《操作系统原理》 第一章 导论

操作系统课程讲义《操作系统原理》第一章导论主讲教师：史广顺[e-mail]@imi.nankai.edu.cn操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处2内容提要教学内容与课程建设目标实施过程与学习方式方法操作系统基本概念介绍基础知识补充与软工规范内容提要操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处3教学模式探讨只讲授原理，辅以少量例子不涉及完整的OS实例分析和动手实践入门级学习，不适合重点大学计算机专业讲授原理，辅以完整的操作系统实习Unix实例、Linux实例、Windows实例学习学习工作量大、但是学习效果好本门课程的教学模式原理讲授与实践（30％），真实OS案例分析（30％），动手实践（40％）比较辛苦、但是比较满足的学习过程课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处4教学目的奠定计算机专业知识基础的目标了解操作系统概念和结构掌握操作系统相关算法和技术提升计算机专业动手能力的目标熟悉操作系统的设计、使用、管理方法综合程序设计、数据结构、编译原理、计算机原理等知识奠定长远专业发展的目标塑造创造性思维、建立完整知识体系结构开拓专业性视野、明确未来专业发展方向课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处5教学用书核心教材《现代操作系统》，机械工业出版社，Tanenbaum著，中译本参考书目《操作系统：设计与实现》，电子工业出版社，中译本《操作系统－内核与设计原理》，电子工业出版社，WilliamStallings著，英文原版《Windows操作系统原理》，机械工业出版社，陈向群著课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处6其他教学用书操作系统教程王素华人民邮电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计算机操作系统教程周长林左万历高等教育出版社操作系统基础屠立德屠祁清华大学出版社操作系统教程孟庆昌西安电子科大出版社计算机操作系统汤子瀛等西安电子科大出版社操作系统原理DOS篇张昆苍清华大学出版社操作系统教程孙钟秀主编高等教育出版社操作系统原理技术与编程蒋静徐志伟机械工业出版社OperatingSystemConceptAbrahanSilberschatz,etcAppliedOperatingSystemConceptAbrahanSilberschatz,etc课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处7国内外OS教材使用情况调查范围2005年7月，美、欧、亚、大洋州及中国的共计35所大学教材使用情况一览《OperatingSystemConcept》，27家《MordenOperatingSystem》，15家《操作系统：设计与实现》，8家《操作系统：内核与设计原理》，19家课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处8课程建设目标逃脱应试教育，投奔素质教育清晰完整的体验OS的神奇深刻准确的把握IT的方向培养良好的案例学习方法僵化死板的记忆——没有前途照猫画虎的实践——成功之路锻炼规范的软件工程能力只懂得思想和方法——纸上谈兵文档、代码、调试——学以致用课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处9内容提要教学内容与课程建设目标实施过程与学习方式方法操作系统基本概念介绍基础知识补充与软工规范内容提要操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处10Windows2K/XP结构图课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处11Minux系统结构图磁盘任务终端任务时钟任务系统任务以太网任务……内存管理器文件系统网络服务器……Init进程用户进程用户进程用户进程用户进程……第一层第二层第三层第四层I/O任务服务器进程用户进程系统核心进程管理课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处12OS原理讲授内容分布操作系统发展综述与硬件相关环境（1.5周）了解OS的演变历程，掌握完整的知识脉络了解OS与软件和硬件的关系，树立正确的理念进程管理（3周）进程的概念进程的管理与调度进程间的通信——共享与互斥I/O设备的管理（1.5周）设备控制器与DMA：硬件原理I/O设备管理软件的作用与设计方法资源死锁问题的检测、预防、避免、恢复课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处13OS原理讲授内容分布内存管理（2.5周）内存管理方式的变迁——虚拟存储各种虚拟存储方法的实现与管理文件系统（2.5周）文件、目录等基本概念文件系统的安全与保护机制磁盘空间管理课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处14OS案例分析内容分布软工基础培训与案例分析内容介绍（1周）塑造良好的软件工程规范，提高程序设计、阅读、编写能力了解Unix、Minux、Linux、Windows等OS案例的基本内容操作系统核心算法案例分析（3周）进程管理的案例分析（1周）内存管理的案例分析（1周）文件系统的案例分析（1周）操作系统外围环境案例分析（3周）设备管理的案例分析（1周）OS操作与管理的案例分析（1周）学生实践与展示（1周）课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处15课程考察与考试课堂作业随原理讲授课程随机进行上机实习完成3－4个真实上机实践作业课堂考试2－3次随机的课堂测验（代替点名）成绩加分课堂提问与讨论、小论文编写成绩分布平时作业（10％）＋课堂考试（10％）＋上机实习（40％）＋成绩加分（10％）＋期末考试（30％）课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处162003－2004学年最终成绩90－100分8人，最高分92分80－90分20人70－80分36人60－70分20人60分以下2人课程导论成绩分布图（86人）8203620290分以上80－90分70－80分60－70分60分以下操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处172004－2005学年最终成绩90－100分18人，最高分100分80－90分30人70－80分48人60－70分42人60分以下5人课程导论成绩分布图(143人）18304842590分以上80－90分70－80分60－70分60分以下操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处18学习方式与方法学习理念孔子《大学》：格物而知至，……学习方法荀子《劝学》：假舆马者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而绝江河；君子生非异也，善假于物也学习技巧王符《赞学》：工欲善其事，必先利其器；士欲宣其义，必先读其书课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处19学习方式与方法比较学习法不同设计思想与实现方法之间的差别瀑布式跟踪学习法顺藤摸瓜、追本求源实践式学习法脑过千遍不如手过一遍，坐着想不如动手实践课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处20内容提要教学内容与课程建设目标实施过程与学习方式方法操作系统基本概念介绍基础知识补充与软工规范内容提要操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处21软件的基本概念终端用户应用软件系统软件计算机硬件终端用户1.计算机的最终使用者2.应用软件的服务对象应用软件1.创建、处理、分析信息2.为终端用户提供服务系统软件1.实现应用软件与计算机硬件的相互通信2.管理计算机硬件的各种资源计算机硬件1.各种计算机硬件设备2.负责接受输入、处理数据、提供输出课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处22操作系统的作用使用者台式PC笔记本电脑大型机手持式计算机计算机硬件设备？如何使用？应用软件操作系统系统服务系统调用底层硬件控制用户输入处理结果课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处23操作系统的作用课程导论OS硬件硬件抽象，屏蔽底层硬件差异应用集成，提供通用方法工具高级管理，维护环境稳定安全操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处24操作系统的作用课程导论最专业的底层设计人员绝大多数从业人员操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处25操作系统发展历程简介操作系统出现与发展的本质目的充分利用硬件，提供更好的服务基本的硬件发展历程大型机时代——PC机时代——后PC时代操作系统的发展历史阶段共分为五个阶段课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处26石器时代：奇迹和灾难并存时代环境：硬件昂贵、人工便宜大型机时代：1948－1970年主要特点：极其复杂，缺少人机交互控制台：一次允许一个用户使用批处理：装入程序——运行——打印输出数据通道与中断：I/O与计算重叠多道程序设计：存储保护技术的出现重大失败：OS与计算机软件设计的危机MULTICS系统：1963年开始研发，拖延至1969年发布IBMOS/360系统：发布时就带着已知的1000多个Bug课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处27早期的批处理系统课程导论卡片早期批处理系统IBM1401IBM7094IBM1401输入磁带磁带机卡片阅读机输出磁带打印机操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处28分时操作：充分利用硬件资源课程导论主机终端操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处29大型机OS：恐怖的软件怪兽课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处30工业时代：新纪元的开始时代环境：硬件便宜、人工昂贵提倡人机交互与服务：1970－1985年主要特点：加强人机交互，保证系统性能分时交互概念：虚拟和分布的概念出现用户使用体验：提供更强大的用户操作能力系统性能危机：如何保证稳定的系统性能甜蜜岁月：Unix、Minux、Linux的起源Unix系统：贝尔实验室，游戏迷在DECPDP-7上的杰作KenThompson,DennisRitchie：1983图灵奖，1999美国国家技术金奖课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处31现代OS基础：玩出来的精彩课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处32UNIX家族：比超女还火爆课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处33摩登时代：IT产业的黄金岁月时代环境：硬件便宜、人工非常昂贵PC与个人计算时代：1981－现在主要特点：传统概念的重用与回归软件怪兽的恐怖记忆：OS是极为复杂的例程库Unix的美好时光：回归简单、专业的系统结构个人计算的必然需求：GUI界面、回归复杂的OS底层本质特点：最大限度满足每个人的要求科学发展的必然：树型知识体系的延伸个人PC的OS设计：强调友好操作、傻瓜式服务分布与共享：网络应用引发C/S、B/S、网格计算革命广泛的领域应用：数据库、网络传输、智能信息处理课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处34梦想时代：超越有限、飞向无限时代环境：移动计算、无线计算、嵌入式计算后PC时代：1995－现在主要特点：小型、移动、便捷、有限能力移动计算的新潮：PDA、智能手机、高性能笔记本电脑工业智能化的趋势：形形色色的嵌入式系统科技对世界的概念：超小型计算工具（安全、国防…）科技缔造文明：没有想不到，只有做不到智能化的生活环境：集顶盒、无线通信网络…更先进的生产工具：机器人技术的蓬勃发展更无限的发展空间：信息时代的终极魅力课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处35嵌入式系统的应用课程导论智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设备印刷机复印机互联网服务器电话交换设备操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处36内容提要教学内容与课程建设目标实施过程与学习方式方法操作系统基本概念介绍基础知识补充与软工规范内容提要操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处37编程基本功问题1X=1;(X++)+(++X)=?答案：4课程导论操作系统课程讲义版权所有，转载请注明出处38编程基本功问题2unsignedshortusTmp;for(usTmp=10000;usTmp=0;usTmp--){……}课程导论操作系