任务分配（task allocation） (40)

6．2 负载平衡 (44)

7．1 允许用户程序直接存取 (50)

7．2 分布式文件系统的组成 (50)

7．3 设计策略 (50)

7．4 接口 (50)

7．5 文件系统的实现技术 (51)

第八章命名服务 (57)

8．1 名字 (57)

8．2 一般的命名方式 (59)

8．3 分布式系统中的命名方式 (59)

8．4 名字服务器（name server）的设计 (60)

8．5 分布式系统的透明性 (60)

第九章事务的并发控制 (61)

9．1 (61)

9．2 锁机制 (62)

9．3 乐观并发控制 (63)

9．4 时间戳定序 (63)

第十章分布式事务 (64)

第十一章恢复与容错 (71)

11．1 具有容错能力的应用程序 (71)

11．2 事务恢复 (71)

11．3 容错 (71)

第十二章分布式共享内存 (72)

12．1 分布式共享内存（Distributed Shared Memory, DSM） (72)

12．2 设计和应用 (72)

高级操作系统

一上课基础

学习过本科操作系统课程

熟悉一种程序设计语言

二参考书：

1．何炎祥等高级操作系统科学出版社，1999年；

2．何炎祥分布式操作系统高等教育出版社，2005年；3．Andrew S. Tanenbaum Distributed Operating Systems. 中译本分布式操作系统电子出版社1999年；

本科阶段

4．张尧学，史美林计算机操作系统教程清华大学出版社，2000；5．汤子瀛等计算机操作系统西安电子科技大学出版社，1999；6．Abraham Silberschatz et al. Operating System Concept 高等教育出版社，2003 2007；

7．孟祥武张玉洁等操作系统考研指导北京邮电大学出版社，2002；8．张玉洁孟祥武操作系统习题解答与考试复习指导, 机械工业出版社，2012年；

三主要内容

1．分布式计算机系统

2．分布式通信

3．分布式协同处理

4．资源管理

5．进程与处理机管理

6．任务分配与负载平衡

7．分布式文件系统

8．命名服务

9．事务的并发控制

10．分布式事务

11．恢复与容错

12．分布式共享内存

13．Hadoop系统

●主要讨论设计和构造分布式操作系统的基本原理和典型实现技

术。

●分布式操作系统(Distributed OS, DOS)

●目前，分布式操作系统作为多机操作系统的高级表现形式，仍处

于研究和发展阶段，在理论和研制方法上仍有待于进一步解决和探索的问题。

四主要考核内容

五教学目的

1.了解分布式操作系统技术方面的新成果，了解目前技术发展的情况，在实际应用中，科学、合理选择产品、系统，避免盲目、为进行二次开发等打下基础。

2.目前操作系统产品正逐步吸收分布式操作系统方面的研究成果，通过学习，可以从更高一层看目前的操作系统技术、产品，可以预测它

的发展。

3.如果做实际、应用项目，可以采用一些新技术。包括完成系统软件和应用软件。

第0章引言

操作系统（本科基础）进一步：

1．网络操作系统

具有网络功能的操作系统，无严格定义。

●MS-DOS

（1）网络通信能力

（2）提供网络服务

网络上各节点的主机运行自身的操作系统，它不仅要保证本机的系统进程或用户进程能简便、有效地使用网络中各种资源；同时，也为网中其它用户使用本机资源提供服务。

●OS+网络协议

2．分布式操作系统

每台计算机没有各自独立的OS，用户不了解其文件存储在什么地方，也不了解其程序是由远程处理机执行的，分布式OS自动管理文件的放置；网络OS每台计算机均有自己的OS；网络OS的用户要访问资源，用户必须了解资源的位置，用“文件传输”命令在计算机之间移动文件。

分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的一种操作系统。分布

式OS在这种多机系统环境下:

-负责控制和管理以协同方式工作的各类系统资源；

-负责分布式进程的同步与执行，处理机间的通信、调度与分配等控制事务，自动实行全系统范围内的任务分配和负载平衡；

-具有高度并行性以及故障检测和重构能力。

3．并行操作系统

并行机——> 并行操作系统

→并行DBMS ——>

→并行算法——>

→并行程序设计语言及

其开发环境（并行编译）：

国内的：银河机、曙光机等；

PVM (parallel machine)；

NOW 工作站机群系统；

CPU

10 ——> 40 ——> 20

20——> 80 ——> 40

4．实时操作系统（Real-Time Operating System, RTOS）支持实时系统工作的操作系统，响应时间有明确的规定；

-执行效率高、快速、实时性强

-系统小，可剪裁，核心部分更小；

-主要应用于实时控制领域；

5．三种系统之间的一些不同之处:

推动操作系统发展的因素：

-硬件升级、或者出现了新的硬件类型；

-GUI取代字符界面；

-用户、系统管理者的需求，新的功能、工具不断加入到OS中；-bug 维护、修补；

第一章分布式计算机系统

下一步的技术发展很难准确预测，我们要在网络、分布式环境下开发，需要掌握分布式计算机系统的原理，也需要了解他们的实现原理。

分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的一种操作系统。分布式系统需要与集中式系统完全不同的软件。

分布式计算机系统：

-从硬件角度来讲，各个计算机都是自治的；

-从软件角度来讲，用户将整个系统看作是一台计算机。这两者都是必需的，缺一不可。分布式系统由许多独立的CPU组成，它们在一起工作使得整个系统看上去像一台计算机。

任务分布: 把一个任务分解成多个可并行执行的子任务，分散给各场点协同完成。

功能分布: 把系统的总功能划分成若干子功能，分配给各场点分别承担。

分布式系统的特征：

1．资源共享：硬件资源、软件资源；

2．开放性：可伸缩性、可移植性、互操作性；

数据是可以交换的、对外接口是公开的、系统提供统一的通信机制、提供统一的用户界面。

3．并发性：

同时工作没有冲突；有冲突，通过相应算法解决；并发控制；4．容错性：

两个基本方法，硬件冗余、软件恢复（数据备份、日志）；5．透明性：

实际上比其表面要微妙得多的含糊概念之一

分布式系统的优点：

1．性能价格比高

2．速度

3．内在的分布性

4．可扩充性

5．可靠性

6．适用于多种环境

分布式系统的不足：

1．管理复杂

2．性能和可靠性依赖于网络

3．保密性差

4．应用软件少

分布式系统的资源管理方式：

1．全集中管理方式

一个资源由一个管理机制管理。

2．分担管理方式

一个资源虽由几个管理机制管理，但各分担一种管理职能。

3．轮流管理方式

一个资源可由几个管理机制管理，但轮流执行管理职责。

4．全分散管理方式

一个资源由多个管理机制在协商—致的原则下共同管理。

性能比较：

-基本开销：连接系统中的各个站点要多少花费？

-通信开销：从站点A发送信息到站点B需要多少时间?

-可靠性：

分布式系统的拓扑结构：

1．全互连结构

优点：各场点间消息传递快，可靠性较高。缺点：开销高。

2．部分互连结构

其开销比全互连结构低，但通信速度较全互连结构慢。可靠性也相对较低。

3．层次结构

通常情况下，其中的任何中间节点故障都可能将这种结构分割成若干不相交的子树。因此，可靠性较低。

4．星形结构

这种结构的基本开销与场点个数成正比，这种通信速度却是没有保障的，因为中央场点可能变成瓶颈。

5．环形结构

基本开销较低，但通信代价可能较高。

6．总线结构

这类结构的开销同场点成正比，通信代价也很低。

7 立方体结构

计算机支持的协同工作系统（CSCW，Computer Supported Cooperative Work），也是一种分布式系统。

-CSCW特点：

群体性、交互性、分布性、协同性。

-CSCW具体类型：

（1）电子邮件系统

（2）电子布告栏系统（BBS，Bulletin Board System）（3）群体决策支持系统

（4）协同编辑系统

（5）计算机会议系统

（6）协同计算机开发环境

-多机OS的基本结构:

主从式独立式分布式

分布式OS

分布式计算机系统(Distributed Computing Systems)是由多个分散的计算机经互连网络连结而成的计算机系统。其中各个资源单元(物理或逻辑的)既相互协同又高度自治。能在全系统范围内实现资源管理，动态地进行任务分配或功能分配而且能够并行地运行分布式程序。

分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的操作系统。系统任务可以在系统中任何别的处理机上运行。并提供高度的并行性和有效地同步算法和通信机制，自动实行全系统范围的任务分配并自动调节各处理机的工作负载．为用户提供一个方便、友善的用机环境。

分布式系统与网络系统是有区别的。从操作系统的角度来看，网络操作系统是为计算机网络配置的操作系统，网络中的各台计算机配置各自的操作系统，而网络操作系统把它们有机地联系起来。

操作系统的形成和发展阶段：

1．手工操作阶段

每个程序员都必须亲自动手操作计算机：装入卡片或纸带，按电钮，查看存储单元等。

2．批量处理阶段

用户不用与计算机直接打交道，而是通过专门的操作员来完成作业的输入和输出。

3．操作系统形成阶段

多道程序和分时系统的出现，标志着操作系统的正式形成。

1)多道程序设计的定义

所谓多道程序设计，是指同时把若干个作业存放在内存中，并且同时处于执行过程中。但是在某时刻只能有一个程序占用CPU执行。

2)分时系统

所谓分时系统，就是在一台计算机上，连接若干个终端，用户通过这些联机终端设备采用交互方式把他的程序和数据输入到计算机中，并同时控制程序的执行。

操作系统分类：

1．单用户操作系统

在这种操作系统控制下，计算机系统串行地执行用户程序，即在执行完一个用户程序后才接受另一个用户程序。一些微机上配置的操作系统大多数就属这种类型。

2．批处理操作系统

在这种操作系统的控制下，计算机系统可以同时接受多个多用户程序，一批批地进行处理。批处理操作系统一般都提供多道程序设计功能，允许多个程序同时装入内存执行。

3．分时操作系统

分时操作系统又称多用户操作系统，在这种操作系统的控制下，多个用户可以通过各自的终端同时使用一台计算机。分时操作系统有三个明显的特点：多路性，交互性和独占性。

4．实时操作系统

实时操作系统是为实时计算机系统配置的一种操作系统，在这种操作系统的控制下，计算机系统能及时地响应外部事件的请求，在规定的时间内尽快地完成对该事件的处理，并有效地控制所有实时设备和实时任务协调地进行。在设计这类操作系统时，首先要考虑系统的实时性和可靠性，其次才是效率。

5．网络操作系统

网络操作系统是为计算机网络配置的操作系统。网络中的各台计算机配置有各自的操作系统，而网络操作系统把它们有机地联系起来，因此，它除了具有常规操作系统所应具备的存贮管理、处理机管理、设备管理、信息管理和作业管理等功能外，还具有以下网络管理功能：高效可靠地网络通信能力以及多种网络服务功能。

6．分布式操作系统

分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的操作系统。系统任务可以在系统中任何别的处理机上运行。并提供高度的并行性和有效地同步算法和通信机制，自动实行全系统范围的任务分配并自动调节各处理机的工作负载．为用户提供一个方便、友善的用机环境。7．多处理机操作系统

多处理机系统是由多台处理器组成的计算机系统。多处理机系统可分成两大类：基于共享存储的多处理机系统和基于分布存储的多处理机系统。前者称为紧耦合多处理机系统，而后者称为松耦合多处理机系统。

也称为并行计算机系统。并行机上使用的操作系统称为并行操作系统。

分布式OS的控制策略：

集中决策分布决策

信息交换合作

分布式OS设计中的关键问题（目标）：

1．透明性

2．灵活性

3．可靠性

4．性能

5．可扩展性

分布式操作系统主要特点：

-进程通信不能借助于公共存储器，常采用信息传递方式；

-系统中的资源分布于多个站点，进程调度、资源分配、系统管理必须满足分布式处理要求，采用一致性、强健性的分布式算法；-适时地协调各站点的负载；

-故障检测、恢复、系统重构；

-分布式系统，首先必须有一个单一的、全局的进程间的通信机制，从而使任何进程都可以和其它进程进行通信。

-不同机器上，进程管理也相同。进程建立、撤消、启动、停止都相同。

-文件系统也必须看起来是相同的。同时，每个文件应该是在所有

地方都是可见的，当然，这必须遵守保护和安全性约束的限制。

需要一个全局的文件系统。

-在系统的所有地方都使用相同的系统调用接口。

基于总线的多处理机：

在CPU和总线之间增加一个高速缓冲存储器（cache memory），如图1-5所示。缓冲存储器保留着最近刚存取过的字。所有的内存访问请求都要经过它。如果请求的字在缓冲存储器中，缓冲存储器就会直接响应CPU，而不产生总线请求。如果缓冲存储器足够大的话，那么成功的可能性，称为命中率，将是很高的。而且每个CPU的总线通信量也会急剧下降，系统中也就能够容纳更多的CPU。通常，缓冲存储器的大小从64K到1M，命中率经常可以达到90%或更高。

Bus

图1-5 基于总线的多处理机

Cache 的一致性问题：

第二章分布式通信

单处理机系统中：共享存储器

分布式系统实现进程间通信注意的问题：

1．无共享存储器，不能借助共享变量的方法；

2．机器间消息传递的可靠性低于机器内信息传递的可靠性；

3．系统内任意两台机器未必直接连接，往往需要中转；

4．系统内的各台机器型号可能不同；

5．通信的实现与系统结构、通信线路结构、通信介质的物理性能等有密切关系。

进程间通信：

进程间通信的实现方法：

可以是低级的，涉及系统调用，或者通过语言级的支持实现

进程间通信方法主要有：

1．消息传递

2．管道

3．sockets

4．RPC（Remote Procedure Call Protocol 远程过程调用协议）5．共享内存

对象之间的通信手段：

CORBA（Common Object Request Broker Architecture 公共对象请求代理体系结构，通用对象请求代理体系结构）

DCOM（Microsoft Distributed Component Object Model分布式组件对

象模型）

选择进程间通信方法主要考虑的问题：

-程序员对所选方法的熟悉程度；

-进程间通信机制的透明性，程序员知道得细节越少，出错得机会也就越少；

-系统所支持的方法；

-考虑系统的扩充；

-支持进程的迁移，不同文件系统的进程间通信；

-通信机制的标准化问题；

-通信机制的有效性；

2．1 消息传递

消息传递，物理上复制要共享的数据到另外一个进程的地址空间。下列情况，一般不常用消息传递：

-两进程不共享内存空间；

-在不同的系统中；

-在同一系统中，每个进程有自己的内存；

消息通常是用消息包或帧的形式发送的，通过OS提供的基本通信原语。

异步型同步型

阻塞原语实现进程不再阻塞，一般有2种方法：

-轮询：利用测试原语，测试缓冲区的相关信息（状态），忙等待。-中断：也可以在非阻塞原语种利用。

轮询一直不成功，或者一直无中断，这样会无限阻塞下去。要有计时器，缺省的设置，或者程序员控制阻塞

send & receive

Procedure A

Begin

Instructions

……

send (B, message)

// where B is the destination

// waiting for acknowledgment

// received send acknowledgment

next instructions

……

End

Procedure B

Begin

Instructions

……

receive (A, message)

// where A is the source

// waiting for message

// received message

next instructions

……

End

消息传递（同步）适合于C/S模型

C/S模型的几个设计问题：

1．寻址

2．阻塞和非阻塞原语

3．有缓冲和无缓冲原语

4．可靠和非可靠原语

管道：

两进程间的通信通过内核在有限大小的缓冲区上实现，这类原语通过系统调用实现。当缓冲区满时，引起阻塞。

Sockets：

通过网络的通信，不是共享数据结构或文件。

2．2 组通信

用途：

-具有冗余结构的系统；

-在分布式系统中查找；

-多副本的更新；

-各种通知；

操作系统课程设计

课程设计报告 2015～2016学年第一学期 操作系统综合实践课程设计 实习类别课程设计 学生姓名李旋 专业软件工程 学号130521105 指导教师崔广才、祝勇 学院计算机科学技术学院 二〇一六年一月

- 1 -

- 2 -

一、概述 一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含16B，一个辅存磁盘块(512B)包含32个目录项。在目录项中，第1、2字节为相应文件的外存i节点号，是该文件的内部标识；后14B为文件名，是该文件的外部标识。所以，文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存i节点号，由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。UNIX 的存储介质以512B为单位划分为块，从0开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷，也叫文件系统。UNIX中的文件系统磁盘存储区分配图如下： 本次课程设计是要实现一个简单的模拟Linux文件系统。我们在内存中开辟一个虚拟磁盘空间(20MB)作为文件存储器，并将该虚拟文件系统保存到磁盘上(以一个文件的形式)，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。文件存储空间的管理可采用位示图方法。 二、设计的基本概念和原理 2.1 设计任务 多用户、多级目录结构文件系统的设计与实现。可以实现下列几条命令login 用户登录 logout 退出当前用户 dir 列文件目录 creat 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 - 3 -

read 读文件 write 写文件 mkdir 创建目录 ch 改变文件目录 rd 删除目录树 format 格式化文件系统 Exit 退出文件系统 2.2设计要求 1) 多用户：usr1,usr2,usr3,……,usr8 (1-8个用户) 2) 多级目录：可有多级子目录； 3) 具有login (用户登录)4) 系统初始化（建文件卷、提供登录模块） 5) 文件的创建：create (用命令行来实现)6) 文件的打开：open 7) 文件的读：read8) 文件的写：write 9) 文件关闭：close10) 删除文件：delete 11) 创建目录（建立子目录）：mkdir12) 改变当前目录：cd 13) 列出文件目录：dir14) 退出：logout 新增加的功能： 15) 删除目录树：rd 16) 格式化文件系统：format 2.3算法的总体思想 - 4 -

计算机操作系统教学大纲

《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

操作系统复习资料

操作系统复习资料

2.2 作业有哪几部分组成，这几部分各有什么功能？ 答：作业由三部分组成：程序，数据和作业说明书。 程序和数据完成用户所要求的业务处理工作；作业说明书则体现了用户的控制意图 *2.9 为什么说分时系统没有作业的概念？ 答：因为分时系统中，每个用户得到的时间片有限，用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区中和其它程序一起抢占系统资源投入执行，而不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。因此，分时系统没有作业控制表，也没有作业调度程序。 3.1 PCB表（运行队列只有一个） 3.2 一个概念可再入程序（纯代码，执行过程中自身不改变） 3.3 如果系统中有N个进程，运行的进程最多几个，最少几个；就绪进程最多几个最少几个；等待进程最多几个，最少几个？ 答：在单处理系统中，处于运行态的进程最多为1个，最少0个；就绪进程最多N-1个，最少0个；处于阻塞的进程最多N个，最少0个。

3.4 有没有这样的状态转换，为什么？ 等待—运行；就绪—等待 答：没有等待到运行，只能等待 就绪；也没有就绪到等待，只能运行—>等待3.5 一个状态转换的发生，是否一定导致另一个转换发生，列出所有的可能答：就绪到运行 3.6 司机与售票员之间的关系 3.7 生产者消费者问题 3.8 读者写着问题 3.9 已知一个求值公式（A2+3B）/（B+4A），若A、B已赋值，试画出该公式求值过程的前趋图。说明它们之间的关系，并用P、V操作描述它。 3.10 在单处理机的分时系统中，分配给进程P的时间片用完后，系统进行切换，结果调度到的仍然是P。有可能出现上述情形吗？如果可能请说明理由。答：有可能。例如，若在进程P时间片用完后，被迫回到就绪队列时，就绪队列为空，这样进程P就是就绪队列中唯一的一个进程，于是调度程序选中的进程必定是P。又如在按优先级调度的程序中，就绪对列按进程的优先级排列，在进程P时间片用完之后回到就绪队列时，若其优先级高于当前就绪队列中的其他进程，那么再次被调度。 3.11 设有一个发送者进程和一个接收者进程，其流程图如图所示。S是用于实现进程同步的信号量，mutex是用于实现进程互斥的信号量。试问流程图中的A、B、C、D四个框中应填写什么？假定缓冲区有无限多个，s和mutex的初值应为多少？ A:P(mutex) B:V(mutex) C:P(s) D:P(mutex) s=0,mutex=1 发送者进程

操作系统课程教学大纲

GDOU-B-11-213 《操作系统》课程教学大纲 课程简介 课程简介: 本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。主要内容 包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理； 操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程互斥和同步等；操作系统的各 种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理一般原理。其次 在实验环节介绍实例操作系统的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux 操作系统等。 课程大纲 一、课程的性质与任务： 本课程计算机学科的软件工程专业中是一门专业方向课，也可以面向计算机类的其它专业。其任务是讲授操作系统的原理，从系统内部了解操作系统的工作原理以级软件设计的思想方法和技术方法；同时介绍实例操作系统的若干实现技术。 二、课程的目的与基本要求： 通过本课程的教学使学生能够从操作系统内部获知操作系统的工作原理，理解操作系统几大管理模块的分工和管理思想，学习设计系统软件的思想方法，通过实验环节掌握操作系统实例的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux操作系统等。 三、面向专业： 软件工程、计算机类 四、先修课程: 计算系统基础，C/C++语言程序设计，计算机组成结构，数据结构。 五、本课程与其它课程的联系：

本课程以计算系统基础，C/C++语言程序设计，计算机组成结构，数据结构等为先修课程，在学习本课程之前要求学生掌握先修课程的知识，在学习本课程的过程中能将数据结构、计算机组成结构等课程的知识融入到本课程之中。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 第一章：操作系统概论（2学时） 第一节：操作系统的地位及作用 操作系统的地位（A）；操作系统的作用（A）。 第二节：操作系统的功能 单道系统与多道系统（B）；操作系统的功能（A）。 第三节：操作系统的分类 批处理操作系统（B）；分时操作系统（B）；实时操作系统（B）。 第二章：作业管理（2学时） 第一节：作业的组织 作业与作业步（B）；作业的分类（B）；作业的状态（B）；作业控制块（B）。 第二节：操作系统的用户接口 程序级接口（A）；作业控制级接口（A）。 第三节：作业调度 作业调度程序的功能（B）；作业调度策略（B）；作业调度算法（B）。 第四节：作业控制 脱机控制方式（A）；联机控制方式（A）。 第三章：文件管理（8学时） 第一节：文件与文件系统（1学时） 文件（B）；文件的种类（B）；文件系统及其功能（A）。 第二节：文件的组织结构（1学时） 文件的逻辑结构（A）；文件的物理结构（A）。 第三节：文件目录结构（1学时） 文件说明（B）；文件目录的结构（A）；当前目录和目录文件（B）。 第四节：文件存取与操作（1学时） 文件的存取方法（A）；文件存储设备（C）；活动文件（B）；文件操作（A）。 第五节：文件存储空间的管理（2学时） 空闲块表（A）；空闲区表（A）；空闲块链（A）；位示图（A）。 第六节：文件的共享和保护（2学时）

【信息化-精编】操作系统教学复习讲义

操作系统教学复习讲 义

操作系统复习资料 赖国勇 一、教学内容、要求、重点和难点： 第一章操作系统引论 教学内容：操作系统的定义，特征，功能，分类及其发展简史等。教学要求：1、了解：操作系统的发展简史，分时和实时操作系统的特点。2、理解：操作系统的分类，分时概念。 3、掌握：操作系统的定义，特征和主要功能。 4、重点：操作系统的定义、特征、功能及其分类。 5、难点：操作系统的特征和主要功能。 第二章进程管理 教学内容：进程、线程的基本概念，进程状态，进程控制，进程同步和互斥，进程通信等。教学要求：1、了解：经典进程同步问题，进程通信方式，线程的类型、特征、创建和终止。2、理解：引入进程的原因，进程控制块的作用，信号量的物理意义，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），引入线程的原因。3、掌握：进程的定义与特征，进程与程序的异同，进程基本状态变化，临界资源，临界区，同步机制应遵循的原则，信号量的含义。4、重点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），经典进程同步算法。5、难点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），经典进程同步算法。第三章处理机管理 教学内容：进程（作业）调度，死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件，处理死锁的方法等。教学要求：1、了解：高响应比优先调度算法，多级队列调度算法，多级反馈队列调度算法，预防死锁的方法。2、理解：调度层次，FIFO调度算法，短进程（作业）优先调度算法，时间片轮转调度算法，优先权调度算法，银行家算法。3、掌握：死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件。4、重点：进程（作业）调度算法，死锁的概念，银行家算法。 5、难点：进程（作业）调度算法，产生死锁的原因，银行家算法。

操作系统课程设计报告

上海电力学院 计算机操作系统原理 课程设计报告 题目名称：编写程序模拟虚拟存储器管理 姓名：杜志豪.学号： 班级： 2012053班 . 同组姓名：孙嘉轶 课程设计时间：—— 评语： 成绩： 目录 一、设计内容及要求 (4) 1. 1 设计题目 (4) 1．2 使用算法分析： (4)

1． FIFO算法（先进先出淘汰算法） (4) 1． LRU算法（最久未使用淘汰算法） (5) 1. OPT算法（最佳淘汰算法） (5) 分工情况 (5) 二、详细设计 (6) 原理概述 (6) 主要数据结构(主要代码) (6) 算法流程图 (9) 主流程图 (9) Optimal算法流程图 (10) FIFO算法流程图 (10) LRU算法流程图 (11) ．1源程序文件名 (11) . 2执行文件名 (11) 三、实验结果与分析 (11) Optimal页面置换算法结果与分析 (11) FIFO页面置换算法结果与分析 (16) LRU页面置换算法结果与分析 (20) 四、设计创新点 (24) 五、设计与总结 (27)

六、代码附录 (27) 课程设计题目 一、设计内容及要求 编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N

块内存（N

操作系统课程设计2014教学大纲

《操作系统课程设计》大纲 一、设计目的和要求 目的：本课程设计是为配合计算机相关专业的重要专业课《操作系统》而开设的，其主要内容是让学生实际进行操作系统功能模块的设计和编程实现。通过本课程设计的实施，使学生能将操作系统的概念具体化，并从整体和动态的角度去理解和把握操作系统，以巩固和补充操作系统的原理教学，提高学生解决操作系统设计及实现过程中的具体问题的能力。 要求：通过本课程设计的实施，要求培养学生以下能力： （1）培养学生在模拟条件下与实际环境中实现功能模块和系统的能力：课程设计要求学生实际进行操作系统功能模块的设计和编程实现，具体包括：基于线程的多任务调度系统的设计与实现；一个简单文件系统的设计与实现。 （2）培养学生设计和实施工程实验的能力，合理分析试验结果的能力：学生在完成项目的过程中，需要进行实验设计、程序调试、错误分析，从而熟悉实验设计方法及实验结果的分析方法。 （3）培养学生综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力：学生需根据设计项目的功能要求及操作系统原理的相关理论提出自己的解决方案，需考虑项目实现的软硬件环境，设计相关数据结构及算法，在实现过程中发现解决方案的问题并进行分析改进。 （4）培养学生分析并清楚阐述设计合理性的能力：要求学生在项目上机验收和实验报告中分析阐述设计思路的合理性和正确性。 （5）培养学生的组织管理能力、人际交往能力、团队协作能力：课程设计分小组进行，每个小组有一个组长，负责组织本组成员的分工及合作。 二、设计学时和学分 学时：32 ；学分：1 三、设计的主要内容 以下三个题目中：1、2中选做一题，第3题必做。 1、基于线程的多任务调度系统的设计与实现 （1）线程的创建、撤消和CPU切换。 掌握线程的定义和特征，线程的基本状态，线程的私有堆栈，线程控制块TCB，理解线程与进程的区别，实现线程的创建、撤消和CPU切换。 （2）时间片轮转调度 理解各种调度算法、调度的原因，完成时钟中断的截取，具体实现调度程序。 （3）最高优先权优先调度 理解优先权的概念，并实现最高优先权优先调度策略。 （4）利用记录型信号量实现线程的同步

操作系统讲义

操作系统 第一章操作系统概述 1.1操作系统的目标和作用 1.1.1操作系统的目标 目标： 1.方便性。不需要人人都是程序员 2.有效性。工作协调高效 3.可扩充性。各自独立发展 4.开放性。移植和互操作 1.1.2操作系统的作用 1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通 过OS来使用计算机系统。(从用户角度来看，来操纵计算机。) (1)命令输入。形式又分为以下几种： 命令行(Comma nd Line In put ):由OS提供的一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。图形用户界面( GUI )：用户通过显示设备上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。自然输入方式( NUI )：用户通过语音识别输入来操纵计算机系统和运行自己的程序。 (2)系统调用方式(System Call )。OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的使用编程调用API 1.1.3推动操作系统发展的主要动力 1.不断提高计算机资源利用率 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用户的需求是推动OS发展的根本动力 2.OS 作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中通常都含有各种各样的硬件和软 件资源。需要空间和时间来使用这些资源，OS合理调配和使用。(这是从管理者的角度来看) 3.OS用作扩展机、虚拟机隐藏了计算机具体细节，为用户展现的是一台虚拟机，功能上扩展了几个功能部件的组合。 (这是从发展的角度来看) Government 1.2操作系统的发展过程 1.2.1无操作系统的计算机系统 1.人工操作方式 从第一台计算机ENIAC 诞生(1945 年 2 月)到50年代中期的计算机，属于第一代。这种人工操作方式有以下两方面的缺点：(1) 用户独占全机。(2) CPU 等待人工操作。 2.脱机输入/输出(Of-Line I/O) 方式这种脱机I/O方式的主要优点如下： (1)减少了CPU的空闲时间。(2)提高I/O速度。 1.2.2单道批处理系统 1.单道批处理系统(Simple Batch Processing System) 的处理过程 2.单道批处理系统的特征该系统的主要特征如下：(1) 自动性。(2) 顺序性。(3) 单道性。 1.2.3多道批处理系统 1.多道程序设计的基本概念 多道批处理系统(Multiprogrammed Batch Processing System) 。在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为后备队列；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选

操作系统课程教学网站论文

摘要 通过操作系统教学网站的建设，完成了对于操作系统课程的远程化授课。可以使学生不受时间空间的限制，通过网络对于这门课程进行学习。建立起了基于B/C的网络化教学系统。本网站采用当前最流行的JSP网络编程技术，可以实现数据的高效、动态、交互访问，具有强大的Server/Client交互能力。本文中所做的主要工作：介绍Win2000 +JSP(J2DK+TOMCAT)系统并且嵌入 JAVABEAN的一般原理；阐述整个操作系统教学网站的概要设计，系统结构及工作原理；分析了系统实现中的特殊性、难点和重点；详细设计实现学院介绍、教学资源、课程表、课堂教学、在线答疑、其他课程、课件下载、留言反馈、自我测试、成绩管理、站内搜索、公告专栏、友情链接、校园风景、新闻中心、栏目导航等程序模块；各个模块的具体实现，且分析并解决实现中的若干技术问题；建立完整的实验网站，进行测试并分析结果。 关键字： JAVABEAN JSP 交互访问 JAVASCRIPT JDBC

Abstract Through the operating system teaching website construction, completed long-distance has taught regarding the operating system curriculum, was allowed to cause the student without the time space limit, and carried on the study through the network regarding this curriculum. Established based on the B/C network teaching system. This website uses the current most popular JSP network programming technology, may realize the data to be highly effective, dynamically, alternately visits, and has the formidable Server/Client interactive ability. In this article does main work: Introduced Win2000 +JSP (J2DK+TOMCAT) the system and to insert JA V ABEAN the general principle; Elaborates the entire operating system teaching website outline design, the system structure and the principle of work; Has analyzed in the system realization particularity, the difficulty and key; The detailed design realization institute introduced, in the teaching resources, the class schedule, the classroom instruction, the on-line Q/A, other curricula, class downloading, the message feedback, the self- test, the result management, the station search, program module and so on announcement column, friendship link, campus scenery, news center, column navigation; Each module concrete realization, also in analysis and solution realization certain technical questions; The establishment integrity experimental website, carries on the test and the analysis result. Key words: JA V ABEAN JSP alternately visits JA V ASCRIPT JDBC

操作系统复习资料

操作系统复习资料 一、单项选择题 1．（）不是基本的操作系统。 A、批处理操作系统 B、分时操作系统 C、实时操作系统 D、网络操作系统2．（）不是分时系统的基本特征： A、同时性 B、独立性 C、实时性 D、交互性 3．处理器执行的指令被分成两类，其中有一类称为特权指令，它只允许（）使用。 A、操作员 B、联机用户 C、操作系统 D、目标程序 4．当用户程序执行访管指令时，中断装置将使中央处理器（）工作。 A、维持在目态 B、从目态转换到管态 C、维持在管态 D、从管态转换到目态5．进程所请求的一次打印输出结束后，将使进程状态从（） A、运行态变为就绪态 B、运行态变为等待 C、就绪态变为运行态 D、等待态变为就绪态 6．采用动态重定位方式装入的作业，在执行中允许（）将其移动。 A、用户有条件地 B、用户无条件地 C、操作系统有条件地 D、操作系统无条件地 7．分页式存储管理中，地址转换工作是由（）完成的。 A、硬件 B、地址转换程序 C、用户程序 D、装入程序8．如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（）来保证按名存取的安全。 A、重名翻译机构 B、建立索引表 C、建立指针 D、多级目录结构9．对记录式文件，操作系统为用户存取文件信息的最小单位是（）。 A、字符 B、数据项 C、记录 D、文件 10．为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定（）号。 A、设备类相对 B、设备类绝对 C、相对 D、绝对 11．通常把通道程序的执行情况记录在（）中。 A、PSW B、PCB C、CAW D、CSW 12．作业调度是从输入井中处于（）状态的作业中选取作业调入主存运行。 A、运行 B、收容 C、输入 D、就绪 13．一作业进入内存后，则所属该作业的进程初始时处于（）状态。 A、运行 B、等待 C、就绪 D、收容 14．共享变量是指（）访问的变量。 A、只能被系统进程 B、只能被多个进程互斥 C、只能被用户进程 D、可被多个进程

操作系统教学计划.doc

操作系统 一、说明 （一）课程性质 本课程是计算机科学与技术专业的核心课程之一，属于必修课程。 “操作系统”是计算机系统不可缺少的组成部分，负责对系统中各种资源进行有效的管理和对各种活动进行正确的组织，使整个计算机系统协调一致且高效地工作，指挥计算机系统正常运行。操作系统基于硬件，并对硬件实施管理，并构成对所有软件运行的支持平台，给用户使用计算机而提供方便灵活友好的接口。 本课程的先修课为计算机组成原理、微机原理、数据结构、高级语言程序设计；后续课程为数据库系统原理、计算机网络、分布式系统等。 （二）教学目的 通过本课程的学习，使学生在深刻理解计算机系统整体概念的基础之上，掌握操作系统的基本内容及实现方法，掌握操作系统对计算机系统中各种资源的管理和控制功能，从而使学生具备一定的系统软件开发技能，为以后从事的研究、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。 （三）教学内容 本课程内容包括：绪论，是对操作系统的一般性描述，包括什么是操作系统，操作系统在整个计算机系统的地位及其发展历史，它的功能、分类等；作业管理和linux用户接口，介绍作业和操作系统用户接口，包括作业的基本概念和作业的建立过程、linux介绍和它所提供的用户接口等；进程管理，主要介绍进程和线程的概念、进程控制、进程同步/互斥、死锁、进程间通信、线程等；处理机调度，主要介绍作业调度、进程调度、各种调度算法及其评价等；存储管理，介绍常见存储管理的方法，虚拟存储管理的实现等；linux进程和存储管理；文件系统，包括文件系统的概念、文件结构和文件存取、文件目录管理、linux文件管理等；设备管理；面向对象的操作系统和分布式操作系统。 （四）教学时数 课内学时：72 （五）教学方式 本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并逐步采用cai、网络教学等教学手段。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、分析问题解决问题的能力。 教学方法：采用启发式教学，鼓励学生自己针对某种操作系统进行分析和研究，培养学生的自学能力，以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练，调动学生学习的主观能动性。教学手段：开展电子教案、cai课件的研制、引进和应用，研制多媒体教学系统。 考试环节：考试形式采用笔试，考试题型分为：填空题、选择题、判断题、简答题、分析设计题。 二、本文 第1章绪论 教学要点： 操作系统的概念及其发展历史、分类，操作系统功能，研究操作系统的观点。本章是对操作系统的一般性描述。 教学时数：4学时 1.1 操作系统概念（0.5学时） 掌握操作系统的概念及其在计算机系统中的作用。 1.2 操作系统的发展历史（1学时）

操作系统(一个小型操作系统的设计与实现)课程设计

南通大学计算机科学与技术学院操作系统课程设计报告 专业： 学生姓名： 学号： 时间：

操作系统模拟算法课程设计报告 设计要求 将本学期三次的实验集成实现： A.处理机管理； B.存储器管理； C.虚拟存储器的缺页调度。 设计流程图 主流程图 开始的图形界面 处理机管理存储器管理缺页调度 先来先服务时 间 片 轮 转 首 次 适 应 法 最 佳 适 应 法 先 进 先 出 L R U 算 法

A.处理机调度 1)先来先服务FCFS N Y 先来先服务算法流程 开始 初始化进程控制块，让进程控制块按进程到达先后顺序让进程排队 调度数组中首个进程，并让数组中的下一位移到首位 计算并打印进程的完成时刻、周转时间、带权周转时间 其中：周转时间 = 完成时间 - 到达时间 带权周转时间=周转时间/服务时间 更改计时器的当前时间,即下一刻进程的开始时间 当前时间=前一进程的完成时间+其服务时间 数组为空 结束

2)时间片轮转法 开始 输入进程总数 指针所指的进程是 否结束 输入各进程信息 输出为就绪状态的进程的信息 更改正在运行的进程的已运行时间 跳过已结束的程序 结束 N 指向下一个进程 Y 如果存在下一个进程的话 Y N 输出此时为就绪状态的进程的信息 时间片轮转算法流程图

B.存储器管理(可变式分区管理） 1)首次适应法 分配流程图 申请xkb内存 由链头找到第一个空闲区 分区大小≥xkb？ 大于 分区大小=分区大小-xkb，修改下一个空闲区的后向指针内容为（后向指针）+xkb;修改上一个空闲区的前向指针为（前向指针）+xkb 将该空闲区从链中摘除：修改下一个空闲区的后向地址=该空闲区后向地址，修改上一个空闲区的前向指针为该空闲区的前向指针 等于 小于延链查找下 一个空闲区 到链尾 了？ 作业等待 返回是 否 登记已分配表 返回分配给进程的内存首地址 开始

《计算机操作系统(第3版)》教学大纲

操作系统 课程名称（英文）：Operating System 适用专业：信息管理与信息系统、电子商务、信息安全 课程性质：专业基础课，必修 学时：56学时，其中讲课：48学时，上机：8学时，实验：0学时 先修课程：C语言程序设计、数据结构、信息系统基础 一、本课程的地位、作用与任务 通过本课程的学习，使学生掌握现代操作系统的基本原理及设计技术，了解操作系统的运行环境及实现方法，并运用操作系统的理论和方法分析现有的操作系统。使学生在操作系统应用领域具有较强的分析问题和解决问题的能力，为将来系统研究和软件开发打下坚实的基础。 二、内容、学时及基本要求

三、说明 1．本大纲意在掌握了操作系统基本原理的基础上，加强对现代操作系统新技术和新方法的介绍，以使课程适应社会的需要。本课程课内实验8学时，并另开设操作系统课程设计1周。 2．课程的教学要求层次： 教学内容按熟练掌握、掌握、理解、了解几个层次要求。在教学过程中，应注意理论联系实际、注重与本专业的其他学科知识的衔接与配合。加强对学生分析问题和解决问题能力的培养。 3．本大纲的适用范围： 本大纲适用信息管理与信息系统、电子商务、信息安全专业的课程。 4．教学中应注意的问题： 该课程教学中应注意吸收新知识、新观念，尤其要密切注意操作系统发展的新动向。 5．教学方法： 该课程的教学方法应以讲授法为主，案例教学、研究讨论教学为辅。 6．考核方式：期末采取闭卷考试方式，期末考试成绩占总评成绩70%、平时成绩占总评成绩20%、实验成绩占总评成绩10%。 7．上机学时分配：本实验Linux环境下进行，皆在培养学生理论联系实际能力和操作

操作系统复习资料大全——考试必备

操作系统 学习指导书 操作系统课程组 信息工程学院计算机系

第1章操作系统引论 知识点总结 1、什么是操作系统 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。 1) OS是什么：是系统软件（一整套程序组成，如UNIX由上千个模块组成） 2) 管什么：控制和管理系统资源（记录和调度） 2、操作系统的主要功能 操作系统的功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和用户接口管理。 1) 存储器管理：内存分配，地址映射，内存保护和内存扩充 2) 处理机管理：作业和进程调度，进程控制和进程通信 3) 设备管理：缓冲区管理，设备分配，设备驱动和设备无关性 4) 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 5) 用户接口：命令界面/图形界面和系统调用接口 3、操作系统的地位 操作系统是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。它是整个系统的控制管理中心，既管硬件，又管软件，它为其它软件提供运行环境。 4、操作系统的基本特征 操作系统基本特征：并发，共享和异步性。 1) 并发：并发性是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。 2) 共享：共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。 3) 异步性：每个程序什么时候执行，向前推进速度快慢，是由执行的现场所决定。但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。 5、操作系统的主要类型

多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统 1) 多道批处理系统 (1) 批处理系统的特点：多道、成批 (2) 批处理系统的优点：资源利用率高、系统吞吐量大 (3) 批处理系统的缺点：等待时间长、没有交互能力 2) 分时系统 (1) 分时：指若干并发程序对CPU时间的共享。它是通过系统软件实现的。共享的时间单位称为时间片。 (2) 分时系统的特征： 同时性：若干用户可同时上机使用计算机系统 交互性：用户能方便地与系统进行人--机对话 独立性：系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏 及时性：用户能在很短时间内得到系统的响应 (3) 优点主要是： 响应快，界面友好 多用户，便于普及 便于资源共享 3) 实时系统 (1) 实时系统：响应时间很快，可以在毫秒甚至微秒级立即处理 (2) 典型应用形式：过程控制系统、信息查询系统、事务处理系统 (3) 与分时系统的主要区别： 4) 个人机系统 (1) 单用户操作系统 单用户操作系统特征： 个人使用：整个系统由一个人操纵，使用方便。 界面友好：人机交互的方式，图形界面。

操作系统复习资料

1.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。 2资源复用的含义和两种基本方法：(1)空分复用共享--该资源可进一步分割成更多和更小的单位供进程使用。(2)时分复用共享--并非将资源进一步分割成更小的单位，进程可在一个时间片内独占使用整个物理资源。 3.操作系统中最基础的三种抽象：（填空）进程抽象--是对已进入主存正在运行的程序在处理器上操作的状态集的抽象。虚存抽象--是对物理主存的抽象，进程可获得一个硕大的连续地址空间来存放可执行程序和数据，可使用虚拟地址来引用物理主存单元。文件抽象--是对磁盘之类存储设备的抽象。 4、操作系统的作用：（1）OS作为用户接口和服务提供者：操作系统提供友善的人机接口，使得用户能够方便、可靠、安全、高效地使用硬件和运行应用程序；操作系统对计算机硬件进行改造和扩充，为用户提供强有力的各种服务；（2）OS作为作为扩展机或虚拟机：在计算机裸机上加上操作系统来组成整个计算机系统，操作系统把硬件的复杂性与用户隔离开来；操作系统与硬件组成一台功能显著增强，使用更加方便，安全可靠性更好的扩展机器或虚拟机。（3）OS作为资源管理者和控制者：对资源进行抽象研究，找出资源共性，有序地管理计算机中的硬件、软件资源，跟踪资源使用情况，监视资源的状态，满足用户对资源的需求，协调各程序对资源的使用冲突；让用户简单、有效的使用资源，最大限度地实现各类资源共享，提高资源利用率，从而，使得计算机系统的效率有很大提高。（4）OS作为程序执行的控制者和协调者：进程是支持程序执行的一种系统机制，OS 需要提供机制，解决并发进程执行时产生的互斥、同步、通信和死锁问题。 5、操作系统的功能：一、处理机管理(1)进程控制和管理(2)进程同步和互斥(3)进程通信(4)进程死锁(5)线程控制和管理(6)处理器调度，又分高级调度中级调度和低级调度。二、存储管理(1)主存分配(2)地址转换与存储保护(3)主存共享(4)存储扩充三、设备管理(1)提供设备中断处理(2)提供缓冲区管理(3)提供设备独立性，实现逻辑设备到物理设备之间的映射(4)设备的分配和回收(5)实现共享型设备的驱动调度(6)实现虚拟设备。四、文件管理(1)提供文件的逻辑组织方法(2)提供文件的物理组织方法(3)提供文件的存取和使用方法(4)实现文件的目录管理(5)实现文件的共享和安全性控制(6)实现文件的存储空间管理。五、网络与通信管理(1)网络资源管理(2)数据通信管理(3)网络管理。六、用户接口：程序接口和操作接口 6、操作系统的主要特性：（1）并发性---指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生（2）共享性——指操作系统中的资源可被多个并发执行的进程所使用：透明资源共享：资源隔离与授权访问；显式资源共享：临界资源与独占访问；与共享性有关的问题:资源分 配、信息保护、存取控制等，必须要妥善解决好。（3）异步性：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，正确处理任何一种产生的事件序列，否则将会导致严重后果。 7、分时操作系统的特征：同时性、独立性、交互性、及时性 9、分时与批处理操作系统的区别：（1）目标不同（2）适应作业的性质不同（3）资源使用率不同（4）作业控制方式不同 10、三种典型的实时系统:过程控制系统(生产过程控制)、信息查询系统(情报检索)、事务处理系统(银行业务) 11、什么是系统调用?答：操作系统的功能通过一组称为系统调用(system call)的接口呈现给用户，内核提供一系列实现预定功能的内核函数，系统调用把应用程序的请求传达给内核，内核调用对应的内核函数完成请求所需处理后，再将处理结果返回给应用程序。 12、系统调用的分类(1)进程和作业管理(2)文件操作(3)设备管理(4)主存管理(5)信息维护(6)通信通信

计算机操作系统课程设计

计算机操作系统课程设计 班级：计091-1 姓名： 学号： 使用语言：C++ 指导老师： 学院：

一、系统要求 1、实验目的 通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。 2、实验内容 为linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： （1）可以实现下列几条命令（至少4条）； login 用户登陆 dir 列文件目录 create 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 read 读文件 write 写文件 （2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度； （3）源文件可以进行读写保护。

二、系统分析 1、设计思想 本文件为二级文件系统，即要实现对文件的增删改查，同时又具备登陆系统、注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。 本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。 系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容： 0 48*5 48*5+44*50 48*5+44*50+264*200 每个分区都是由结构体组成，每个个去的结构体的个数由格式化系统是决定。

整个系统的编码构成主要分为： Allstruct.h 定义了每个分区的结构体； Mysys.h 声明了对系统操作的各种方法；Myuserfile.h 声明了对文件操作的各种方法； Mymain.cpp 整个系统的主函数，操作入口； Mysys.cpp 包含了mysys.h，实现了操作系统的各种方法；Myuserfile.cpp 包含了myuserfile.h，实现了操作文件的各种方法； 2、主要数据结构 Allstruct.h文件的内容： struct s_user //用户区结构体 { long isuse; //是否使用 char name[20]; //用户名 char psd[20]; //密码 long address; //目录地址 };

操作系统课程教学大纲

《操作系统》课程教学大纲 第一部分课程简介 【课程名称】：操作系统 【课程代码】：252010341 【课程属性】：专业教育基础课程 【授课对象】：计算机专业 2年级本科生 【学时/学分】：48/3(另上机16学时) 一、课程性质与教学目的 （一）课程性质（指课程的地位、作用） 计算机所有能做的一切——编程、游戏、上网、看影碟……最终都要归结于硬件的操作序列。人们为了表达自己对硬件操作序列的安排，编制了机器语言。然而，机器语言由0、1代码构成，用户界面不很友好。这从客观上需要有一系列软件来方便用户使用计算机。设置操作系统的首要目的就是提供更利于使用的人机界面；随着“多道程序设计”概念的提出，计算机系统资源的利用率得到了极大的提高。与此同时，操作系统也肩负了使相互竞争的各进程能有序地、高效地使用处理机、存储器、外设等资源的任务。 正是因此，操作系统既作为资源的管理者，负责与硬件的直接联系；又作为计算机与人之间的接口，与用户的使用息息相关，最终弥补了人与计算机硬件之间的鸿沟。而且，作为计算机硬件的首次扩充，它还要对语言编译、应用程序、数据库管理程序等提供必要的支持，是学习“软”部分课程的基础。 计算机专业主干课程中，硬件部分以《计算机组成原理》为基础；软件部分以《操作系统》为基础；软硬件联系与《汇编语言》课程的展开。在课程设置上，《操作系统》居于学制中期，学生学习了一定的软硬件知识，但仍很庞杂，难以提高到全局高度再认识；再者，面对一系列日新月异的专业课，同学也需要这样一门课程告诉他们究竟这些课程讲授的内容在计算机系统中居于什么样的地位。 （二）教学目的 通过本课程的学习，应使学生从定性上了解计算机系统、特别是软件系统的构成及工作原理。 二、课程基本内容 主要包括操作系统用户接口、进程管理、处理机调度、存储管理、文件系统及设备管理

计算机操作系统考研讲义(7)

第七章操作系统结构和程序设计 7．1 操作系统的编程概念 1、操作系统编程的发展 在九十年代以前，程序员的精力集中于完成任务的过程，而不是用户与该过程的交互方式，过去评价一个软件的好坏往往是注意源程序的短小精悍和执行的快速性。快速的、清晰的编程是许多程序员努力要达到的理想境界。Windows操作系统将用户与计算机的交互方式的设计（即人机界面设计）放到了非常重要的位置。同时，Windows为不同形式的高层次交互提供了相应的机制：应用程序之间、操作系统和应用程序之间、公共的共享代码库和数据库之间。 2、编程语言简史 （1）机器语言：以二进制代码“0”、“1”组成的机器指令集合； （2）汇编（Assembler）语言：以助记符表示机器指令功能，例如，JOVIAL、forth； （3）高级语言：接近人类语言（英语）和数学语言的计算机语言，例如，BASIC、FORTRAN、Pascal、C、FoxBASE、ORACLE等； （4）进程（Process）概念:例如，UNIX Shell、TCL、PERL和Marvel等； （5）面向对象的语言：例如C++、Visual BASIC、java等； （6）新范例计算机语言：例如ML、Smalltalk、Eiffel等； 3、不同应用领域的计算机语言 （1）科学研究：

例如:FORTRAN、ALGOL、BASIC、APL、Pascal、C、C++、AUTOCAD等； （2）商业： 例如：COBOL、C、PL/I、4GLs、和spreadsheet等； （3）系统： 例如：Assembler、JOVIAL、Forth、C、C++、Ada、java等； （4）出版： 例如：TeX、Postscript、word、WPS、和processing等； （5）人工智能（AI，artificial intelligence）： 例如：LISP、SNOBOL和Prolog等。 7．2 结构设计的目标 计算机操作系统一般都有两种运行状态，即用户态（user mode）和核心态（kernel mode）。计算机操作系统的结构设计一般包括内结构和外结构两种结构。传统操作系统内结构是指内部程序模块的层次结构，每一层由若干数量不等的程序模块组成。例如，早期的UNIX操作系统版本，如图7-1所示。