操作系统第一章--计算机操作系统概论
第一章--计算机操作系统概论
- 操作系统的目标和作用
- 操作系统的发展过程
- 无操作系统--人机操作
- 单道批处理系统
- 系统对作业的处理都是成批进行的，且在内存中始终仅存一道作业运行，运行结束或出错，才自动调另一道作业运行
- 主要特征：自动性、顺序性、单道性
- 主要优点：减少人工操作，解决了作业的自动接续
- 主要缺点：平均周转时间长，没有交互能力
- 多道批处理系统
- 在内存中存放多道作业运行，运行结束或出错，自动调度内存中的另一道作业运行
- 主要特征：多道性、无序性、调度性
- 主要优点：提高了资源利用率和吞吐能力
- 主要缺点：平均周转时间长，没有交互能力（和单道批处理系统一样）
- 分时操作系统
- 允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源
- 特点
- 多路性
- 交互性
- 独占性
- 及时性
- 典型系统
- UNIX
- Multics（MIT）
- 实时操作系统
- 计算机及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致的运行
- 特点
- 多路性
- 交互性
- 及时性
- 可靠性
- 独立性
- 微机操作系统
- 单用户单任务操作系统--MS-DOS
- 单用户多任务操作系统--Android，Rtems
- 多用户多任务操作系统--UNIX OS，Windows
- 操作系列的基本特性
- 并发性--其他特征的前提，最为重要
- 并行性：两个或多个事件在同一时刻发生--时刻
- 并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生--间隔，实际为分时交替执行
- 共享性
- 系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
- 临界资源：在一段时间内只允许一个进程访问的资源
- 互斥共享方式：临界资源提供给多个进程使用，但一段时间内仅允许一个进程使用
- 同时访问方式：一段时间内，多个进程可以同时使用这个资源
- 虚拟性
- 通过某种技术把一个物理实体变为（映射为）若干个逻辑上的对应物，用于实现虚拟的技术称为虚拟技术
- 异步性
- 执行结果不确定，程序不可再现
- 多道程序环境下程序（进程）以异步的方式执行，每道程序在何时执行、各自执行的顺序、完成时间都是不确定的，也是不可预知的
- 并发性--其他特征的前提，最为重要
- 操作系列的主要功能
- 处理机管理（CPU）
- 创建和撤销进程（或者线程），对诸进程的运行进行协调，实现进程之间的信息交换，以及按照一定的算法把处理机分配给进程
- 进程控制
- 为作业创建进程、撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换
- 进程同步和互斥
- 进程同步的主要任务：为多个进程的运行进行协调
- 进程互斥方式：进程（线程）在对临界资源进行访问时，采用互斥方式
- 进程同步方式：进程互相合作去完成共同的任务
- 进程通信-
- 进程之间的信息交换
- 通信方式：消息队列、管道、套接字
- 调度
- 作业调度
- 从后备队列中按照一定的算法选择出若干个作业，为他们分配资源，调入内存，建立进程，插入就绪队列中
- 进程调度
- 从进程的就绪队列中按照一定的算法选择一个新进程，把处理机分配给它，使进程执行
- 作业与进程最主要的区别是：
- 前者是由用户提交，后者是由系统自动生成；
- 前者以用户任务为单位，后者是操作系统控制的单位。
- 作业调度
- 存储器管理
- 内存分配
- 静态分配方式
- 每个作业运行之前分配好内存空间，在作业的整个运行期间不再改变
- 动态分配方式
- 每个作业在运行前或运行中，均可申请新的附加内存空间，以适应程序和数据的动态增长
- 静态分配方式
- 内存保护
- 确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰
- 地址映射
- 地址空间：目标程序或装入程序限定的空间
- 内存空间：由内存中的一系列单元所限定的地址范围
- 地址映射：将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址
- 内存扩充--虚拟内存
- 内存分配
- 设备管理
- 缓冲管理：有效地缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU的利用率
- 设备分配
- 设备处理
- 文件管理
- 文件存储管理
- 目录管理
- 文件的读/写管理和保护
- 操作系统与用户之间的接口
- 计算机用户需要的用户命令
- 应用软件需要的System Call
- 处理机管理（CPU）