操作系统讲义
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ros操作系统讲义概述及解释说明1. 引言1.1 概述在现代机器人研究和应用中,ROS(Robot Operating System)操作系统已成为一个重要的工具和平台。
ROS不仅是一个操作系统,更是一个灵活且强大的开源软件框架,它为机器人开发者提供了一套完整的工具集合和库,使得机器人的开发、测试和部署变得更加简单高效。
本篇文章将对ROS操作系统进行全面讲解和解释说明。
从背景与发展、系统架构与组成部分、常用工具与功能介绍等多个方面详细介绍ROS的基本概念、原理以及如何应用于机器人领域。
通过阅读本文,读者将能够深入了解ROS操作系统并掌握其使用方法。
1.2 文章结构本文按照以下结构进行组织:- 引言:对ROS操作系统进行概述并说明文章目的。
- ROS操作系统的背景和发展:回顾ROS起源和发展历程,并介绍其定位与特点以及在机器人领域的应用情况。
- ROS系统架构与组成部分:详细介绍ROS节点、话题发布与订阅机制以及服务调用与响应过程等核心概念。
- ROS常用工具与功能介绍:介绍常用的命令和工具,包括roscore命令、roslaunch命令和rqt图形化界面工具等,以及它们的使用方法和扩展方式。
- 结论:总结ROS操作系统的优势与应用价值,并展望其未来的发展方向和挑战。
1.3 目的本文旨在全面介绍ROS操作系统,并帮助读者理解其基本原理和核心概念。
通过阅读本文,读者将能够掌握ROS操作系统的使用方法,深入了解其在机器人领域的应用,同时了解ROS的优势、局限性以及未来发展方向。
无论是初学者还是有一定经验的开发者都能从本文中获得有关ROS操作系统的重要知识和实际应用指导。
2. ROS操作系统的背景和发展:2.1 ROS的起源和发展历程ROS(Robot Operating System)是一个开源的机器人软件平台,最初由加州大学旧金山分校(UCSF)于2007年启动,并于2009年正式发布。
ROS 最早是为了解决NASA斯坦福移动机器人挑战赛中遇到的问题而创建的。
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》操作系统原理授课教案 - 操作系统原理一、教学目标本课程的教学目标主要包括以下几个方面:1. 了解和掌握操作系统的基本概念和原理;2. 熟悉操作系统的常见功能和特性;3. 掌握操作系统的设计和实现方法;4. 培养学生对操作系统的分析和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容将涵盖以下几个模块:1. 操作系统概述- 操作系统的定义和作用- 操作系统的发展历程- 操作系统的分类和特点2. 进程管理- 进程和线程的概念- 进程调度算法和实现- 进程同步和互斥3. 存储管理- 内存管理的基本原理- 内存分配和回收算法- 虚拟内存的实现和管理4. 文件系统- 文件系统的组成和结构- 文件的存储和访问方式- 文件系统的管理和维护5. 设备管理- 设备管理的基本原理- 设备驱动程序的设计和实现- 设备的分配和调度三、教学方法本课程将采用以下教学方法:1. 理论授课:介绍操作系统的基本概念和原理,并通过案例分析进行实际应用的讲解。
2. 实践操作:通过实际操作和编程练,加深学生对操作系统的理解和掌握。
3. 分组讨论:组织学生进行小组讨论,共同分析和解决操作系统相关的问题。
四、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面:1. 课堂表现:考察学生对操作系统知识的掌握情况和参与讨论的主动性。
2. 实验报告:评估学生在实践操作和编程练中的实际能力和成果。
3. 期末考试:综合考察学生对操作系统的理论知识和应用能力。
五、教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面:1. 教材:选用经典的操作系统教材作为参考书。
2. 讲义:提供详细的课堂讲义,帮助学生更好地理解和研究。
3. 实验环境:提供适合操作系统实验的计算机环境和工具。
六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下:七、参考资料1. 牛津大学计算机科学系,操作系统原理教学课程手册。
2. 郁才根,操作系统简明教程,清华大学出版社,2018。
操作系统、数据库、中间件第一章操作系统介绍1.1操作系统的定义操作系统(Operating System—缩写为OS)是一种系统软件。
它管理计算机系统的全部软硬件资源和对程序的执行进行控制,还能使用户方便使用硬件提供的计算机功能,也使硬件的功能发挥得更好。
操作系统的基本特征:1)并发性:多任务、多进程、多线程。
2)共享性:互斥访问、同时访问。
3)虚拟性:把一个物理上的对象变成多个逻辑意义的对象。
操作系统理论研究者有时把操作系统分成四大部分:驱动程序:最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分,它们的职责是隐藏硬件的具体细节,并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。
内核:操作系统内核部分,通常运行在最高特权级,负责提供基础性、结构性的功能。
接口库:是一系列特殊的程序库,它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口(API),是最靠近应用程序的部分。
例如,GNU C 运行期库就属于此类,它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX 编程接口的形式。
外围:是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分,通常是用于提供特定高级服务的部件。
例如,在微内核结构中,大部分系统服务,以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。
总结:操作系统是靠近硬件的第一层软件,是对硬件功能的首次扩充。
1.2操作系统的发展历程和分类其发展历程如下:操作系统分类根据不同的分类方法具有不同的操作系统分类。
1、应用领域可分为桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统;2、所支持用户数可分为单用户操作系统(如MSDOS、OS/2、Windows)、多用户操作系统(如UNIX、Linux、Windows Server);3、源码开放程度可分为开源操作系统(如Linux、FreeBSD)和闭源操作系统(如Mac OS X、Windows);4、存储器寻址宽度、架构可以将操作系统分为8位、16位、32位、64位、128位的操作系统。
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. 便利性。
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。
各自独立进展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来用法计算机系统。
(从用户角度来看,来操纵计算机。
)(1) 指令输入。
形式又分为以下几种:指令行(Command Line Input ):由OS供应的一组联机指令(语言),用户可通过键盘输入有关指令,来挺直操纵计算机系统。
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供应了一组系统调用,用户可在自己的应用程序中通过相应的用法编程调用API1.1.3推动操作系统进展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率2. 便利用户3. 器件的不断更新换代4. 计算机体系结构的不断进展用户的需求是推动OS进展的根本动力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。
需要空间和时间来用法这些资源,OS合理调配和用法。
(这是从管理者的角度来看)3. OS用作扩展机、虚拟机隐蔽了计算机具体详情,为用户呈现的是一台虚拟机,功能上扩展了几个功能部件的组合。
(这是从进展的角度来看)Government1.2 操作系统的进展过程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年月中期的计算机,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(Off-Line I/O) 方式这种脱机I/O方式的主要优点如下:(1)削减了CPU的空闲时间。
操作系统原理讲义翟高寿什么是操作系统?定义操作系统是一种控制和管理计算机硬件与软件资源,为用户和其他应用程序提供服务的系统软件。
功能1.进程管理:负责管理计算机中的进程,包括进程的创建、调度、中断等。
2.内存管理:管理计算机的内存空间,包括内存的分配、回收等。
3.文件系统:管理计算机的文件,包括文件的读写、存储等。
4.输入输出管理:管理计算机的输入输出设备,包括键盘、鼠标、打印机等。
5.资源分配与保护:管理计算机的资源,包括处理器、内存、设备等的分配与保护。
操作系统发展历程手动操作阶段1.无操作系统阶段:人工操作计算机,繁琐且易出错。
2.脱机操作系统阶段:离线输入,程序批量提交,减少了人工操作。
3.联机操作系统阶段:人机交互,用户可以直接与计算机进行交互。
批处理系统阶段1.单道批处理系统:一次只能处理一个作业,作业按顺序执行。
2.多道批处理系统:一次可以处理多个作业,提高了吞吐量。
分时操作系统阶段1.分时系统:多个用户同时使用计算机,实现了交互式操作。
2.交互式系统:用户与计算机进行实时交互。
实时操作系统阶段1.硬实时操作系统:保证任务在规定时间内完成。
2.软实时操作系统:尽力保证任务按时完成,但不能保证绝对实时性。
操作系统的基本原理进程管理1.进程的创建:–父进程创建子进程,通过调用系统调用fork()实现。
–子进程可以继承父进程的资源,也可以通过系统调用exec()加载新的程序。
2.进程的调度:–长期调度:决定将哪些进程调入内存执行,控制系统资源的利用。
–短期调度:决定哪个进程获得CPU的使用权,实现进程的并发执行。
–中期调度:在进程间切换时将进程暂存到辅存中,从而释放内存资源。
3.进程的中断处理:–进程可能因为各种原因导致中断,操作系统需要对中断进行处理,如保存现场、切换到中断处理程序等。
内存管理1.内存的分配:–连续分配:将内存划分为固定大小的分区,分配给进程。
–非连续分配:将内存划分为多个不连续的分区,提高了内存的利用率。
《计算机操作系统》实验指导书曲阜师范大学计算机学院内容简介操作系统是计算机教学中最重要的环节之一,也是计算机专业学生的一门重要的专业课程。
操作系统质量的好坏,直接影响整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用。
一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能,充分发挥系统中各种设备的使用效率,提高系统工作的可靠性。
由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理,内容比较繁琐,具有很强的实践性。
要学好这门课程,必须把理论与实践紧密结合,才能取得较好的学习效果。
培养计算机专业的学生的系统程序设计能力,是操作系统课程的一个非常重要的环节。
通过操作系统上机实验,可以培养学生程序设计的方法和技巧,提高学生编制清晰、合理、可读性好的系统程序的能力,加深对操作系统课程的理解。
使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理、及基本功能,具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代操作系统的基本能力。
本书通过操作系统编程接口,提供一些编程指导,以此加深学生对操作系统工作原理的领会和对操作系统实现方法的理解,并且使学生在操作系统层面的程序设计得到基本的训练。
本书提供了操作系统的安装与使用、生产者和消费者的问题、银行家调度算法、操作系统内存结构、简单文件系统的实现以及操作系统构成实验等6个实验。
本书的使用对象是曲阜师范大学计算机科学与技术专业(本科)的学生,也可作为普通高等院校操作系统实验教学的指导书。
实验一操作系统的安装与使用1.实验目的(1)巩固课程中讲授的WINDOWS 2000的使用知识,提高学生的WINDOWS 2000、WINDOWS XP或WINDOWS SEVER 2003等操作系统的实战演练水平。
(2)熟悉Windows 2000等操作系统系统的定制安装过程,明确各安装部件的作用。
要求学生掌握图形用户接口元素和图形用户接口元素的基本操作;熟悉控制面板中各组件的作用及设置;能够了解Windows系统对各种软件资源和硬件资源管理的策略。
操作系统授课教师:刘波巢湖学院计算机与信息工程学院2013-11-01实验一进程管理【实验目的】1)加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解。
2)熟悉进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。
【实验要求】调试并运行一个允许n 个进程并发运行的进程管理模拟系统。
了解该系统的进程控制、同步及通讯机构,每个进程如何用一个PCB 表示,以及其内容的设置,各进程间的同步关系等;系统在运行过程中显示各进程的状态和有关参数变化情况的意义。
【实验环境】操作系统:Windows XP编译器: VC6.0【实验重点及难点】重点:理解进程的概念,进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。
难点:实验程序的问题描述、实现算法、数据结构。
【实验内容】一.阅读实验程序程序代码见【实验例程】。
二.编译实验例程用VC6.0编译实验例程。
三.运行程序并对照实验源程序阅读理解实验输出结果的意义。
【实验例程】#include <stdio.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAXPRI 100#define NIL -1//进程控制块struct {int id; //进程号char status; //进程状态,'e'-执行态'r'-高就绪态't'-低就绪态'w'-等待态'c'-完成态int nextwr; //等待链指针,指示在同一信号量上等待的下一个等待进程的进程号。
int priority; //进程优先数,值越小,优先级越高。
int c;//进程中断次数}pcb[3];//共3个进程//s1、s2为三个进程共享的变量;seed为随机值;registeri模拟寄存器值,存放计算的重复次数。
int registeri,s1,s2,seed,exe=NIL;//exe为当前运行(占有cpu)的进程号//2个信号量sem[0]、sem[1],分别与共享变量s1、s2相联系。