操作系统的发展过程
- 未配置操作系统的计算机系统
- 人工操作方式
- 穿卡片/或纸带
- 缺点
- CPU与I/O设备之间的速度不匹配
- 缺点
- 穿卡片/或纸带
- 脱机输入/输出方式
- 用一台或多台外围机
- 优点
- 减少cpu等待时间
- 提高I/O速度(多设备输入提高方式)
- 优点
- 用一台或多台外围机
- 关键字词：单用户、CPU.内存长期空闲
- 人工操作方式
- 单道批处理系统
- 解决问题:提高系统的资源利用率和系统吞吐量
- 特点:在内存安装作业控制说明书一个作业一个作业的执行
- 备注:作业控制说明书是用户提供的,用作业控制语言编写的;用以表达作业控制意图。
- 缺点
- 系统中资源不能得到充分的利用，因为I/O设备的低速性，更使cpu的利用率显著降低
- 系统中资源不能得到充分的利用，因为I/O设备的低速性，更使cpu的利用率显著降低
- 关键字词：I/O太慢，CPU太快
- 多道批处理系统
- 设计目的：进一步提高资源利用率和系统吞吐量
- 优缺点
- 优点
- 资源利用率高、吞吐量大
- 缺点
- 每个程序都要很久才处理完、无交互能力
- 优点
- 分时系统
- 设计目的:满足人--机交互的需求
- 系统描述:指一个主机上连接配有多个显示器和键盘的终端并以此组成的系统，(需要在系统中配置多路卡)
- 名词解释
- 时间片
- 每个进程被分配一时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。
- 时间片轮转调度算法
- 概述:调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。
- 常见算法
- 多级反馈队列调度算法
- 优先权调度算法
- 高响应比优先调度算法
- 调度说明：很多按照绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级，通过不同的方式调度进程
- 作业调度
- 系统按照某种算法从外存中选择一个或者多个作业进入内存的过程
- 进程调度
- 系统按照某种算法从内存中选择一个或者多个进程，让它或者它们投入运行
- 周转时间
- 一个作业从开始到结束所用时间
- 响应时间
- 从接受作业开始到得到第一个结果结束
- 多路卡
- 实现多路分时复用
- 时间片
- 系统特征
- 多路性
- 提高资源利用率，降低费用。
- 独立性
- 彼此操作不会干扰
- 及时性
- 用户的请求能够短时间获得相应
- 交互性
- 用户能够请求系统提供多方面服务
- 多路性
- 由于多用户，所以要有“多路卡”、作业直接入内存、有个“时间片”调度作业
- 实时系统
- 系统特征:将时间作为关键参数，它必须对所接收到的某些信号做出"及时"或"实时"的反应。
- 系统分类
- 工业(武器)控制系统
- 武器控制
- 自动驾驶
- 信息查询系统
- 订票、查询等系统
- 多媒体系统
- 嵌入式系统
- 工业(武器)控制系统
- 任务分类
- 周期实时任务和非周期性实时任务
- 硬实时任务和软实时任务
- 硬实时任务多在武器控制，工业控制等后果严重的系统
- 软实时任务多用于信息查询等系统
- 进程的描述与控制
- 进程的执行
- 前趋图
- 程序的顺序执行
- 三个特征
- 顺序性
- 封闭性
- 运行时独占全机资源，资源的状态只有本程序才能改变
- 可再现性
- 三个特征
- 程序的并发执行
- 特征
- 间断性
- 共享资源，完成一个任务相互合作，并相互制约
- 失去封闭性
- 不可再现性
- 程序经过多次执行后，虽然环境和初始条件相同，但是得到结果却不相同
- 间断性
- 执行条件
- 读写集
- 读基：R(Pi)={a1,a2,a3,....},是程序Pi在执行期间所需要的参考的所有的变量的集合，称为读基。
- 写集：W(Pi)={b1,b2,b3,......},是程序Pi在执行期间所要改变的所有变量的集合
- Bernstein条件
- 若两个程序各自的读写集两两相交为空，则它们并发执行其有可能具有在现性。
- 读写集
- 特征
- 进程的描述
- 进程的定义和特征
- 定义
- 进程是程序的一次执行
- 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行所发生的活动。
- 进程的组成:数据段，程序段，PCB
- 特征
- 动态性
- 进程由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡
- 程序是一组有指令的集合，并存放在某种介质上，所以它是静态的。
- 并发性
- 它是指多个进程实体同存内存中，且能在一段时间内同时运行。
- 独立性
- 独立运行、获取资源、接受调度的基本单位
- 异步性
- 各自独立的、不可预知的速度向前推进。
- 动态性
- 定义
- 进程的基本状态及其转换
- 基本状态{见名知意}
- 就绪状态
- 执行状态
- 阻塞状态
- 基本状态{见名知意}
- 挂起操作和进程状态的转换
- 其余类容详见P38
- 注意各种状态之间的切换已经加入挂起状态后的名称变化
- 进程管理中的数据结构
- 数据结构一般为
- 内存表
- 设备表
- 文件表
- 进程管理的进程表
- PCB的作用
- 作为独立运行的基本单位的标志
- 能实现间断性运行方式
- 提供进程管理所需的信息
- 提供进程调度所需要的信息
- 实现与其他进程的同步通信
- PCB中的信息（重点）
- 进程标识符
- 外部标识符
- 为伦理描述进程的家族关系，还设置父进程标识及子进程标识
- 内部标识符
- 通常为进程序号
- 外部标识符
- 处理机状态
- 处理机状体信息也称为处理机的上下文，由各种寄存器中内容组成
- 通用寄存器
- 指令计数器
- 程序状态字(PSW)
- 用户栈指针
- 处理机的执行状态
- 系统态/管态/内核态
- 具有较高特权，能执行一切指令
- 用户态/目态
- 较低特权能执行指定指令
- 系统态/管态/内核态
- 处理机状体信息也称为处理机的上下文，由各种寄存器中内容组成
- 进程调度信息
- 进程状态
- 进程优先级
- 进程的权重数值，权重高优先处理。
- 进程调度所需其他信息
- 事件
- 代指阻塞原因,后面有那些原因
- 进程控制信息
- 程序和数据的地址
- 数据在内存或外存的地（首）址
- 进程的同步通信基质
- 如：消息指针、信号量等
- 资源清单
- 该进程所需的全部资源（CPU除外）
- 还有一张已分配的资源清单
- 链接指针
- PCB所在队列的下一个进程的PCB首地址。
- 程序和数据的地址
- 进程标识符
- PCB的组织方式
- 线性方式
- 链接方式
- 索引方式
- 数据结构一般为
- 进程的定义和特征
- 进程的生命周期及其过程
- 进程的创建
- 引起创建进程的事件
- 系统创建
- 用户登陆
- 作业调度
- 提供服务
- 用户创建
- 应用请求
- 系统创建
- 创建过程
- 1.事件请求，调用原语。
- 2.申请空白PCB
- 3.初始化PCB
- 初始化标识信息
- 初始化处理机状态信息
- 初始化处理机控制信息
- 4.插入到就绪队列
- 引起创建进程的事件
- 进程的阻塞和唤醒
- 引起进程阻塞和唤醒的事件
- 向系统请求共享资源失败
- 等待某操作完成
- 新数据尚未到达
- 等待新任务到达
- 阻塞过程
- 主动行为，调用原语block改变进程控制块(PCB)中的现行状态，插入到PCB阻塞队列中
- 唤醒过程
- 被动行为,由前趋事件唤醒。调用原语wakeup移出阻塞队列，然后改变PCB中的现行状态。
- 引起进程阻塞和唤醒的事件
- 进程的挂起与激活
- 过程参考阻塞过程和唤醒过程挂起原语suspend激活原语active
- 进程的终止
- 引起进程终止的事件
- 正常结束
- 异常结束
- 越界错、保护错、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、I/O故障
- 外界干预
- 引起进程终止的事件
- 进程的创建
- OS内核
- OS内核:通常将一些与硬件紧密相关的模块(中断模块等)、各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块等，它们常驻内存，我们称之为OS内核。
- OS内核
- 支持功能
- 中断处理
- 时钟管理
- 原语操作
- 原语是指不能在分割的若干指令，特点在于不能进行中断，执行就必须执行结束。
- 资源管理功能
- 进程管理
- 进程的调度与分派、进程的创建与撤销等
- 存储器管理
- 物理地址与逻辑地址之间的转换、内存分配与回收、内存保护和对换功能
- 设备管理
- 设备驱动管理、缓和CPU和I/O之间缓冲管理
- 进程管理
- 支持功能
- 进程的同步
- 经典进程的同步问题
- 进程通信
- 线程的基本概念
- 线程的实现
- 进程的执行
- 操作系统概述
- 操作系统的主要功能
- 处理机管理功能
- 进程控制
- 进程同步
- 进程通信
- 调度
- 存储器管理功能
- 内存分配
- 内存保护
- 地址映射
- 内存扩充
- 设备管理功能
- 缓冲管理
- 设备分配
- 设备处理
- 文件管理功能
- 文件存储空间的管理
- 目录管理
- 文件的读写管理
- 文件存取控制
- OS与用户之间的接口
- 用户接口
- 联机用户接口
- 脱机用户接口
- 图形用户接口
- 程序接口
- 用户接口
- 处理机管理功能
- 操作系统的目标
- 方便性
- 有效性
- 可扩展性
- 开放性
- 操作系统的基本特征
- 并发
- 并行与并发
- 引入进程
- 共享
- 虚拟
- 异步
- 并发
- 操作系统的主要功能
- 微机操作系统(四代)
- 单用户单任务操作系统
- CP/M
- MS-DOS
- 单用户多用户操作系统
- Windows98之后的系统
- 多用户多任务操作系统
- UNIXos
- SolarisOS
- LinuxOS
- 单用户单任务操作系统
- 网络操纵系统
- 分布式操作系统
