操作系统课（操作系统课程主要学什么）



本课程涉及的主要方面

• 基本概念及原理
• 操作系统介绍
• 中断及系统调用
• 内存管理
• 进程及线程
• 调度
• 同步
• 文件系统
• I/O子系统

什么是操作系统

我们很难对操作系统下一个完整，精确的定义，但是我们可以通过分析操作系统的在计算机工作时起的作用，来认识操作系统究竟是什么?

1. 从用户角度上，操作系统是一个控制软件

2. 操作系统管理应用程序，为应用程序提供服务

3. 操作系统管理内设，分配资源

4. 在计算机层次结构中，位于硬件之上，应用程序之下

操作系统管理的四大硬件资源

1. cpu——进程管理

2. 内存——物理内存管理和虚拟内存管理

3. 磁盘——文件系统

4. 底层硬件——中断处理与设计驱动

操作系统的四大特征

1. 并发：计算机系统可以同时运行多个运行的程序

2. 共享: "同时访问"资源，互斥共享

3. 虚拟: 利用多道程序设计技术，让每个用户都觉得有一个计算机专门为他服务

4. 异步: 程序的执行不是一贯到底，而是走走停停，向前推进的速度不可预知;但只要运行环境相同，OS需要保证程序运行的结果也要相同

为什么要学习操作系统

操作系统是一门综合课程，结合许多不同的课程，在学习操作系统的过程中，可以提升综合能力；学习操作系统很酷，很有用，很有挑战；学习操作系统能更好地理解计算机结构。

操作系统顶级会议

1. sosp

2. USENIX

操作系统难在哪里？

• 代码量大，Windows XP有4500万行
• 操作系统管理并发
• 操作系统管理原始硬件
• 操作体统必须是高效的
• 操作系统必须比用户程序拥有更高的稳定性

学习操作系统的关注点

• 滞后性:很多课本上的知识有老化性
• 权衡性:操作系统需要权衡空间与时间,性能和可预测性,公平和性能

操作系统和硬件

硬件方面，操作系统需要良好的硬件管理，合理的资源分配，例如，硬盘速度跟CPU、内存相差很多，操作系统需要协调处理。

学习方法

不仅仅是背概念和原理，还要coding

操作系统实例：

• UNIX BSD家族
• Linux家族
• Windows家族

操作系统历史

• 单用户阶段:早期计算机使用纸带传输程序和数据操作系统只起到加载作用
• 批处理阶段: 输入输出形成流水线，支持流水调度
• 多道程序设计：内存中存有多个程序，cpu执行多个程序
• 分时系统: 为了更好的利用计算机资源，并且更好的和用户交互，出现了分时系统
• 个人电脑操作系统: 重点是用户界面和API
• 分布式的操作系统

操作系统结构

• 小型系统，如DOS系统：不分模块的单体内核，无保护，易被破坏，难扩展
• 服务器上的操作系统，如Unix操作系统
• 微内核架构操作系统:操作系统内核只放最基础的东西
• 外核架构:目前主要在学术界
• 虚拟机监控器(VMM):在物理机上虚拟出多个操作系统

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