第1章 操作系统笔记

1 《操作系统》课程教学单元设计1

第1章： 概述

授课教师：操作系统课程组 授课班级: 学时：2

教学条件 多媒体教室

教学素材 教材、课件、授课录像等

教学目标设计

知识目标：

（1）理解与掌握操作系统的概念。

（2）理解与掌握操作系统的分类和特征。

（3）理解与掌握操作系统的基本功能。 能力目标：

（1）能独立安装Windows XP/7或Linux操作系统；

（2）能安装三卡驱动程序；

（3）熟练操作Windows操作系统。

教学内容 （1）计算机系统概述；

（2）操作系统的发展；

（3）操作系统分类；

（4）操作系统特征；

（5）操作系统基本功能。

重点：

（1）操作系统基本概念；

（2）操作系统分类；

（3）操作系统基本功能。 难点：

（1）操作系统的发展；

（2）操作系统的分类；

（3）操作系统的特征。

课后作业 1.习题一、二

2.习题三 1、2、5

教学过程设计

操作系统概述（2学时）

主要步骤 教学内容 教学方法 教学手段 师生活动

问题

引入 计算机软件和硬件系统？ 讲授法

启发式 多媒体

课件演示 教师：提问

学生：讨论

知识讲解 知识点1：计算机硬件系统；

知识点2：计算机软件系统；

知识点3：操作系统。 讲授法

启发式 多媒体

课件演示 思考

交流互动

记录笔记

知识讲解 知识点4：操作系统的发展；

知识点5：操作系统的分类。 讲授法

启发式 多媒体

课件演示 思考

交流互动

记录笔记 2 《操作系统》课程教学单元设计2 知识讲解 知识点6：操作系统的特征；

知识点7：操作系统的基本功。 讲授法

启发式 多媒体

课件演示 思考

交流互动

记录笔记

课堂

总结 1． 操作系统定义；

2． 操作系统分类；

3． 操作系统基本功能。 教师讲解 多媒体

课件演示 整理笔记

引导创新

课后作业 1.习题月、二

2.习题三 1、2、5 教师讲授 多媒体 布置作业

提出要求

WORD格式

专业资料整理

操作系统的定义：

操作系统(OperatingSystem,OS)是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充

1.1操作系统的目标和作用

在计算机系统上配置操作系统主要目标与计算机系统的规模和应用环境有关。

1.1.1操作系统的目标

方便性

硬件只能识别机器代码（ 0、1）

OS提供命令，方便用户使用计算机

有效性

使 CPU、I/O保持忙碌，充分利用

使内存、外存数据存放有序，节省空间

合理组织工作流程，改善资源利用率，提高吞吐量

可扩充性

计算机技术的发展：硬件/体系结构/网络/InternetOS应采用层次化结构，便于扩充和修改功能层次和模块

开放性

支持网络环境，兼容遵循 OSI标准开发的硬件和软件

1.1.2操作系统的作用

1. 用户与计算机硬件系统之间的接口

命令方式

用户通过键盘输入联机命令 (语言)

系统调用方式

用户程序通过系统调用，操纵计算机

图形、窗口方式

用户通过窗口、图标等图形界面操纵计算机

2. 计算机系统资源管理者

4大类资源：处理机；存储器；I/O设备；信息（文件：程序、数据） WORD格式

专业资料整理

3. 对计算机资源的抽象(扩充机器)

裸机：只有硬件的计算机，难以使用

虚机器：在裸机增加软件 (OS等)，功能增强，使用方便

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

早期计算机很昂贵，为提高资源利用率，产生了批处理系统

2. 方便用户

为改善用户上机、调试程序时的条件，产生了分时系统

3. 器件的不断更新换代

OS随之更新换代，如： 8位->16位->32位

4. 计算机体系结构的不断发展

单处理机OS->多处理机OS->网络操作系统

1.2操作系统的发展过程

------------- ——第一章 --------- —— -------

操作系统 是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充， 其主要作用是管理好这些设备。操作系统的目标与 应用环境 有关。

操作系统的 目标：1. 方便性 2. 有效性： 提高系统资源的利用率， 系统的吞 吐量 3. 可扩充性 4. 开放性：系统能遵循世界标准规范。

操作系统 是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源， 合理地堆各类 作业进行调度，以及方便用户使用的 程序的集合 。

OS作为用户与计算机硬件系统之间 接口的含义是：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帮助下能够方 便、快捷、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。 OS是铺设在计算机硬件 上的多层软件的集合 ，它们不仅增强了系统的功能， 还隐藏了对硬件操作的具体 细节，实现了对计算机硬件操作的多个层次的 抽象模型 。

用户通过命令方式，系统调用方式，图标 -窗口方式来实现与 操作系统 的通

信。

处理机管理 是用于分配和控制处理机。 主要功能 ：创建和撤销进程，对诸进

程的运行进行协调， 实现进程之间的信息交换， 以及按照一定的算法把处理机分 配给进程。 进程控制 。进程同步 ：主要任务是为多个进程(含线程)的运行进行 协调，进程互斥式，进程同步式。 进程通信 ：任务是实现相互合作进程之间的信 息交换。

存储器管理 主要负责内存的分配和回收。 主要任务 ：为多道程序的运行提高

良好的环境，提高存储器的利用率，方便用户使用，并能从逻辑上扩充内容。 功

能： 内存分配 ：主要任务是： (1) 为每道程序分配内存空间，使它们“各得 其所”。 (2) 提高存储器的利用率， 尽量减少不可用的内存空间 ( 碎片)。 (3) 允 许正在运行的程序申请附加的内存空间， 以适应程序和数据动态增长的需要。 (静 态分配方式：固定内存大小位置，动态分配方式) 内存保护：主要任务是：①

信息系统管理工程师笔记

第一章计算机硬件基础

知识点：

1、计算机硬件系统由5备份组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

其中控制器与运算器合称中央处理器。控制器（包括指令寄存器、指令译码器、时序控制器）工作的实质是解释、执行指令。

2、计算机体系结构：现代计算机计算机体系都是基于并行处理技术来提高计算机速度。

2.1提高并行处理技术的措施有：时间重叠：也称为时间并行技术，就是多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分。如流水线处理机系统就是采用时间并行技术

资源重复：也称为空间并行技术，就是通过重复设置硬件资源来提高系统性能，如多处理机就是。

资源共享：是一种软件并行技术，是多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备，如多道程序设计、分时系统就是采用资源共享原理。

2.2根据指令流和数据流的多重性可将计算机系统分为：

单指令流单数据流（SISD:如传统的单处理机计算机。

单指令流多数据流（SIMD:如并行处理机的流水线处理机系统属于。

多指令流单数据流（MISD:比较少见

多指令流多数据流（MIMD:如多处理机计算机就是属于这类。

2.3并行性处理系统的类型：

流水线处理机系统：时间并行技术，属于SIMD计算机系统。并行处理机系统：也称为阵列式计算机，采用资源重复的措施开发并行性，利用的是并行性中的同时性，从处理单元上看是一个同构型的处理机，从整个系统看，并行处理机系统是一个异构型多处理机系统，是操作并行的SIMD计算机，由一个控制器cu、n个处理单元PE（processingelement）（包括处理器和存储模块）和一个互联网络部件（IN）组成。

流水线处理器通过若干级流水的时间并行技术来获得高性能；并行处理器由多台处理机组成，每台处理机执行相同的程序。这两类都是执行单个程序。只属于指令一级的并行（多处理机是任务或作业一经）。都是SIMD结构。都不能对结构化的数据进行运算的操作，所要求的操作都是非结构化的而且是不可预测的。