第一章 操作系统引论(2)

1. 操作系统的基本特征
①并发
并发和进程是现代OS最重要的基本概念
区别并发和并行:
并行性:两个或多个事件在同一时刻发生
并发性:两个或多个事件在同一时段发生

②共享
系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。
主要有两种共享方式:
互斥共享方式:
对临界资源(如打印机)采用该方式,资源分配给某进程后未释放前,不能被其他进程所用。临界资源(独占资源):一段时间内只允许一个进程访问的资源。
同时访问方式:
对允许“同时”访问的资源(如磁盘)采用该方式,但“同时”仍然是“宏观并行微观串行”的,不是真正的同时
并发和共享互为存在的条件
③虚拟
通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑对应物,两种实现方式:
时分复用
一个物品被多人分时使用,在一段时间内就表现为每个人都有一个该物品可用,1虚拟为n。
空分复用
一个物品划分为多个部分,多个人每人都有一部分可用,主观上看也是1虚拟成n。
④异步
指进程的执行顺序和执行时间的不确定性

2. 操作系统的主要功能
①处理机管理功能(作业管理)
1)进程控制:
为作业创建进程、撤销已结束的进程,控制进程在运行过程中的状态转换。以及线程的创建撤销等。
2)进程同步:
为多个进程运行进行协调(包括互斥和同步)
3)进程通信
用来实现在相互合作进程间的信息交换(直接通信和网络通信)
4)调度:
作业调度(入内存)和进程调度(分配CPU存储器管理功能)
②存储器管理功能
1)内存分配:
为每道程序分配内存空间(包产到户)具体分配涉及许多细节:
分配方式:动态、静态。分配机制需要的数据结构、分配算法、回收内存功能
2)内存保护:
确保每道用户程序都只在自己的内存空间中运行
需要一个硬件——界限寄存器,存放正在执行进程的内存上下界,每条指令的访问地址要进行越界检查,一般用硬件实现检查
3)地址映射(变换):
进程的逻辑地址到内存物理地址的映射。
程序编译形成的目标程序地址都是从0开始,是逻辑地址真正调入内存某个空间存放的地址是物理地址。
4)内存扩充:
用虚拟存储技术解决内存容量不足的问题
请求调入功能
页面置换功能

③设备管理功能
1)缓冲管理:
匹配CPU和外设的速度,提高两者的利用率和并行操作程度;
2)设备分配:
按某种设备分配策略,为之分配所需的设备; 应设置设备控制表等数据结构记录设备及其控制器的标识符和状态;不同的设备,分配方式不同
3)设备处理:
设备处理程序即驱动程序,及时X响应设备控制器请求,实现CPU和设备控制器之间的通信。
④文件管理功能
1)存储空间的管理:
分配外存空间,提高外存的利用率,提高文件系统的运行速度;需要相应的数据结构,记录文件存储空间的使用情况;要有对存储空间分配和回收的功能
2)目录管理:
为文件建立目录项,并有效组织,实现方便的按名存取;提供快速的目录查询手段,提高文件检索速度;还需实现文件共享。
3)文件的读写管理和保护:
读写操作与有效的存取控制功能。
⑤用户接口
1)命令接口
用户可通过键盘终端发出命令以控制作业的运行。
联机用户接口:
由一组磁盘操作命令和命令解释程序组成。
脱机用户接口:
由一组作业控制语言组成,如批处理文件。
2)程序接口
用户程序在执行中访问系统资源而设置,由一组系统调用组成。
早期汇编语言才能使用,后高级语言及C语言中都给出了系统调用对应的库函数。
3)图形接口

3. 操作系统的结构设计
无结构OS
模块化OS结构
分层式OS结构
微内核OS结构
前三种属于传统OS结构

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