计算机操作系统说课.pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制硬件资源，同时为用户提供友好的接口和服务。本章节主要探讨了操作系统的编程概念、计算机语言的历史以及操作系统结构设计的目标和方法。 操作系统编程概念随着计算机技术的发展经历了显著变化。在早期，程序员关注的是程序的效率和简洁性，而现代操作系统如Windows更重视用户体验和交互性。编程语言也从最初的机器语言和汇编语言发展到高级语言，如BASIC、FORTRAN、Pascal和C，再到面向对象的语言如C++和Java，以及新范例的计算机语言如ML和Smalltalk。这些语言各自适用于不同的应用领域，如科学研究、商业、系统管理、出版和人工智能。 接着，操作系统结构设计的目标包括确保正确性、安全可靠性、可扩充性和可移植性，以及易维护性。区分用户态和核心态是为了保护操作系统，避免用户程序错误导致系统崩溃。传统的操作系统内结构采用层次结构，例如早期的UNIX，而分层设计方法分为自底向上和自顶向下两种，前者从硬件开始构建，后者根据用户需求逐步设计。此外，分层设计还强调层间独立，避免环路，以保持结构清晰。 分块原则则是另一种设计策略，它将操作系统划分为若干功能模块，每个模块负责特定的任务，有助于提高代码的组织性和可维护性。这种设计使得更新或替换某一模块成为可能，而不影响整个系统。 在操作系统设计中，除了内结构，还有外结构，这涉及到用户与操作系统之间的交互。例如，用户通过各种接口（如命令行或图形用户界面）与操作系统进行交互，而操作系统则通过内核提供服务。操作系统还要处理进程管理、文件管理、设备管理、存储管理等核心任务，确保系统的高效稳定运行。 计算机操作系统是复杂且至关重要的软件，它的设计和实现涉及众多编程概念、语言选择和结构化方法，所有这些都旨在提供一个安全、可靠、易于使用的计算环境。了解这些基础知识对于理解和开发操作系统至关重要。