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操作系统储备知识
操作系统的目标及作用
目标:方便性、有效性、可扩展性、开放性
方便性:系统可以使用编译指令,用户的高级语言翻译成代码
有效性:提高系统资源的利用率、提高系统的吞吐量,合理组织计算机的工作流程
可拓展性:os广泛采用微内核结构,方便增添新的功能和模块
开放性:系统能遵循世界标准规范,遵循国际标准所开发的软件彼此都兼容
操作系统的作用
os为用户与计算机硬件系统之间的接口,即用户通过os来使用计算机
os作为计算机系统资源的管理者,资源可分为四类;处理机、存储器、I/O设备及文件
处理机管理:分配与控制处理机
存储器管理:内存的分配与回收
os实现了对计算机资源的抽象,为了方便用户使用I/O设备,人们在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件这样用户可以利用这些数据及操作进行数据的输入或者输出;
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
不断提出新的应用需求
分时系统
起源
人机交互
共享主机:用户在共享一台计算机时,每人都希望能想独占时一样不仅可以随时与计算机交互,而且还不会感觉到其他用户的存在;
分时系统实现中的关键问题
及时接收
及时处理:作业直接进入内存、采用轮转运行方式
分时系统的特征
多路性:多台终端同时连接到一台主机上,并按分时原则为每一个用户服务;
独立性:每一个用户在各自终端上进行操作互不影响
及时性:户用的请求能在很短的时间获得相应
可通过终端进行广泛的人机对话
实时系统
主要特征是将时间作为关键参考能及时响应外部事件的请求,在规定时间内完成该事件的处理;
实时系统类型见书
实时任务类型见书
实时系统与分时系统特征的比较
分时系统:按分时原则为多个终端用户服务
实时系统:周期性地把多路现场信息进行采集
:均彼此互不干扰
:分时系统要求系统可靠
操作系统的基本特性
并发
并行与并发
并行:两个或者多个事件在同一时刻发生
并发:两个或多个事件在同一时间间隔发生
引入进程
操作系统的基本功能
处理机管理:处理机分配、进程控制、调度与管理
存储器管理:内存分配、地址转换、逻辑扩充、共享与保护
设备管理:设备的分配、设备处理驱动中断、缓冲的实现与管理、逻辑与扩充
文件管理:文件的操作、文件目录管理、文件存储空间管理、文件共享与保护
用户接口:命令接口、程序接口、图形接口的识别与处理
进程
进程的定义与特征
定义:可并发执行的程序在某数据集合上的运行过程,是OS进行资源分配、调度及独立运行的基本的单位;
程序:一组指令的有序集合静态
进程:具有活动特征的“程序”动态
进程的基本概念
:进程存在与否的唯一标志
每个进程在OS内用进程控制块来表示,用于描述进程基本情况信息,对进程实施控制与管理的辅助数据结构
由PCB排成的队列,有就绪队列,阻塞队列等;进程在不同的队列之间移动
作业队列:包括系统中的所有进程
就绪队列:所有驻留在内存中就绪的等待运行的进程列表
阻塞队列:所有正在等待事件完成的进程列表
;
,因为切换时系统不能做什么有用的工作
进程控制
是进程管理的主要功能之一,也是最基本的功能;
包括:进程创建、进程终止、进程的阻塞与唤醒
OS的内核与原语的概念
内核:os的核心部分,包括中断处理、时钟管理……
原语:OS内核中能完成某特定功能的小程序,其在执行期间不允许被分割
进程创建
、子进程创建其他进程,从而形成进程树;
:父进程与子进程共享所有资源、子进程共享父进程中的部分资源、父进程与子进程不共享任何资源
,有两种执行可能:父进程与子进程并发执行、父进程等待,知道某个或全部子进程执行完毕
为新进程的程序和数据,以及用户栈分配必要的内存空间
初始化标识符信息;将系统中分配的标识符、父进程标识符填入新PCB中;初始化处理机状态信息;是程序计数器指向程序的入口地址,栈指针指向栈顶;初始化处理机控制信息;将进程的状态设置为就绪状态;