第3章操作系统PPT文档格式.ppt

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份报告。

裸机：

听不懂！

打印机：

没反应！

用用户面面对的是一个整体的的是一个整体的计算机系算机系统，分，分为虚虚拟机和物理机两个部分。

机和物理机两个部分。

用用户实际操作的是虚操作的是虚拟机，物理机是由机，物理机是由OS管理和管理和操作的。

操作的。

优点：

将复点：

将复杂的物理操作剥离并下移，交的物理操作剥离并下移，交给OS去去处理。

理。

用户用户接收用户输入的文档内接收用户输入的文档内容；

驱动打印机；

将文容；

将文档放入缓冲；

文档送至档放入缓冲；

文档送至打印机！

打印机！

安装了操作系统的计算机安装了操作系统的计算机工作！

打印！

工作！

打印机打印机3.2操作系统的发展过程操作系统的发展过程人工操作方式人工操作方式脱机脱机输入入/输出方式出方式单道批道批处理系理系统多道批多道批处理系理系统分分时系系统实时系系统网网络操作系操作系统分布式系分布式系统3.3操作系统的主要功能操作系统的主要功能处理机管理理机管理存存储器管理器管理设备管理管理文件管理文件管理用用户接口接口处理机管理处理机管理文件管理文件管理存储管理存储管理设备管理设备管理操作系统操作系统处理机管理处理机管理在多任在多任务程序程序环境下，境下，处理机的分配和理机的分配和运行是以运行是以进程程为基本基本单位的。

位的。

进程控制程控制进程同步程同步进程通信程通信进程程调度度程序的特性程序的特性假假设一个程序分一个程序分为三个程序段；

三个程序段；

输入入（I）、计算算（C）和）和输出出（P）。

显然，在然，在单道程序道程序处理系理系统中，因中，因为程序程序独占全部系独占全部系统资源，它源，它们将按将按ICP的的顺序序执行，行，即只有即只有输入了信息才能入了信息才能进行行计算，只有算，只有计算算产生了生了结果才能果才能输出。

出。

这种方式被称种方式被称为程序的程序的顺序序执行。

行。

程序程序顺序序执行具有行具有3个特征：

个特征：

顺序性。

程序所有操作按序性。

程序所有操作按规定的定的顺序序执行；

行；

封封闭性。

程序在性。

程序在执行行过程中独享系程中独享系统资源，不受外界因素源，不受外界因素的干的干扰和影响；

和影响；

可再可再现性。

程序性。

程序执行的行的结果与其果与其执行速度无关。

只要初始行速度无关。

只要初始条件相同，条件相同，则程序重复程序重复执行行时，无，无论是不是不间断地断地执行，行，还是是“断断断断续续”地地执行，行，结果是相同的。

例如，两个整数果是相同的。

例如，两个整数（A和和B）相加的运算。

）相加的运算。

多道程序的特性多道程序的特性在多道程序系在多道程序系统中，由于受中，由于受资源的制源的制约，每个程序，每个程序处理理过程的行程的行为和状和状态是不确定的。

是不确定的。

C1和和I2在在T1时刻、刻、P1、C2和和I3在在T2时刻、刻、P2和和C3在在T3时刻都是并刻都是并发执行的。

由此行的。

由此产生生资源源竞争和相争和相互制互制约问题。

在多道程序在多道程序环境下，由于境下，由于资源源竞争和制争和制约，使程序，使程序失去了固有的特性：

封失去了固有的特性：

封闭性、可再性、可再现性。

性。

进程的概念进程的概念进程具有以下程具有以下6个基本特性：

个基本特性：

动态性。

进程是程是“活着活着”的程序，它具有生命周期，的程序，它具有生命周期，表表现在它由在它由“创建建”而而产生，由生，由“调度度”而而执行，行，因得不到因得不到资源而源而“暂停停”，最后由，最后由“撤消撤消”而消亡。

而消亡。

并并发性。

同性。

同时执行。

独立性。

进程是一个独立运行、程是一个独立运行、资源分配和源分配和调度的度的基本基本单位。

位。

异步性。

不同异步性。

不同进程均具有各自的运行程均具有各自的运行“轨迹迹”。

进程具有程具有“执行行暂停停执行行”这样走走停停的活走走停停的活动规律。

律。

结构特征。

构特征。

为便于管理，系便于管理，系统为每个每个进程程创建一套建一套数据数据结构，构，记录该进程有关的状程有关的状态信息。

信息。

制制约性。

由于系性。

由于系统资源受限，多个源受限，多个进程在并程在并发执行行过程中相互制程中相互制约。

进程的状态进程的状态进程在其生存周期内，其程在其生存周期内，其执行行过程是程是间断性的，因此断性的，因此进程状程状态是不断是不断变化。

化。

就就绪状状态。

进程已程已经获得了除得了除CPU之外所需之外所需资源，一旦得到源，一旦得到CPU，就可以立即，就可以立即执行。

运行状运行状态。

进程程获得了得了CPU及其它一切所需及其它一切所需资源，正在运行。

源，正在运行。

等待状等待状态。

由于某种。

由于某种资源得不到源得不到满足，足，进程运行受阻，程运行受阻，处于于暂停状停状态，等待分配到所需，等待分配到所需资源后，再投入运行。

源后，再投入运行。

等待状态等待状态就绪状态时间用完获得资源获得资源等等待待资源源运行状态运行状态就绪状态就绪状态时间用完时间用完资资进程调度进程调度进程与程序的区别进程与程序的区别静和静和动。

程序是。

程序是“静止静止”的，它描述的是静的，它描述的是静态的指的指令集合及相关的数据令集合及相关的数据结构；

构；

进程是程是“活活动”的，它的，它描述程序描述程序执行起来的行起来的动态行行为。

程序可以脱离机器程序可以脱离机器长期保存。

而期保存。

而进程是程是执行着的程行着的程序，当程序序，当程序执行完行完毕，进程也就不存在了。

程也就不存在了。

进程的程的生命是生命是暂时的。

的。

程序不具有并程序不具有并发特征，不会受到其他程序的制特征，不会受到其他程序的制约和和影响。

影响。

进程具有并程具有并发性，因此受到其他性，因此受到其他进程的制程的制约和影响和影响（争争夺资源源）。

进程与程序不一一程与程序不一一对应。

一个程序多次。

一个程序多次执行，可以行，可以产生多个不同的生多个不同的进程；

一个程；

一个进程也可以程也可以对应多个程多个程序。

序。

进程控制进程控制进程控制的主要任程控制的主要任务是是调度和管理度和管理进程程从从“创生生”到到“消亡消亡”整个生存周期整个生存周期过程中的所有活程中的所有活动，包括，包括创建建进程、程、转变进程的状程的状态、执行行进程、撤消程、撤消进程等操程等操作。

作。

如何控制如何控制进程？

通程？

通过怎怎样的机制的机制实现控控制？

制？

进程的程的组成成进程控制程控制块及其作用及其作用进程的组成进程的组成进程由三部分程由三部分组成：

成：

程序程序块。

就是程序本身，用于描述。

就是程序本身，用于描述进程所要完成的程所要完成的操作；

操作；

数据集合。

它包括数据集合。

它包括进程程执行行时所需要的数据集和工所需要的数据集和工作区；

作区；

进程控制程控制块PCB（ProcessControlBlock）。

）。

PCB用于用于记录进程的各种信息，反映程的各种信息，反映进程程动态特性的特性的变化。

PCB是是进程控制的核心机制（数据表格），程控制的核心机制（数据表格），OS就是通就是通过PCB实现对进程的控制和管理的。

程的控制和管理的。

进程控制块及其作用进程控制块及其作用每当系每当系统创建一个建一个进程程时，即自，即自动创建一个建一个PCB。

PCB中包含的主要信息有：

中包含的主要信息有：

序号序号表项表项内容说明内容说明1进程标识进程标识进程名称进程名称2进程调度信息进程调度信息进程状态、进程优先级等进程状态、进程优先级等3进程现场信息进程现场信息断点参数等断点参数等4进程控制信息进程控制信息资源表、链表指针等资源表、链表指针等5进程家族信息进程家族信息记录与其父、子进程的相关信息。

记录与其父、子进程的相关信息。

PCB的作用的作用使程序在多道程序使程序在多道程序环境下成境下成为一个能独立运行的一个能独立运行的基本基本单位，并能与其他位，并能与其他进程并程并发执行。

进程调度进程调度进程程调度程序的功能：

度程序的功能：

记录所有所有进程的情况程的情况。

包括。

包括进程名、程名、进程状程状态、进程程优先先级和和进程程资源需求等信息，将源需求等信息，将这些信些信息息记录在它在它们的的PCB中。

中。

根据根据调度策略分配度策略分配CPU。

确定将。

确定将CPU分配分配给就就绪队列中的某个列中的某个进程。

程。

分配、回收分配、回收CPU。

根据当前。

根据当前进程的状程的状态，对CPU进行行调度、分配。

度、分配。

进程调度方式进程调度方式进程程调度方式分度方式分为两种：

两种：

非剥非剥夺式式调度度是是让正在正在执行的行的进程程继续执行，行，直到直到该进程完成或程完成或发生其它事件，才移交生其它事件，才移交CPU控制控制权。

剥剥夺式式调度度是当是当“重要重要”的或的或“系系统”的的进程程出出现时，便立即，便立即暂停正在停正在执行的行的进程，将程，将CPU控制控制权分配分配给“重要重要”的或的或“系系统”的的进程。

进程调度算法进程调度算法选择调度算法要考度算法要考虑的因素：

的因素：

提高提高资源利用率，源利用率，较少少CPU空空闲时间；

对一般程序采用一般程序采用较合理的平均响合理的平均响应时间；

应避免有的程序避免有的程序长期得不到响期得不到响应。

常常见的的进程程调度算法有：

度算法有：

先到先服先到先服务短短进程程优先先优先先级高高优先先时间片片轮转法法将将CPUCPU划分划分为很小的很小的时间片，采用循片，采用循环轮作方式将作方式将这些些CPUCPU时间片分配片分配给排排队队列列中等待中等待处理的每个程序的理的每个程序的处理方式。

理方式。

CPUCPU时间片时间片程序程序1程序程序22程序程序NN.程序程序11程序程序3程序程序33程序排队队列程序排队队列CPUCPU

（2）存储器管理）存储器管理主要任主要任务是是对内存内存进行分配、保行分配、保护和和扩充。

充。

内存分配：

按分配策略和算法分配主存空内存分配：

按分配策略和算法分配主存空间内存保内存保护：

保：

保护各各类程序（系程序（系统的、用的、用户的、的、应用程序的）及数据区免遭破坏用程序的）及数据区免遭破坏内存内存扩充：

解决在小的存充：

解决在小的存储空空间中运行大程序的中运行大程序的问题，即虚，即虚拟存存储问题。

虚拟存储器技术虚拟存储器技术它的基本思想是：

它的基本思想是：

把部分外存空把部分外存空间作作为主存使用，以此主存使用，以此为用用户提供足提供足够大的地址空大的地址空间虚存空虚存空间。

用。

用户可以在可以在这个地个地址空址空间内内编程，而完全不考程，而完全不考虑主存的大小。

主存的大小。

虚虚拟存存储器技器技术实际上是采用内、外存上是采用内、外存结合的合的办法法实现的。

硬件的。

硬件负责虚虚实地址的地址的转换；

软件件负责实存存（主存）和虚存（外存）之（主存）和虚存（外存）之间的信息的信息调度管理。

度管理。

虚拟存储器虚拟存储器内存内存外存外存（3）设备管理）设备管理按照硬件按照硬件设备类型制定分配和使用型制定分配和使用设备的策略，的策略，最大程度地最大程度地实现并行操作并行操作负责控制和操