第一节 什么是操作系统

• 操作系统(Operating System, OS)是一种复杂的软件系统，是不同程序代码、数据结构、数据初始化文件的集合，可执行。
• 操作系统提供计算机用户与计算机硬件之间的接口，并管理计算机软件和硬件资源。

1. 用户与硬件之间的接口
2. 资源的管理者
   • 1.处理机管理
   • 2.内存管理
   • 3.设备管理
   • 4.文件管理

背景知识

• 计算机体系结构

第二节 操作系统的发展

1. 无操作系统
   • 第一代计算机（1945~1955 年）使用电子管作为主要的电子器件，用插件板上的硬连线或穿孔卡片表示程序，没有用来存储程序的内存，无操作系统。
2. 单道批处理系统
   • 第二代计算机（1955~1965 年）使用晶体管作为主要的电子器件，开始使用磁性存储设备，内外存容量增加，计算机运算速度提高，出现了早期的单道批处理系统。
3. 多道程序系统
   • 使用集成电路芯片作为主要的电子器件。多道程序系统的目的是为了提高 CPU 的利用率。
   • 多道批处理系统 -> 分时操作系统 -> 多道程序系统
4. 微机操作系统
5. 实时操作系统
6. 批处理系统、分时系统、实时系统的特点
   • 1.单道批处理系统：（1）自动性，（2）顺序性，（3）单道性
   • 2.多道批处理系统：（1）多道性，（2）无序性，（3）调度性，（4）复杂性
   • 3.分时系统：多路性、独立性、及时性和交互性。
   • 4.实时系统：（1）多路性，（2）独立性，（3）及时性，（4）交互性，（5）可靠性
7. 操作系统产品现状
   • 1.主机操作系统
   • 2.服务器操作系统
   • 3.微机操作系统
   • 4.嵌入式操作系统

第三节 操作系统的特征

1. 并发
   • 并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
   • 并行是指多个事件同时发生。
2. 共享
   • 共享是指系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程共同使用。
   • 资源共享有两种方式，即互斥共享和同时共享。
3. 虚拟
4. 异步性

第四节 操作系统的功能

1. 内存管理
   • 1.内存分配
   • 2.内存保护
   • 3.地址映射
   • 4.内存扩充
2. 进程管理
3. 设备管理
4. 文件管理

第五节 操作系统的体系结构

1. 软件体系结构简介
   • 软件体系结构是一个复杂软件系统的高层结构，为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，包括系统元素的结构、元素间的相互关系、以及指导元素集成的模式和约束三个方面。
   • 软件体系结构是一条贯穿软件系统整个生命周期的主线，是软件设计成功的基础和关键，也是对软件大型化、复杂化趋势的一种很好的应对决策。
2. 操作系统体系结构的分析
   • 1.简单的监控程序模型
   • 2.单体结构模型
   • 3.层次结构模型
   • 4.客户/服务器模型与微内核结构
   • 5.动态可扩展结构模型

第六节 指令的执行

1. 指令周期
2. 取指令和执行指令
3. 一个实例
4. 指令的执行小结

思考与练习题

填空题

1. 单道批处理系统的内存中只能驻留道用户作业，CPU 和内存资源被用户作业独占。
2. 单道批处理系统与无操作系统的计算机系统相比而言，减少了的时间。
3. 操作系统是一组控制和管理计算机软件和硬件资源、合理地对各类作业进行调度，以及方便用户的程序集合。
4. 并发是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生。
5. 现代操作系统的特征包括并发、共享、虚拟、异步。

简答题

1. 请说明操作系统的作用和功能
2. 请说明单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统的特点及优缺点
3. 内存管理有哪些主要功能？
4. 请说明指令执行的过程。
5. 操作系统具有哪些特征？