第1章绪论操作系统.pptx

20:52:031教材：教材：计算机操作系统教程计算机操作系统教程（第（第3版）版）清华大学清华大学编著：编著：张尧学张尧学中国工程院院士，教育部高等中国工程院院士，教育部高等教育司司长，清华大学教授、博士生导师。教育司司长，清华大学教授、博士生导师。史美林史美林清华大学教授，博士生导师。清华大学教授，博士生导师。张张高高中科院软件所工学博士学位，微软亚中科院软件所工学博士学位，微软亚洲研究院高校关系中国区经理洲研究院高校关系中国区经理。主要参考书：主要参考书：张尧学张尧学计算机操作系统教程计算机操作系统教程(第第3版版)习题解答与习题解答与实验指导实验指导清华大学出版社清华大学出版社汤子瀛汤子瀛计算机操作系统计算机操作系统西安电子科技大学西安电子科技大学20:52:0326个问题个问题什么是操作系统？什么是操作系统？为什么需要操作系统？（地位）为什么需要操作系统？（地位）为什么要学操作系统？为什么要学操作系统？这门课学什么？这门课学什么？这门课如何学？这门课如何学？操作系统如何工作？操作系统如何工作？20:52:043第第1 1章章 绪论绪论1.1 1.1 操作系统概念操作系统概念1.2 1.2 操作系统的历史操作系统的历史1.3 1.3 操作系统的基本类型操作系统的基本类型1.4 1.4 操作系统功能操作系统功能1.5 1.5 计算机硬件简介计算机硬件简介1.6 1.6 算法的描述算法的描述1.7 1.7 研究操作系统的几种观点研究操作系统的几种观点20:52:044一、一、计算机系统计算机系统：是按用户要求接收和存储信息、是按用户要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。自动进行数据处理并输出结果信息的系统。1.1 1.1 操作系统概念操作系统概念应用软件硬件硬件 裸机裸机操作系统操作系统其它系统软件图1.1 操作系统与硬件软件的关系硬件系统：由中央处理器（运算器和硬件系统：由中央处理器（运算器和控制器）、存储器、输入设备和输控制器）、存储器、输入设备和输出设备等组成。出设备等组成。软件系统：包括应用软件和系统软件。软件系统：包括应用软件和系统软件。计算机计算机系统系统20:52:045三、虚拟机虚拟机：经过操作系统提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能把裸机改造成为功能更强、使用更为方便的机器。二、裸机裸机：没有任何软件支持的计算机。它仅仅构成了计算机系统的物质基础，而实际呈现在用户面前的计算机系统是经过若干层软件改造的计算机。20:52:046四、操作系统定义操作系统定义 2、操作系统的定义操作系统的定义：是计算机系统中的一个：是计算机系统中的一个系统软件，由它管理和控制计算机系统的硬系统软件，由它管理和控制计算机系统的硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。从而在计算机与用户之间起到接口的作用。1、引入操作系统的目的：、引入操作系统的目的：（1）为用户提供良好的界面）为用户提供良好的界面（2）资源的管理者）资源的管理者（3）便于扩展新的服务和功能）便于扩展新的服务和功能 20:52:047 1.2 1.2 操作系统的历史操作系统的历史四个阶段：四个阶段：1946年年50年代末：电子管时代，年代末：电子管时代，无操作系统无操作系统60年代中期年代中期70年代中期：集成电路，年代中期：集成电路，多道程多道程序设计序设计50年代末年代末60年代中期：晶体管，年代中期：晶体管，批处理系统批处理系统70年代中期年代中期今：大（超大）规模集成电路，今：大（超大）规模集成电路，分时系统、实时系统、通用操作系统、网络操分时系统、实时系统、通用操作系统、网络操作系统。其它如嵌入式系统、分布式系统（网作系统。其它如嵌入式系统、分布式系统（网格计算、云计算）等。格计算、云计算）等。手工（手工（无无）单道批处理单道批处理（有有）多道（批多道（批处理、分时、实时）处理、分时、实时）通用通用本课程主要内容：本课程主要内容：单机（单机（CPUCPU）多道系统原理）多道系统原理20:52:0481.2.1 1.2.1 手工操作阶段手工操作阶段 1946年年50年代末：电子管时代，无操作系年代末：电子管时代，无操作系统，用户既是程序员，又是操作员。上机完全统，用户既是程序员，又是操作员。上机完全是手工操作。是手工操作。特点：（特点：（1）计算机运算速度慢）计算机运算速度慢（2）一个程序独占机器）一个程序独占机器（3）机器（）机器（CPU）等待手工操作）等待手工操作（4）机器语言、纸带或卡片）机器语言、纸带或卡片50年代后期，手工操作的漫速度与计算机年代后期，手工操作的漫速度与计算机的高速度之间的矛盾越来越突出的高速度之间的矛盾越来越突出,解决矛盾的唯解决矛盾的唯一办法是实现作业的自动过渡一办法是实现作业的自动过渡,因而出现了批处因而出现了批处理。理。20:52:0491.2.2 1.2.2 早期批处理（早期批处理（batch processingbatch processing）批处理：批处理：操作员把用户提交的作业分类，把一批中的作业编成一个作业执行序列。每一批作业将有专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。作业的组成：作业的组成：包括用户程序、数据和作业说明书（作业控制语言）。批：批：供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装而成，在处理中使用一组相同的系统软件（系统带）。20:52:0410早期批处理分为两种：早期批处理分为两种：联机批处理和脱机批处理联机批处理和脱机批处理 1 1、联机批处理、联机批处理 慢慢速速的的输输入入输输出出设设备备是是和和主主机机直直接接相相连连，在输入输出过程中在输入输出过程中CPUCPU处于等待状态。处于等待状态。主机主机输入机输入机打印机打印机监督程序监督程序系统程序系统程序用户作业用户作业磁带机磁带机20:52:0411图1.3 监督程序管理下的解题过程20:52:0412联机批处理主要优点：联机批处理主要优点：解决了作业自动转接，减解决了作业自动转接，减少了作业建立和手工操作时间。少了作业建立和手工操作时间。联联机机批批处处理理存存在在问问题题：CPU与与I/O串串行行操操作作，输输入入输输出出时时，CPU处处于于等等待待状状态态，CPUCPU的的时时间间仍仍有很大的浪费。有很大的浪费。20:52:04132 2、脱机批处理、脱机批处理 增增加加一一台台或或多多台台不不与与主主机机直直接接连连接接而而专专门门用用于于与与输输入入输输出出设设备备打打交交道道的的卫卫星星机机。主主机机与与卫星机可并行工作。卫星机可并行工作。卫卫星星机机：完完成成面面向向用用户户的的输输入入输输出出（纸纸带带或或卡卡片），中间结果暂存在磁带或磁盘上。片），中间结果暂存在磁带或磁盘上。多个手手工工手手工工图1.2 早期脱机批处理模型 20:52:0414 （1）由监督程序自动依次装入作业，不需人工）由监督程序自动依次装入作业，不需人工干预。干预。（2）用户除提交程序和数据，还需提交作业说）用户除提交程序和数据，还需提交作业说明书。明书。（3）用汇编语言编写程序，需汇编程序或编译）用汇编语言编写程序，需汇编程序或编译程序及连接装配程序。程序及连接装配程序。（4）用磁带存储作业。）用磁带存储作业。新问题：新问题：监督程序、系统程序和用户程序之间存监督程序、系统程序和用户程序之间存在着调用关系，任何一个环节出问题，整个系在着调用关系，任何一个环节出问题，整个系统都会停顿，用户程序也可能破坏系统程序，统都会停顿，用户程序也可能破坏系统程序，系统安全与保护成为最重要的问题。系统安全与保护成为最重要的问题。问题的解决：问题的解决：硬件的发展（通道和中断技术），硬件的发展（通道和中断技术），导致操作系统进入执行系统阶段。导致操作系统进入执行系统阶段。批处理特点：批处理特点：20:52:0415中断：中断：是指当主机（是指当主机（CPU）接到外部信号时，）接到外部信号时，马上停止原来工作，转去处理这一事件，处理马上停止原来工作，转去处理这一事件，处理完毕后，主机回到原来的断点继续工作。完毕后，主机回到原来的断点继续工作。执行系统：执行系统：监督程序借助于通道、中断技术和监督程序借助于通道、中断技术和输入输出在主机控制下完成批处理。这个功能输入输出在主机控制下完成批处理。这个功能增强的监督程序常驻内存，称为执行系统。增强的监督程序常驻内存，称为执行系统。通道：通道：是一种专用处理部件，它能控制一台或是一种专用处理部件，它能控制一台或多台输入输出设备工作，负责输入输出设备与多台输入输出设备工作，负责输入输出设备与主存之间的信息传输。它一旦被启动就能独立主存之间的信息传输。它一旦被启动就能独立于于CPU运行，这样可使运行，这样可使CPU和通道并行操作，和通道并行操作，而且而且CPU和多种输入输出设备也能并行操作。和多种输入输出设备也能并行操作。20:52:04161.2.3 1.2.3 多道程序系统多道程序系统 早期批处理系统是单道顺序的处理作早期批处理系统是单道顺序的处理作业，即每次只调用一个用户作业程序进业，即每次只调用一个用户作业程序进入内存并运行，称为单道运行（单道程入内存并运行，称为单道运行（单道程序系统）序系统）问题：问题：I/O量大的作业，量大的作业，CPU利用率降低，利用率降低，而计算量大的作业，而计算量大的作业，I/O设备空闲。因而设备空闲。因而计算机资源使用效率仍然不高。计算机资源使用效率仍然不高。问题的解决：问题的解决：同时装入多道程序，合理搭同时装入多道程序，合理搭配交替运行，充分利用资源，提高效率。配交替运行，充分利用资源，提高效率。图1.4 程序工作示例20:52:0518特点：特点：（1）多道：计算机内存中同时存放几道相互独）多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。立的程序。（2）宏观上并行：）宏观上并行：（3）微观上串行：）微观上串行：在批处理系统中采用多道程序设计技术，在批处理系统中采用多道程序设计技术，就形成了就形成了多道批处理系统多道批处理系统。要解决的技术问题：要解决的技术问题：（1）同步与互斥机制）同步与互斥机制（2）内存管理）内存管理（3）内存保护）内存保护20:52:05191.2.4 1.2.4 分时操作系统分时操作系统问题：问题：批处理方式交互性差，中间不需人工干预批处理方式交互性差，中间不需人工干预虽然效率高，但有时很不方便，处理出错、中虽然效率高，但有时很不方便，处理出错、中间结果等。间结果等。问题的解决：问题的解决：随着软硬件技术发展，采用分时技随着软硬件技术发展，采用分时技术。既能保证计算机效率，又能方便用户使用。术。既能保证计算机效率，又能方便用户使用。分时技术：分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给联机作业使片，按时间片轮流把处理机分配给联机作业使用。用。分时系统：分时系统：采用分时技术，用时间片轮转的方式，采用分时技术，用时间片轮转的方式，使一台计算机为多个终端用户服务。使一台计算机为多个终端用户服务。20:52:0520(1)人机交互性好：人机交互性好：在调试和运行程序时由在调试和运行程序时由用户自己操作。用户自己操作。(2)多用户同时性：多用户同时性：多个用户同时使用。多个用户同时使用。(3)用户独立性：用户独立性：对每个用户而言，好象独对每个用户而言，好象独占主机。占主机。多用户分时操作系统是当今计算机操多用户分时操作系统是当今计算机操作系统中使用最普遍的一类操作系统。作系统中使用最普遍的一类操作系统。分时系统的特点：分时系统的特点：20:52:05211.2.5 1.2.5 实时操作系统实时操作系统问题：问题：随着计算机应用领域的不断扩大，随着计算机应用领域的不断扩大，计算机用于工业过程控制、军事实时控计算机用于工业过程控制、军事实时控制，需对外部信息作出快速响应，要求制，需对外部信息作出快速响应，要求高可靠性。高可靠性。问题的解决：问题的解决：专用的各种实时处理系统，专用的各种实时处理系统，要求计算机对外来信息能以足够快的速要求计算机对外来信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许时间范度进行处理，并在被控对象允许时间范围内作出快速响应。响应时间要求在秒围内作出快速响应。响应时间要求在秒级、毫秒级甚至微秒级或更小。级、毫秒级甚至微秒级或更小。20:52:05221.2.6 1.2.6 通用操作系统通用操作系统 通用操作系统是在批处理系统、分时系统通用操作系统是在批处理系统、分时系统和实时系统基础上发展而来的，同时具备了批和实时系统基础上发展而来的，同时具备了批处理、分时、实时处理和多重处理的功能或其处理、分时、实时处理和多重处理的功能或其中两种以上的功能。中两种以上的功能。UNIX是一个通用的多用户分时交互型的操是一个通用的多用户分时交互型的操作系统，应用非常广泛，对现代操作系统有着作系统，应用非常广泛，对现代操作系统有着重大的影响。重大的影响。Windows系列是通用操作系统，主要原理也系列是通用操作系统，主要原理也是基于是基于UNIX系统，而系统，而Linux系列是从系列是从UNIX演演变而成的。变而成的。20:52:05231.2.7 1.2.7 操作系统的进一步发展操作系统的进一步发展 l l个人计算机上的操作系统（个人计算机上的操作系统（DOS）l l嵌入式操作系统嵌入式操作系统l l网络操作系统网络操作系统l l分布式操作系统分布式操作系统l l智能化操作系统智能化操作系统20:52:0524 1.3 1.3 操作系统的基本类型操作系统的基本类型操作系统的基本类型操作系统的基本类型：(1)批处理操作系统批处理操作系统(2)分时操作系统分时操作系统(3)实时操作系统实时操作系统(4)个人计算机操作系统个人计算机操作系统(5)网络操作系统网络操作系统(6)分布式操作系统分布式操作系统可从硬件平台、硬件数量、资源共享、交可从硬件平台、硬件数量、资源共享、交互与响应、通用专用、传统现代、多媒体、人互与响应、通用专用、传统现代、多媒体、人工智能等角度给操作系统分类。工智能等角度给操作系统分类。20:52:05251.3.1 1.3.1 批处理操作系统批处理操作系统 是是早早期期的的大大型型机机用用操操作作系系统统，但但现现代代操作系统大都具有批处理功能。操作系统大都具有批处理功能。图1.5 批处理系统中作业处理及状态20:52:0526主要特征主要特征：（1 1）用户脱机使用计算机。用户脱机使用计算机。（2 2）成批处理。成批处理。（3）多道程序运行。）多道程序运行。优点优点：作业之间自动调度执行，资源利用：作业之间自动调度执行，资源利用率高，吞吐量大。率高，吞吐量大。缺点：缺点：无交互性，作业周转时间长，使用无交互性，作业周转时间长，使用不方便。不方便。多道程序系统和多重处理系统的区别多道程序系统和多重处理系统的区别20:52:05271.3.2 1.3.2 分时系统分时系统 分分时时系系统统一一般般采采用用时时间间片片轮轮转转的的方方式式，使一台计算机为多个终端用户服务。使一台计算机为多个终端用户服务。主要特征主要特征：（1）交互性。）交互性。（2）多用户同时性。）多用户同时性。（3）独立性。）独立性。分时操作系统是一个联机的多用户交互分时操作系统是一个联机的多用户交互式的操作系统。式的操作系统。UNIX是最典型最流行的分是最典型最流行的分时系统。时系统。20:52:05281.3.3 1.3.3 实时系统实时系统 它它用用于于实实时时控控制制和和实实时时信信息息处处理理领领域域中中，主主要特点是提供即时响应和高可靠性。要特点是提供即时响应和高可靠性。设计实时操作系统要考虑的因素设计实时操作系统要考虑的因素：（1）实时时钟管理）实时时钟管理（2）连续的人）连续的人机对话机对话（3）过载保护）过载保护（4）高可靠性和安全性）高可靠性和安全性 1.3.41.3.4 通用操作系统通用操作系统它它是是在在批批处处理理系系统统、分分时时系系统统和和实实时时系系统统基基础础上上发发展展而而来来的的，同同时时具具备备了了批批处处理理、分分时时、实实时处理和多重处理的功能或其中两种以上的功能。时处理和多重处理的功能或其中两种以上的功能。20:52:05291.3.5 1.3.5 个人计算机上的操作系统个人计算机上的操作系统 是是一一联联机机的的交交互互式式的的单单用用户户操操作作系系统统，它它提提供供的的联联机机交交互互功功能能与与通通用用分分时时系系统统所所提提供的很相似。供的很相似。多媒体技术多媒体技术Windows系列系列Linux系统系统20:52:05301.3.6 1.3.6 网络操作系统网络操作系统 计计算算机机网网络络是是通通过过通通信信设设施施将将物物理理上上分分散散的的具具有有自自治治功功能能的的多多个个计计算算机机系系统统互互连连起起来来的的，实实现现信信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。特征特征:（1）互连的计算机系统的群体）互连的计算机系统的群体（2）既独立工作）既独立工作,又可在网络协议控制下协同工作又可在网络协议控制下协同工作（3）系统互连通过通讯设施（硬件、软件）来实现）系统互连通过通讯设施（硬件、软件）来实现（4）通通过过通通讯讯设设施施执执行行信信息息交交换换、资资源源共共享享、互互操操作和协作处理作和协作处理Novell的的NetWare、Microsoft的的WindowsNT20:52:05311.3.7 1.3.7 分布式操作系统分布式操作系统 可可定定义义为为：通通过过通通信信网网络络将将物物理理上上分分布布的的具具有有自自治治功功能能的的计计算算机机系系统统互互连连起起来来，实实现现信信息息交交换和资源共享，协作完成任务。换和资源共享，协作完成任务。分布式系统与网络系统的区别：分布式系统与网络系统的区别：（1）网网络络已已制制定定了了明明确确的的通通信信网网络络协协议议体体系系结结构构及及一一系系列列协协议议族族，而而各各种种分分布布式式系系统统并并没没有有制制定定标标准的协议。准的协议。（2）分分布布式式系系统统要要求求一一个个统统一一的的操操作作系系统统，实实现现系系统操作的统一性。统操作的统一性。（3）分布式系统具有透明性，而网络系统不具备。）分布式系统具有透明性，而网络系统不具备。（4）分布式系统的基础是网络。）分布式系统的基础是网络。（5）分分布布式式系系统统还还处处在在研研究究阶阶段段，而而网网络络已已得得到到广广泛应用。泛应用。20:52:0532 1.4 1.4 操作系统功能操作系统功能1.4.1 1.4.1 处理机管理处理机管理为为用用户户合合理理地地分分配配处处理理机机时时间间，尽尽可可能能地地使处理机处于忙状态，提高处理机的工作效率。使处理机处于忙状态，提高处理机的工作效率。1.4.2 1.4.2 存储管理存储管理实实现现对对主主存存储储器器的的管管理理，为为用用户户分分配配主主存存空空间间，保保护护主主存存中中的的程程序序和和数数据据不不被被破破坏坏，提提高高主存空间的利用率以及内存扩充。主存空间的利用率以及内存扩充。1.4.3 1.4.3 设备管理设备管理（1）通道、控制器、）通道、控制器、I/O设备的分配和管理。设备的分配和管理。（2）设备独立性。）设备独立性。20:52:05331.4.4 1.4.4 信息管理（文件管理）信息管理（文件管理）程序和数据统称为信息或文件。程序和数据统称为信息或文件。面面向向用用户户实实现现按按文文件件名名存存取取文文件件，管管理理用用户户信信息息的的存存储储、检检索索、共共享享和和保保护护，合合理理地地分分配和使用文件的存储空间。配和使用文件的存储空间。1.4.5 1.4.5 用户接口用户接口 为用户提供使用计算机方便灵活的手段。为用户提供使用计算机方便灵活的手段。程序级接口程序级接口：用户程序通过系统提供的系：用户程序通过系统提供的系统功能调用完成数据传输、文件操作等功能。统功能调用完成数据传输、文件操作等功能。作业控制级接口作业控制级接口：提供一组控制操作命：提供一组控制操作命令，用户编写作业说明书。联机和脱机量大类。令，用户编写作业说明书。联机和脱机量大类。20:52:0534 1.5 1.5 计算机硬件简介计算机硬件简介1.5.1 1.5.1 计算机的基本硬件元素计算机的基本硬件元素 四四种种：处处理理器器、存存储储器器、I/O控控制制与与总总线、线、I/O设备。设备。图1.6 计算机的基本硬件元素20:52:06351.5.2 1.5.2 与操作系统相关的几种主要寄存器与操作系统相关的几种主要寄存器 典型的用户可编程寄存器典型的用户可编程寄存器：1、数据寄存器、数据寄存器2、地址寄存器、地址寄存器3、条件码寄存器、条件码寄存器典型的控制与状态寄存器典型的控制与状态寄存器：4、程序计数器、程序计数器PC5、指令寄存器、指令寄存器IR6、程序状态字、程序状态字PSW7、中断现场保护寄存器、中断现场保护寄存器8、堆栈（过程调用）、堆栈（过程调用）20:52:06361.5.3 1.5.3 存储器的访问速度存储器的访问速度 寄寄存存器器、高高速速缓缓存存、内内存存、硬硬盘盘缓缓冲冲、硬盘、光盘、磁盘。硬盘、光盘、磁盘。图1.7 存储介质的访问速度20:52:0637多级存储层次多级存储层次速度速度高高低低容量容量低低高高位价格位价格高高低低20:52:0638 用用多级存储器多级存储器把要用的程序和数据，按其使把要用的程序和数据，按其使用的急迫程度分段调入存储容量不同、运行用的急迫程度分段调入存储容量不同、运行速度不同的存储器中，并由软硬件系统统一速度不同的存储器中，并由软硬件系统统一调度管理。调度管理。具体方案具体方案：如果使：如果使CPUCPU大部分时间访问高速缓大部分时间访问高速缓存存CACHECACHE，则速度最快；仅在从缓存中读不到，则速度最快；仅在从缓存中读不到数据时才去读主存，那么速度略慢但容量更数据时才去读主存，那么速度略慢但容量更大；当从主存中还读不到时才去成批量读虚大；当从主存中还读不到时才去成批量读虚存，结果速度很慢，但是容量极大；这样做存，结果速度很慢，但是容量极大；这样做就能很好地同时解决了对速度、容量、成本就能很好地同时解决了对速度、容量、成本三个方面的需求。三个方面的需求。20:52:06391.5.4 1.5.4 指令的执行与中断指令的执行与中断 执执行行周周期期：一一条条指指令令的的读读入入和和执执行行过过程程称称为一个执行周期为一个执行周期图1.8指令的执行周期20:52:0640图1.9 中断执行过程图1.10 中断处理时的指令执行周期20:52:07411.5.5 1.5.5 操作系统的启动操作系统的启动 加加电电后后，CPU（Intelx86为为例例）所所有有的的寄寄存存器器值值为为1，程程序序计计数数器器为为0，既既CS=FFFF、PC=0000。这这时时CPU根根 据据 CS和和 PC 的的 值值 执执 行行 FFFF0H处处 的的 指指 令令。由由 于于FFFF0H已已经经到到了了基基本本内内存存的的高高地地址址顶顶端端，所所以以，FFFF0H处处的的指指令令一一般般总总是是一一个个JMP指指令令，跳跳到到位位于于ROMBIOS中中的的特特定定位位置置，执执行行BIOS中中的的系系统统测测试试代代码码，负负责责开开机机自自检检。如如检检查查内内存存，键键盘盘等等。如如发发现现外外部部存存储储设设备备（如如启启动动磁磁盘盘），控控制制权权会会转转移移给给ROM中中的的启启动动程程序序(ROMbootstraproutine)，这这个个程程序序会会将将磁磁盘盘上上的的第第0轨轨0扇扇区区读读入入内内存存中中（bootsector），并并开开始始执执行行，他他负负责责装装载载其其他他的的系系统统程程序序，经经过过一一系系列列复复杂杂操操作作（多多次次加加载载、执执行行，完完成成初初始始化化相相关关硬硬件件和和系系统统所所需需的的数据结构）后，最后将控制权转移给操作系统。数据结构）后，最后将控制权转移给操作系统。20:52:0742 1.6 1.6 算法的描述算法的描述类类PascalPascal语言语言过程的开头和结尾过程的开头和结尾：beginend直到条件成立结束直到条件成立结束“操作操作”：Repeat操作操作Until条件条件20:52:0743条件成立，就执行条件成立，就执行“操作操作”：While条件条件do操作操作od分支（选择）：分支（选择）：if条件条件then操作操作else操作操作fi20:52:0744 1.7 1.7 研究操作系统的几种观点研究操作系统的几种观点 1.7.1 1.7.1 操作系统是计算机资源的管理者操作系统是计算机资源的管理者 操操作作系系统统就就是是指指用用来来管管理理和和控控制制计计算算机机系系统统软软硬硬资资源源的的程程序序的的集集合合，因因此此它它提提供供了了处处理理机机管管理理、存存储储管管理理、设设备备管管理理和和信信息息文文件件的的管管理理等等功功能能。对对于于每每种种资资源源的的管管理理都都可可以以从从资资源源情情况况记记录录、资资源源分分配配策策略略、资资源源分分配和资源回收等几个方面来加以讨论。配和资源回收等几个方面来加以讨论。1.7.2 1.7.2 用户界面的观点用户界面的观点 程序级和作业级两种接口程序级和作业级两种接口 1.7.3 1.7.3 进程管理观点进程管理观点 20:52:0745操作系统特征操作系统特征1 1、并发性（、并发性（ConcurrenceConcurrence）并行性：在同一时刻同时发生并行性：在同一时刻同时发生并发性：宏观上在同一时间段内同时运并发性：宏观上在同一时间段内同时运行行CPUCPU与各个与各个I/OI/O设备之间的并行设备之间的并行各应用程序各应用程序“进程进程”之间的并发之间的并发20:52:07462 2、共享性（、共享性（SharpingSharping）互斥共享方式互斥共享方式:（1 1）互斥就是排他性；）互斥就是排他性；（2 2）临界资源（独占资源）：在一段时）临界资源（独占资源）：在一段时间内只允许一个进程访问的资源。间内只允许一个进程访问的资源。同时访问方式同时访问方式:（1 1）宏观上）宏观上“同时同时”，微观上，微观上“轮流轮流”（交替访问）；（交替访问）；（2 2）处理机、内存、磁盘。）处理机、内存、磁盘。20:52:07473 3、虚拟性（、虚拟性（VirtualVirtual）虚拟：是指通过某种技术把一个物理设备虚拟：是指通过某种技术把一个物理设备实体变为若干个逻辑上的对应物。实体变为若干个逻辑上的对应物。虚拟对象类型：虚拟对象类型：虚拟机：分时系统虚拟机：分时系统虚拟内存：虚存管理技术虚拟内存：虚存管理技术虚拟设备：虚拟设备：SPOOLingSPOOLing技术技术虚拟信道：分时复用、分频复用虚拟信道：分时复用、分频复用20:52:07484 4、异步性（、异步性（AsynchronismAsynchronism）异步性：进程是以人们不可预知的速度向异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进的，但结果要保证是固定的。前推进的，但结果要保证是固定的。导致的原因：导致的原因：(1)(1)多道环境的复杂性多道环境的复杂性 (2)(2)进程的动态性进程的动态性 (3)(3)每个进程的运行过程是不可预测每个进程的运行过程是不可预测的的