操作系统的基本概念

操作系统OperatingSystem操作系统原理徐胜超软件教研室1-2操作系统OperatingSystem教师简介•数据结构(软件)•网页制作与编程(软件/网管)•通信增值业务开发(软件)•专业英语(软件/网管)•网站建设实训(软件/网管)•网页设计与制作,VB程序设计(05-08级选修)1-3操作系统OperatingSystem课程介绍•72学时,52学时讲课,14学时实验,6学时复习考试•每周4学时•讲解计算机中最重要的系统软件的基本术语,基本原理•按功能进行讲解(作业管理,进程管理,内存管理,设备管理,文件管理)•计算机专业的核心课程，为学生遇到专业问题提供答案•用基本原理来解释当前的一些新技术,新产品,新设备1-4操作系统OperatingSystem课程进度表I•第一周:基本术语,形成与发展,案例分析,网络操作系统•第二周:作业管理,系统调用实验•第三周:交互型作业,程序与进程1•第四周:程序与进程2,进程并发执行实验•第五周:互斥与同步1,互斥与同步2•第六周:互斥和同步(P、V操作)实验,死锁和饿死1-5操作系统OperatingSystem课程进度表II•第七周:处理机调度1,处理机调度2•第八周:处理机调度3,处理机调度4•第九周:实验4进程调度实验,内存管理1•第十周:内存管理2,期中考试•第十一周:内存管理3,内存管理4•第十二周:文件系统1,文件系统21-6操作系统OperatingSystem课程进度表III•第十三周:文件操作实验,设备管理1•第十四周:设备管理2,设备管理3•第十五周:实验6设备驱动程序实验,进程通信•第十六周:实验7Linux系统支持的消息通信机制、共享存储区机制•第十七周:分布式处理1,分布式处理2•第十八周:权限,安全第十九周复习,第二十周考试1-7操作系统OperatingSystem课程的考核方式•形成性考核60%•学习表现(到课率,学习态度)10%•平时作业(回答问题,作业情况)10%•阶段性考核,期中考试20%•实践性考核,实验考核20%•终结性考核闭卷40%1-8操作系统OperatingSystem关于教材的说明•难度适中•重难点比较清晰（了解，理解，掌握等字眼）,重要术语的提取•课后有习题1-9操作系统OperatingSystem联系方式•电子邮件:[e-mail]•联系电话:[phone]ext858213826408837•联系地址:综合大楼517•网站:操作系统OperatingSystem教学要求•本章目的：–了解计算机操作系统是什么，能有什么用途，如何区分操作系统的优劣。•教学目标：–操作系统的定义及其在计算机系统中的地位；操作系统的功能；操作系统的主要性能指标。•重点与难点：–操作系统的定义；操作系统的功能；操作系统的性能指标。•专业术语：–操作系统、可靠性、可用性、吞吐量、系统响应时间、系统资源利用率、可移植性、并发、并行。1-11操作系统OperatingSystemAgenda•1.操作系统的基本概念1.1定义1.2操作系统在计算机系统中的地位1.3操作系统的功能1.4操作系统的主要性能指标1.5操作系统的特性1-12操作系统OperatingSystem1.1操作系统的定义•计算机操作系统计算机系统中的一个重要系统软件。它管理和控制所有的计算机资源（软、硬件），合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便并且已于扩展的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。操作系统的基本概念1-13操作系统OperatingSystem1.2操作系统在计算机系统中的地位•操作系统为系统软件。但它是最基本的系统软件，其它系统软件需要其支持，并受其管理和控制。•人们将处理机管理、存储管理、I/O（输入输出）设备管理、文件管理、运行程序管理等基本系统程序集合成操作系统，构成一个人与计算机系统间的“接口”。这个“接口”提供一系列的系统服务，如程序开发、程序运行、访问I/O设备、控制访问文件、系统访问、错误监测和相应、资源统计等。操作系统的基本概念1-14操作系统OperatingSystem1.2操作系统在计算机系统中的地位•从用户的角度看，操作系统是计算机与用户之间的友好界面。操作系统的基本概念1-15操作系统OperatingSystem1.2操作系统在计算机系统中的地位•从操作系统对计算机系统的管理的角度看，操作系统是系统资源的管理者。它合理地组织计算机工作流程，管理和分配系统资源，使多个用户能高效地共享。•从计算机发展的角度看，操作系统还为计算机系统的扩展提供一个支撑平台。容易增加新的服务和功能，不影响原有的的服务和功能。操作系统的基本概念1-16操作系统OperatingSystem1.3操作系统的功能•作业管理（jobmanagement）–提供用户使用操作系统的方法。•进程管理（processmanagement）–如何将处理机真正合理地分配给每个任务。•存储器管理（memorymanagement）–对内存进行分配、保护和扩充•设备管理（devicesmanagement）–提供一个管理设备的良好界面操作系统的基本概念1-17操作系统OperatingSystem1.3操作系统的功能•文件管理（filemanagement）–有效地组织文件的存储和修改、高效地提供检索服务，并对文件的安全性进行保护。•网络功能（network）–按照各种网络环境的要求，依据不同层次的网络协议来实现网络功能。•信息保护和安全功能–访问控制。控制用户访问整个系统、某子系统和数据。控制进程访问系统中的各种资源和对象。–信息流控制。管理系统内部及其传送给用户的数据流–认证。根据规范提供访问和流控制机制，可实现预期的保护和安全策略。操作系统的基本概念1-18操作系统OperatingSystem1.4操作系统的主要性能指标•可靠性R(Reliability)：指系统能正常工作时间的平均值，用平均无故障时间MTBF(MeanTimeBeforeFailure)来衡量。R值越大，系统的可靠性越高。•可维修性S(Serviceability)：指平均故障修复时间MTRF(MeanTimeRepairaFailure)，从故障发生到故障修复所需的时间。S越小，可维修性越高。•可用性A(Availability)：指计算机系统的正常使用率，即系统在执行任务的任意时可能正常工作的概率。A=MTBF/(MTBF+MTRF)操作系统的特性1-19操作系统OperatingSystem1.4操作系统的主要性能指标•系统吞吐量(Thrughtput)：指系统在单位时间内所处理的信息量。•系统响应时间(ResponesTime)：系统响应时间指从给定系统输入到开始输出这一段时间间隔。•系统资源利用率：指在给定时间内，系统中的某一资源的实际使用时间所占的比例。•可维护性：系统的可维护性有以下两方面：–系统运行过程中不断排除系统设计中遗留下来的错误。–能对系统的功能作某些改进或扩充。操作系统的特性1-20操作系统OperatingSystem1.4操作系统的主要性能指标•可移植性：指把一个操作系统从一种硬件环境转移到另一种硬件环境所需要的工作量。操作系统的特性1-21操作系统OperatingSystem1.4操作系统的特性•两个容易混淆的概念：并行性和并发性。–并行性是指两个或多个事件在同一时间同时发生。–并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔发生，交替进行。在单处理机环境下，每一时间只能有一道程序在执行。操作系统的特性1-22操作系统OperatingSystem1.4操作系统的特性•共享（sharing）–资源共享是指系统中的软硬件资源不再是为某一个程序所独占，而是供多个用户共同使用。共享的方式主要有如下两种：•互斥共享：系统中的资源虽然可以供多个用户进程共享，但在某一时间内只允许一个进程访问该资源。当一个进程访问该资源时，其它进程必须等待。直到改进程释放该资源时，才允许其它进程访问该资源。•同时访问：系统中有另一类资源允许在一段时间内，由多个进程同时使用它。如磁盘、可重用的程序等。操作系统的特性1-23操作系统OperatingSystem1.4操作系统的特性•虚拟（virtual）–把物理上的实体对应为多个逻辑上的对象，多个逻辑对象通过分时使用物理实体，让每个逻辑对象感到是独立使用物理实体。虚拟可有效地提高物理设备的利用率。例如进程管理的多道程序技术把一个物理CPU虚拟为多个逻辑上的CPU。在设备管理上，利用spooling技术，把一台物理上的I/O设备虚拟成多态逻辑上的I/O设备。操作系统的特性1-24操作系统OperatingSystemTheEnd