操作系统（一）

操作系统

操作系统的目标和作用

1.有效性：大中型计算机

2.方便性：微型计算机

3.可扩充性：新的微内核结构和客户服务器模式便于增加新功能模块

4.开放性

有效性

1.系统资源利用率

冯诺依曼结构，内存为中心

2.提高系统吞吐量

合理化计算机工作流程

操作系统的作用

1.OS为用户与计算机硬件系统之间的接口

os为系统软件，接口为软件接口

2.OS为计算机系统资源管理者

处理器管理、存储器管理、I/O设备管理、信息（文件存取共享与保护）

3.OS实现对计算机资源的抽象

操作系统的发展过程

无操作系统

单道批处理

多道批处理：资源利用率高，系统吞吐量大，平均周转时间长，无交互能力

系统吞吐量：系统单位时间内完成的总工作量

作业周转时间：作业从进入到完成退出所用时间

分时系统

多路性、独立性、及时性、交互性

1.人-机交互：用户键入命令后，系统内能及时接收并处理，返回结果。用户可继续键入，多用户也可及时处理

2.共享主机

3.便于用户上机

设置时间片

实时系统

即时响应外部事件请求，规定时间内完成事件处理，控制所有实时任务协调一致进行

实时任务：周期性实时任务、非周期性实时任务

截止时间：开始截止时间，任务在某时刻之前必须开始执行、完成截止时间，任务在某时刻之前必须完成。

硬实时任务：对截止时间要求严格，软实时任务：对截止时间并不严格

实时分时对比

实时系统高度可靠，分时较低

操作系统的基本特性

并行性：两个或多个事件在同一时刻发生

并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生

多处理机可实现并行

进程：引入进程实现多程序并发执行，系统中独立运行并作为资源分配的基本单位，是机器指令，数据，堆栈等组成的，能独立运行的活动实体

线程：进程包括若干线程，进程为分配资源的基本单位，线程为独立运行，独立调度基本单位。

共享：系统中资源可供内存中多个并发的进程（线程）使用

互斥共享方式：为对访问资源的结果不造成混淆，一段时间内只允许一个进程访问该资源

同时访问方式：对方问资源结果不会引起混乱，同时为宏观上，微观上可能为交替进行访问

临界资源（独占资源）：以互斥方式共享

并发和共享是操作系统的两个最基本特征

虚拟：通过某技术将物理实体变为若干个逻辑上的对应物

虚拟处理机技术中使用多道程序设计技术用一台处理机为多用户服务（分时系统）

虚拟存储器技术，将物理储存变为虚拟存储器（具有请求调入和置换功能的存储器管理）

异步性：多道程序中，允许多进程并发执行，但只有进程在获得所需资源后方能执行

操作系统的主要功能

进程控制

为作业创建进程，为进程分配资源

控制进程在运行过程中的状态转换

撤销一结束的进程，回收资源

拓展：

进程同步

为多个进程的运行进行协调

进程互斥方式

进程同步方式

！！！信号量机制！！！

进程通信

并发进程需相互合作完成任务，往往需要交换信息

调度

作业调度：在外存中选出若干作业（队列方式），分配资源，建立进程，插入就绪队列

进程调度：从进程队列选出进程，分配处理机给进程，设置运行现场（处理机中的各寄存器的值），使进程执行

存储器管理功能

提高存储器利用率

为多道程序运行提供良好环境

1.内存分配 （静态分配：不允许分配新的内存空间，不允许在内存中移动，动态分配）2.内存保护 4.内存扩充

设备管理功能

缓冲管理（单缓冲，双缓冲，公用缓冲池）

设备分配

设备处理（实现cpu与设备控制器之间的通信）

文件管理功能

操作系统与用户之间的接口

操作系统的结构设计

微内核：实现与硬件紧密相关的处理，

多服务器端

进程的概念

程序的顺序执行及其特征

前趋图

程序的能发执行及其特征

进程的特征与状态

进程控制

创建进程 ，撤销进程，实现进程状态的转换

进程控制通过os内核实现，os内核通过原语实现进程控制

挂起suspend

unix下控制原语

申请空白PCB，为新进程分配内存资源，为其他新进程分配必要资源

初始化PCB，将新进程插入就绪队列