第六章 操作系统
6,1概述一,操作系统的定义
1,构造操作系统的目的 （ 1） 将裸机转变成一台易于使用的机器； （ 2） 尽最大可能充分利用各种资源提高资源利用率 。
2,定义,操作系统是计算机系统中的一种系统软件,它是这样一些程序模块的集合 —— 它们能以尽量有效,
合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源,合理地组织计算机的工作流程,控制程序的执行并向用户提供各种服务功能,使用户能够灵活,方便,有效的使用计算机；并使整个计算机系统高效率的运行 。
方便：用户界面,使用手段上清晰简单二,操作系统的特征和功能
1,多道程序设计：把一个以上的作业放在主存中并且同时处于运行状态,这些作业共享处理机时间和外部设备等其他资源 。
2,特征：并发性；共享性；不确定性 。
功能：处理器管理；存储器管理；设备管理；文件管理；作业管理三、分类
1,批处理操作系统,用户 （ 准备好自己的作业 ）
将作业交给系统操作员,系统操作员将许多用户的作业组成一批作业,通过输入设备输入到计算机系统中 （ 磁盘上 ）,然后,启动操作系统,执行每个作业,最后由操作员将作业运行结果交给用户 。
优点：资源利用率高,系统开销小 。
缺点：采用脱机操作，用户与作业之间没有交互，不利于程序的调试。
分类（ 2）
2,分时操作系统,一台主机连接了若干个终端,每个终端有一个用户在使用,交互式地向系统发出命令请求；系统接受每个用户的命令,并采用时间片轮转的方式处理用户的服务请求,并在终端上向用户显示处理结果；用户根据上一步运行结果发出下一道命令 。
分类（ 3）
3,实时 os,系统能对外部请求作出及时响应,
并且要求在规定的严格时间范围内完成处理工作,同时给出反馈结果
4,个人计算机 os,为个人计算机使用,计算机在同一时间内为单用户服务,其追求目标是界面友好,操作使用方便,丰富的应用软件 。
5.网络 os,它是基于计算机网络的,实现网络通信和网络资源管理功能的操作系统 。
6.分布式 os：若干台计算机相互协作完成一个共同的任务。
6,2操作系统的基本知识
6,2,1 处理器管理功能：中断处理；多道程序设计；进程管理；处理器调度一、进程的概念
1.定义,进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的独立单位 。 (是一个程序的一次执行 )
2,程序与进程之间的区别
1） 进程是由程序和数据组成的,进程离开程序是没有意义的 。
2） 程序是静态的,进程是动态的 。
3） 进程有生命周期,有诞生有消亡 。 进程是短暂的,
而程序是相对长久的 。
4） 一个程序可以对应多个进程 。
5） 进程有创建其它进程的功能,而程序没有 。
一、进程的组成及状态变化
1,进程的三种基本状态进程在生命周期内处于且仅处于三种基本状态之一 。
1） 运行态 （ Running）,
进程占有 CPU,在 CPU上运行 。
2） 就绪态 （ Ready）,
一个进程已经具备运行条件,但由于无 CPU暂时不能运行的状态 。 （ 进程已得到除 CPU以外的所有资源,一旦获得 CPU时,立即可以运行 。 ）
3） 等待态 （ Blocked）,
进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的状态 。 如等待 I/O结束,即使 CPU空闲,该进程也不能运行 。
2,状态转换在进程运行过程中，由于进程自身进展情况及外界环境的变化，这三种状态
（可依据一定的条件）可以相互转换。
三、进程的调度
（ 1） 发生的原因
l 当正在运行的进程缺乏资源不能继续运行而进入阻塞状态时
l 当运行的进程因分配的时间片到而退回到就绪状态时
l 当运行的进程因外部中断而暂停时当运行的进程提前结束。
（ 1） 主要解决的问题：
l 进程占用 CPU多长时间取决于进程调度的两种方式：剥夺式调度；
非剥夺式调度目的：提高进程利用率,增强 CPU处理能力 。
l 从就绪队列中选择哪个进程调度算法：从就绪队列中选择进程 。
① 先进先出
② 短执行进程优先
③ 优先级调度：给每个进程分配一个优先数,每次都把 CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程 。
优先级的确定方法：
l 静态：创建进程时确定的,运行过程中保持不变 。
l 动态：进程在运行过程中优先数根据某种条件不断变化 。
④ 时间片轮转法：给每个进程分配一个时间片,时间片用完再分配给另一个进程 。
关键问题：时间片值的设置 。
四,死锁问题
1,死锁的产生死锁：若干个进程在无外力的作用下永远不能前进,全部变成等待状态,此时系统产生死锁 。
2.死锁发生的 4个必要条件：
（ 1） 资源的独占使用
（ 2） 资源的非抢占分配
（ 3） 资源的部分分配
（ 4） 对资源的循环等待
6,2,3 文件管理文件管理的主要工作：管理用户信息的存储,检索,更新,共享和保护 。
操作系统为用户提供,按名存取,的功能。
一,概述
1,文件文件：逻辑上具有完整意义的信息集合 。
每个文件都要用一个名字作标识,称为
,文件名,。
2,文件的存储管理首先要管理好辅存中的空闲块资源 。 （ 分配和释放 ）
6,2,3 存储管理在多道程序设计时,有多个程序同时进入主存时
1,系统要占用主存,用户也要占用主存,如何分配？
2,如何提供存储保护和分配?
3,当主存不够时,如何扩充？
一,概述
1,存储器计算机系统中的存储器可以分成两类：内存 （ 简称内存 ） 和辅助存储器 （ 简称辅存 ） 。
2,存储体系－信息的二级存储各种应用程序需要占用的内存空间越来越大,内存空间就变得紧张 。 许多计算机系统都采用二级存储的办法,利用辅助存储 （ 磁盘,磁带等 ）
提供的大容量存储空间,存放准备运行的程序和数据,当需要时或内存空间允许时,随时将它们读入内存 。
3,内存空间划分系统区用来存放操作系统与硬件的接口信息,操作系统的管理信息和程序,
标准子程序等 。
用户区用来存放用户的程序和数据 。
存储管理是对用户区进行管理,其目的是尽可能地方便用户和提高内存空间的利用率 。
二,储管理功能计算机不仅要有一个足够容量的,存取速度快的,稳定可靠的内存,而且要能合理有效地使用内存空间 。
1,内存空间的管理,分配和回收 （ 去配 ）
存储分配表：记录了主存的分配情况
2,实现地址转换 （ 重定位 ）
（ 1） 物理地址和逻辑地址
（ 2） 重定位
l 静态重定位
l 动态重定位
3,内存空间的共享和保护
4,内存空间的扩充当一个大型的程序要装入内存时,仅把当前需要的部分装入,其余部分暂留在磁盘上 。 程序执行中要用到不在内存中的信息时,再由操作系统将其装入内存 。 如果内存空间不够,则可由操作系统采用覆盖技术 。 这样,用户就感到计算机系统提供了容量极大的内存空间 。 实际上,这个容量极大的内存空间不是物理意义上的内存,而是操作系统中的一种存储管理方式,这种方式为用户提供的是一个虚拟的存储器 。 虚拟存储器比实际内存的容量大,起到了扩充内存空间的作用 。
三、存储管理的方法
1,分区管理
（ 1） 固定分区管理 （ 静态分区 ）
（ 1） 可变分区管理分配算法：
l 最先适应法,选择第一个满足要求的空闲块优点：速度快缺点：容易产生碎片
l 最坏适应法：空闲块最接近用户申请的块大小优点：保证不分割大的空闲块缺点：速度慢,容易产生碎片
l 最佳适应法：每次分割最大的空闲块 。
适合中,小作业优点：不易产生碎片缺点：不适于大作业
2,页式存储管理：把作业分成大小相等的片数称为页 。 内存分成大小一样的片称为块 。
绝对地址＝块号 × 块长＋单元号
3,段式存储管理：把一个作业按逻辑功能分成若干段,每段都从 0开始编址,
有段名和段内地址 。
4,段页式存储管理
5,分页式虚拟存储技术
6,分段式虚拟存储技术
6,2,4设备管理
1.外围设备的分配和回收
2.控制设备进行 I/O操作
6,2,5 作业管理作业：把用户要求计算机处理的一个计算机问题称为作业 。
6,3 常用操作系统介绍
6,1概述一,操作系统的定义
1,构造操作系统的目的 （ 1） 将裸机转变成一台易于使用的机器； （ 2） 尽最大可能充分利用各种资源提高资源利用率 。
2,定义,操作系统是计算机系统中的一种系统软件,它是这样一些程序模块的集合 —— 它们能以尽量有效,
合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源,合理地组织计算机的工作流程,控制程序的执行并向用户提供各种服务功能,使用户能够灵活,方便,有效的使用计算机；并使整个计算机系统高效率的运行 。
方便：用户界面,使用手段上清晰简单二,操作系统的特征和功能
1,多道程序设计：把一个以上的作业放在主存中并且同时处于运行状态,这些作业共享处理机时间和外部设备等其他资源 。
2,特征：并发性；共享性；不确定性 。
功能：处理器管理；存储器管理；设备管理；文件管理；作业管理三、分类
1,批处理操作系统,用户 （ 准备好自己的作业 ）
将作业交给系统操作员,系统操作员将许多用户的作业组成一批作业,通过输入设备输入到计算机系统中 （ 磁盘上 ）,然后,启动操作系统,执行每个作业,最后由操作员将作业运行结果交给用户 。
优点：资源利用率高,系统开销小 。
缺点：采用脱机操作，用户与作业之间没有交互，不利于程序的调试。
分类（ 2）
2,分时操作系统,一台主机连接了若干个终端,每个终端有一个用户在使用,交互式地向系统发出命令请求；系统接受每个用户的命令,并采用时间片轮转的方式处理用户的服务请求,并在终端上向用户显示处理结果；用户根据上一步运行结果发出下一道命令 。
分类（ 3）
3,实时 os,系统能对外部请求作出及时响应,
并且要求在规定的严格时间范围内完成处理工作,同时给出反馈结果
4,个人计算机 os,为个人计算机使用,计算机在同一时间内为单用户服务,其追求目标是界面友好,操作使用方便,丰富的应用软件 。
5.网络 os,它是基于计算机网络的,实现网络通信和网络资源管理功能的操作系统 。
6.分布式 os：若干台计算机相互协作完成一个共同的任务。
6,2操作系统的基本知识
6,2,1 处理器管理功能：中断处理；多道程序设计；进程管理；处理器调度一、进程的概念
1.定义,进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的独立单位 。 (是一个程序的一次执行 )
2,程序与进程之间的区别
1） 进程是由程序和数据组成的,进程离开程序是没有意义的 。
2） 程序是静态的,进程是动态的 。
3） 进程有生命周期,有诞生有消亡 。 进程是短暂的,
而程序是相对长久的 。
4） 一个程序可以对应多个进程 。
5） 进程有创建其它进程的功能,而程序没有 。
一、进程的组成及状态变化
1,进程的三种基本状态进程在生命周期内处于且仅处于三种基本状态之一 。
1） 运行态 （ Running）,
进程占有 CPU,在 CPU上运行 。
2） 就绪态 （ Ready）,
一个进程已经具备运行条件,但由于无 CPU暂时不能运行的状态 。 （ 进程已得到除 CPU以外的所有资源,一旦获得 CPU时,立即可以运行 。 ）
3） 等待态 （ Blocked）,
进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的状态 。 如等待 I/O结束,即使 CPU空闲,该进程也不能运行 。
2,状态转换在进程运行过程中，由于进程自身进展情况及外界环境的变化，这三种状态
（可依据一定的条件）可以相互转换。
三、进程的调度
（ 1） 发生的原因
l 当正在运行的进程缺乏资源不能继续运行而进入阻塞状态时
l 当运行的进程因分配的时间片到而退回到就绪状态时
l 当运行的进程因外部中断而暂停时当运行的进程提前结束。
（ 1） 主要解决的问题：
l 进程占用 CPU多长时间取决于进程调度的两种方式：剥夺式调度；
非剥夺式调度目的：提高进程利用率,增强 CPU处理能力 。
l 从就绪队列中选择哪个进程调度算法：从就绪队列中选择进程 。
① 先进先出
② 短执行进程优先
③ 优先级调度：给每个进程分配一个优先数,每次都把 CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程 。
优先级的确定方法：
l 静态：创建进程时确定的,运行过程中保持不变 。
l 动态：进程在运行过程中优先数根据某种条件不断变化 。
④ 时间片轮转法：给每个进程分配一个时间片,时间片用完再分配给另一个进程 。
关键问题：时间片值的设置 。
四,死锁问题
1,死锁的产生死锁：若干个进程在无外力的作用下永远不能前进,全部变成等待状态,此时系统产生死锁 。
2.死锁发生的 4个必要条件：
（ 1） 资源的独占使用
（ 2） 资源的非抢占分配
（ 3） 资源的部分分配
（ 4） 对资源的循环等待
6,2,3 文件管理文件管理的主要工作：管理用户信息的存储,检索,更新,共享和保护 。
操作系统为用户提供,按名存取,的功能。
一,概述
1,文件文件：逻辑上具有完整意义的信息集合 。
每个文件都要用一个名字作标识,称为
,文件名,。
2,文件的存储管理首先要管理好辅存中的空闲块资源 。 （ 分配和释放 ）
6,2,3 存储管理在多道程序设计时,有多个程序同时进入主存时
1,系统要占用主存,用户也要占用主存,如何分配？
2,如何提供存储保护和分配?
3,当主存不够时,如何扩充？
一,概述
1,存储器计算机系统中的存储器可以分成两类：内存 （ 简称内存 ） 和辅助存储器 （ 简称辅存 ） 。
2,存储体系－信息的二级存储各种应用程序需要占用的内存空间越来越大,内存空间就变得紧张 。 许多计算机系统都采用二级存储的办法,利用辅助存储 （ 磁盘,磁带等 ）
提供的大容量存储空间,存放准备运行的程序和数据,当需要时或内存空间允许时,随时将它们读入内存 。
3,内存空间划分系统区用来存放操作系统与硬件的接口信息,操作系统的管理信息和程序,
标准子程序等 。
用户区用来存放用户的程序和数据 。
存储管理是对用户区进行管理,其目的是尽可能地方便用户和提高内存空间的利用率 。
二,储管理功能计算机不仅要有一个足够容量的,存取速度快的,稳定可靠的内存,而且要能合理有效地使用内存空间 。
1,内存空间的管理,分配和回收 （ 去配 ）
存储分配表：记录了主存的分配情况
2,实现地址转换 （ 重定位 ）
（ 1） 物理地址和逻辑地址
（ 2） 重定位
l 静态重定位
l 动态重定位
3,内存空间的共享和保护
4,内存空间的扩充当一个大型的程序要装入内存时,仅把当前需要的部分装入,其余部分暂留在磁盘上 。 程序执行中要用到不在内存中的信息时,再由操作系统将其装入内存 。 如果内存空间不够,则可由操作系统采用覆盖技术 。 这样,用户就感到计算机系统提供了容量极大的内存空间 。 实际上,这个容量极大的内存空间不是物理意义上的内存,而是操作系统中的一种存储管理方式,这种方式为用户提供的是一个虚拟的存储器 。 虚拟存储器比实际内存的容量大,起到了扩充内存空间的作用 。
三、存储管理的方法
1,分区管理
（ 1） 固定分区管理 （ 静态分区 ）
（ 1） 可变分区管理分配算法：
l 最先适应法,选择第一个满足要求的空闲块优点：速度快缺点：容易产生碎片
l 最坏适应法：空闲块最接近用户申请的块大小优点：保证不分割大的空闲块缺点：速度慢,容易产生碎片
l 最佳适应法：每次分割最大的空闲块 。
适合中,小作业优点：不易产生碎片缺点：不适于大作业
2,页式存储管理：把作业分成大小相等的片数称为页 。 内存分成大小一样的片称为块 。
绝对地址＝块号 × 块长＋单元号
3,段式存储管理：把一个作业按逻辑功能分成若干段,每段都从 0开始编址,
有段名和段内地址 。
4,段页式存储管理
5,分页式虚拟存储技术
6,分段式虚拟存储技术
6,2,4设备管理
1.外围设备的分配和回收
2.控制设备进行 I/O操作
6,2,5 作业管理作业：把用户要求计算机处理的一个计算机问题称为作业 。
6,3 常用操作系统介绍
