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操作系统操作系统操作系统OperatingOperatingOperatingSystemSystemSystem徐红梅徐红梅徐红梅办公室办公室::S107S107邮箱邮箱::hithdxhm@126.comhithdxhm@126.comhithdxhm@126.com第一章第一章操作系统导论操作系统导论操作系统导论学习目标学习目标理解操作系统在计算机系统中所处的地位,熟练掌握操作系统的概念、功能和特性。了解操作系统的发展历史。掌握不同类型操作系统的设计目标、特点和适用场合。理解并掌握操作系统的体系结构。了解操作系统的人机界面。1.11.1操作系统概念操作系统概念1.1.1计算机系统CPU寄存器组CacheCachePCPCARARIRIRDRDRI/OI/O主存主存桥桥储器储器扩展槽USBUSB图形适配器图形适配器磁盘控制器磁盘控制器磁盘控制器控制器鼠标键盘显示器图1-1典型计算机系统硬件组成1.1.1计算机系统1.处理器和几种主要的寄存器(1)数据寄存器(DR):用于暂存指令执行过程中需要或产生的数据。(2)地址寄存器(AR):包含指令和数据的主存储器地址。数据寄存器和地址寄存器可以是通用的,对程序员也是可见的,可通过编程引用,减少对主存储器的访问,提高执行速度。(3)程序计数器(PC):保存下一条指令的地址,处理器每取指一次则自动递增。(4)指令寄存器(IR):保存处理器即将执行的指令的内容。(5)程序状态字(PSW)寄存器组:包含条件码和其他状态信息。1.1.1计算机系统2.主存储器和高速缓冲存储器高寄存器存存储取容速高速缓存量度主存储器大磁盘磁带光盘…图1-2存储器层次结构图1.1.1计算机系统3.指令执行过程不允许中断检查并初始化取下一条指令执行指令中断处理机构开始允许中断结束图1-3处理器执行指令过程1.1.1计算机系统图1-4完整的计算机系统构成1.11.1操作系统概念操作系统概念1.1.2操作系统概念操作系统(OperatingSystem)是控制和管理计算机系统硬件资源和软件资源的系统软件,它合理地组织计算机工作流程,是用户与计算机之间的接口。1.1.2操作系统的概念操作系统定义的含义•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、友好的使用操作的平台1.1.3操作系统的功能•1.用户和用户程序与计算机之间的接口•2.资源管理处理器管理存储管理文件管理设备管理•3.控制和协调程序的运行1.1.3操作系统的功能用户接口管理目标:提供一个友好的用户访问操作系统的接口。操作系统向上提供两种接口系统命令:供用户用于组织和控制自己的作业运行。命令行、菜单式编程接口:供用户程序和系统程序调用操作系统功能。系统调用和高级语言库函数通过这些命令和调用,向OS提出申请,由OS调用内部功能来完成1.1.3操作系统的功能处理机管理完成处理机资源的分配、调度和回收等功能。处理机调度的单位可为进程或线程。由于处理机调度策略不同,出现不同类型的操作系统,如批处理系统、分时系统、实时系统1.1.3操作系统的功能存储管理管理目标:提高利用率、方便用户使用、提供足够的存储空间、方便进程并发运行。内存的分配、保护和扩充。存储器分配与回收地址映射(变换):逻辑地址到内存物理地址映射存储保护:保证进程间互不干扰、相互保密内存扩充(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1.1.3操作系统的功能文件管理管理目标:解决软件资源的存储、共享、保密和保护文件存储空间管理:解决如何存放信息,以提高空间利用率和读写性能目录管理:解决信息检索问题。文件的属性(如文件名)、单一副本赋予多文件名文件的读写管理和存取控制:解决信息安全问题。系统设口令“哪个用户”、用户分类“哪个用户组”、文件权限“针对用户或用户组的读写权”1.1.3操作系统的功能设备管理管理目标: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(deviceindependence):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1.1.4操作系