第07章 操作系统.pptVIP

-*- 计算机系统 -*- 什么是操作系统OS？ 操作系统是介于计算机硬件和用户(程序和人)之间的接口； 操作系统是一种使得其它程序更加方便有效执行的程序(或一组程序)。 操作系统作为通用管理程序，管理着计算机系统中的每个部件的活动，确保计算机系统中的硬件和软件资源能够更加有效地使用；当出现资源使用冲突时，操作系统应能够及时处理排除冲突。 -*- 操作系统的目标 操作系统 是计算机硬件(程序和人)的接口，它使得其它程序更加方便有效地执行，并能方便地对计算机硬件和软件资源进行存取。 两个设计目标： 有效地使用硬件； 容易地使用资源。 -*- 自举过程 操作系统为其它程序提供支持，如装载程序，但其自身是如何装入内存并启动？ 方案一：使用ROM存储操作系统，可以将程序计数器初始为指向ROM，加电后启动系统并执行。 问题：需要很大的ROM，而且只能被操作系统使用，占用较大的内存空间，效率低。 方案二：只在ROM中存放一小部分程序（自举程序），加电后执行该程序，该程序的职责是负责将操作系统装入RAM中，载入完成后修改程序计数器并执行真正的操作系统部分。 -*- 自举过程 -*- 操作系统组成部分 -*- 1、用户界面 每个操作系统都有用户界面，用户界面是用来接收用户（进程）的输入并向操作系统解释这些请求的程序。 一些操作系统的用户界面，如UNIX，被称为命令解释程序；另外一些操作系统的用户界面被称为窗口，提供由菜单驱动的图形界面GUI。 -*- 2、内存管理器 存储管理是操作系统的一个重要职责，运行的程序和数据必须要加载到内存中；内存管理器要合理管理内存，以提高利用率和避免“内存不足”的错误。 单道程序 多道程序 -*- 单道程序 一小部分内存用来装载操作系统，大多数内存专用于装载单一的程序。 整个程序被装入内存运行，运行结束后由下一个程序取代。 问题： 大程序无法加载； 单道执行，一个程序运行时，其它程序不能运行； CPU等待I/O操作，CPU利用率低。 -*- 多道程序 同一时刻可以装入多个程序并同时执行，CPU轮流为它们服务。多个程序在内存中并存。 -*- 分区调度 分区调度：内存预先被划分为不定长的若干分区，每个分区保存一个程序。CPU为各程序交替服务，当某个程序执行I/O操作或分配的时限达到后切换到另一个程序。 每个程序完全载入内存，占用连续的地址。分区提高了CPU利用率。 问题： 分区大小预先决定，难以决断； 随着程序的运行、退出，空闲区会增加；对空闲区的管理将增加系统的负担。 -*- 分区调度 -*- 分页调度 分页调度：内存被分成大小相等的如干部分——帧，程序被划分为大小相等的部分——页。页和帧的大小通常相等。 加载程序时，页被载入到帧中，程序可以占用内存中不连续的帧。进一步提高内存的利用率，避免了出现大的空闲区。 问题 要求把程序整体载入内存中，大程序无法加载。 -*- 分页调度 -*- 虚拟内存 在请求分页和请求分段调度中，一部分程序驻留内存，一部分则放在磁盘中。 由于采用交换技术，虽然只有部分程序加载到内存中，但用户感觉到整个程序“已经”加载到内存中运行，这个感觉上的更大的内存就是虚拟内存。 当今几乎所有的操作系统都使用了虚拟内存技术。 -*- 虚拟内存 -*- 3、进程管理器 程序：程序是静态的概念，是由程序员编写的一组稳定的指令，存储在磁盘上，可能会也可能不会成为作业。 作业：从被选中执行，到运行结束并再次成为程序的过程中的程序称为作业。 进程：进程是执行中的程序，进程是驻留在内存中的作业，是从众多等待作业中选取出来并装入内存的作业。 -*- 状态图 -*- 状态变迁 保持状态：程序被操作系统选中，程序→作业。 就绪状态：作业全部或部分载入内存后，转为就绪状态，作业→进程。 运行状态：轮到CPU执行该进程。 运行的进程遇到输入/输出操作，变为等待状态； 运行的进程分配的时间片用完，变为就绪状态； 进程执行完成，变为终止状态。 等待状态：输入/输出操作完成，变为就绪状态。 -*- 设备管理器 系统中输入/输出设备速度相对CPU和内存低很多，设备之间差异大，设备管理器负责有效使用它们。 不停监视所有输入/输出设备的状态，为进程分配设备； 为每一个设备维护一个队列，维护等候进程的信息； 控制用于访问输入/输出设备的不同策略。 -*- 文件管理器 操作系统使用文件管理器控制对文件的访问。 控制对文件的访问； 管理对文件的创建、删除和修改； 为文件命名； 管理文件的存储； 负责归档和备份。 -*- UNIX UNIX是多用户、多道程序、可移植的操作系统，它被设计来方便编程、文本处理、通信。 构成：内核、命令解释器、标准工具、应用程序 内核：操作系统最基本部分，内存、进程、设备、文件管理器 命令解释器：用户可见部分，用户