《操作系统引言》PPT课件.ppt

,操作系统,主讲 陈莉君,学习要求： 按时上课，认真听讲,必须记笔记 阅读参考书 思考，讨论，提问,成绩评定： 作业 15% 上机 15% 期末考试 70%,课程形式: 讲课, 习题课, 作业及上机,操作系统引言, 教材 计算机操作系统 汤子赢,参考教材 现代操作系统 Andrew S. Taenbaum 机械工业出版社 计算机的心智 操作系统之哲学原理 邹恒明 机械 Linux 相关书籍 Linux编程实战 童永清译 人民邮电出版社 Linux 内核书 Linux 内核设计与实现,教师只指出要点 要通过自学、研读参考书掌握内容,记笔记相当重要 不能只通过Powerpoint来复习课程，在学期中途，随时抽查笔记。,善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案,学习方式,打开计算机，首先跳入眼帘的是什么？ 要拷贝一个文件，具体的拷贝操作是谁完成的？ 你需要知道文件存放在何处吗？ 柱面、磁道、扇区描述什么？ 数据的搬动过程怎样进行 繁琐留给自己，简单留给用户 操作系统穿上华丽的外衣图形界面 操作系统穿上朴素的外衣字符界面,认识操作系统从使用者的角度看,拷贝命令的C语言实现片断,inf=open(“/floppy/TEST”,O_RDONLY,0); out=open(“/mydir/test”,O_WRONLY,0600); do l=read(inf,buf,4096); write(outf,buf,l); while(l); close(outf); close(inf);,认识操作系统从程序开发者的角度看,认识操作系统从所处位置看,操作系统是其它所有用户程序运行的基础。,#include main() printf(“ Hello worldn”) ,用户告诉操作系统执行test程序 操作系统通过文件名找到该程序 检查其类型,检查程序首部，找出代码和数据存放的地址 文件系统找到第一个磁盘块 操作系统建立程序的执行环境 操作系统把程序从磁盘装入内存，并跳到程序开始处执行,该程序的执行过程简述如下:,操作系统检查字符串的位置是否正确 操作系统找到字符串被送往的设备 操作系统将字符串送往输出设备窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素 窗口系统将像素写入存储映像区 视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器（重画屏幕） 显示器发射电子束。你在屏幕上看到Hello world。,从中看到什么,认识操作系统从程序执行看,从操作系统设计者的角度看 操作系统的设计目标是什么？ 尽可能地方便用户使用计算机 让各种软件资源和硬件资源高效而协调地运转起来。 计算机的硬件资源和软件资源各指什么？ 假设在一台计算机上有三道程序同时运行，并试图在一台打印机上输出运算结果，必须考虑哪些问题 ? 从操作系统设计者的角度考虑，一个操作系统必须包含以下几部分 操作系统接口 CPU管理 内存管理 设备管理 文件管理,认识操作系统从设计者角度看,操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计算机系统能高效、顺畅地运行。,认识操作系统定义,专业微观层面 计算机领域,综合宏观层面 技术、经济、政治、,二. 为什么学习操作系统?,1. 综合宏观层面（技术、经济、政治、）,赞成学习操作系统的理由: 需要总体上掌握系统设计 操作系统包括了所有软件设计/实现问题 资源共享/管理, 安全和身份验证 灵活性, 健壮性, 友好界面设计,关于学习操作系统的争议: 世界上只需要很少的操作系统设计/实现者 Windows 的天下, 垄断不易改变,设计操作系统 或者 修改现有的系统 存在人们意识不到的大量“操作系统” 嵌入式系统(Embedded OS） 加深对使用的OS的理解，有利于深入编程 用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道 编程时借鉴操作系统的设计思想和算法 操作系统中的许多概念和技巧可推广 到其他领域 选择购买操作系统 我们并不总使用微软Windows,Intel-CPU, 微软Windows的安全问题 “后门“ 信息安全问题 国家信息体系的安全 政治、经济与国防的信息安全 高新技术武器的基础核心 没有自主版权的操作系统，将受制于人 安全，安全，安全！ 操作系统的安全是一切信息安全的基础,现状: WINDOWS系列, UNIX系列, 其他产品 计算机世界必然是 一个多元化、多层次、多品种的世界 各种不同的新平台和子平台层出不穷 后PC时代 PC机无处不在计算机与其它设备的结合 PC机无形化 信息家电,对嵌入式系统的需要 Embedded OS,对高性能计算系统的需要 机群操作系统，全球操作系统,对Mobile Computing(可移动计算)的需要 无线手机，机顶盒,个人数字助理等,2.专业微观层面（计算机领域） 涉及到计算机科学的很多领域 软件设计 计算机体系结构/硬件 程序设计语言 数据结构 算法 网络,抽象 操作系统具有一种魔力（巫术） 提供了无限的CPUs 无限的内存 单一全球计算力能等等,大型、复杂系统的系统设计 功能 繁多，关系复杂 效率与方便 硬件 与 软件 折衷权衡 (Trade-Off) 操作系统是目前最复杂的软件成分,操作系统的目标是提高资源利用率、方便用户。它应能够高效地控制和管理计算机硬件和软件资源、公平合理地对各类作业进行调度、使各用户能够灵活方便有效地使用计算机。必须有良好的开放性和可扩充性。,三. 操作系统的目标,应用程序 - 虚机器界面 操作系统 - 物理机器界面 硬件 假如没有操作系统？怎样将目标代码送给硬件？怎样输出打印结果？ 人们将穿孔输入程序，手工操作拨动开关控制计算机，从二极发光管读答案,四. 操作系统的作用,五、操作系统做什么？ （1）程序的执行 负责启动每个程序,以及结束程序的工作 （2）完成与硬件有关的工作 （3）完成与应用无关(不随具体应用变)的工作 易于使用，统一的基本服务 （4）计算机系统的效率与安全问题,1. 与硬件相关： 实现对存储器物理地址的访问，对设备接口寄存器和设备接口缓冲区的读写等 实现该工作的过程代码和硬件因素密切相关， 即需要设置与测试、使用物理地址、设备 接口寄存器等等 硬件相关必然复杂繁琐、代码量大 硬件相关的工作，其实现代码不通用,由于操作系统承担了上述工作，在其之上的各类程序就没有必要直接同硬件打交道了。硬件改变时，操作系统相应变化即可，其他的程序不用作出改变 硬件相关还表现在有关硬件状态的变化必定带来对应代码的变化,2. 与应用无关： 是指这些工作是任何一个程序都需要的、最基本的工作。 它们具有共性，工作过程相同。 与具体应用无直接关系，即与用户所关心的应用目标无直接关系。,大型与小型OS: 100k至数百万行源码 100-1000人-年的工作量 嵌入式OS: 内核小到几十k至几百k 研制开发工作量，几个到几十个人年,六.当前操作系统的特征,复杂: 异步性 体现硬件特征 满足不同用户的相互冲突的需求 性能很重要 难于理解: 系统较构建者命短 太复杂，无法整体调试 行为难以预测，通过猜测进行微调 经常是不可靠的,个人计算： 计算机很便宜，将来它会更便宜 人人都会拥有一台计算机，甚至多台 分布式，机群系统： 通信网络和Internet 允许不同的机器，方便地共享资源,注重高可靠 高安全,注重移动计算、 注重嵌入式计算 应用广泛 (3A) Any where Any time Any person,中国需要操作系统研制人员 招聘广告的变化 （电信、移动计算、信息家电）,学习核心技术并能在其他地方应用之 问题： 您会有机会去设计新型操作系统的吗?,本课程总目标：,课后思考题 1. 谈谈你对操作系统的认识 2. 你对学习操作系统课程有什么样的希望和要求？你打算怎样来学习这门课？ P33 1，2 3. 借阅Linux方面的基础参考书（建议Linux编程实战一书）。熟悉vim+gcc+gdb+make 胖兔子的博客：,2使学生深入到操作系统内部，理解并掌握操作系统的基本原理、设计方法和实现技术。,3使学生了解操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想。,1使学生对操作系统的基本概念、基本结构及运行环境有较深入的认识。,4通过有代表性的、典型的操作系统实例。 培养学生分析问题、解决问题的基本能力， 为在相关领域开展工作打下坚实的基础。,课程基本目的,