《Operating System Concepts（操作系统概念）》课程学习(1)——Chapter 1 Introduction（第1章绪论）

红太狼 2023-03-01 10:19 14阅读 0赞

# 操作系统概念 Operating System Concepts #

说起操作系统，我想在坐的各位同学都不会陌生。因为无论我们想用计算机干什么，首先要做的就是启动操作系统，任何软件的运行都离不开操作系统的支持。

比如大家最熟悉的就是Windows操作系统。

除了Windows操作系统，还有什么其它的操作系统？

可能有的同学还接触过Linux操作系统，Apple公司的Macintosh系统。（关于Macintosh操作系统还有一个有趣的小故事，现在我先不讲，一会儿我再讲）。

我们都知道操作系统是非常重要的， 《操作系统概念》这门课也是非常重要的。

《操作系统概念》是计算机专业的主干课，同时也是一门必修课，所以我们应该认真学习这门课。现在操作系统已经成为了一门考研统考课，所以有志于考研的同学就更应该认真学习了。

在正式开始学习这门课程之前，首先让我们针对这门课程思考3个问题。

# three questions（3个问题） #

## What ##

what is the course? 这门课的主要内容是什么？

## Why ##

why do we learn the course? 为什么要学习这门课？

## How ##

how to learn? 如何学习这门课？

多年的学习经验让我养成了一个习惯，就是无论学什么课之前，都要先问自己3个W问题：What, Why, How。

What就是这门课的主要内容是什么？它是讲什么的？你能不能用一两句话，简明扼要地说清楚？

清楚了这门课的主要内容之后，接下来就要思考Why，就是为什么要学这门课。我记得有一句名言叫“兴趣是最好的老师”，如果连为什么要学这门课都搞不清楚，恐怕你很难对这门课发生兴趣，那么学习起来就会非常的痛苦。

当我们为学习一门课程找到了原因之后，剩下的就是问问自已HOW了，也就是如何学习这门课。学习是一项讲究方法的工作，如果掌握了正确的学习方法，你就会事半功倍，否则可能就会落个费力不讨好。

下面，我们就针对操作系统这门课，一起思考一下这3个问题。

# What is the course? #

操作系统的基本原理、组成结构、设计方法和实现技术。

*  进程管理 (Process Management)
 *  内存管理 (Memory Management)
 *  存储管理 (Storage Management)
 *  I/O设备  (I/O System)

操作系统概念是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程，在计算机的软、硬件课程设置上，起着承上启下的作用。这门课不是给大家讲解操作系统如何使用的一门课，而是一门关于如何设计和实现操作系统的课程。从这门课，我们可以学到操作系统的基本原理、组成结构、设计方法和实现技术。具体包括进程管理、内存管理、磁盘管理和输入输出设备的管理。

*  Process：过程，进程，对CPU的调度和分配。
 *  Memory：记忆，内存。
 *  I/O：输入输出。

# Why to learn? #

1、设计操作系统或者修改现有的系统。

2、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。

3、编程时借鉴操作系统的设计思想和算法。

操作系统中所用的许多概念和技巧可以推广应用到其他领域。

4、选择购买操作系统。

无论将来是否从事操作系统的开发工作，都可以从操作系统概念这门课中受益匪浅！

下面，分析一下，同学们学习操作系统的现实意义。

## 1、设计操作系统或者修改现有的系统 ##

现有的操作系统，例如微软的Windows还有待于进一步完善，通过微软不断发布的补丁就可以看到这点。其实unix和linux也是在不断地修正自身的缺陷，或者为了满足新的需求而进行升级。北京时间2009年7月8日，Google正式宣布将开发操作系统Chrome，这意味着Google与微软之间的竞争已升级到了白热化阶段。因此，设计一个新的操作系统或者修改现有的操作系统就要求大量的，不仅掌握基本编程技术，还要精通操作系统原理的高级工程师来完成这项工作。

## 2、加深对使用的OS的理解，有利于深入编程 ##

那么有的同学可能会问了，如果自己毕业后并不是进入微软或google这样的操作系统开发公司，那么学习操作系统对自己今后的工作是不是就没有用处呢？的确，很多同学毕业后，主要从事的工作还是在操作系统的基础上开发应用软件系统，而不是直接修改操作系统本身。但是开发应用软件系统，也有一个层次之分。深入地编程，往往是要与操作系统直接打交道的，也就是利用操作系统提供的API，调用计算机的底层功能，实现高级的软件功能。  举例：陈亮，月薪13K，赛门铁克 11K(Nod)。

## 3、编程时借鉴操作系统的设计思想和算法 ##

另外，我们知道，现在的集成开发环境已经将底层的编程技术封装得很好了。即使不是计算机科班出身的同学，只要是对软件编程感兴趣的，也可以编写出自己需要的应用程序。那么，我们这些科班出身的同学的优势在哪儿呢？如果，对于同样的一个软件功能，我们能用更短的程序实现，或者我们的程序所采用的算法复杂度更低，或者具有更好的可扩展性，那么我们就更有竞争力，就更有可能在将来的工作竞聘中胜出！操作系统实际上也是一个软件系统，只是这个软件系统特别的复杂，所以在开发过程中隔入很多经典的设计思想和算法，如果能在我们编程时借鉴这些经典的思想和算法，就能编写出比别人优秀的程序。

因此，无论你将来是否从事操作系统的开发工作，都可以从操作系统这门课中受益匪浅。

# Your goals #

## 基 本 目 标 ##

1、对操作系统的基本概念、基本结构及运行环境有深入的认识；

2、深入到操作系统的内部，理解并掌握操作系统的基本原理、设计方法及实现技术；

## 高 级 目 标 ##

3、系统级编程能力的提高；

4、思维方式的学习，权衡（Trade Off）；

5、了解操作系统的演化过程、发展研究动向。

当我们知道了为什么要学习这门课之后呢，就应该明确自己的学习目标。我给大家设立了两个级别的目标：基本目标和高级目标。基本目标包括两条：

1、对操作系统的基本概念、基本结构及运行环境有深入的认识；

2、深入到操作系统的内部，理解并掌握操作系统的基本原理、设计方法及实现技术；

实际上，这两条基本目标就是要求我们对课程的主要内容熟练掌握。当然这也是我们最后考试的主要考查内容。

除了这两条基本目标以外，同学们还应该给自己设立更高级的学习目标。一个是提高系统级编程能力。前面我们已经讲过了什么叫“系统级编程能力”，就是深入编程的能力。

与计算机领域的其他发展（如硬件系统、其他软件）一样，操作系统的每一步发展都是权衡的结果：

*  可能性与必要性的权衡
 *  性能与代价的权衡
 *  安全与效率的权衡

如果有的同学通过本课的学习，对操作系统的研究产生了兴趣，立志于从事操作系统的研发工作，还应该通过本课程的学习了解操作系统的演化过程和发展研究动向。如果谁能达到这个目标，老师就很欣慰了。

# 操作系统概念课程的特点： #

*  实践性强（从实践总结出原理）；
 *  抽象层次高；
 *  概念多、涉及面广：涉及到计算机科学的很多领域(计算机体系结构/硬件、软件设计、程序设计语言、数据结构、算法、网络)。

当我们明确这门课的主要内容，以及为什么要学习这门课之后，接下来就要针对操作系统概念这门课，采用正确的学习方法。那么，这门课程有什么特点呢？

1、实践性强。因为操作系统的基本原理都是从实践中总结出来的，所以呢，操作系统是一门实践性很强的课程，它不仅要求学生掌握操作系统的理论知识，也要求培养学生实际动手能力。

2、抽象层次高。和编程语言的学习相比，操作系统概念具有较高的抽象层次。我们学习C语言时，几乎每学一条语句就能够在计算机上验证，如果只学一条Print语句，也能实现HelloWorld的功能。但是操作系统中的很多概念和原理就很难进行直观的验证了。

3、概念多、涉及面广：涉及到计算机科学的很多领域(计算机体系结构/硬件、软件设计、程序设计语言、数据结构、算法、网络)

因此，学好操作系统概念并不是一件轻松的事。

# How to learn?那么我们应该如何把它学好呢？ #

*  按时上课，认真听讲，理解原理；
 *  阅读参考书，扩展视野；
 *  阅读代码，分析实例；
 *  上机实践；
 *  记笔记，思考，讨论，提问；
 *  I hear and I forget, I see and I remember, I do and I understand.
 *  Learn OS concepts by coding them!

# 教材 #

《操作系统概念 第七版》（影印版）Operating System Concepts，Abraham SilberschatZ etc.编著，高等教育出版社，2007年3月

# 参考书目 #

《计算机操作系统  第三版》 汤小丹、梁红兵 哲凤屏、汤子瀛等，西安电子科技大学出版社，2007年；

《操作系统—内核与设计原理》 William Stallings，电子工业出版社，2003年3月；

《现代操作系统》 Andrew S.Tanenbaum，机械工业出版社，1999年11月；

《操作系统教程》 孟静，高等教育出版社，2001年5月；

=======================================================

以上内容是**引论**；以下内容是第一章的开始，即绪论。

=======================================================

# Chapter 1 Introduction（第1章 绪论） #

# Chapter1 Introduction #

操作系统的概念（What Is an Operating System?） 批处理操作系统（Batch Systems） 分时操作系统（Time-Sharing Systems） 个人操作系统（Personal-Computer Systems） 并行操作系统（Parallel Systems） 实时操作系统（Real-Time Systems） 分布式操作系统（Distributed Systems）