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1、OS要点（精品）1.操作系统的目标操作系统的目标1.便利性2.有效性3.可扩充性4.开放性2.操作系统的作用操作系统的作用I）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口2）0S作为计算机系统资作为计算机系统资源的管理者源的管理者3）图ITOS作为接口的示意图）OS用作 扩充机器（用作扩充机器（OS实现了对计算机资源的抽象）实现了对计算机资源的抽象）3.推动操作系统发展的主要动力推动操作系统发展的主要动力1）不断提高计算机资源利用率）不断提高计算机资源利用率2）便利用户）便利用户3）器件的不断更新换代断更新换代4）器件的不）计算机体系结构的不断发展计算机体系结构的不
2、断发展（冯诺依曼体系结构和非冯诺依曼体系结构）4操作系统的发展过程（操作系统的发展过程（1）手工操作阶段（无操作系统的计算机系统）人工操作方式缺点：）手工操作阶段（无操作系统的计算机系统）人工操作方式缺点:1）预约机时过多）预约机时过多时间奢侈，脱机输入，脱机输入/输出方式输方式（道性。道性。（3）多道批处理系统）多道批处理系统即内存中同时驻留多个程序，宏观上并行，微观上串行即内存中同时驻留多个程序，宏观上并行，微观上串行好处（1）提高提高CPU的利用率。（的利用率。(2)可提高内存和)可提高内存和I/O设备利用率。(2)特征特征(1)多道性。)多道性。(2)无序性。无序性。(3)调度性。多道
3、批处理系统的优缺点(源利用率高。源利用率高。(2)系统吞吐量大。系统吞吐量大。(3)平均周转时间长。多道批处理系统须要解决的问题(多道批处理系统须要解决的问题处理机管理问题。)处理机管理问题。(2)内存管理问题。设备管理问题。设备管理问题。(4)文件管理问题。文件管理问题。(5)作业管理问题。时间奢侈2)预约机时过少)预约机时过少程序纠错，排错不便,多次卸载内存程序纠错，排错不便，多次卸载内存(2)单道批处 理系统)单道批处理系统特征特征(1)自动性。自动性。(2)依次性。依次性。(3)单单好处设备利用率。(3)增加系统吞吐量。增加系统吞吐量。调度性。多道批处理系统的优缺点(1)资平均周转时间
4、长。(4)无交互实力。内存管理问题。(3)I/O作业管理问题。)资无交互实力。5分时系统分时系统 用户的需求详细表现在以下 几个方面：用户的需求详细表现在以下几个方面：(1)人人机交互。机交互。(2)共享主机。享主机。(3)便于用户上机。便于用户上机。分时系统的特征(3)刚好性。刚好性。(4)交互性。交互性。共分时系统的特征(D多路性。)多路性。(2)独立性。独立性。6实时系统实时系统是指系统能刚好是指系统能刚好(或即时或即时)响应外部事务的恳求，在规定的时间内完成对响应外部事务的恳求，在规定的时间内完成对该事务的处理，并限制全部实时任务协调一样地运行。该事务的处理，并限制全部实时任务协调一样
5、地运行。应用需求应用需求(1)实时限制O实时限制(2)实时信息处理。实时任务实时任务按任务执行时是否呈现周期性来划分(按任务执行时是否呈现周期性来划分(1)周期性实时任务。(期性实时任务期性实时任务依据对截止时间的要求来划分 硬实时任务(hardreal-t加etask)(2)软实时任务(Softreal-timetask)实时系统与分时系统特征的比较 多 路性。(2)独立性(3)刚好性(4)交互性(5)牢靠性(5)牢拳性)实时信息处理。）周期性实时任务。（2）非周）非周依据对截止时间的要求来划分（1）硬实时任务（hardreal-timetask）（2）软实时任务（SOftreal-time
6、task）实时系统与分时系统特征的比较（1）多路性。（2）独立性（3）刚好性（4）交互性77操作系统的基本特性1.并发性2共享性3虚拟性4不确定性（异步性）操作系统的基本特性1.并发性2共享性3虚拟性4不确定性（异步性）88操作系统的主要功能（1）处理机管理功能进程限制，进程同步，进程通信，调度操作系统的主要功能（1）处理机管理功能进程限制,进程同步，进程通信，调度（2）存储器管理功能（3）设备管理功能（4）文件管理功能（5）操作系统与用户之间（2）存储器管理功能（3）设备管理功能（4）文件管理功能（5）操作系统与用户之间用户应用程序系统调用吩咐图标、窗口操作系统计算机硬件的接口的接口99分层
7、式OS结构高层仅依靠于紧邻它的底层分层式OS结构高层仅依靠于紧邻它的底层IOlO程序依次执行的特征（1）依次性（2）封闭性（3）可在现性程序依次执行的特征（1）依次性（2）封闭性（3）可在现性Illl前趋图前趋图P=P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9=（Pl,P2）,（Pl,P3）,（Pl,P4）,（P2,P5）,（P3,P5）,（P4,P6）,（P4,P7）,（P5.P8）,（P6,P8）,（P7,P9）,（P8,P9）12程序的并发执行程序的并发执行特征（特征（1）间断性（）间断性（2）失去封闭性（13程 序并发执行的相互制约程序并发执行的相互制约 干脆的相互 制约关系干
8、脆的相互制约关系公共变量资源共享资源共享14进程与程序的区分进程与程序的区分（1）进程是动态的概念：程序是静态的概念。进程是动态的概念：程序是静态的概念。（2）进程是短暂的：程序是永久的。程序是永久的。（3）组成不同，进程具有进程限制块组成不同，进程具有进程限制块PCBo 多个进程：一个进程至少包含一个程序。多个进程；一个进程至少包含一个程序。15进程的特征进程的特征 动态性动态性并发性并 发性独立性独立性异步性16进程状态进程状态就绪状态（除了就绪状态（除了cpu其他必要资源都以拥有）其他必要资源都以狒有）执行状态（要资源都有）要资源都有D堵塞堵塞状态（状态（cpu和其他必要资源没有拥有）和
9、其他必要资源没有拥有）17引入挂起状态的缘由引入挂起状态的缘由（1）终端用户的恳求。终端用户的恳求。（2）父进程恳求。要。要。(4)操作系统的须要。操作系统的须要。18进程限制块(进程限制块(PCB)设备限制块设备限制块DCB作业限制块PCB是操作系统唯一感知进程存在的标记是操作系统唯一感知进程存在的标记19进程限制进程限制定义定义进程限制就是系统运用一些具有特定功能的程序段来创建、撤销进程以及完成进程状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调，实现资源共享的目的。的目的。20原语原语系统态下执行的某些具有特定功能的程序段系统态下执行的某些具有特定功能的程序段常用的进程限制原语常用的进程
10、限制原语 创建原语、终止原语、堵塞原语、唤醒原语 等。创建原语、终止原语、堵塞原语、唤醒原语等。21引起创建进程的事务引起创建进程的事务(1)用户登录。)用户登录。(2)作业调度。22进程的创建进程的创建(CreationofProgress)(1)申请空白)申请空白PCB4 初始化进程限制块。初始化进程限制块。(4)将新进程插入就绪队列，假如进程就绪队列能够接纳新进程，将新进程插入就绪队列，假如进程就绪队列能够接纳新进程,便将新进程插入就绪队列。便将新进程插入就绪队列。23引起进程堵塞和唤醒的事务引起进程堵塞和唤醒的事务（C）恳求系统服务）恳求系统服务2）启动某种操作达达4）无新工作可做无新
11、工作可做24临界资源（互斥资源）临界资源（互斥资源）一次仅允许一个进程运用的资源称为临界资源。一次仅允许一个进程运用的资源称为临界资源。临界区临界区访问临街资源的那段代码访问临街资源的那段代码25运用临界区的原则（同步机制应遵循的准则）运用临界区的原则（同步机制应遵循的准则）a.有空让进（空闲让进）失去封闭性（3）不行再现性公共变量 间接的相互制约关系）不行再现性间接的相互制约关系进程是短暂的；一个程序可以对应。（4）一个程序可以对应异步性结构性结构性执行状态（CPU其他必其他必父进程恳求。（3）负荷调整的需负荷调整的需作业限制块JCB文件限制块文件限制块FCB进程限制就是系统运用一些具有特定
12、功能的程序段来创建、撤销进程以及完成进程状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调，实现资源共享作业调度。（3）供应服务。（2）为新进程安排资源。为新进程安排资源。(3)供应服务(4)应用恳求。应用恳求。启动某种操作3)新数据尚未到新数据尚未到有空让:进(空闲让进)b.无空等待(忙无空等待(忙P1P3P8P9P4P2P5P6P7S1S2S3（八）具有九个结点的前趋图(b)具有循环的前趋图着等待)：着等待：c有限等待：26信号量是一个确定的二元组信号量是一个确定的二元组(s,状态为空的队列。状态为空的队列。含义：资源数目资源数目s因恳求该类资源而被堵塞进程的数目因恳求该类资源而被堵塞进程的
13、数目wait(三)申请资源)申请资源signal(三)释放回收资源)释放回收资源pv操作27程序程序task2main()intmutex=l;/：/*互斥信号灯互斥信号灯*/cobegin pa()；pb()：；coendpa()pb()!：wait(mutex)；：wait(mutex)；csa：csb：signal signal(mutex)；：若若 mutex=l,表示没有进程进入临界区：若，表示没有进程进入临界区：若mulcx=O,表示有一个进程进入临界区；若mutex=-1,表示一 个进程进入临界区，另一个进程等待进入。，表示一个进程进入临界区，另一个进程等待进入。Vara,b,c
14、,d,e,f,g;semaphore:：=(mutex)；0,0,0,0,0,0,0;begin parbegin beginSl;signal（八）：signal(b);end;beginwait（八）;S2;signal(c);signal(d);end：beginwait(b);S3;signal(e);end;beginwait(c);S4;signal(f);end;beginwait(d);S5;signal(g);end;beginwait(e);wait(f);wait(g)：S6;end：parend end1.信号灯的含义信号灯的含义s可用资源数目可用资源数目s=0无资源，
15、无等待进程SOIs表示等待队列中进程个数表示等待队列中进程个数2.wait(三)：申请资源：申请资源/堵塞进程堵塞进程Signal(三)：释放资源：释放资源/唤醒进程有限等待：d.让权等待：让权等待：e多中择一，q),含义：S资源实体或并发进程状态资源实体或并发进程状态 SO 系统中当前可用多中择一，s是一个具有非负初值的整型变量是一个具有非负初值的整型变量q是一个初始是一个初始系统中当前可用操作/1:,表示 有 一 个 进 程 进 入 临 界 区：若 无 资 源，无 等 待 进 程 唤 醒 进 程S4S5S3S1S6S23.Signak同步操作：同步操作：Wait、4.假如同步假如同步wai
16、t操作和互斥两个两个signal操作无关紧要操作无关紧要5.优：简洁，且表达实力强优：简洁，且表达实力强 缺：不够平安，到困难问题实现困难到困难问题实现困难28进程通信的类型进程通信的类型共享存储器系统(MCSSagepassingsystem)管道29高级调 度 高 级 调 度(HighScheduling)(作 业 调 度)低 级 调 度 低 级 调 度(1.OW1.eVelScheduling)(进程调度)(Non-preemptiveMode)抢占方式抢占方式(PreemptiveMode)(程程)优先原则。优先原则。(3)时间片原则。时间片原则。中级调度中级调度(InlCnnCdia
17、tc-1.evelScheduling)中级 调度又称中程调度SChedUIing）30周转时间周转时间 一个作业 提交给计算机系统到该作业的结果返回给用户所须要的时间。一个作业提交给计算机系统到该作业的结果返回给用户所须要的时间。周转时间周转时间=完成时间完成时间提交时间提交时间=运行时间运行时间+等待时间意义意义说明作业在系统中停留时间的长短。说明作业在系统中停留时间的长短。平均周转时间平均周转时间t=、wait操作成对出现操作成对出现 互斥操作：、signal操作不处于同一进程操作和互斥Wait操作在一起，则同步互斥操作：wait、操作不处于同一进程操作在一起，则同步wait操作在互斥、
18、signal操作处于同一进程操作处于同一进程操作在互斥wait操作之前，操作之前，缺：不够平安，Signa1、wait运用不当会出现死锁，遇运用不当会出现死锁，遇共享存储器系统（Shared-VenlOrySystem）.消息传递系统管道（PiPe）通信通信（作业调度）（进程调度）进程调度方式非抢占方式（1）优先权原则。消息传递系统进程调度方式非抢占方式）优先权原则。（2）短作业短作业（进进中级调度又称中程调度（VediUm-Terln 等待时间 带权周转时间带权周转时间 一个作业的周转时 间与其运行时间的比值。一个作业的周转时间与其运行时间的比值。Wi=周转时间时间时间意义意义说明作业说明作业i在系统中相对等待时间。在系统中相对等待时间。平均周转时间平均周转时间周转时间/运行运行t=31面对用户的准则（面对用户的准则（1）周转时间短（先权准则。先权准则。而对系统的准则（面对系统的准则（1）系统吞吐量高。）系统吞吐量高。（2）处理机利用率好。32作业在整个活动期间一共有四种状态，作业在整个活动期间一共有四种状态，提交状态：用户将自己的程序和数据提交给提交状态：用户将H己的程序和数据提交给）周转时间短（2）响应
