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