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系统设计师教程 操作系统知识 操作系统的作用 通过资源管理，提高计算机系统的效率 提高吞吐量（计算机系统在单位时间内处理工作的能力）。 改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。 是硬件和各种软件之间的接口，用户和计算机之间的接口。 操作系统的定义 操作系统是管理和控制计算机系统资源，合理的组织计算机的工作流程，方便用户使用计算机系统的软件。 多道程序技术 内存中同时存放多道程序 多道程序并发执行 宏观上并行执行，微观上串行执行 多道程序的支撑： 中断技术和通道技术，使CPU和外部设备可以并行工作。 资源共享 操作系统的特征 并发性 共享性 虚拟性 不确定性 计算机系统的四类资源 处理机（CPU) 存储器 I/O设备 文件（信息） 操作系统的功能 进程管理（处理机管理） 存储器管理 设备管理 文件管理 作业管理 进程管理的主要功能 进程控制（创建，撤销，进程状态转换，改变进程的优先级等） 进程同步 进程通信 进程调度 文件管理的主要功能 文件存储空间的管理（分配和回收） 文件目录管理 文件存取控制（文件系统的安全性）和文件操作 软件管理（版本，安装，卸载） 存储管理的主要功能 存储空间的分配与回收 存储保护 地址映射 存贮扩充（虚拟存储器） 设备管理的主要功能 设备的分配和回收 启动I/O（驱动） I/O完成（中断处理） （缓冲区管理） 作业管理的主要功能 提供用户接口，供用户控制自己的作业的运行 提供两类接口：系统命令一级接口 编程一级接口 操作系统的类型 批处理系统 分时系统 实时系统 网络操作系统 分布式操作系统 微机操作系统 嵌入式操作系统 批处理系统 特征：多道程序、成批处理、脱机控制作业运行 作业由用户程序、数据和作业说明书组成。 用户接口：作业控制语言（JCL) 分时系统 多个用户通过终端以交互方式同时使用计算机 划分CPU的时间片，每个程序（进程）轮流执行 特征：多路性、独立性、交互性、及时性。 UNIX,LINUX,VMS 系统的相应时间和时间片大小、进程数量有关。时间片太小，系统开销增大，系统效率下降。 实时系统 有实时控制系统和实时信息处理系统 特征：快速的响应时间、有限的交互能力、高可靠性。 研究操作系统的观点 资源管理观点 记住资源的使用情况（用数据结构）、确定分配策略、实施资源的分配和回收。 虚拟机观点：裸机＋操作系统＝虚拟机 具有某种（由软件实现的）功能的（逻辑上）的机器。 进程观点 处理机管理 多道程序并发执行，用程序这个静态的观点不能适应动态变化的过程，引入的进程的概念。 进程时程序的一次动态执行的过程。 由 程序＋数据＋PCB组成。 程序与进程 程序的顺序执行的前趋图 程序顺序执行时的特征 顺序性： 封闭性： 可再现性 程序并发执行的前趋图 程序并发执行的特征 间断性 失去封闭性：程序和机器的活动不再一一对应 不可再现性：并发程序间存在相互制约性 进程的组成 程序 进程执行的静态的文本 如果是共享的程序（被多个进程同时执行的程序）必须是纯代码（执行时不能修改程序自身） 数据 进程控制块（PCB）：进程存在的唯一标志，与进程同生死，共存亡。 进程的状态及状态转换（三态） 进程的状态及状态转换（五态） 进程控制的支撑功能 中断处理 时钟管理 原语操作 原语 （在核心态执行的）操作系统的完成某个功能的程序，其执行时不可分割的（原子操作） 原语的类型：进程控制原语、进程通信原语、资源分配原语等。 进程控制原语 创建原语：创建进程，建立PCB,置为就绪状态（插入就绪队列）。 阻塞原语： 执行→阻塞 唤醒原语： 阻塞→就绪 挂起原语： 活动→静止 激活原语： 静止→活动 撤销原语： 撤销进程，（撤销PCB)及进程的后代 进程阻塞的原因 请求系统服务 启动某种操作 新数据尚未到达 无新工作可做 进程间的通信 主要内容 同步和互斥 临界区的概念 信号量机制 高级通信原语 同步和互斥 同步：合作进程之间存在的相互制约关系（直接制约关系）（有先后次序的关系） 互斥：进程之间由于共享资源冲突而造成的制约关系（间接制约关系） 临界区的概念 临界资源：一次只允许一个进程单独使用的（共享）资源。 临界区：进程中对临界资源操作的程序段 临界区准则：有空即进（空闲让进） 无空则等 （忙则等待） 有限等待 让权等待（让出CPU） 记录型信号量机制 由一个整型变量和一个进程队列构成 type semaphore=