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操作系统第一章绪论PPT课件

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操作系统课件第一章绪论

操作系统课件第一章绪论



教材第一章 教材第二章 教材第三章 教材第四章 教材第五章 教材第八章 教材第九章
研究和观察操作系统
用户角度
操作系统是服务 提供者 操作系统是虚拟 机
系统角度
操作系统是资源 管理者 操作系 统是程 序执 行的控制者
服务用户的观 点
系统实现的观 点
管理资源的观 点
进程交互的观 点
操作系统类型——分布式操作系统



分布式系统是以计算机网络为基础的， 它的基本特征是处理上的分布，即功能 和任务的分布。 分布式操作系统的所有系统任务可在系 统中任何处理机上运行，自动实现全系 统范围内的任务分配并自动调度各处理 机的工作负载。 分布式操作系统是运行在松散耦合硬件 上的紧耦合软件
操作系统类型——网络操作系统



网络操作系统在通常操作系统功能的基 础上提供网络通信和网络服务功能的操 作系统。 网络操作系统为网上计算机进行方便而 有效的网络资源共享，提供网络用户所 需各种服务的软件和相关规程的集合。 网络操作系统是运行在松散耦合硬件上 的松散偶合软件
操作系统类型——网络操作系统
记录仪
现代操作系统——实时操作系统


实时系统用于工业控制、军事控制等领域 实时操作系统的特点： 系统必须在允许的时间范围内作出响应， 何时产生结果与产生何种结果同样重要
实时系统工作原理：
传感器 外 设 计 算 机来自执行机构现代操作系统——实时操作系统




实时系统的分类： 硬实时系统：响应时间一定不能超过时限. 如工业过程控制、防空系统、导弹寻航系统等 软实时系统：响应时间偶尔可以超过时限. 如情报检索和查询、飞机订票系统、银行信用 卡系统 实时系统的设计： 事件触发：事件发生时触发系统 时间触发：每隔一定时间触发系统 实时操作系统 例：RT-Linux, VxWorks

操作系统ppt

操作系统ppt

计算机系统的组成 硬件系统（裸机）：CPU、存储器（主存、辅
存）、I/O
软件系统：系统软件、应用软件
系统软件：管理计算机本身的操作。如操作系统、编译系统
应用软件：提供给用户进行工作。如，科学计算、事务管理、办 公软件
计算机系统的层次结构
应用用户 应用开发人员
应用软件
系统工具
虚拟
操作系统
机器
计算机硬件
用户请求
5. 服务提供者的观点
在操作系统之外从用户角度来看： 操作系统为用户提供一组功能强大的、方便易 用的命令或系统调用
五、操作系统的发展过程
推动操作系统发展的主要动力
•无操作系统的计算机系统
人工操作方式
脱机输入输出方式
•批处理系统
单道批处理系统
多道批处理系统
•分时系统 •实时系统
•微机操作系统 •多处理机操作系统 •网络操作系统 •分布式操作系统 •嵌入式操作系统
假如没有操作系统？怎样输出打印结果？ →程序员必须对二进制程序操作 从二极发光管读答案
硬件相关（续1）：
指实现代码中包含存储器的物理地址， 包含对设备接口寄存器和设备接口缓冲 区的读写等等
实现该工作的过程代码和硬件因素密切相关，即需 要设置与测试、使用物理地址、设备接口寄存器等 等
硬件相关必然复杂繁琐、代码量大 硬件相关的工作，其实现代码不通用
操作系统的工作
（1）程序的执行 负责启动每个程序，以及结束程序的工作
（2）完成与硬件有关的工作 （3）完成与应用无关的工作
易于使用，统一性，基本服务 （4）计算机系统的效率与安全问题
硬件相关：
应用程序
----------------------- 虚拟机器界面 操作系统

操作系统第一章ppt课件

操作系统第一章ppt课件

烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
1.1.2 操作系统的含义 • 操作系统是一个系统软件 • 操作系统管理和控制计算机系统的资源、
合理地组织计算机工作流程 • 操作系统给用户提供了一个方便、友好
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
1.2 操作系统的历史
1.2.1 手工操作阶段
• 50年代早期，出现了穿孔卡片。程序写在卡片上然后读 入计算机，而不用插板，但计算过程则依然如旧。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：提高内存利 用率、扩大进程的内存空间
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
第一章 绪论
设备管理
– 管理目标：方便设备的使用、提高CPU与I/O 设备利用率
• 设备操作：利用设备驱动程序完成对设备的操作 • 设备独立性(device independence)：提供统一的I/O
设备接口，使应用程序独立于物理设备，提高可适 应性；在同样的接口和操作下完成不同的内容 • 设备分配与回收：在多用户间共享I/O设备资源 缓冲区管理：匹配CPU和外设的速度，提高两者的 利用率。主机与外设并行
CPU
寄存器组

《unix-os教学课件》第一章-绪论

《unix-os教学课件》第一章-绪论

1.2.2 处理器单元——指令处理操作
❖取指令期
CU将指令从内存读到CPU的指令寄存器 CU增加指令指针寄存器的值，以指向内存中下一条指令
的位置 CU给ALU发信号，通知ALU执行该指令
1.2.2 处理器单元——指令处理操作
❖指令执行期
ALU访问指令寄存器中的指令操作码，以确定要执行的 功能并得到指令的输入数据
（3）
: 为一次只执行一个进程设计Leabharlann ，用于单用户环境（4）
: 一次能执行一个用户的多个程序
（5）
: 多个用户可以使用同一个主机
（6）理解分时和虚拟空间的概念
3、UNIX系统的主要特性 了解
❖ 可移植性 可运行各种类型的计算机上，支持不同的硬件
❖ 多用户性能 多个用户同时共享计算机资源
❖ 多任务性能 允许多个任务同时运行，前台、后台
❖ 寄存器、内存、外部存储器的区别
存储器类型
在系统中的位置
寄存器 速度最快的是？
内存
外部存储器
用途 存储哪些数据？
1.2 计算机硬件
❖1.2.5 输出设备 显示器、打印机、声音设备、绘图仪等
1.2 计算机硬件
❖1.2.6 性能评价指标 针对每台计算机的组成部件、各部件间的通信能力 和所有性能指标的综合测量 CPU速度: 指令的执行速度，MIPS/MFLOPS 访问时间: 反映CPU从存储器或I/O设备检索数据 的速度，us/ns 通道容量: 数据传输速率反映CPU与设备间的通 信通道支持的数据传输能力 总体性能指标: 指CPU速度、存储器和I/O设备的 访问时间，以及存储器和I/O设备与CPU间传送 通道的通道容量的综合。
补充1：Unix/Linux环境搭建

《操作系统安全》第一章_绪论

《操作系统安全》第一章_绪论
第一章 緒論
1.1 操作系統面臨的安全威脅
資訊安全的發展過程
通信保密階段 電腦安全階段 資訊安全階段 資訊安全保障階段
操作系統安全威脅
按照安全威脅的途徑來分：
• • • • • • 不合理的授權機制 不恰當的代碼執行 不恰當的主體控制 不安全的進程間通信 網路協議的安全漏洞 服務的不當配置
1.2 操作系統安全和資訊系統安全
操作系統完成以下功能
用戶標識和身份鑒別 存取控制 審計
操作系統安全威脅
安全威脅的主要表現形式：
• • • • • 病毒 駭客攻擊 蠕蟲 邏輯炸彈 後門
1.2 操作系統安全和資訊系統安全
操作系統的安全性在電腦資訊系統的整體安全性中具有至關重要的作用。 目標
保證自身的安全性和完整性 按安全策略對用戶在系統中的操作進行存取控制 防止用戶對電腦中資訊的非法存取 保證系統中資訊的安全性（保密性和完整性）பைடு நூலகம்

计算机操作系统第1章课件.ppt

计算机操作系统第1章课件.ppt

程序D I/O 请求 程序D
(b) 四道程序运行情况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论
2. 多道批处理系统的特征 (1) 多道性。 (2)宏观上并行 (3) 微观上串行。
第一章 操作系统引论
3. 多道批处理系统的优缺点 (1) 资源利用率高。 (2) 系统吞吐量大。 (3) 平均周转时间长。 (4) 无交互能力。
第一章 操作系统引论
2) (1) 硬实时任务(hard real-time task)。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。 (2) 软实时任务(Soft real-time task)。它也联系着一个 截止时间， 但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间， 对系统产生的影响也不会太大。
第一章 操作系统引论
3. 进程通信
在多道程序环境下，为了加速应用程序的运行，应在系统 中建立多个进程，并且再为一个进程建立若干个线程，由这些 进程(线程)相互合作去完成一个共同的任务。而在这些进程(线 程)之间，又往往需要交换信息。例如，有三个相互合作的进 程， 它们是输入进程、计算进程和打印进程。输入进程负责 将所输入的数据传送给计算进程；计算进程利用输入数据进行 计算， 并把计算结果传送给打印进程；最后，由打印进程把 计算结果打印出来。进程通信的任务就是用来实现在相互合作 的进程之间的信息交换。
第一章 操作系统引论
1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程
开始
还有 下 一个 作业？
否
停止
是 把下一个作业的源 程序 转换为 目标程 序
是
源程 序
有错 吗？
否
运行 目标 程序

操作系统第一章课件


Operating Systems
1.19
绝大多数计算机系统都提供辅助存储器作为内存的扩充
Magnetic disks(磁盘) – rigid metal or glass platters covered with disks(磁盘 磁盘) magnetic recording material Disk surface is logically divided into tracks(磁道 which are 磁道), 磁道 subdivided into sectors(扇区 扇区). 扇区 The disk controller determines the logical interaction between the device and the computer.
Part One: Overview
Operating Systems
Part One: Overview
Chapter 1: Introduction Chapter 2: Operating-System Structures Operating-
Operating Systems
Chapter 1: Introduction
Operating Systems
1.20
Storage Hierarchy
存储系统以层次结构组织 Speed速度 速度 Cost价格 价格 Size容量 Size容量 Volatility易失性 易失性
Operating Systems
1.21
volatile
nonvolatile
Storage-Device Hierarchy
硬件 外设 系统
内存 裸机 I/O 操作系统 外存 操作系统 应用软件 程序设计语言 数据库管理系统 办公自动化 计算机辅助设计

操作系统课件PPT第一章

16
Operating System Concepts (2)
(a) A potential deadlock. (b) an actual deadlock.
17
Operating System Concepts (3)
File system for a university department
28
System Calls (4)
(a) File system before the mount (b) File system after the mount
29
System Calls (5)
Some Win32 API calls
30
Operating System Structure (1)
/* execute command */
26
System Calls (2)
• Processes have three segments: text, data, stack
27
System Calls (3)
(a) Two directories before linking /usr/jim/memo to ast's directory (b) The same directories after linking
Structure of VM/370 with CMS
33
Operating System Structure (4)
The client-server model
34
Operating System Structure (5)
The client-server model in a distributed system

《操作系统第一章》PPT课件


精选ppt
17
小结
专用系统影响着OS
❖ 实时嵌入式系统
汽车发动机、制造业的机器人、录像机、手机、微波炉，等等进行 监控和管理
整个房间可以计算机化，控制取暖、照明、警报系统、电饭锅煮饭 等等，通过web访问通知房间加热
❖ 多媒体系统
MP3、MP4 DVD 电影/网上电影
帧的视频必须按照时间限制分流（30帧/秒）
目态 管态
精选ppt
23
小结
分时系统的特点
❖ 多路性 ❖ 独占性 ❖ 交互性 ❖ 及时性
精选ppt
24
小结
实时系统特点
❖ 及时响应 ❖ 高可靠性和安全性 ❖ 系统的整体性强 ❖ 交互会话活动较弱 ❖ 专用系统 ❖ 种类：实时信息处理、实时控制
精选ppt
25
小结
局微域型机网
网关 微型机
局域网间的连接
Andrew S. Tanenbaum等, 清华大学出版社，1997年9月
Operating Systems Internals and Design Principles
William Stallings,电子工业出版社
计算机操作系统教程
张尧学，史美林，清华大学出版社，1993年9月
操作系统实验指导
精选ppt
26
小结
客户-服务器系统的一般结构
精选ppt
27
小结
分布式系统
❖ 分布式系统 是一个一体化的系统 在整个系统中有一个全局的操作系统称为分布式操作系统 有网络作为底层支持 ❖ 具有模块性 ❖ 并行性 常规网络中的并行性仅仅意味着独立性 而分布式系统中的并行性还意味着合作 原因在于，分布式系统 ❖ 是一个物理上的松散耦合系统 ❖ 又是一个逻辑上的紧密耦合的系统 ❖ 自治性 ❖ 通信性等特点

操作系统第一张ppt课件

经应用于从嵌入式处理器到工作站、桌面系统，乃 至服务于大群用户的高性能多处理机系统。主要有 System V和BSD两种版本。
操作系统引论36
补充 Linux系列的发展 Linux是UNIX的变种，是一个源代码开放的，多 用户多任务操作系统。
Linux支持几乎所有的硬件平台，并广泛支持各 种周边设备，是自由软件。
1.2
二、 批处理系统
操作系统的发展过程
（50年代末-60年代中，晶体管）：
1.单道批处理： 每批作业由一个专门的监督程序（Monitor） 自动依次处理。 可使用汇编语言开发。
利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列，
操作系统引论14
开始 把下一个程 序的源程序 读入内存
创建进程
是
操作系统引论35
补充 UNIX系列的发展
1969年，Ken thompson用汇编语言写了一个简化的 MULTICS系统，简称UNICS，即UNIX。 1973年，Thompson和Retchie一起用C语言重写UNIX， 之后免费扩散，80年代出现商业版本。
UNIX从一开始就是一个多用户多任务操作系统已
操作系统引论8
1.2
操作系统的发展过程
一、手工操作阶段（无OS） 二、批量处理系统（批处理系统）
三、分时操作系统
四、实时操作系统
操作系统引论9
1.2
操作系统的发展过程
一、无操作系统时代 1.手工操作 1945年-50年代（电子管） 手工操作计算机控制台开关 用机器语言编写程序 操作繁琐、易出错，效率低
第一章 操作系统引论
什么是操作系统？ 1. 操作系统的目标、作用和模型
2. 操作系统的发展过程
3. 操作系统的基本特征 4. OS（Operating Systems)的主要功能
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运行方式二：两个作业交替执行
3、设计目的：
对内管理，合理组织计算机工作流程—提高资源利用率
对外方便用户（通过命令方式，例如：DOS；系统调用）
5
操作系统定义
二、操作系统在计算机系统中的位置、作用
用户 用户
用户 用户
……
1.0
绪 论
应 管理信息系统、飞机订票系统、 测试工具、编辑工具、项目管 支 用 银行系统、地理信息系统、 理、工具、D FD 编辑器、语言转撑
电信号 纸带输入机
计算机
作
系 统
电信号
结果 电传管 （人）
的 形
缺点:输入、纸带、电传都可能出错
成
多个用户不能同时使用
2.特点：
•用户独占全机----资源利用率低
•机等人：CPU等待人工操作（装带、卸带时）
8
1.1.2 脱机输入输出技术
1.引入：
1.1
为缓解人机矛盾，CPU速度与I/O设备
操
速度不匹配的矛盾。
1.1
1.引入：提高资源利用率。
操
作
2.思想：内存中同时存放几道相互独立
系
的程序，一个I/O时，另一个用CPU，
统 的
多道程序合理搭配交替运行，充分利
形
用资源，提高效率。
成
3.图例：
14
1.1
操 作 系 统 的 形 成
1.1.4 多道批处理技术
用户程序 监督程序
I/O 中断请求 启动 I/O
I/O 操作
软 C AD 系统、数字计算软件包……换工具、界面测试工具…… 软
件
系 统
语言编译程序、连接装配程序、 数据库管理系统、网络软件……
件
软
操作系统
件
计算机硬件
图 1 -1 ： 计 算 机 系 统 的 层 次 关 系
所有系统应用程序及更上层的用户程序都在操作系统虚拟机上运行，
它们受操作系统的统一管理和控制，通过操作系统使用各种系统资源来完
系
理。
统
的 形
优点：实现作业自动转接，克服了机等人。
成
缺点：输入时，主机空闲；计算时，外围设备空
闲——计算机使用效率仍然不高。
12
脱机输入输出技术
1.1.3 批处理技术（单道批处理技术）
3.单道批处理技术的特征
1.1
➢ 自动性
操
作 系
➢ 顺序性
统
的
➢ 单道性
形
成
13
1.1.4 多道批处理技术
一、多道批处理技术
本
• 分配处理机（进程调度）；
类
型
• 内存同时有多道作业；
• 不一定 FCFS
18
1.2.1 批处理系统
二、特征
1.2
1.资源利用率高。
操
作 系
2. 系统吞吐量大。
统
的 基
3. 平均周转时间长。
本
类
4. 无交互能力。
型
19
1.2.2 分时系统
一、 分时系统(Time-Sharing System)的产生
作
系
2.脱机输入输出方式统的 形源自成纸带机 光电机外
外
围
磁
主
磁
围
输
盘
机
盘
输
打印机 电传管
… …
卡片机
入 机 （人）
入 （人） 机
纸带机
9
批处理技术
1.1.2 脱机输入输出技术
2.脱机输入输出方式
1.1
程序和数据的输入和输出都是在外围机
操
的控制下完成的，或者说是在脱离主机情
作 系
况下进行的，故称为脱机输入输出方式
一、什么是操作系统
操作系统是为了达到方便用户和提高资源利 用率的目的而设计的，控制和管理计算机硬件 和软件资源，合理地组织计算机工作流程的程 序的集合。
3
一、什么是操作系统
1、计算机系统组成：
1.0
硬件：系统本身和用户作业赖以活动的物质基础
绪 论
和工作系统。包括：CPU（运算器和控制器）、
存储器、输入/输出设备
统
（反之为联机输入输出方式）。
的 形
优点：
成
➢减少了CUP的空闲时间，缓解了人机矛盾。
➢缓和了CUP和I/O设备速度不匹配的矛盾，进一步减少 CPU空闲时间。
10
1.1.3 批处理技术（单道批处理技术）
1.作业：用户在一次上机时，要求计算机
1.1
所做工作的总和；由作业步完成。
操
作业步：作业中较为独立的部分
软件：程序、数据
包括：系统软件：OS、语言处理程序（MASM、
编译程序）、连接装配程
序、多种工具软件等。
应用软件：为多种应用目的而编制的
4
程序
一、什么是操作系统
2、工作流程：
1.0 I(input data)
C(computer） O（output）
绪
论
例如：两个作业的运行
运行方式一：两个作业顺序执行
第一章 操作系统引论
1.0 绪论 1.1 操作系统的形成 1.2 操作系统的基本类型 1.3 操作系统的特征和功能 1.4 操作系统的发展
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
1.0 绪论
成
➢作业管理问题
16
1.1 操作系统的形成
结论： 操作系统是在不断改善计算机系统性能
和提高资源利用率，方便用户的过程中诞 生的。多道程序设计技术的出现，标志着 操作系统的诞生。
17
1.2.1 批处理系统
一、类型
1.2
1、单道：
操
• 内存任何时候只有一道作业；
作 系
• FCFS
统
2、多道：
的 基
• 先分配除处理机以外的硬件资源；
t1 t2
I/O 中断请求
I/O 完成 结束中断
启动 I/O
t3 t4
t5 t6
I/O 完成
结束中断
t7 t8
(a) 单道程序运行情况
程序 A I/O 请求
程序 A I/O 完成 程序 A再被调度
程序A
程序A
程序B 程序C
程序D 调度程序
程序 B I/O 请求 程序B
程序 C I/O 请求 程序C
A 完成
程序 B I/O 完成 C I/O 完成 C 再被调度
程序D 程序 D I/O 请求
15
(b) 四道程序运行情况
1.1.4 多道批处理技术
二、多道程序处理技术需解决的问题。
1.1
➢处理机管理问题：CPU分配和回收
操
作
➢内存管理问题：内存分配、扩充和回收
系
统
➢I/O设备的管理问题
的 形
➢文件管理问题
成特定的任务。
6
从结构上看：操作系统是系统应用程序，是用户程序与物理计算机之 间的接口。
1.1 操作系统的形成
推动操作系统发展的主要动力
➢不断提高计算机资源利用率 ➢方便用户 ➢器件的不断更新换代 ➢计算机体系结构的不断发展
7
1.1.1 人工操作阶段
1.操作方式
1.1 操
程序 数据
穿孔机
纸带 （人）
作
系 统
例如：
EDIT Step1
的 形
ASM Step2
成
作业
LINK Step3
SAVE Step4
RUN Step5
11
1.1.3 批处理技术（单道批处理技术）
2.批处理技术
1.1
在磁带中有若干作业（一批作业），配有专门
操
编制的监督程序，主机一启动，以监督程序自动
作
完成作业的切换，使作业自动的一个接一个的处