操作系統(tǒng)-fs ch課件os class0new

第 零 章：講在課程之前的話

操作系統(tǒng)OperatingSystem房 勝InstituteofComputerScience&Engineering

ShandongUniversityofscience&TechnologySep.2015主講教師：房勝Email:辦公室：J13－306手機：大綱從名稱演變看操作系統(tǒng)從HelloWorld看操作系統(tǒng)為什么學習操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能學習方式的改變本課程的內容、方法等介紹一.從操作系統(tǒng)的名稱看操作系統(tǒng)監(jiān)控（督）程序（系統(tǒng)）（Monitor)執(zhí)行系統(tǒng)（程序）(ExecutiveSystem(program))控制系統(tǒng)（程序）(ControlSystem(program))管理程序(Supervisor,SupervisorySystem)核心程序(Kernel)操作系統(tǒng)（大陸）、作業(yè)系統(tǒng)(港澳臺)(OperatingSystem)An

operatingsystem

(OS)isacollectionofsoftwarethatmanages

computerhardware

resourcesandprovidescommonservices

for

computerprograms.Theoperatingsystemisanessentialcomponentofthe

systemsoftware

inacomputersystem.Applicationprogramsusuallyrequireanoperatingsystemtofunction.操作系統(tǒng)（英語：OperatingSystem，簡稱OS）是管理計算機硬件與軟件資源的計算機程序，同時也是計算機系統(tǒng)的內核與基石。操作系統(tǒng)需要處理如管理與配置內存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設備、操作網(wǎng)絡與管理文件系統(tǒng)等基本事務。操作系統(tǒng)也提供一個讓用戶與系統(tǒng)交互的操作界面。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機器安裝的操作系統(tǒng)可從簡單到復雜，可從手機的嵌入式系統(tǒng)到超級計算機的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng)制造者對它涵蓋范疇的定義也不盡一致，例如有些操作系統(tǒng)集成了圖形用戶界面(GUI)，而有些僅使用命令行界面(CLI)，而將GUI視為一種非必要的應用程序。管理程序－－－》為運行平臺平臺之爭：企業(yè)競爭的范圍已經(jīng)超出了市場、資本和技術，當前競爭得焦點就是平臺之爭#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){ puts("helloworld"); return0;}

二.從HelloWorld看操作系統(tǒng)Howdoesitworks？？？用戶告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行hello程序，注意此時操作系統(tǒng)還有其他程序在運行在屏幕上看到helloworld問題是：中間發(fā)生了什么？？？從HelloWorld.c生成執(zhí)行文件用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？WhathappentsalmostdependsontheOS中間發(fā)生的事情依賴于操作系統(tǒng)1.PreprocessingandCompile用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？2.Readingthehellocommandfromthekeyboard.用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？3.Loadingtheexecutablefromdiskintomainmemory用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？4.Writingtheoutputstringfrommemorytothedisplay.2:計算機如何接受指令？如何確定Hello.exe是什么？到哪兒去找它？3:找到后如何將數(shù)據(jù)、代碼讀入到內存中？如何執(zhí)行代碼？如何獲得正確的運行結果？4:如何輸出？輸出到什么地方？由誰負責輸出？用戶要求執(zhí)行hello.exe屏幕上顯示”helloworld”中間發(fā)生了什么？？？1:用戶告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行hello程序，此時操作系統(tǒng)還有其他程序在運行2:操作系統(tǒng)找到該程序，檢查其類型3:檢查程序首部,找出正文和數(shù)據(jù)的地址4:文件系統(tǒng)找到第一個磁盤塊（界面－交互方法－人機接口）（文件系統(tǒng)－－I/O系統(tǒng)－存儲系統(tǒng)）（文件系統(tǒng)－－I/O系統(tǒng)－存儲系統(tǒng)）（文件系統(tǒng)－－I/O系統(tǒng)－存儲系統(tǒng)）5:父進程需要創(chuàng)建一個新的子進程，執(zhí)行hello程序6:操作系統(tǒng)需要將執(zhí)行文件映射到進程結構進程管理模塊進程管理模塊7:操作系統(tǒng)設置CPU上下文環(huán)境，并跳到程序開始處8:進程的某些指令執(zhí)行，失敗，缺頁中斷發(fā)生9:操作系統(tǒng)分配一頁內存，并將代碼從磁盤讀入，繼續(xù)執(zhí)行10:可能會發(fā)生更多的缺頁中斷，需要讀入更多的頁面進程管理－內存管理內存管理－進程管理－調度內存管理－IO系統(tǒng)內存管理－IO系統(tǒng)11:程序執(zhí)行系統(tǒng)調用，在文件描述符中寫一字符串12:操作系統(tǒng)檢查字符串的位置是否正確內核管理－－中斷－－IO中斷－－IO13:操作系統(tǒng)找到字符串被送往的設備14:設備是一個偽終端，由一個進程控制中斷－－IO進程－－中斷－－IO15:操作系統(tǒng)將字符串送給該進程16:該進程告訴窗口系統(tǒng)它要顯示字符串17:窗口系統(tǒng)確定這是一個合法的操作，然后將字符串轉換成像素進程通信－－IO進程通信－－IO驅動程序保護模塊－IO驅動程序－硬件設備18:窗口系統(tǒng)將像素寫入存儲映像區(qū)IO驅動程序－硬件設備19:視頻硬件將像素表示轉換成一組模擬信號控制顯示器（重畫屏幕）20:顯示器發(fā)射電子素21:你在屏幕上看到helloworld硬件設備硬件設備1.OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口2.OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者3.OS用作擴充機器社會組織結構：

如果你向出入境管理局申請辦理去香港的旅游簽證-------------》拿到簽證

如果你把一個快件交給快遞公司———————————》對方收到快件

如果你到一個酒店吃飯————————————》飯菜上桌三.為什么學習操作系統(tǒng)?操作系統(tǒng)是計算機學科的“哲學”總體上掌握系統(tǒng)設計操作系統(tǒng)包括了所有軟件設計/實現(xiàn)問題 資源共享/管理 安全和身份驗證 靈活性，健壯性 友好界面設計 楊芙清院士講座----2006.10性能，性能，性能！我們并不總使用Windonws/Mac/UNIX安全，安全，安全！操作系統(tǒng)的安全是一切應用安全的基礎均碼問題

one-size-fits-all（硬件制造商、軟件生產(chǎn)商、流通領域經(jīng)銷商、用戶）PervasiveComputing，UbiquitousComputing國內操作系統(tǒng)的研制狀況中軟總公司：COSIX操作系統(tǒng),

COSIXV1．X和COSIXV2．X兩個系列;1999年3月10日中軟總公司與康柏公司簽署聯(lián)合開發(fā)64位中文UNIX操作系統(tǒng)—COSIX的合作協(xié)議1999年中國科學院軟件工程研制中心(凱思集團)與摩托羅拉半導體戰(zhàn)略聯(lián)盟：嵌入式操作系統(tǒng)Hopen（女媧計劃）2000年中科院軟件所、北大方正、康柏公司共同發(fā)布國產(chǎn)中文操作系統(tǒng)“紅旗Liunx”。。。。2014年UbuntuKylin四.操作系統(tǒng)的功能

應用程序

-----------------------<>虛機器界面

操作系統(tǒng)

-----------------------<>物理機器界面硬件操作系統(tǒng)的中心位置，牢固不可動搖操作系統(tǒng)課程的特點：實踐性強涉及面廣抽象一直在快速發(fā)展中五：學習方式的改變不得不說的話大學學習是為了什么？考研？？？一個文憑？？？。。。。。第一個問題：你將來準備做什么工作？是否從事IT行業(yè)的工作？如果你準備成為ProjectManager以上的人物，再請問各位同學第二個問題：在當今，計算機的學習如此普及、弱電專業(yè)學生如此眾多的情況下，你可以成為什么樣的人物呢？就是一個Coder？還是ProjectManager？或者小牛？甚至大牛？大學你想怎么度過？你將來準備做什么工作？你想從事計算機/IT行業(yè)嗎？你想成為本行業(yè)的牛人嗎？如果你的回答是“Yes”，那么大三這一年就是你最后、也是最重要的機會學習方式的改變從計算機整體的知識結構中認識操作系統(tǒng)從操作系統(tǒng)的整體上、各部分的聯(lián)系以及操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史來理解操作系統(tǒng)從實踐中掌握操作系統(tǒng)結合實際現(xiàn)象理解和分析操作系統(tǒng)目錄

一:Introduction引論 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史

Computer-SystemStructures計算機系統(tǒng)結構

Operating-SystemStructures操作系統(tǒng)結構二:ProcessesManagement進程管理

Process進程；Threads線程;CPUScheduling進程調度；

ProcessSynchronization進程同步；Deadlocks死鎖三:StorageManagement存儲器管理

MemoryManagement存儲器管理； VirtualMemory虛擬存儲器管理；File-SystemInterface文件系統(tǒng)接口；File-SystemImplementation文件系統(tǒng)實現(xiàn)四:I/Osystem存儲器管理I/OSystem；Mass-StorageStructure課程形式主課（雙語教學），習題課，作業(yè)課程設計：基于Linux的課程設計考試：筆試

期末考試學習要求：按時上課，認真聽講，閱讀參考教材思考，討論，提問實踐課程設計：基于Linux的課程設計對于Linux系統(tǒng)的熟悉、使用我們提供指導、執(zhí)行路線；同學們在課下完成；檢查由課堂抽查和同學相互檢查組成. 2.Linux下的編程我們提供指導、執(zhí)行路線；同學們在上機時完成完成；提交實驗報告。

3.Linux下的操作系統(tǒng)課程設計我們提供指導、執(zhí)行路線；同學們在課下和上機時完成；提交報告。

課程參考教材OperatingSystemConceptsAbrahamSilberschatzOperatingSystemsWilliamStallingsModernOperatingSystem