西南交通大学 操作系统 第一章

1、嵌入式系统的特点：嵌入式系统通常是形式多样、面向特定应用的软硬件综合体；嵌入式系统得到多种类型的处理器和处理器体系结构的支持；嵌入式系统通常极其关注成本；嵌入式系统有实时性和可靠性的要求；嵌入式系统使用的操作系统是适应多种处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化的嵌入式操作系统；嵌入式系统开发需要专门工具和特殊方法。

2、嵌入式系统的分类：（1）按嵌入式处理器的位数来分类：4、8、16、32、64位嵌入式系统；（2）按应用来分类：信息家电类、移动终端类、通信类、汽车电子类、工业控制类；（3）按速度分类：强实时系统, 其系统响应时间在毫秒或微秒级。

一般实时系统, 其系统响应时间在几秒的数量级上,其实时性的要求比强实时系统要差一些。

弱实时系统, 其系统响应时间约为数十秒或更长。

这种系统的响应时间可能随系统负载的轻重而变化；（4）按确定性来分类：硬实时：系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就要引起系统崩溃或致命的错误。

软实时：系统对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃；（5）按嵌入式系统软件复杂程度来分类：循环轮询系统、有限状态机系统、前后台系统、单处理器多任务系统、多处理器多任务系统。

3、嵌入式系统的应用领域：（1）嵌入式系统广泛地应用于消费电子、通信、汽车、国防、航空航天、工业控制、仪表、办公自动化等领域；（2）消费电子领域；（3）通信领域；（4）工控、汽车电子、仿真、医疗仪器等；（5）国防、航空航天领域。

4、嵌入式系统的发展趋势：（1）以信息家电、移动终端、汽车电子、网络设备等为代表的互联网时代的嵌入式系统，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命，同时也对嵌入式系统技术，提出新的挑战；（2）形成行业的标准：行业性嵌入式软硬件平台；（3）面向应用领域的、高度集成的、以32位嵌入式微处理器为核心的SOC将成为应用主流；（4）嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持；（5）嵌入式系统联网成为必然趋势，驱动了大量新的应用。

华东交大操作系统基础习题解析及实验指导第一篇操作系统基础知识点及习题解答该部分罗列操作系统基础各章节的学习要点，指出学习的重点和难点，在回顾相关知识点的基础上，对典型习题进行分析和解答。

第一章操作系统引论本章学习要点【1】掌握操作系统的概念与作用【2】掌握操作系统的基本类型与特点【3】掌握操作系统的特征与功能【4】深入领会多道程序设计技术本章学习难点【1】多道程序设计技术【2】操作系统的特征知识点回顾一. 操作系统的概念一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。

操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统功能的第一次扩充。

图1-1 计算机系统的层次图1.操作系统（Operating System，简称OS）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。

或者说，用户在OS 的帮助下能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。

（2）OS作为计算机系统资源的管理者这是广为流行的一个关于OS作用的观点。

在一个计算机系统中，通常都包含了各种各样的硬件和软件资源。

归纳起来可将资源分为四类：处理器、存储器、I／O设备以及信息(数据和程序)。

OS的主要功能正是针对这四类资源进行有效的管理。

（3）OS用作扩充机器对于一台完全没有软件配置的计算机系统(裸机)，即使功能再强，也必定难于使用。

OS在第 1 页共102 页裸机上分别覆盖I／O设备管理软件、文件管理软件等，此时用户所看到的机器，将是一台比裸机功能更强、使用更方便的机器。

通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。

在计算机系统上覆盖上一层软件后，系统功能便增强一级。

由于OS自身包含了若干层软件，因此当在裸机上覆盖上OS后，便可获得一台功能显著增强，使用极为方便的多层扩充机器或多层虚机器。

2.操作系统的概念操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理组织计算机的工作流程，方便用户使用的程序的集合。

《操作系统》实验报告院系信息科学与技术学院专业软件工程2年级大二学号 20132184姓名朱彦荣西南交通大学信息科学与技术学院2015年 5月 20日一．实验内容本实验要求使用多线程方面的知识计算圆周率。

要求使用可视化界面实现具有开始、暂停、继续、结束等功能的求圆周率界面。

二．功能分析已知可视化界面，故可选用MFC界面，要具有开始、暂停、继续、结束等功能，可用线程函数实现。

要求圆周率，可以采用一种求圆周率的算法实现即可。

创建一个线程：hThread=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,0,0,&hThreadID);挂起一个线程：SuspendThread(hThread);继续一个线程：ResumeThread(hThread);终止一个线程：TerminateThread(hThread,NULL);求圆周率的函数：int a=10000, b, c=2800, d, e, f[2801], g;for(;b-c;)f[b++]=a/5;for(;d=0,g=c*2;c-=14,fprintf(fp,"%.4d",e+d/a),e=d%a)for(b=c;d+=f[b]*a,f[b]=d%--g,d/=g--,--b;d*=b);至此，所有功能都可以实现了。

三．截图程序刚刚生成时：此时输入“显示间隔时间”和“精度”。

点击开始后：此时开始按钮被禁止。

“继续”变成“暂停”。

点击暂停后：暂停按钮又变成继续。

点击继续后：继续进行显示。

点击停止后：显示被清空，“开始”按钮恢复正常情况，可以进行新一轮的测试，还可以退出。

点击退出后屏幕被关闭。

四．源代码建立名字为CountPI的MFC程序。

之后在CountPIDlg.h 中内容为：/**********************************************************/// CountPIDlg.h : 头文件//#pragma once// CCountPIDlg 对话框class CCountPIDlg : public CDialogEx{// 构造public:CCountPIDlg(CWnd* pParent = NULL); // 标准构造函数// 对话框数据enum { IDD = IDD_COUNTPI_DIALOG };protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV 支持// 实现protected:HICON m_hIcon;HANDLE hThread;DWORD hThreadID;// 生成的消息映射函数virtual BOOL OnInitDialog();afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam);afx_msg void OnPaint();afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon();DECLARE_MESSAGE_MAP()public:afx_msg void OnBnClickedStart();afx_msg void OnBnClickedSuspendContinue();afx_msg void OnBnClickedStop();afx_msg void OnBnClickedExit();int m_pre;CString m_display;int m_time;};void CountPI();//计算圆周率void ThreadFunc( void);//线程函数void wrtinfile(); //写文件void readinbuffer();//读文件/*******************************************************/ 在CountPIDlg.cpp中实现如下代码：// CountPIDlg.cpp : 实现文件//#include "stdafx.h"#include "CountPI.h"#include "CountPIDlg.h"#include "afxdialogex.h"#include "stdlib.h"#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#endifCWnd * g_pWnd;//全局变量，用于更改编辑框//全局变量，计算圆周率int realtime;int precision;int count=0;int a=10000, b, c=2800, d, e, f[2801], g;char store[5000]={0};// 用于应用程序“关于”菜单项的 CAboutDlg 对话框class CAboutDlg : public CDialogEx{public:CAboutDlg();// 对话框数据enum { IDD = IDD_ABOUTBOX };protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV 支持// 实现protected:DECLARE_MESSAGE_MAP()};CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialogEx(CAboutDlg::IDD){}void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX){CDialogEx::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialogEx)END_MESSAGE_MAP()// CCountPIDlg 对话框CCountPIDlg::CCountPIDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/): CDialogEx(CCountPIDlg::IDD, pParent), m_display(_T("")), m_time(0){m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);m_pre = 0;}void CCountPIDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX){CDialogEx::DoDataExchange(pDX);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT1, m_pre);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT2, m_display);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT3, m_time);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CCountPIDlg, CDialogEx)ON_WM_SYSCOMMAND()ON_WM_PAINT()ON_WM_QUERYDRAGICON()ON_BN_CLICKED(IDC_START, &CCountPIDlg::OnBnClickedStart)ON_BN_CLICKED(IDC_SUSPEND_CONTINUE, &CCountPIDlg::OnBnClickedSuspendContinue) ON_BN_CLICKED(IDC_STOP, &CCountPIDlg::OnBnClickedStop)ON_BN_CLICKED(IDC_EXIT, &CCountPIDlg::OnBnClickedExit)END_MESSAGE_MAP()// CCountPIDlg 消息处理程序BOOL CCountPIDlg::OnInitDialog(){CDialogEx::OnInitDialog();// 将“关于...”菜单项添加到系统菜单中。

《操作系统》完整版教案1-6单元全操作系统教案1-6单元全单元一：操作系统概述1. 引言操作系统是计算机系统中非常重要的组成部分。

本单元将介绍操作系统的概念和作用，以及操作系统与硬件和应用程序之间的关系。

2. 操作系统的定义操作系统是一种管理和控制计算机硬件资源的软件程序。

它提供了一个用户和计算机硬件之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机。

3. 操作系统的作用操作系统主要有以下几个作用：- 资源管理：操作系统管理计算机的硬件资源，如内存、处理器、磁盘等，合理分配资源，并协调资源之间的竞争和冲突。

- 进程管理：操作系统管理和控制计算机中运行的进程，包括进程的创建、调度、同步、通信等。

- 文件系统管理：操作系统管理计算机中的文件，处理文件的存储、访问和保护等操作。

- 用户接口：操作系统提供了用户与计算机之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机，如命令行界面和图形界面。

4. 操作系统与硬件和应用程序的关系操作系统作为计算机系统的核心软件，连接了硬件和应用程序。

它通过驱动程序与硬件交互，同时提供了一系列的应用程序接口，方便应用程序与计算机硬件进行通信和操作。

单元二：操作系统结构1. 概述操作系统的结构可以分为单体结构、层次结构和微内核结构。

本单元将介绍这些不同的操作系统结构以及它们的优缺点。

2. 单体结构单体结构是最早的操作系统结构，将所有的操作系统功能封装在一个大的程序中。

这种结构简单易实现，但不易扩展和维护。

3. 层次结构层次结构将操作系统分为若干层次，每个层次提供一组功能。

这种结构相对单体结构更加模块化，易于维护和扩展。

4. 微内核结构微内核结构将操作系统核心功能封装在内核中，其他功能以可选插件的形式提供。

这种结构可实现更高的灵活性和可扩展性，但性能较差。

5. 操作系统结构的选择在实际应用中，需要根据计算机系统的需求和约束选择适当的操作系统结构。

不同的应用场景可能适用不同的操作系统结构。

单元三：进程管理1. 进程概念进程是指计算机中正在运行的一个程序，它在操作系统的管理下，具有独立的运行空间和系统资源。

操作系统实验报告指导教师：胡晓鹏实验报告一实验名称：Linux操作系统下的C语言编程实验目的：1.认识Linux系统，熟悉Linux操作系统的基本操作；2.了解vi命令的基本用法，能够使用vi命令对文件进行基础的操作与编辑；3.能够在Linux环境下编写C语言程序，生成.out文件，并成功执行；4.体会Linux环境下编程与Windows环境下编程的异同，加深对Linux操作系统的理解。

实验内容：熟悉Linux环境，编写简单C语言程序。

实验结果：实验结论：在Linux操作系统下的编程环境不同于Windows，编译器进行命令编译。

操作环境简洁，大多以键盘操作。

实验报告二实验名称：基于进程与线程的并发实验目的：1.了解进程与线程工作原理，掌握并发机制，学会编写简单的并发程序。

2.充分理解并掌握基于进程与线程的并发。

实验内容：在Linux环境进行基于进程与线程编写实验程序。

试验核心代码：int main(){ pthread_t tid[N];pid_t pid;pid=fork();if(pid<0){ printf("fail to fork\n");exit(1);}else if(pid==0){ printf("the child process:\n");}else{ sleep(10);printf("the parent process:\n");}void *res;int err[3];err[0]=pthread_create(&tid[0],NULL,fn1,NULL);err[1]=pthread_create(&tid[1],NULL,fn2,NULL);err[2]=pthread_create(&tid[2],NULL,fn3,NULL);int i;for(i=0;i<N;i++){if(err[i]= pthread_join(tid[i],&res)!=0) { printf("cannot join the thread %d\n",i); exit(1);}}return 0;}void *fn1(void *arg){printf("the first thread is done\n");return (void *)1;}void *fn2(void *arg){printf("the second thread is done\n"); // sleep(1);return (void *)1;}void *fn3(void *arg){printf("the third thread is done\n");// sleep(2);return (void *)1;}实验结果：实验结论：进程与线程之间的关系为线程离不开进程，线程在多任务系统的作用使计算机高校工作，同时下创建进程是应尽量避免进程的出现。

学习方法Operating Systems Design and Implementation 主讲：周杲 Zhou GaoEmail:gzhou@操作系统: 设计与实现详细阅读和理解操作系统基本原理 (教材 和讲义) 针对MINIX操作系统研究具体的实现代 码，建立完整的操作系统概念 完成课后作业和上机编程12主要参考书(Reference books)汤子瀛, 哲凤屏, 汤小丹 “计算机操作系 统”(修订版), 西安电子科技大学出版社 William Stallings, 魏迎梅等译, “计算机－ 内核与设计原理”, 电子工业出版社 Andrew S. Tanenbaum, Operating Systems-Design and implementation(Second Edition), Prentice Hall & Tsinghua Univ. Press3第一章：引言主要内容：什么是操作系统 操作系统发展历史 现代操作系统特征 操作系统基本概念 用户接口 操作系统结构 操作系统的引导过程4§1.1 什么是操作系统1. 现代计算机系统的组成浏览器 编译器 计算机系统 银行系统 航空订票系统 编辑器 操作系统 机器语言 微程序 物理设备 硬件 ( 裸机 ) 命令解释器 系统程序 应用程序 软件2. 什么是操作系统用户 应用软件 其它系统软件 操作系统 硬件系统操作系统作为虚拟机 (Virtual Machine) 操作系统作为资源管理器5 61操作系统定义从用户的观点来看：操作系统就是将硬件细节 与程序员隔离开来，同时提供一个简洁的命名 文件方式的程序。

这样计算机成为了一个高度 抽象的设备——虚拟机。

从系统管理的观点来看：操作系统就是跟踪硬 件资源的使用状况，满足资源请求，提高资源 利用率，以及协调各程序和用户对资源的使用 冲突的软件——资源管理器7§1.2 操作系统发展历史1. 第一代计算机(1945~1955)电子管时代 操作系统：无 机器的使用方式：独占式&人工操作2. 第二代计算机(1955~1965)晶体管时代 操作系统：单道批处理系统 机器的使用方式：脱机输入输出&批处理8(1) 几个基本概念作业：指用户程序及其所需的数据和命令的集 合。