第4章 操作系统学习 文档 参考.pptx

第4章 操作系统Operating System;第4章 操作系统;;操作系统的形成与发展 操作系统的功能 操作系统的特征 操作系统的分类; 操作系统不仅是硬件与所有其它软件的接口，而且是整个计算机系统的控制和管理中心，起到“中枢神经”的作用。;操作系统是（Ｏperating System)控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程，以及方便用户的程序的集合。; 用户应用软件 ;一、操作系统的形成与发展;手工操作阶段;早期批量处理系统;脱机批处理系统;管理程序阶段;多道程序设计与多道批处理;多道程序原理示意图;现代操作系统;资源管理：它是协调、管理计算机的软硬件资源，提高它们的利用率。 用户角度：它为用户提供使用计算机的环境和服务，通常是用命令和系统调用方式提供服务的。 功能有五大类 1、处理机管理 2、作业管理 3、存储管理4、设备管理 5、文件管理 ;4.2 处理机管理;进程管理;进程管理;4.3 作业管理;4.4 存储管理;4.4 存储管理;4.5 设备管理;4.6 文件管理;三、操作系统的特征; 2、共享性 共享是指多道程序或多个用户共同使用有限的资源。共享性是现代操作系统的一个最大的特点，也是追求的主要目标。操作系统的主要职能就是组织好对共享资源的管理，以使资源得到高效的使用。共享有两种方式： ?互斥共享 ?并发访问 ;互斥共享 也称为顺序共享，所有的系统资源均可顺序共享，即在一段时间内只允许一个进程访问该资源，只有当访问结束、释放后，别的进程才能使用该资源。 并发访问 也称同时访问，允许在一段时间内有多个进程同时使用某种资源，但在某一时刻该资源只能被一个进程访问，即多个进程对该资源的访问是交替的。;3、虚拟性 虚拟的本质是将物理设备的一个变成逻辑上的多个，例如在分式操作系统中将一个物理上的CPU虚拟为多个CPU、将统一编址的物理存储器虚拟为多个逻辑上独立编址的存储器等。; 4、不确定性 它指的是在操作系统控制下的各个程序的执行顺序和每个程序执行的时间是不确定的。每个中断发生的时间也是不确定的、随机的。程序运行错误和系统故障的发生也是不确定的。 这种不确定性是并发和共享的必然结果。系统必须具备随时处理各种突发事件的能力。 ;四、操作系统的分类;处理机管理;程序的顺序执行 顺序性、封闭性、可再现性 ;程序并发执行; 处理机管理;;进程具有以下基本特征： 1、动态性 2、并发性 3、独立性 4、异步性;动态性;并发性;独立性;异步性;进程与程序的区别;二、进程控制块（PCB）;进程控制块是OS为了反映进程的动态特征、便于系统控制和描述进程的活动过程而专门定义的一种数据结构，用来记录和描述进程执行情况和状态变化。 不同的OS有不同结构的PCB。它一般包含调度信息和现场信息 前者描述进程的当前状况：进程名、当前状态、优先级、资源清单….供进程调度时使用。 后者反映了进程运行的情况，记录那些进程运行时会改变寄存器，一旦进程中断，就要把中断时的这些信息记入现场信息中，以便下一次运行时使用，使进程继续运行下去。;PCB是进程的唯一标识，创建一个进程时 就创建了一个PCB，系统利用它管理进程 当进程撤消时，系统回收它的PCB; 进程状态及其转换 1、进程有三种基本状态 就绪状态 (Ready) 执行状态 (Executing) 等待状态 (Wait);处于就绪状态的进程已经获得了除CPU以外的所有需要的资源，具备了执行条件，但由于还没有获取CPU的使用权而暂时不能运行，一旦通过调度获得CPU就可以立即执行该进程。一般在系统中处于就绪状态的进程可以有多个。 当进程获得CPU后，就转入了执行状态。这是进程正在获得的资源上运行所属的程序。在单CPU的计算机系统中，只有一个进程处于执行状态。 对于多CPU的大型并行计算机系统，就可以同时执行几个进程。;等待状态，又成为阻塞状态，指进程由于等待某个事件（条件）的发生（成立）而暂时不能运行的状态。通常在系统中，处于等待的进程也常有多个。 等待状态还可以根据等待事件的类别分为不同的子状态，如：内存等待、I/O等待、文件等待等等。;2、进程状态转换图 ;二、进程控制 进程控制就是对进程在其生命期的各种活动及状态转变实施有效的控制。一般由组成操作系统内核的各种原语来实现的。 所谓“原语”(Primitive)是机器指令的延伸，是非进程模块，它的执行是不可中断的。用微代码实现。;对进程的控制包括： 创建进程 (建立PCB） 撤消进程 （释放资源） 挂起进程 激活进程