操作系統(tǒng)功能課件

操作系統(tǒng)功能主要功能簡要介紹1最新課件操作系統(tǒng)功能主要功能簡要介紹1最新課件總述

在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)通常無法同時滿足所有作業(yè)的資源要求，為使多道程序能有條不紊地運行，操作系統(tǒng)應(yīng)具有這樣幾方面的功能，以實現(xiàn)對資源的管理：處理機管理功能、存儲器管理功能、設(shè)備管理功能、文件管理功能和作業(yè)管理功能。此外，為了方便用戶使用操作系統(tǒng)，還須向用戶提供一個使用方便的用戶接口。核心2最新課件總述在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)通常無法同時滿足所有存儲器管理的功能

存儲器管理的主要任務(wù)，是為多道程序的運行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲器，提高存儲器的利用率，以及能從邏輯上來擴充內(nèi)存。為此，存儲器管理應(yīng)具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充等。3最新課件存儲器管理的功能存儲器管理的主要任務(wù)，是為多道存儲器管理的功能一、內(nèi)存分配

內(nèi)存分配的主要任務(wù)，是為每道程序分配內(nèi)存空間，使它們“各得其所”，提高存儲器的利用率，以減少不可用的內(nèi)存空間，允許正在運行的程序申請附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動態(tài)增長的需要。

OS在實現(xiàn)內(nèi)存分配時，可采取以下兩種方式：

1.靜態(tài)分配：每個作業(yè)的內(nèi)存空間是在作業(yè)裝入時確定的。

2.動態(tài)分配：每個作業(yè)所要求的基本內(nèi)存空間，是在裝入時確定的，但允許作業(yè)在運行過程中，繼續(xù)申請新的附加內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)的動態(tài)增長，也允許作業(yè)在內(nèi)存中的“移動”。為了實現(xiàn)內(nèi)存分配，在內(nèi)存分配的機制中應(yīng)具有以下結(jié)構(gòu)和功能：

1.內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)用于記錄內(nèi)存空間的使用情況，作為內(nèi)存分配的依據(jù)。

2.內(nèi)存分配功能：系統(tǒng)按照一定的內(nèi)存分配算法為用戶程序分配內(nèi)存空間。

3.內(nèi)存回收功能：系統(tǒng)對用戶不再需要的內(nèi)存，通過用戶的釋放請求，去完成系統(tǒng)的回收功能。4最新課件存儲器管理的功能一、內(nèi)存分配4最新課件存儲器管理的功能二、內(nèi)存保護

內(nèi)存保護的主要任務(wù)，是確保每道用戶程序都在自己的內(nèi)存空間中運行，互不干擾。進一步說，絕不允許用戶程序訪問操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)；也不允許轉(zhuǎn)移到非共享的其它用戶程序中去執(zhí)行。一種比較簡單的內(nèi)存保護機制，是設(shè)置兩個界限寄存器，分別用于存放正在執(zhí)行程序的上界和下界。系統(tǒng)需要對每條指令所訪問的地址進行越界檢查，發(fā)果發(fā)生越界，便發(fā)出越界中斷請求，以停止該程序的執(zhí)行。如果這種檢查完全用軟件實現(xiàn)，則每執(zhí)行一條指令，便需要增加若干條指令去進行越界檢查，這將顯著地降低程序的運行速度。因此，越界檢查都由硬件實現(xiàn)。當然，對發(fā)生越界后的處理，還須與軟件配合來完成。5最新課件存儲器管理的功能二、內(nèi)存保護內(nèi)存保護的主要任務(wù)，是存儲器管理的功能三、地址映射

一個應(yīng)用程序（源程序）經(jīng)編譯后，通常會形成若干個目標程序；這些目標程序再經(jīng)過鏈接而形成可裝入程序。這些程序的地址都是從“0”開始的，程序中的其它地址都是相對于起始地址計算的；由這些地址所形成的地址范圍稱為“地址空間”；其中的地址稱為“邏輯地址”或“相對地址”。此外，由內(nèi)存中的一系列單元所限定的地址范圍稱為“內(nèi)存空間”；其中的地址稱為“物理地址”。在多道程序環(huán)境下，地址空間中的邏輯地址和內(nèi)存空間中的物理地址是不可能一致的。因此，存儲器管理必須提供地址映射功能，以將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與這對應(yīng)的物理地址。該功能同樣應(yīng)在硬件的支持下完成。6最新課件存儲器管理的功能三、地址映射一個應(yīng)用程序（源程序）經(jīng)編譯存儲器管理的功能四、內(nèi)存擴充

由于物理內(nèi)存的容量有限，因而難于滿足用戶的需要，勢必影響到系統(tǒng)的性能。在存儲器管理中的內(nèi)在擴充任務(wù)，并非是去增加物理內(nèi)存的容量，而是借助于虛擬存儲技術(shù)，從邏輯上擴充內(nèi)存容量，使用戶所感覺到的內(nèi)存容量比實際內(nèi)存容量大得多。為了能從邏輯上擴充內(nèi)存，系統(tǒng)必須具有內(nèi)存擴充機制，用于實現(xiàn)下述功能：1.請求調(diào)入功能。允許在僅裝入一部分用戶程序和數(shù)據(jù)的情況下，啟動該程序運行。在運行過程中當發(fā)現(xiàn)繼續(xù)運行時所需的程序和數(shù)據(jù)尚未裝入內(nèi)存時，可向OS發(fā)出請求，由OS將所需部分調(diào)入內(nèi)存，以便繼續(xù)運行。2.置換功能。若內(nèi)存中已無足夠的空間來裝入需要調(diào)入的部分時，系統(tǒng)應(yīng)能將內(nèi)存中的一部分暫時不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)至磁盤上，以便騰出內(nèi)存空間，然后再將所需部分調(diào)入內(nèi)存。7最新課件存儲器管理的功能四、內(nèi)存擴充由于物理內(nèi)存的容量有限，處理機管理的功能

處理機管理的主要任務(wù)，是對處理機進行分配，并對其運行進行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下，處理機的分配和運行都是以進程為基本單位，因而對處理機的管理可歸結(jié)為進程的管理。它包括以下幾個方面：（一）進程控制（二）進程同步（三）進程通信（四）調(diào)度8最新課件處理機管理的功能處理機管理的主要任務(wù)，是對處理機處理機管理的功能（一）進程控制

在多道程序環(huán)境下，要使作業(yè)運行，必須先為它創(chuàng)建一個或幾個進程，并為之分配必要的資源。進行運行結(jié)束時，要立即撤消該進程，以便及時回收該進程所占用的各類資源。進程控制的主要任務(wù)，便是為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤消已結(jié)束的進程，以及控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在OS中通常是利用若干條進程控制原語或系統(tǒng)調(diào)用，來實現(xiàn)進程控制。所謂“原語”，是指用以完成特定功能的，具有“原子性”的一段程序?！霸有浴笔侵冈诔绦蛑械囊唤M動作，要么全做，要么全不做，是不可分割的。在進程控制中所使用的最基本的原語有：用于創(chuàng)建一個新進程的創(chuàng)建進程原語。用于撤消一個已結(jié)束的進程的撤消進程原語。9最新課件處理機管理的功能（一）進程控制在多道程序環(huán)境下，要使作業(yè)處理機管理的功能（二）進程同步

進程是以異步方式運行的，并以人們不可預知的速度向前推進。為使多個進程能有條不紊地運行，系統(tǒng)中必須設(shè)置進程同步機制。進程同步的主要任務(wù)是對諸進程的運行進行協(xié)調(diào)。有兩種協(xié)調(diào)方式：1.進程互斥方式。這是指諸進程在對臨界資源進行訪問時，應(yīng)采用互斥方式。最簡單的用于實現(xiàn)進程互斥的機制，是為每一種臨界資源配置一把鎖w，并為該鎖設(shè)置一對關(guān)鎖原語Lock(w)和開鎖原語Unlock(w)。當鎖已打開時，進程可以對臨界資源進行訪問；而關(guān)上時，則禁止進程訪問該臨界資源。2.進程同步方式。指在相互合作完成共同任務(wù)的進程間，由同步機構(gòu)對它們的執(zhí)行次序加以協(xié)調(diào)。10最新課件處理機管理的功能（二）進程同步進程是以異步方式運行的，并處理機管理的功能（三）進程通信

在多道程序環(huán)境下，可由系統(tǒng)為一個應(yīng)用程序建立多個進程。這些進程相互合作去完成一個共同任務(wù)，而在這些相互合作的進程之間，往往需要交換信息。進程通信的任務(wù)，就是用來實現(xiàn)在相互合作進程之間的信息交換。當相互合作的進程處于同一計算機系統(tǒng)時，通常是采用直接通信方式。即由源進程利用發(fā)送命令直接將消息(message)掛到目標進程的消息隊列上，以后由目標進程利用接收命令從其消息隊列中取出消息。當相互合作的進程處于不同的系統(tǒng)中時，常采用間接通信方式，即由源進程利用發(fā)送命令將消息送入一個存放消息的中間實體中，以后由目標進程利用接收命令從中間實體中取走消息。該中間實體通常稱為郵箱，相應(yīng)的通信系統(tǒng)稱為電子郵件系統(tǒng)。11最新課件處理機管理的功能（三）進程通信在多道程序環(huán)境下，可由系統(tǒng)處理機管理的功能（四）調(diào)度

等待在后備隊列上的每個作業(yè)，通常要經(jīng)過調(diào)度，包括作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度兩步，才能執(zhí)行。

作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)，是從后備隊列中按照一定的算法，選擇出若干個作業(yè)，為它們分配必要的資源（首先是分配內(nèi)存）。在將它們調(diào)入內(nèi)存后，便為它們建立進程，使之成為可能獲得處理機的就緒進程；并將它們按一定算法插入就緒隊列。

進程調(diào)度的任務(wù)，則是從進程的就緒隊列中，按照一定的算法選出一新進程，把處理機分配給它，并為它設(shè)置運行現(xiàn)場，使進程投入運行。12最新課件處理機管理的功能（四）調(diào)度等待在后備隊列上的每個作業(yè)，通設(shè)備管理的功能

設(shè)備管理的主要任務(wù)，是完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備。為實現(xiàn)上述任務(wù)，設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等功能。13最新課件設(shè)備管理的功能13最新課件設(shè)備管理的功能（一）緩沖管理緩沖管理的基本任務(wù)是管理好各種類型的緩沖區(qū)，如字符緩沖區(qū)和字符塊緩沖區(qū)，以緩和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，最終達到提高CPU和I/O設(shè)備利用率，進而提高系統(tǒng)吞吐量的目的。在不少系統(tǒng)中，還通過增加緩沖存儲容量的辦法，來改善文件系統(tǒng)的性能。對于不同的系統(tǒng)，可以采用不同類型的緩沖區(qū)機制。最常見的緩沖區(qū)機制有單緩沖機制，能實現(xiàn)雙向同時傳送數(shù)據(jù)的雙緩沖機制，以及能供多個設(shè)備同時使用的公用緩沖池機制。14最新課件設(shè)備管理的功能（一）緩沖管理14最新課件設(shè)備管理的功能（二）設(shè)備分配設(shè)備分配的基本任務(wù)，是根據(jù)用戶的I/O請求，為之分配其所需的設(shè)備。如果在I/O設(shè)備和CPU之間還存在著設(shè)備控制器和I/O通道時，還須為分配出去的設(shè)備分配相應(yīng)的控制器和通道。在進行設(shè)備分配時，應(yīng)針對不同的設(shè)備類型而采用不同的設(shè)備分配方式。對于獨占設(shè)備（臨界資源）的分配，還應(yīng)考慮到該設(shè)備被分配出去后，系統(tǒng)是否安全。設(shè)備用完后，還應(yīng)立即加以回收。15最新課件設(shè)備管理的功能（二）設(shè)備分配15最新課件設(shè)備管理的功能（三）設(shè)備處理設(shè)備處理程序又稱為設(shè)備驅(qū)動程序。其基本任務(wù)通常是實現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。即由CPU向設(shè)備控制器發(fā)出I/O指令，要求它完成指定的I/O操作；并能接收由設(shè)備控制器發(fā)來的中斷請求，給予及時的響應(yīng)和相應(yīng)的處理。處理過程是：設(shè)備處理程序首先檢查I/O請求的合法性、了解設(shè)備的狀態(tài)是否空閑、了解有關(guān)傳遞參數(shù)以及設(shè)置設(shè)備的工作方式。然后，便向設(shè)備控制器發(fā)出I/O命令，啟動I/O設(shè)備去完成指定的I/O操作。最后是及時響應(yīng)由控制器發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)該中斷請求的類型，調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進行處理。對于設(shè)置了通道的計算機系統(tǒng)，設(shè)備處理程序還應(yīng)能根據(jù)用戶的I/O請求，自動地構(gòu)成通道程序。16最新課件設(shè)備管理的功能（三）設(shè)備處理16最新課件設(shè)備管理的功能（四）設(shè)備獨立性和虛擬設(shè)備1.設(shè)備獨立性：基本含義是指應(yīng)用程序獨立于物理設(shè)備，以使用戶編制的程序與實際使用物理設(shè)備無關(guān)。這種獨立性不僅能提高用戶程序的可適應(yīng)性，使程序不局限于某具體的物理設(shè)備，而且易于實現(xiàn)輸入、輸出的重定向。即，在I/O操作中所使用的設(shè)備可方便地重新指定，而無須改變原有程序。2.虛擬設(shè)備功能：可把每次僅允許一個進程使用的物理設(shè)備，改造為能同時供多個進程共享的設(shè)備。或者說，它能把一個物理設(shè)備變換為多個對應(yīng)的邏輯設(shè)備，以使一個物理設(shè)備能供多個用戶共享。這樣，不僅提高了設(shè)備的利用率，而且還加速了程序的運行，使每個用戶都感到自己在獨占該設(shè)備。17最新課件設(shè)備管理的功能（四）設(shè)備獨立性和虛擬設(shè)備17最新課件文件管理的功能

在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，總是把程序和數(shù)據(jù)以文件的形式存儲在磁盤上，供所有的或指定的用戶使用。文件管理的主要任務(wù)，是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。為此，文件管理應(yīng)具有對文件存儲空間的管理，目錄管理，文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護等功能。18最新課件文件管理的功能在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，總是把程序和文件管理的功能（一）文件存儲空間的管理其主要任務(wù)是為每個文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系統(tǒng)的工作速度。為了提高存儲空間的利用率，對存儲空間的分配通常是采用離散分配方式，以減少外存零頭，并以盤塊為基本分配單位。盤塊的大小通常為512字節(jié)至4K字節(jié)。19最新課件文件管理的功能（一）文件存儲空間的管理19最新課件文件管理的功能（二）目錄管理為了使用戶能方便地在外存上找到他所需的文件，通常由系統(tǒng)為每個文件建立一個目錄項。目錄項包含文件名、文件屬性、文件在磁盤上的物理位置等。由若干個目錄項又可構(gòu)成一個目錄文件。目錄管理的主要任務(wù)是為每個文件建立其目錄項，并對眾多的目錄項加以有效的組織，以實現(xiàn)方便的按名存取。其次，目錄管理還應(yīng)能實現(xiàn)文件共享，這樣，只需在外存上保留一份該共享文件的副本。此外，還應(yīng)能提供快速的目錄查詢手段，以提高對文件的檢索速度。20最新課件文件管理的功能（二）目錄管理20最新課件文件管理的功能（三）文件的讀、寫管理和存取控制1.文件的讀、寫管理讀、寫管理是最基本的功能。這是根據(jù)用戶的請求，從外存中讀取數(shù)據(jù)；或?qū)?shù)據(jù)寫入外存。在進行文件讀（寫）時，系統(tǒng)先根據(jù)用戶給出的文件名，去檢索文件目錄，從中獲得文件在外存中的位置。然后，利用文件讀（寫）指針，對文件進行讀（寫）。一旦讀（寫）完成，便修改讀（寫）指針，為下一次讀（寫）做好準備。由于讀和寫操作不會同時進行，故可以合用一個讀/寫指針。21最新課件文件管理的功能（三）文件的讀、寫管理和存取控制21最新課件文件管理的功能（三）文件的讀、寫管理和存取控制2.文件的存取控制為了防止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞，在文件系統(tǒng)中必須提供有效的存取控制功能，以實現(xiàn)下述目標：（1）防止未經(jīng)核準的用戶存取文件；（2）防止冒名頂替存取文件；（3）防止以不正確的方式使用文件。多級保護設(shè)施來達到這一目標：第一是進行系統(tǒng)級存取控制，這通常是以使用口令并對口令加密的方法，來防止非法用戶進入系統(tǒng)，從而不可能進行文件訪問。第二是用戶級存取控制，這常常是通過對用戶進行分類和為用戶分配適當?shù)摹拔募嫒?quán)限”等方法來實現(xiàn)。第三是文件級存取控制，這是通過設(shè)置文件屬性（如只讀、只執(zhí)行、讀/寫等屬性）來控制對文件的存取。22最新課件文件管理的功能（三）文件的讀、寫管理和存取控制22最新課件作業(yè)上作業(yè)本子：1.內(nèi)存管理有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？2.處理機管理具有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？3.設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？4.文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？23最新課件作業(yè)上作業(yè)本子：23最新課件感謝親觀看此幻燈片，此課件部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請及時聯(lián)系我們刪除，謝謝配合！24最新課件感謝親觀看此幻燈片，此課件部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，24最新課件操作系統(tǒng)功能主要功能簡要介紹25最新課件操作系統(tǒng)功能主要功能簡要介紹1最新課件總述

在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)通常無法同時滿足所有作業(yè)的資源要求，為使多道程序能有條不紊地運行，操作系統(tǒng)應(yīng)具有這樣幾方面的功能，以實現(xiàn)對資源的管理：處理機管理功能、存儲器管理功能、設(shè)備管理功能、文件管理功能和作業(yè)管理功能。此外，為了方便用戶使用操作系統(tǒng)，還須向用戶提供一個使用方便的用戶接口。核心26最新課件總述在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)通常無法同時滿足所有存儲器管理的功能

存儲器管理的主要任務(wù)，是為多道程序的運行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲器，提高存儲器的利用率，以及能從邏輯上來擴充內(nèi)存。為此，存儲器管理應(yīng)具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充等。27最新課件存儲器管理的功能存儲器管理的主要任務(wù)，是為多道存儲器管理的功能一、內(nèi)存分配

內(nèi)存分配的主要任務(wù)，是為每道程序分配內(nèi)存空間，使它們“各得其所”，提高存儲器的利用率，以減少不可用的內(nèi)存空間，允許正在運行的程序申請附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動態(tài)增長的需要。

OS在實現(xiàn)內(nèi)存分配時，可采取以下兩種方式：

1.靜態(tài)分配：每個作業(yè)的內(nèi)存空間是在作業(yè)裝入時確定的。

2.動態(tài)分配：每個作業(yè)所要求的基本內(nèi)存空間，是在裝入時確定的，但允許作業(yè)在運行過程中，繼續(xù)申請新的附加內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)的動態(tài)增長，也允許作業(yè)在內(nèi)存中的“移動”。為了實現(xiàn)內(nèi)存分配，在內(nèi)存分配的機制中應(yīng)具有以下結(jié)構(gòu)和功能：

1.內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)用于記錄內(nèi)存空間的使用情況，作為內(nèi)存分配的依據(jù)。

2.內(nèi)存分配功能：系統(tǒng)按照一定的內(nèi)存分配算法為用戶程序分配內(nèi)存空間。

3.內(nèi)存回收功能：系統(tǒng)對用戶不再需要的內(nèi)存，通過用戶的釋放請求，去完成系統(tǒng)的回收功能。28最新課件存儲器管理的功能一、內(nèi)存分配4最新課件存儲器管理的功能二、內(nèi)存保護

內(nèi)存保護的主要任務(wù)，是確保每道用戶程序都在自己的內(nèi)存空間中運行，互不干擾。進一步說，絕不允許用戶程序訪問操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)；也不允許轉(zhuǎn)移到非共享的其它用戶程序中去執(zhí)行。一種比較簡單的內(nèi)存保護機制，是設(shè)置兩個界限寄存器，分別用于存放正在執(zhí)行程序的上界和下界。系統(tǒng)需要對每條指令所訪問的地址進行越界檢查，發(fā)果發(fā)生越界，便發(fā)出越界中斷請求，以停止該程序的執(zhí)行。如果這種檢查完全用軟件實現(xiàn)，則每執(zhí)行一條指令，便需要增加若干條指令去進行越界檢查，這將顯著地降低程序的運行速度。因此，越界檢查都由硬件實現(xiàn)。當然，對發(fā)生越界后的處理，還須與軟件配合來完成。29最新課件存儲器管理的功能二、內(nèi)存保護內(nèi)存保護的主要任務(wù)，是存儲器管理的功能三、地址映射

一個應(yīng)用程序（源程序）經(jīng)編譯后，通常會形成若干個目標程序；這些目標程序再經(jīng)過鏈接而形成可裝入程序。這些程序的地址都是從“0”開始的，程序中的其它地址都是相對于起始地址計算的；由這些地址所形成的地址范圍稱為“地址空間”；其中的地址稱為“邏輯地址”或“相對地址”。此外，由內(nèi)存中的一系列單元所限定的地址范圍稱為“內(nèi)存空間”；其中的地址稱為“物理地址”。在多道程序環(huán)境下，地址空間中的邏輯地址和內(nèi)存空間中的物理地址是不可能一致的。因此，存儲器管理必須提供地址映射功能，以將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與這對應(yīng)的物理地址。該功能同樣應(yīng)在硬件的支持下完成。30最新課件存儲器管理的功能三、地址映射一個應(yīng)用程序（源程序）經(jīng)編譯存儲器管理的功能四、內(nèi)存擴充

由于物理內(nèi)存的容量有限，因而難于滿足用戶的需要，勢必影響到系統(tǒng)的性能。在存儲器管理中的內(nèi)在擴充任務(wù)，并非是去增加物理內(nèi)存的容量，而是借助于虛擬存儲技術(shù)，從邏輯上擴充內(nèi)存容量，使用戶所感覺到的內(nèi)存容量比實際內(nèi)存容量大得多。為了能從邏輯上擴充內(nèi)存，系統(tǒng)必須具有內(nèi)存擴充機制，用于實現(xiàn)下述功能：1.請求調(diào)入功能。允許在僅裝入一部分用戶程序和數(shù)據(jù)的情況下，啟動該程序運行。在運行過程中當發(fā)現(xiàn)繼續(xù)運行時所需的程序和數(shù)據(jù)尚未裝入內(nèi)存時，可向OS發(fā)出請求，由OS將所需部分調(diào)入內(nèi)存，以便繼續(xù)運行。2.置換功能。若內(nèi)存中已無足夠的空間來裝入需要調(diào)入的部分時，系統(tǒng)應(yīng)能將內(nèi)存中的一部分暫時不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)至磁盤上，以便騰出內(nèi)存空間，然后再將所需部分調(diào)入內(nèi)存。31最新課件存儲器管理的功能四、內(nèi)存擴充由于物理內(nèi)存的容量有限，處理機管理的功能

處理機管理的主要任務(wù)，是對處理機進行分配，并對其運行進行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下，處理機的分配和運行都是以進程為基本單位，因而對處理機的管理可歸結(jié)為進程的管理。它包括以下幾個方面：（一）進程控制（二）進程同步（三）進程通信（四）調(diào)度32最新課件處理機管理的功能處理機管理的主要任務(wù)，是對處理機處理機管理的功能（一）進程控制

在多道程序環(huán)境下，要使作業(yè)運行，必須先為它創(chuàng)建一個或幾個進程，并為之分配必要的資源。進行運行結(jié)束時，要立即撤消該進程，以便及時回收該進程所占用的各類資源。進程控制的主要任務(wù)，便是為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤消已結(jié)束的進程，以及控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在OS中通常是利用若干條進程控制原語或系統(tǒng)調(diào)用，來實現(xiàn)進程控制。所謂“原語”，是指用以完成特定功能的，具有“原子性”的一段程序。“原子性”是指在程序中的一組動作，要么全做，要么全不做，是不可分割的。在進程控制中所使用的最基本的原語有：用于創(chuàng)建一個新進程的創(chuàng)建進程原語。用于撤消一個已結(jié)束的進程的撤消進程原語。33最新課件處理機管理的功能（一）進程控制在多道程序環(huán)境下，要使作業(yè)處理機管理的功能（二）進程同步

進程是以異步方式運行的，并以人們不可預知的速度向前推進。為使多個進程能有條不紊地運行，系統(tǒng)中必須設(shè)置進程同步機制。進程同步的主要任務(wù)是對諸進程的運行進行協(xié)調(diào)。有兩種協(xié)調(diào)方式：1.進程互斥方式。這是指諸進程在對臨界資源進行訪問時，應(yīng)采用互斥方式。最簡單的用于實現(xiàn)進程互斥的機制，是為每一種臨界資源配置一把鎖w，并為該鎖設(shè)置一對關(guān)鎖原語Lock(w)和開鎖原語Unlock(w)。當鎖已打開時，進程可以對臨界資源進行訪問；而關(guān)上時，則禁止進程訪問該臨界資源。2.進程同步方式。指在相互合作完成共同任務(wù)的進程間，由同步機構(gòu)對它們的執(zhí)行次序加以協(xié)調(diào)。34最新課件處理機管理的功能（二）進程同步進程是以異步方式運行的，并處理機管理的功能（三）進程通信

在多道程序環(huán)境下，可由系統(tǒng)為一個應(yīng)用程序建立多個進程。這些進程相互合作去完成一個共同任務(wù)，而在這些相互合作的進程之間，往往需要交換信息。進程通信的任務(wù)，就是用來實現(xiàn)在相互合作進程之間的信息交換。當相互合作的進程處于同一計算機系統(tǒng)時，通常是采用直接通信方式。即由源進程利用發(fā)送命令直接將消息(message)掛到目標進程的消息隊列上，以后由目標進程利用接收命令從其消息隊列中取出消息。當相互合作的進程處于不同的系統(tǒng)中時，常采用間接通信方式，即由源進程利用發(fā)送命令將消息送入一個存放消息的中間實體中，以后由目標進程利用接收命令從中間實體中取走消息。該中間實體通常稱為郵箱，相應(yīng)的通信系統(tǒng)稱為電子郵件系統(tǒng)。35最新課件處理機管理的功能（三）進程通信在多道程序環(huán)境下，可由系統(tǒng)處理機管理的功能（四）調(diào)度

等待在后備隊列上的每個作業(yè)，通常要經(jīng)過調(diào)度，包括作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度兩步，才能執(zhí)行。

作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)，是從后備隊列中按照一定的算法，選擇出若干個作業(yè)，為它們分配必要的資源（首先是分配內(nèi)存）。在將它們調(diào)入內(nèi)存后，便為它們建立進程，使之成為可能獲得處理機的就緒進程；并將它們按一定算法插入就緒隊列。

進程調(diào)度的任務(wù)，則是從進程的就緒隊列中，按照一定的算法選出一新進程，把處理機分配給它，并為它設(shè)置運行現(xiàn)場，使進程投入運行。36最新課件處理機管理的功能（四）調(diào)度等待在后備隊列上的每個作業(yè)，通設(shè)備管理的功能

設(shè)備管理的主要任務(wù)，是完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備。為實現(xiàn)上述任務(wù)，設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等功能。37最新課件設(shè)備管理的功能13最新課件設(shè)備管理的功能（一）緩沖管理緩沖管理的基本任務(wù)是管理好各種類型的緩沖區(qū)，如字符緩沖區(qū)和字符塊緩沖區(qū)，以緩和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，最終達到提高CPU和I/O設(shè)備利用率，進而提高系統(tǒng)吞吐量的目的。在不少系統(tǒng)中，還通過增加緩沖存儲容量的辦法，來改善文件系統(tǒng)的性能。對于不同的系統(tǒng)，可以采用不同類型的緩沖區(qū)機制。最常見的緩沖區(qū)機制有單緩沖機制，能實現(xiàn)雙向同時傳送數(shù)據(jù)的雙緩沖機制，以及能供多個設(shè)備同時使用的公用緩沖池機制。38最新課件設(shè)備管理的功能（一）緩沖管理14最新課件設(shè)備管理的功能（二）設(shè)備分配設(shè)備分配的基本任務(wù)，是根據(jù)用戶的I/O請求，為之分配其所需的設(shè)備。如果在I/O設(shè)備和CPU之間還存在著設(shè)備控制器和I/O通道時，還須為分配出去的設(shè)備分配相應(yīng)的控制器和通道。在進行設(shè)備分配時，應(yīng)針對不同的設(shè)備類型而采用不同的設(shè)備分配方式。對于獨占設(shè)備（臨界資源）的分配，還應(yīng)考慮到該設(shè)備被分配出去后，系統(tǒng)是否安全。設(shè)備用完后，還應(yīng)立即加以回收。39最新課件設(shè)備管理的功能（二）設(shè)備分配15最新課件設(shè)備管理的功能（三）設(shè)備處理設(shè)備處理程序又稱為設(shè)備驅(qū)動程序。其基本任務(wù)通常是實現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。即由CPU向設(shè)備控制器發(fā)出I/O指令，要求它完成指定的I/O操作；并能接收由設(shè)備控制器發(fā)來的中斷請求，給予及時的響應(yīng)和相應(yīng)的處理。處理過程是：設(shè)備處理程序首先檢查I/O請求的合法性、了解設(shè)備的狀態(tài)是否空閑、了解有關(guān)傳遞參數(shù)以及設(shè)置設(shè)備的工作方式。然后，便向設(shè)備控制器發(fā)出I/O命令，啟動I/O設(shè)備去完成指定的I/O操作。最后是及時響應(yīng)由控制器發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)該中斷請求的類型，調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進行處理。對于設(shè)置了通道的計算機系統(tǒng)，設(shè)備處理程序還應(yīng)能根據(jù)用戶的I/O請求，自動地構(gòu)成通道程序。40最新課件設(shè)備管理的功能（三）設(shè)備處理16最新課件設(shè)備管理的功能（四）設(shè)備獨立性和虛擬設(shè)備1.設(shè)備獨立性：基本含義是指應(yīng)用程序獨立于物理設(shè)備，以使用戶編制的程序與實際使用物理設(shè)備無關(guān)。這種獨立性不僅能提高用戶程序的可適應(yīng)性，使程序不局限于某具體的物理設(shè)備，而且易于實現(xiàn)輸入、輸出的重定向。即，在I/O操作中所使用的設(shè)備可方便地重新指定，而無須改變原有程序。2.虛擬設(shè)備功能：可把每次僅允許一個進程使用的物理設(shè)備，改造為能同時供多個進程共享的設(shè)備?；蛘哒f，它能把一個物理設(shè)備變換為多個對應(yīng)的邏輯設(shè)備，以使一個物理設(shè)備能供多個用戶共享。這樣，不僅提高了設(shè)備的利用率，而且還加速了程序的運行，使每個用戶都感到自己在獨占該設(shè)備。41最新課件設(shè)備管理的功能（四）設(shè)備獨立性和虛擬設(shè)備17最新課件文件管理的功能

在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，總是把程序和數(shù)據(jù)以文件的形式存儲在磁盤上，供所有的或指定的用戶使用。文件管理的主要任務(wù)，是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。為此，文件管理應(yīng)具有對文件存儲空間的管理，目錄管理，文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護等功能。42最新課件文件管理的功能在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，總是把程序和文件管理的功能（一）