操作系统操作系统高级课程高级课程 Operating Systems Advanced Class 北京大学软件与微电子学院北京大学软件与微电子学院 2012春季春季 陈向群陈向群 教学目的教学目的 其一其一 深入理解深入理解操作系统如何工作操作系统如何工作 把握操作系统的把握操作系统的全局结构全局结构 操作系统操作系统的的内部工作方式内部工作方式 操作系统实现涉及的操作系统实现涉及的数据结构和算法数据结构和算法 设计、开发操作系统过程中的设计、开发操作系统过程中的问题、解决方案和问题、解决方案和 折中权衡折中权衡 操作系统中的操作系统中的典型技术及应用典型技术及应用 其二其二 动手完成一个动手完成一个小的模拟操作系统小的模拟操作系统 教材及参考书目教材及参考书目 Modern Operating System Andrew S.Tanenbaum 现代操作系统（第现代操作系统（第3版）版）陈向群等译陈向群等译 机械工业机械工业出版社出版社 相关相关参考书目参考书目 Windows内核原理与实现内核原理与实现 潘爱民潘爱民 电子工业出版社电子工业出版社 Solaris内核结构内核结构 R.McDougall，J.Mauro著著 Sun中国中国 工程研究院译工程研究院译 机械工业出版社机械工业出版社 Linux内核设计与实现内核设计与实现 美美 R.Love著，陈莉君译著，陈莉君译 机械机械 工业出版社工业出版社 OReilly - Understanding the Linux Kernel Orange S:一个操作系统的实现一个操作系统的实现 于渊于渊 著著 电子工业电子工业出版社出版社 教学计划教学计划 四条四条主线主线 专题讨论专题讨论 实例：实例： 主要部分：主要部分：Windows操作系统操作系统 辅助部分：辅助部分：Linux、Solaris操作系统操作系统 操作系统实习操作系统实习Nachos 专业文章阅读专业文章阅读 学习什么？学习什么？ 基本概念的把握基本概念的把握 典型典型技术及其工作原理的理解技术及其工作原理的理解 思维思维方式的学习方式的学习 抽象抽象 CPU进程进程 内存内存地址空间地址空间 磁盘磁盘文件（系统）文件（系统） 举例：举例： 高速缓存高速缓存/TLB/ 块高速缓存块高速缓存 （文件缓存）（文件缓存） 重复出现的重复出现的12个基本概念个基本概念(1/3) 绑定：绑定：抽象概念的具体化过程抽象概念的具体化过程 大问题的复杂性：大问题的复杂性：随着问题规模的增长，随着问题规模的增长， 复杂性非线性增长复杂性非线性增长 概念和形式模型：概念和形式模型：对问题或想法形式化、对问题或想法形式化、 特征化、可视化和思维的各种方法特征化、可视化和思维的各种方法 一致性和完备性：一致性和完备性：一个计算机所追求的正一个计算机所追求的正 确性、健壮性和可靠性等等相关概念确性、健壮性和可靠性等等相关概念 摘自摘自高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范 重复出现的重复出现的12个基本概念个基本概念(2/3) 效率：效率：对空间、时间、人力、财力等资源消耗对空间、时间、人力、财力等资源消耗 的度量，在设计和实现系统时要强烈关注的度量，在设计和实现系统时要强烈关注 演化：演化：变更的实施及其意义。变更对系统的层变更的实施及其意义。变更对系统的层 次造成的影响，系统对变更的适应性和充分性次造成的影响，系统对变更的适应性和充分性 抽象：抽象：在处理复杂事物、构造系统、隐藏细节在处理复杂事物、构造系统、隐藏细节 和获取重复模式等方面使用抽象，通过不同层和获取重复模式等方面使用抽象，通过不同层 次的细节和指标的抽象，表达一个实体和系统次的细节和指标的抽象，表达一个实体和系统 按空间排序：按空间排序：有关局部性和近邻性的概念，包有关局部性和近邻性的概念，包 括物理上的定位（网络和存储）和组织上的定括物理上的定位（网络和存储）和组织上的定 位（进程、类型定义和操作的定位）及概念上位（进程、类型定义和操作的定位）及概念上 的定位（软件的辖域、耦合、内聚）的定位（软件的辖域、耦合、内聚） 摘自摘自高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范 重复出现的重复出现的12个基本概念个基本概念(3/3) 按时间排序：按时间排序：事件排序的概念。包括把时间作事件排序的概念。包括把时间作 为参数，把时间作为分布于空间的进程同步手为参数，把时间作为分布于空间的进程同步手 段，算法的执行要素段，算法的执行要素 重用：重用：特定技术概念和系统成分，在新的情形特定技术概念和系统成分，在新的情形 和环境下被再次使用和环境下被再次使用 安全性：安全性：抗拒不合适、非预期的请求与保护自抗拒不合适、非预期的请求与保护自 己的能力；承载灾难事件的能力己的能力；承载灾难事件的能力 折中和决策：折中和决策：存在于所有知识层次，算法中对存在于所有知识层次，算法中对 时间和空间的折中、对矛盾目标的折中，在各时间和空间的折中、对矛盾目标的折中，在各 种约束条件下优化的折中种约束条件下优化的折中 摘自摘自高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范 希望牢记希望牢记 我们的每一步都决定着最后的结尾，我们的脚正我们的每一步都决定着最后的结尾，我们的脚正 在走向我们自己选择的终点（米兰在走向我们自己选择的终点（米兰昆德拉）昆德拉） 解决一个问题时用到的一个非常通用的技术：当解决一个问题时用到的一个非常通用的技术：当 遇到一个需要解决的问题时，我们找到一个相似遇到一个需要解决的问题时，我们找到一个相似 的问题并用我们的方案加以适当修改。不要从头的问题并用我们的方案加以适当修改。不要从头 开始，除非你不得不这样做（开始，除非你不得不这样做（C+之父之父 Bjarne Stroustrup） 课程形式课程形式 课堂课堂讲解讲解 专业专业文章阅读文章阅读 Nachos实习（提交报告）实习（提交报告） 课堂讨论、小测验、答疑课堂讨论、小测验、答疑 期末期末Nachos实习面测实习面测 成绩评定成绩评定 小测验小测验 24%（3次，一次次，一次8分）分） 专业文章专业文章阅读阅读 8% 实习日志实习日志 8% Nachos实习报告实习报告 20%（其中报告规范占（其中报告规范占8 分）分） 期末考试期末考试 40% 课堂参与、创新实践、特色实践课堂参与、创新实践、特色实践 +110分分 作业及提问要求作业及提问要求 作业提交作业提交： pkuosta2012daxing+hwgmail.com（大兴）（大兴） pkuosta2012benbu+hwgmail.com（本部本部） 文档命名规范：学号文档命名规范：学号-姓名姓名-主题主题 邮件主题的格式：学号邮件主题的格式：学号-姓名姓名-主题主题 教师教师联系方式：联系方式：cherryss.pku.edu.cn 助教联系方式助教联系方式： pkuosta2012daxing+askgmail.com（大兴）（大兴） pkuosta2012benbu+askgmail.com（本部）（本部） The EndThe End