计算机操作系统期末复习课件.docx

计算机系统的组成 操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合。 操作系统的作用： 管理系统中的各种资源 ，包括硬件资源和软件资源；为用户提供良好的界面。 多道批处理系统(60年代) 概念：为了提高系统吞吐量和资源利用率,允许多个程序同时驻留内存,使处理机在这些程序之间切换。在一段时间内,执行完多个程序的处理技术称为多道程序设计技术。 在多道批处理系统中，用户提交的作业首先存放在外存,并排成一个队列，称为“后备队列”，然后,由作业调度程序按照一定的算法从该队列中一次选取一个或若干个作业装入内存执行，使它们共享CPU和系统中的各种资源。 优点：资源利用率高；系统吞吐量大。 缺点：平均周转时间长；无交互能力。 操作系统的基本特性 并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生； （并行性: 两个或多个事件在同一时刻发生） 共享性 虚拟性：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。 异步性(不确定性) 操作系统的主要功能（5个）： 从资源管理的角度看，处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理 从用户的角度看，为方便用户使用操作系统，还需要提供用户接口 程序顺序执行（单道批处理）的特征： 顺序性、封闭性、可再现性 程序并发执行的特征： 间断性：程序执行的相互制约将导致并发程序具有“执行—暂停执行—执行”这种间断性的活动规律。 失去封闭性：因多个程序共享系统中的资源，所以某程序在执行时必然会受到其他程序的影响。 结果的不可再现性:由于失去了封闭性，也将导致失去其可再现性。 进程 ☆☆☆ 定义：进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 结构特征：进程实体=程序段+数据段+进程控制块 动态性（基本特征）、并发性、独立性、异步性 进程控制块（PCB） 进程存在的唯一标志。 操作系统是根据进??控制块（PCB）来对并发执行的进程进行控制和管理的。 PCB是常驻内存的。 操作系统开辟PCB区将所有的PCB组织成若干个链表或队列。 两种组织方式：链接方式、索引方式 程序与进程的区别与联系 （1）进程是程序的一次执行，是一个动态的概念，程序是一个静态的概念。（本质） （2）进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，程序则不是。 （3）程序可以作为一种软件资源长期保存，而进程是程序的一次执行过程，它是临时的，有生命期的。 （4）进程是具有结构的。 进程的三种基本状态及转换 （1）就绪→执行状态 处于就绪状态的进程，当进程调度为之分配了处理机后。 （2）执行→阻塞状态 正在执行的进程因发生某种事件而无法执行. （3）执行→就绪状态 正在执行的进程如因时间片用完或一个优先权高的进程到来而被暂停执行. （4）阻塞→就绪状态 处于阻塞状态的进程，其等待的事件已经发生。 原语定义 由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。 原子性：执行时不可中断。要么全都执行，要么全都不执行。 进程同步 ☆☆☆ 主要任务：对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。 两种形式的制约关系： 间接相互制约关系 资源共享关系—进程互斥 保证诸进程能互斥地访问临界资源（打印机、输入机、磁带机；共享变量、共享数据结构等）。 直接相互制约关系 相互合作关系—进程同步 保证相互合作的诸进程在执行次序上的协调，不会出现与时间有关的差错。 信号量 物理含义: 信号量中的整型变量value表示系统中某类资源的数目。 当S.value0时，表示系统中当前可用资源的数目； 当S.value=0时，表示系统中当前无可用资源，无等待进程； 当S.value0时，其绝对值表示系统中因请求该类资源而被阻塞的进程数目。 利用信号量解决进程同步问题 在进程互斥问题中，P、V操作是配对出现的，对同一个信号量的P、V操作同时出现在每一个进程的程序里。 而在进程同步问题中，P、V操作也都是配对出现的，但对同一个信号量的P、V操作却不是同时出现在每一个进程的程序里，而是分别出现在一个进程和它的合作伙伴的代码中。 例：利用信号量解决吃水果问题 void father( ) // 父亲进程 { while(1) { P(S_Plate); 往盘子中放入一个苹果； V(S_Apple); } } void son( ) // 儿子进程 { while(1)