文档介绍：操作系统是一组控制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。
虚拟机:在裸机的基础上,每增加一层新的操作系统的软件,就变成了功能更为强大的虚拟机或虚机器。
操作系统的目标:1. 方便性2. 有效性 3. 可扩充性4. 开放性
操作系统的作用:OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;OS作为计算机系统资源的管理者;OS实现了对计算机资源的抽象(作扩充机器)。
操作系统的特征:并发性;共享性;虚拟性;异步性
推动操作系统发展的主要动力:不断提高计算机资源利用率;方便用户;器件的不断更新换代;计算机体系结构的不断发展。
人工操作方式的特点:用户独占全机;CPU等待人工操作;独占性;串行性。缺点:计算机的有效机时严重浪费;效率低
脱机I/O方式的主要优点:减少了CPU的空闲时间;提高I/O速度。
单道批处理系统的特征:自动性; 顺序性;单道性
多道批处理系统原理:用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,称为“后备队列”;然后,由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存,使它们共享CPU和系统中的各种资源。
多道批处理系统的优缺点资源利用率高;系统吞吐量大;可提高内存和I/O设备利用率;平均周转时间长;无交互能力
多道批处理系统需要解决的问题(1)处理机管理问题(2)内存管理
问题(3)I/O设备管理问题4)文件管理问题(5)作业管理问题
分时系统:在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时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。
时间片:将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片,操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务
实时系统与分时系统特征的比较:多路性;独立性;及时性;交互性;可靠性
操作系统的特征:并发性;共享性;虚拟性;异步性
操作系统的主要功能:处理机管理;存储器管理;设备管理;文件管理;作业管理
对处理机管理,可归结为对进程的管理:进程控制(创建,撤消,状态转换);进程同步(互斥,同步);进程通信;进程调度(作业调度,进程调度)。
存储器管理功能:内存分配(最基本);内存保护;地址映射;内存扩充
设备管理功能:设备分配;设备处理(相当于启动);缓冲管理;虚拟设备
文件管理功能:文件存储空间管理;目录管理;文件读写管理;文件保护。
用户接口:命令接口;程序接口;图形接口
传统的操作系统结构:无结构OS;模块化OS结构;分层式OS结构
模块化操作系统结构:操作系统是由按其功能划分为若干个具有一定独立性和大小的模块。每个模块具有某个方面的管理功能,规定好模块之间的接口。
微内核的基本功能:进程管理-存储器管理-进程通信管理-I/O设备管理
进程的特征:动态性(最基本);并发性;异步性;独立性;结构特征(程序段,数据段,进程控制块PCB)
进程的基本属性:可拥有资源的独立单位;可独立调度和分配的基本单位。
进程控制块的基本组成:进程标识符;处理机的状态;进程调度所需信息;进程控制信息。
进程控制一般是由操作系统的内核中的原语来实现
临界资源:如打印机、磁带机等一段时间内只允许一个进程进行使用的资源。
信号量:整型,记录型,and型,信号量集。实现进程互斥,前趋关系,进程同步。
semaphore
同步P操作在互斥P操作前
Swait(S, d, d)表示每次申请d个资源,当少于d个时,便不分配
Swait(S, 1, 1)表示互斥信号量
Swait(S, 1, 0)可作为一个可控开关(S³1时,允许多个进程进入临界区;
S=0时,禁止任何进程进入临界区)
同步机制应遵循的规则:空闲让进;忙则等待;有限等待;让权等待
生产者进程i:
Repeat
生产数据nextp;
wait(empty);
wait(mutex);
buffer[in]:=nextp;
in=(in+1)%n ;
signal(full);
until false;
消费者进程i:
Repeat
wait(full);
wait(mutex);
Nextc=buffer(out);
out=(out+1)%n ;
signal(empty);
until false;
哲学家i:
Repeat
wait(SM);
wait(chopstick[i]);
wait(chopstick[(i+1)%5]);
就餐;
signal(chopstick[i]);
signal(chopstick[(i+1)%5]);
signal(sm) ;
继续思考;
until false;
Ch