操作系統(tǒng)第1章_dsf

1、第一章 操作系統(tǒng)引論 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(第四版） 湯小丹等主講：代仕芳QQ:137275396第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)在教科書中的地位？操作系統(tǒng)在教科書中的地位？ 教科書中的課程地位教科書中的課程地位： 操作系統(tǒng)是最重要的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，也是最活躍的學(xué)科之一，其發(fā)展極為迅速。 教科書中課程的要求教科書中課程的要求： 真正學(xué)懂操作系統(tǒng)，理解操作系統(tǒng)的概念深切體會(huì)操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和方法。2第一章 操作系統(tǒng)引論 如何學(xué)習(xí)這門課程？如何學(xué)習(xí)這門課程？ 課程特點(diǎn)課程特點(diǎn)： 概念多、原理性強(qiáng)，較抽象。 課程學(xué)習(xí)目的課程學(xué)習(xí)目的： 建立并行程序設(shè)計(jì)的思想方法、有利于對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的理解和軟件開發(fā)。 學(xué)習(xí)

2、難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)： 概念、原理、算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3第一章 操作系統(tǒng)引論 教學(xué)安排教學(xué)安排總學(xué)時(shí)：80（上課64學(xué)時(shí)、上機(jī)16學(xué)時(shí)）主要講授前八章教學(xué)理論和綜合應(yīng)用相結(jié)合基礎(chǔ)課程考研的課程應(yīng)用價(jià)值成績構(gòu)成：期末考試占70%考勤和作業(yè)占20%實(shí)驗(yàn)占10%4第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 1.1 操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的概念1.2 1.2 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 1.3 1.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 1.4 1.4 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性 1.5 1.5 操作系的主要功能操作系的主要功能5第一章 操作系統(tǒng)引論 1.1 操作

3、系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的概念一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。 6第一章 操作系統(tǒng)引論 硬件部分：構(gòu)成了系統(tǒng)本身和用戶作業(yè)賴以活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ) 和環(huán)境。 系統(tǒng)軟件：主要管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的操作；應(yīng)用軟件: 主要解決用戶的問題。2操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位和作用 應(yīng) 用 軟 件 系 統(tǒng) 編譯軟件 軟 程序設(shè)計(jì)語言 件 操作系統(tǒng) 裸 機(jī)7第一章 操作系統(tǒng)引論 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)工具應(yīng)用軟件應(yīng)用用戶應(yīng)用開發(fā)人員操作系統(tǒng)開發(fā)人員操作系統(tǒng)的地位：是系統(tǒng)硬件之上的第一層軟件，為其他軟件提供單向支撐作用。裸機(jī)：沒有任何軟件支持的計(jì)算機(jī)。虛擬機(jī)：對裸機(jī)功能的首次擴(kuò)充

4、，把裸機(jī)改造成功能更強(qiáng)、使用更方便的機(jī)器。8第一章 操作系統(tǒng)引論 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)大型的系統(tǒng)軟件 它用來管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部軟、硬件資源 合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程 為用戶應(yīng)用程序的運(yùn)行提供一個(gè)友好的界面和良好的工作環(huán)境。3操作系統(tǒng)的定義9第一章 操作系統(tǒng)引論 有效性(系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn))：合理地組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，管理和分配各種硬件和軟件資源，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。1.2 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的目標(biāo) 方便性(用戶的觀點(diǎn))：提供良好的、一致的用戶接口。無需了解許多有關(guān)硬件和系統(tǒng)軟件的細(xì)節(jié)?？蓴U(kuò)充性：指OS應(yīng)采用層次化、模塊化結(jié)構(gòu)

5、，給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能的擴(kuò)展提供開放式的支撐平臺(tái)。開放性：指系統(tǒng)遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開放系統(tǒng)互聯(lián)0SI國際標(biāo)準(zhǔn)。10第一章 操作系統(tǒng)引論 二、操作系統(tǒng)的作用1.OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口 圖 1-1 OS作為接口的示意圖 用 戶應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用 命令 圖標(biāo)、窗口操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件OS處于用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間，用戶通過OS來使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 11第一章 操作系統(tǒng)引論 1、命令方式。這是指由OS提供了一組聯(lián)機(jī)命令(語言)， 用戶可通過鍵盤輸入有關(guān)命令，來直接操縱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2、系統(tǒng)調(diào)用方式。OS提供了一組系統(tǒng)調(diào)用，用戶可在自己的應(yīng)用程序中通過相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用，來操縱計(jì)算機(jī)。3、圖

6、形、窗口方式。用戶通過屏幕上的窗口和圖標(biāo)來操縱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)行自己的程序。 12第一章 操作系統(tǒng)引論 2.OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者處理器存儲(chǔ)器I/O設(shè)備信息(數(shù)據(jù)和程序)資源處理器管理存儲(chǔ)器管理I/O設(shè)備管理文件管理OS主要功能13第一章 操作系統(tǒng)引論 在裸機(jī)上添加：處理機(jī)管理(針對CPU)、存儲(chǔ)管理(針對內(nèi)存和外存)、設(shè)備管理 、文件管理 把覆蓋了軟件的機(jī)器稱為擴(kuò)充機(jī)或虛擬機(jī)器 合理組織工作流程：作業(yè)管理、進(jìn)程管理3OS實(shí)現(xiàn)了對計(jì)算機(jī)資源的抽象14第一章 操作系統(tǒng)引論 圖1-2 I/O軟件隱藏了I/O操作實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)15第一章 操作系統(tǒng)引論 不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率 方便用戶 器件的不斷

7、更新?lián)Q代 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展 不斷提出的新的應(yīng)用需求二、推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力16第一章 操作系統(tǒng)引論 一、 無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1人工操作階段 電子管時(shí)代，1945-50年代 手工操作計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語言編寫程序，操作繁瑣、易出錯(cuò)，效率低，CPU等待人工操作、利用率低手工操作計(jì)算機(jī)1.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 17第一章 操作系統(tǒng)引論 u 手工操作的缺點(diǎn)： 1.易出錯(cuò)、操作繁瑣、難于掌握 2.CPU的利用率低和效率低u 提高效率低途徑： 1.專門的操作員 2.脫機(jī)I/O 3.批量處理18第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 脫機(jī)輸入/輸出(Off-Line I/O)方式 這種脫

8、機(jī)I/O方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)減少了CPU的空閑時(shí)間。 (2) 提高I/O速度。 輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤主機(jī)外圍機(jī)輸出設(shè)備圖 1-3 脫機(jī)I/O示意圖19第一章 操作系統(tǒng)引論 1.單道批處理： 利用磁帶把若干作用分類編成作業(yè)執(zhí)行序列 每批作業(yè)由一個(gè)專門的監(jiān)督程序自動(dòng)依次處理 可使用匯編語言開發(fā) 晶體管時(shí)代，50年代末-60年代中，隨著中央處理機(jī)速度的大幅度提高，人工操作的慢速度和中央處理機(jī)運(yùn)算的高速度之間出現(xiàn)了矛盾，即所謂人機(jī)矛盾。為解決這一矛盾，只有設(shè)法去掉人工操作，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)過渡，這樣就出現(xiàn)了成批處理。監(jiān)控程序：是一個(gè)常駐內(nèi)存的小的核心代碼，用于實(shí)現(xiàn)各作業(yè)之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接，提高了系統(tǒng)效率

9、。二、成批處理階段 20第一章 操作系統(tǒng)引論 特點(diǎn)：自動(dòng)性、順序性、單道性特點(diǎn)：自動(dòng)性、順序性、單道性圖 1-3 單道批處理系統(tǒng)的處理流程 把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個(gè)作業(yè)？是否停止運(yùn) 行目標(biāo)程序是開始21第一章 操作系統(tǒng)引論 成批處理經(jīng)歷了兩個(gè)階段： 聯(lián)機(jī)批處理階段和脫機(jī)批處理階段。聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)：作業(yè)的I/O和計(jì)算全部由CPU直接控制。 22第一章 操作系統(tǒng)引論 脫機(jī)批處理系統(tǒng)：由主機(jī)和外圍計(jì)算機(jī)（衛(wèi)星機(jī)）組成，外圍計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)I/O處理，主機(jī)和外圍計(jì)算機(jī)可以并行工作。系統(tǒng)帶 應(yīng)用帶輸出帶輸入帶衛(wèi) 星 機(jī)（外圍機(jī)）打印機(jī)主機(jī)卡片輸入機(jī)23第一章

10、操作系統(tǒng)引論 無論是聯(lián)機(jī)批處理，還是脫機(jī)批處理CPU和I/O設(shè)備使用忙閑不均；對計(jì)算為主導(dǎo)作業(yè)，外設(shè)空閑；對I/O為主的作業(yè)，CPU空閑。 24第一章 操作系統(tǒng)引論 251 多道批處理系統(tǒng) 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多個(gè)作業(yè)，它們在管理程序控制之下交替執(zhí)行，共享系統(tǒng)中的各種資源。60年代中-70年代中(集成電路) 多道程序運(yùn)行的特征： 1）主存中存放多道程序； 2）宏觀上并行； 3）微觀上串行。三、 操作系統(tǒng)的完善第一章 操作系統(tǒng)引論 26第一章 操作系統(tǒng)引論 表示獲得表示獲得CPU27第一章 操作系統(tǒng)引論 多道批處理優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高 系統(tǒng)吞吐量大 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長 無交互能力

11、 多道批處理缺點(diǎn)：處理機(jī)管理問題 內(nèi)存管理問題I/O設(shè)備管理問題 文件管理問題 作業(yè)管理問題特征：多道性、無序性、調(diào)度性特征：多道性、無序性、調(diào)度性28第一章 操作系統(tǒng)引論 2分時(shí)系統(tǒng)（70年代中期至今） 多用戶交互式系統(tǒng)。多個(gè)用戶通過交互方式分享使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)。分時(shí)技術(shù)：把處理機(jī)的時(shí)間劃分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流地把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)用戶使用。29第一章 操作系統(tǒng)引論 主要特征：(1) 多路性多路性：指一臺(tái)計(jì)算機(jī)與若干臺(tái)終端相連，各終端用戶可以同時(shí)操作，共同使用同一系統(tǒng)的資源。(2) 獨(dú)占性獨(dú)占性：由于分時(shí)操作系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的辦法使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為多個(gè)終端用戶服務(wù)，因而每個(gè)終端用戶

12、彼此之間都感覺不到別人也在使用這臺(tái)計(jì)算機(jī)，好像自己獨(dú)占整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 (3) 及時(shí)性及時(shí)性：用戶的請求能在較短的時(shí)間內(nèi)得到及時(shí)響應(yīng)。(4) 交互性交互性：分時(shí)操作系統(tǒng)支持聯(lián)機(jī)操作方式。用戶可以通過終端，采用人機(jī)會(huì)話的方式直接控制程序運(yùn)行，同程序進(jìn)行會(huì)話。30第一章 操作系統(tǒng)引論 3.實(shí)時(shí)系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)按照用途按照用途分類分類： 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)：工業(yè)過程控制、軍事實(shí)時(shí)控制 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：如金融領(lǐng)域 多媒體系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng) 實(shí)時(shí)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要能夠?qū)皶r(shí)響應(yīng)外部事件的請求，并以足夠快的速度完成對事件的處理。 引入引入：對可靠性、安全性要求比較嚴(yán)格的場合 要求要求：響應(yīng)時(shí)間短，在

13、一定范圍之內(nèi)；系統(tǒng)可靠性高31第一章 操作系統(tǒng)引論 1. 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。通常是指以計(jì)算機(jī)為中心的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用：對導(dǎo)彈發(fā)射、飛機(jī)飛行、鋼鐵生產(chǎn)、電力生產(chǎn)、石油化工生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制等。 2. 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，用戶通過終端提出服務(wù)請求，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)用戶提出的問題對信息進(jìn)行檢索和處理，并在很短的時(shí)間內(nèi)通過終端對用戶作出回答。 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)的應(yīng)用：情報(bào)檢索系統(tǒng)、航空訂票系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)和圖書管理系統(tǒng)等。32第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)(1) 即時(shí)響應(yīng)：系統(tǒng)必須保證對實(shí)時(shí)信息的分析和處理的速度比其進(jìn)入系統(tǒng)的速度要快。(2) 高可靠性：與其它類

14、型系統(tǒng)相比，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)更注重其穩(wěn)定性和可靠性。(3) 專業(yè)性雙工系統(tǒng)：一臺(tái)做為主機(jī)，另一臺(tái)作為后備機(jī)與主機(jī)并行運(yùn)行。一旦主機(jī)發(fā)生故障，后備機(jī)便立即代替主機(jī)繼續(xù)工作，以保證系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。33第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)任務(wù)類型：實(shí)時(shí)任務(wù)類型： 按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來劃分(1)周期性實(shí)時(shí)任務(wù)。 (2) 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)。 外部設(shè)備所發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)并無明顯的周期性，但都必須聯(lián)系著一個(gè)截止時(shí)間(Deadline)。它又可分為： 開始截止時(shí)間任務(wù)在某時(shí)間以前必須開始執(zhí)行； 完成截止時(shí)間任務(wù)在某時(shí)間以前必須完成。 34第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較

15、(1) 多路性：相同 (2) 獨(dú)立性：相同(3) 及時(shí)性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求更高(4) 交互性：分時(shí)系統(tǒng)交互性更強(qiáng)(5) 可靠性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求更高35第一章 操作系統(tǒng)引論 概念：多任務(wù)是指用戶可以在同一時(shí)間內(nèi)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，每個(gè)應(yīng)用程序被稱作一個(gè)任務(wù)。 DOS是一個(gè)典型的字符界面的單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)，16位 windows是一個(gè)圖形界面的多任務(wù)操作系統(tǒng)(單用戶多任務(wù))，32位。 UNIX,LINUX都屬于多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。附、 PC機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展36第一章 操作系統(tǒng)引論 1969年，Ken thompson 用匯編語言寫了一個(gè)簡化的MULTICS系統(tǒng)，簡稱UNICS，即UNIX。 1973

16、年，Thompson和Retchie一起用C語言重寫了UNIX之后免費(fèi)擴(kuò)散，80年代出現(xiàn)商業(yè)版本。 UNIX一開始就是一個(gè)多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于從嵌入式處理器到工作站、桌面系統(tǒng)乃至服務(wù)于大群用戶的高性能多處理機(jī)系統(tǒng)。附、 UNIX系列的發(fā)展37第一章 操作系統(tǒng)引論 LINUX是UNIX的變種，是一個(gè)源代碼開放的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) LINUX支持幾乎所有的硬件平臺(tái)，并廣泛支持各種周邊設(shè)備，是自由軟件 LINUX的起源和發(fā)展確實(shí)令人驚奇。他是芬蘭人Linus Torvalds(二十三歲計(jì)算機(jī)系學(xué)生)的業(yè)余發(fā)明。如今已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)羽翼豐滿的32位計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其性能可與商業(yè)x86UNI

17、X操作系統(tǒng)相媲美附、 LINUX系列的發(fā)展38第一章 操作系統(tǒng)引論 并行：兩或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。 并發(fā)：兩或多個(gè)事件在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生。1.4 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性 一、并發(fā)：宏觀上并行，微觀上串行 進(jìn)程：系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位(引入線程后，獨(dú)立運(yùn)行的單位變?yōu)榫€程)?；蚨鄠€(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。 進(jìn)程的并發(fā)：宏觀上多個(gè)任務(wù)在單個(gè)處理機(jī)上交替運(yùn)行39第一章 操作系統(tǒng)引論 互斥共享：一段時(shí)間只允許一個(gè)進(jìn)程訪問該資源 同時(shí)訪問：微觀上仍是互斥的二、共享：系統(tǒng)中資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。u資源共享性： 宏觀上，指多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)使用資源 微觀上，指

18、多個(gè)任務(wù)可以交替互斥的使用系統(tǒng)中的某個(gè)資源40第一章 操作系統(tǒng)引論 三、虛擬：多道程序設(shè)計(jì)使每個(gè)用戶感覺是獨(dú)占計(jì)算機(jī)41 通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對應(yīng)物 若n是某一物理設(shè)備所對應(yīng)的虛擬的設(shè)備數(shù)，則虛擬設(shè)備的速度必然是物理設(shè)備是1/n.第一章 操作系統(tǒng)引論 u時(shí)分復(fù)用-以時(shí)間為代價(jià) 處理機(jī)虛擬每個(gè)用戶(進(jìn)程)的“虛處理機(jī)” 設(shè)備虛擬一臺(tái)物理設(shè)備可以虛擬為多臺(tái)邏輯設(shè)備u空分復(fù)用-以空間為代價(jià) 存儲(chǔ)器虛擬小內(nèi)存運(yùn)行大進(jìn)程42u虛擬是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源利用率。第一章 操作系統(tǒng)引論 四、異步：也稱不確定性，指各進(jìn)程之間存在直接或間接地聯(lián)系，其執(zhí)行順序和執(zhí)行時(shí)間

19、的不確定；43 多道程序系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行“時(shí)走時(shí)停” 不可預(yù)知每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)速度和花費(fèi)的時(shí)間u正常系統(tǒng)的判斷依據(jù)：物流進(jìn)程快慢，統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境應(yīng)該結(jié)果相同通過進(jìn)程互斥和同步手段來保證。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.5 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能u從資源管理的角度看，操作系統(tǒng)的功能是協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)、管理管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，提高其利用率提高其利用率。（系統(tǒng)資源分為四大類：CPU、內(nèi)存、外部設(shè)備及信息文件）。u從用戶角度看，操作系統(tǒng)的功能是提供使用計(jì)算機(jī)的環(huán)境和服務(wù)，方便用戶方便用戶使用。 通常的接口有兩種方式： (1) 操作命令人機(jī)對話； (2) 系統(tǒng)功能調(diào)用在程序中調(diào)用44第一章

20、操作系統(tǒng)引論 一、處理機(jī)管理功能 處理機(jī)管理要解決處理機(jī)分配調(diào)度策略、實(shí)施和資源回收等問題。 多道環(huán)境下，處理機(jī)的分配及回收都是以進(jìn)程為單位，因此處理機(jī)管理可歸結(jié)為進(jìn)程管理。1 1、進(jìn)程控制、進(jìn)程控制 創(chuàng)建/撤銷進(jìn)程 遷移進(jìn)程狀態(tài) 一般有進(jìn)程控制原語完成2 2、進(jìn)程同步：協(xié)調(diào)系統(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程、進(jìn)程同步：協(xié)調(diào)系統(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程 控制它們以互斥方式訪問共享資源 或協(xié)調(diào)合作完成同一作業(yè)45第一章 操作系統(tǒng)引論 3 3、進(jìn)程通信、進(jìn)程通信 相互合作的進(jìn)程彼此間交換信息 類型：直接通信、間接通信4 4、調(diào)度（作業(yè)與進(jìn)程）：按某種調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)對、調(diào)度（作業(yè)與進(jìn)程）：按某種調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)對CPUCPU的

21、分的分配配 作業(yè)調(diào)度：從后備隊(duì)列挑選合適的作業(yè)為其分配必要資源，調(diào)入內(nèi)存建立進(jìn)程，并進(jìn)入就緒隊(duì)列。 進(jìn)程調(diào)度：從就是隊(duì)列宣傳進(jìn)程，分配CPU,使之運(yùn)行： 調(diào)度算法：FCFS、優(yōu)先權(quán)46第一章 操作系統(tǒng)引論 二、存儲(chǔ)管理：多道程序共享內(nèi)存1 1、內(nèi)存分配、內(nèi)存分配 靜態(tài)分配或動(dòng)態(tài)分配 需要內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)存分配回收算法2 2、內(nèi)存保護(hù)、內(nèi)存保護(hù) 保證程序在自己的存儲(chǔ)器空間運(yùn)行，互不干涉 一般是硬件實(shí)現(xiàn)3 3、地址映射、地址映射 將邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址 程序中，邏輯空間-邏輯地址（相對地址） 內(nèi)存中，物理空間-物理地址（絕對地址）4 4、內(nèi)存擴(kuò)充：虛擬內(nèi)存、內(nèi)存擴(kuò)充：虛擬內(nèi)存 將內(nèi)、外存結(jié)合

22、起來管理。利用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量 系統(tǒng)應(yīng)有：請求調(diào)入/置換功能以支持虛存技術(shù)需要內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)存分配回收算法47第一章 操作系統(tǒng)引論 三、設(shè)備管理：提高I/O利用率和速度，方便用戶 設(shè)備品種多樣，性能差別很大。 設(shè)備管理是操作系統(tǒng)中最繁雜的部分。1 1、設(shè)備無關(guān)性：、設(shè)備無關(guān)性：programprogram與設(shè)備無關(guān)，增加可移植性與設(shè)備無關(guān)，增加可移植性2 2、設(shè)備分配策略：獨(dú)占分配、共享分配，虛擬分配、設(shè)備分配策略：獨(dú)占分配、共享分配，虛擬分配- -spoolingspooling技術(shù)技術(shù)3 3、設(shè)備處的傳輸控制：中斷處理，緩沖技術(shù)等、設(shè)備處的傳輸控制：中斷處理，緩沖技

23、術(shù)等48第一章 操作系統(tǒng)引論 四、文件管理： 文件是若干數(shù)據(jù)的集合，有的操作系統(tǒng)將程序、數(shù)據(jù)以及各種外部設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)稱為文件。 文件是程序與數(shù)據(jù)在磁盤、磁帶上的最新管理單元。 文件有唯一的文件名，文件就是命名利的字節(jié)流。 對文件的操作包括文件的建立、修改、刪除、重命名、設(shè)置訪問權(quán)限等1 1、文件存儲(chǔ)空間的管理：解決如何存放信息，以提高空間、文件存儲(chǔ)空間的管理：解決如何存放信息，以提高空間利用率和讀寫性能利用率和讀寫性能2 2、目錄管理：使用戶按名存取，提高速度。、目錄管理：使用戶按名存取，提高速度。3 3、文件讀寫管理與存取控制（保護(hù)）、文件讀寫管理與存取控制（保護(hù)）49第一章 操作系統(tǒng)引論 五、

24、用戶與操作系統(tǒng)的接口： 命令接口：作業(yè)一級(jí)的接口，提供一組控制操作命令（作業(yè)控制語言）供用戶去組織和控制自己作業(yè)的運(yùn)行，分為聯(lián)機(jī)用戶接口與脫機(jī)用戶接口。 圖形接口：命令接口的圖形化。 程序接口：程序一級(jí)接口，OS提供一組系統(tǒng)調(diào)用供用戶程序和其他系統(tǒng)程序調(diào)用，完成數(shù)據(jù)傳輸，文件操作，資源分配等操作，表現(xiàn)為低級(jí)匯編指令和高級(jí)語言的庫函數(shù)。50第一章 操作系統(tǒng)引論 基本概念基本概念-OS定義定義1 1、科普的觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理和控制中心，、科普的觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理和控制中心，它依照設(shè)計(jì)者制定的各種調(diào)度策略它依照設(shè)計(jì)者制定的各種調(diào)度策略組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組織和管理計(jì)算機(jī)系

25、統(tǒng)資源，使之能高效地運(yùn)行資源，使之能高效地運(yùn)行。2 2、功能的觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是一個(gè)、功能的觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)，它負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源的分配、控制、調(diào)度和回收。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源的分配、控制、調(diào)度和回收。3 3、用戶的觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是、用戶的觀點(diǎn)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與用戶間的接口計(jì)算機(jī)與用戶間的接口，用戶，用戶通過這種接口使用計(jì)算機(jī)。通過這種接口使用計(jì)算機(jī)。綜合來說，操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它綜合來說，操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它是一個(gè)這樣一些程序模塊的集合是一個(gè)這樣一些程序模塊的集合它們它們管理和控制管理和控制計(jì)算計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中

26、的硬件及軟件資源，機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，計(jì)算機(jī)工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用以便有效地利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)與其用戶之間起方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)與其用戶之間起到到接口的作用接口的作用。51第一章 操作系統(tǒng)引論 基本概念基本概念-多道程序設(shè)計(jì)多道程序設(shè)計(jì)多道程序設(shè)計(jì)：系統(tǒng)中允許多道程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存，準(zhǔn)備多道程序設(shè)計(jì)：系統(tǒng)中允許多道程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存，準(zhǔn)備運(yùn)行，當(dāng)正在運(yùn)行的程序因某種原因暫時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)運(yùn)行，當(dāng)正在運(yùn)行的程序因某種原因暫時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)

27、啟動(dòng)另一道程序運(yùn)行；一旦原因消除暫停運(yùn)行系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)另一道程序運(yùn)行；一旦原因消除暫停運(yùn)行的那道程序在將來某個(gè)時(shí)候可以被系統(tǒng)重新啟動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行。的那道程序在將來某個(gè)時(shí)候可以被系統(tǒng)重新啟動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行。多重處理系統(tǒng)配置多個(gè)多重處理系統(tǒng)配置多個(gè)CPU,CPU,能真正同時(shí)運(yùn)行多道程序。能真正同時(shí)運(yùn)行多道程序。52多道程序設(shè)計(jì)帶來的問題：多道程序設(shè)計(jì)帶來的問題：1.1.協(xié)調(diào)因爭奪協(xié)調(diào)因爭奪CPUCPU或或I/OI/O而產(chǎn)生的沖突，解決同步、互斥和而產(chǎn)生的沖突，解決同步、互斥和死鎖問題。死鎖問題。2.2.防止各道程序之間的交叉和沖突、防止作業(yè)被無意地破防止各道程序之間的交叉和沖突、防止作業(yè)被無意地破壞。壞。3

28、.3.必須建立高效、可靠和方便的文件系統(tǒng)，有效地管理和必須建立高效、可靠和方便的文件系統(tǒng)，有效地管理和存取系統(tǒng)中的軟件資源很輔存空間。存取系統(tǒng)中的軟件資源很輔存空間。第一章 操作系統(tǒng)引論 基本概念基本概念-進(jìn)程與線程進(jìn)程與線程進(jìn)程進(jìn)程是指，程序的一次執(zhí)行，包括可執(zhí)行的程序、是指，程序的一次執(zhí)行，包括可執(zhí)行的程序、程序所需的數(shù)據(jù)和相關(guān)狀態(tài)信息。進(jìn)程是資源分程序所需的數(shù)據(jù)和相關(guān)狀態(tài)信息。進(jìn)程是資源分配的最小實(shí)體，在傳統(tǒng)的配的最小實(shí)體，在傳統(tǒng)的OSOS中，進(jìn)程同時(shí)也是系中，進(jìn)程同時(shí)也是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。統(tǒng)調(diào)度的最小單位。線程線程是指，程序的一次相對獨(dú)立的運(yùn)行過程；在是指，程序的一次相對獨(dú)立的運(yùn)行過程；在現(xiàn)代現(xiàn)代OSOS中，線程是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。中，線程是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。53第一章 操作系統(tǒng)引論 基本概念基本概念-作業(yè)作業(yè) 作業(yè)是指，計(jì)算機(jī)用戶在一次上機(jī)過程中要求作業(yè)是指，計(jì)算機(jī)用戶在一次上機(jī)過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為其所做工作的集合；作業(yè)中