南京大学：《操作系统》课程教学资源（PPT课件）第一章 操作系统概论

算机操作系统原理和设计 南京大学计算机科学与技术系 2001年7月

计算机操作系统原理和设计 南京大学计算机科学与技术系 2001年7月 >

chi 操作系统概论 *1.1操作系统的定义 *11.1操作系统的定义和目标 *操作系统( Operating System)是管理硬件资源、控制 程序执行,改善人机界面,合理组织计算机工作流程 和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软 件。它可被看作是用户和计算机硬件之间的一种接口, 是现代计算机系统不可分割的重要组成部分

ch1 操作系统概论 1.1 操作系统的定义 1.1.1 操作系统的定义和目标  操作系统（Operating System）是管理硬件资源、控制 程序执行，改善人机界面，合理组织计算机工作流程 和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软 件。它可被看作是用户和计算机硬件之间的一种接口， 是现代计算机系统不可分割的重要组成部分

用户1 用户2 「用户3 用户4 用户n 财务系统航空订票上网浏览电子商务 科学计算 (应用程序) 编译程序 匚编程序 编辑程序 数据库 (系统程序) 操作系统 计算机 硬件 图1-1计算机系统的层次结构

用户1 用户2 用户3 用户4 用户n 财务系统 航空订票 上网浏览 电子商务 科学计算 （应用程序） 编译程序 汇编程序 编辑程序 数据库 （系统程序） 操作系统 计算机 硬件 … … … 图1-1 计算机系统的层次结构

硬件层 操作系统层 语言处理层 应用层 练上所述,现代计算机的用户通过应用程序 与计算机交互来解决他的应用问题。通常, 应用程序用程序设计语言来表达,而不是直 接用机器语言来开发。应用程序运行时,除 依赖于语言处理程序的支持外,更多地依赖 于操作系统提供的各种各样的功能和服务

硬件层 操作系统层 语言处理层 应用层 > 综上所述，现代计算机的用户通过应用程序 与计算机交互来解决他的应用问题。通常， 应用程序用程序设计语言来表达，而不是直 接用机器语言来开发。应用程序运行时，除 依赖于语言处理程序的支持外，更多地依赖 于操作系统提供的各种各样的功能和服务

郭算机系统中配置操作系统的主要目标可归结为: 方便用户使用OS应该使计算机系统使用起来十分方便 扩大杌器功能θS应该能改造硬件设葹,扩充札器功能 管理系统资源OS应该管理好系统中的所有硬件软件资源。 提高系统效率OS应该使计算机系统的资源得到充分利用, 使计算机系统的效率非常高 构筑开放环境OS应该构筑出一个开放环境,主要是指: 遵循有关国际标准;支持体系结构的可伸缩性和可扩展性 支持应用程序在不同平台上的可移植性和可互操作性

• 计算机系统中配置操作系统的主要目标可归结为： • 方便用户使用O S应该使计算机系统使用起来十分方便。 • 扩大机器功能O S应该能改造硬件设施，扩充机器功能。 • 管理系统资源 O S应该管理好系统中的所有硬件软件资源。 • 提高系统效率 O S应该使计算机系统的资源得到充分利用， 使计算机系统的效率非常高。 • 构筑开放环境O S应该构筑出一个开放环境，主要是指： 遵循有关国际标准；支持体系结构的可伸缩性和可扩展性； 支持应用程序在不同平台上的可移植性和可互操作性

下12作系统的作用 *112.1OS作为用户与计算机硬件之间的 接口 > *1.12.2OS作为计算机系统的资源管理者 *1.1.2.3OS作为虚拟计算机

1.1.2 操作系统的作用 1.1.2.1 OS作为用户与计算机硬件之间的 接口 > 1.1.2.2 OS作为计算机系统的资源管理者 > 1.1.2.3 OS作为虚拟计算机 >

13作系统的主要特性 本1131第一个特性-并发性 *并发性( Concurrence)是指两个或两 个以上的活动在同一时间间隔内发生 *发挥并发性能够消除计算机系统中部件 和部件之间的相互等待,有效地改善了 系统资源的利用率,改进了系统的吞吐 率,提高了系统效率

1.1.3 操作系统的主要特性 1.1.3.1 第一个特性--并发性 并发性（Concurrence）是指两个或两 个以上的活动在同一时间间隔内发生 发挥并发性能够消除计算机系统中部件 和部件之间的相互等待，有效地改善了 系统资源的利用率，改进了系统的吞吐 率，提高了系统效率

*多个O设备同时在IO;设备O和CPU 计算同时进行;内存中同时有多个作业 被启动交替、穿插地执行,这些都是并 发性活动的树子。发挥并发性能够消條除 计算机系统中部件和部件之间的相互等 待,有效地改善了系统资源的利用率 改进了系统的吞吐率,提高了系统效率。 例如,一个程序等待ⅣO完成时,就出让 CPU,而调度另一个程序运行,在程序 等待IO时,CPU便不会空闲,这就是采 用了并发技术

多个I/O设备同时在I/O；设备I/O和CPU 计算同时进行；内存中同时有多个作业 被启动交替、穿插地执行，这些都是并 发性活动的例子。发挥并发性能够消除 计算机系统中部件和部件之间的相互等 待，有效地改善了系统资源的利用率， 改进了系统的吞吐率，提高了系统效率。 例如，一个程序等待I/O完成时，就出让 CPU，而调度另一个程序运行，在程序 等待I/O时，CPU便不会空闲，这就是采 用了并发技术

但由此引发了一系列的问题,使系统变得复 杂化 如何从一个活动切换到另一个活动? *怎样将各个活动隔离开来,使之互不干扰, 免遭对方破坏?怎样让多个活动协作完成任 务 *怎样协调多个活动对资源的竞争?如何保证 每个活动的资源不被其它进程侵犯 *多个活动共享文件数据时,如何保证数据的 致性? 为了更好的解决上述问题,操作系统中很早 就引入了一个重要的概念-进程,由于进程 能清淅刻划操作系统中的并发性,实现并发 活动的执行,因而它已成为现代操作系统的 一个重要基础

但由此引发了一系列的问题，使系统变得复 杂化 如何从一个活动切换到另一个活动？ 怎样将各个活动隔离开来，使之互不干扰， 免遭对方破坏？怎样让多个活动协作完成任 务？ 怎样协调多个活动对资源的竞争？如何保证 每个活动的资源不被其它进程侵犯? 多个活动共享文件数据时，如何保证数据的 一致性？ 为了更好的解决上述问题，操作系统中很早 就引入了一个重要的概念--进程，由于进程 能清淅刻划操作系统中的并发性，实现并发 活动的执行，因而它已成为现代操作系统的 一个重要基础

*采用并发技术的系统又称为多任务系统 Multitasking),计算机系统中,并发的 实质是一个物理CPU也可以多个物理 CPU)在若干道程序之间多路复用,这 样就可以实现程序之间的并发,以及 CPU与O设备、IO设备与ⅠO设备之间 的并行,并发性是对有限物理资源强制 行使多用户共享以提高效率 结论:实现并发技术的关键之一是如何对 系统内的多个活动(进程)进行切换的技 术

采用并发技术的系统又称为多任务系统 (Multitasking)，计算机系统中，并发的 实质是一个物理CPU(也可以多个物理 CPU) 在若干道程序之间多路复用，这 样就可以实现程序之间的并发，以及 CPU与I/O设备、I/O设备与I/O设备之间 的并行，并发性是对有限物理资源强制 行使多用户共享以提高效率。 结论：实现并发技术的关键之一是如何对 系统内的多个活动(进程)进行切换的技 术