文档介绍：操作系统概述
一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成
计算机软件是指程序和与程序相关的文档的集合
按功能可把软件分为“系统软件”和“应用软件”两部分
系统软件:操作系统语言处理程序,数据库管理系统
应用软件:各种管理软件,用于工程计算的软件包,辅助设计软件
通常把未配置任何软件的计算机称为“裸机”
操作系统可以被看作是计算机系统的核心,统管整个系统资源,制定各种资源的分配策略,调度系统中运行的用户程序,协调它们对资源的需求,从而使整个系统在高效、有序的环境里工作。
发展的动力:
提高计算机资源的利用率的需要
方便用户使用计算机的需要
硬件技术不断发展的需要
计算机体系结构发展的需要
操作系统是在“裸机”上加载的第一层软件,是对计算机硬件系统功能的首次扩充
操作系统的定义:
操作系统是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,以及方便用户使用计算机的一个大型程序
操作系统的功能:
处理机管理:进程控制,进程同步,进程通信、调度、实施CPU分配
存储器管理:内存分配,内存保护,地址映射,内存扩充
设备管理:缓冲管理,设备分配,设备管理
文件管理:存储空间管理,目录管理,读写管理和保护
与用户有关的接口:用户接口,程序接口,人机交互
操作系统另一种定义:操作系统是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合
操作系统的种类:
单道批处理系统
特点:单路性、独占性、自动性、封闭性、顺序性
缺点:系统的资源得不到充分的利用
多道批处理系统
特点:多路性、共享性、自动型、封闭性、无序性、调度性
好处:
提高CPU的利用率
提高内存和I/O设备的利用率
增加系统吞吐量
缺点:平均周转时间长,无交互能力
分时系统
分时系统是指在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端,由此所组成的系统,该系统允许多个用户同时通过自己的终端,以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。
采用了“时间片轮转”的处理机调度策略
实时系统
实时系统是指系统能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,并控制所有实时任务协调一致地运行
处理机管理
进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,它是由一组机器指令,数据和堆栈等组成的,是一个能独立运行的活动实体,多个进程可以并发执行和交换信息
程序是一个在时间上严格有序的指令集合
在单道程序设计下,系统具有的特点
资源的独占性
执行的顺序性
结果的再现性
在多道程序设计环境下,系统具有:
执行的并发性
相互的制约性
状态的多变性(不可再现性)
并发、并行、串行
从宏观上看是并行,同时在内存的多个程序都在执行着,互不影响
从微观上看是串行,由于CPU在任何时刻只能执行一个程序,因此这些程序轮流占用CPU,交替执行着
我们把“逻辑上相互独立的程序,在执行时间上相互重叠,一个程序的执行还没有结束,另一个程序的执行已经开始”的这种特性称为程序执行的并发性
对进程的描述
进程是程序的一次执行过程
进程的运行活动是建立在某个数据集合上的
进程是在获得资源的基础上从事自己的运行活动
进程的特征
结构特征、动态性、并发性、独立性、异步性
进程是一个动态的概念
不同进程可以执行同一个程序
每一个进程都有自己的生命周期
进程之间具有并发性,进程间会相互制约
程序和进程的区别
程序是指令的有序集合,是静态的,进程是程序在处理机上的一次执行过程,是动态的。程序的存在时永久的,而进程是有生命周期的,它因创建而产生,因调度而运行,因撤销而消亡
进程是程序的一次执行过程,程序是进程赖以存在的基础
进程具有并发性,而程序并发执行会失去可再现性
进程是系统分配和调度的独立单位,进程由程序、数据集合和进程控制块组成
系统进程的使用级别高于用户进程
进程的状态
创建、就绪、运行、阻塞
一个进程从运行状态变为就绪状态,一定会引起另一个进程从就绪变为运行
一个进程从运行状态变为阻塞状态,一定会引起另一个进程从运行状态变为就绪状态;这种因果变迁绝对不可能发生,因为一个CPU不可能真正同时运行两个进程
一个进程从阻塞状态变为就绪状态,不一定会引起另一个进程从就绪状态变为运行状态
进程的三个组成部分:程序、数据集合、进程控制块(PCB)
进程控制块是进程存在的唯一标示
作用:通过PCB,是原来不能独立运行的程序,成为一个可以独立运行的基本单位,一个能够并发执行的进程
其中的信息:进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息
操作系统中把做出“决定把CPU分配给谁用”的程序称为“进程调度程序”
常用的进程