《操作系统原理》PPT课件

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1、OperatingSystemPrinciples操作系统概述进程管理存储管理文件系统与I/O1第一部分操作系统概述一、操作系统的功能实现对计算机资源的管理(CPU,存储器，I/O设备）控制应用程序的执行提供应用程序访问计算机资源的接口（系统调用）实现对操作系统内核及应用程序的保护操作系统给计算机一个灵活的大脑、一个强健的心脏和突出的个性2二、OS的分类批系统（batchsystem）成批提交作业，作业完成或无法继续执行时发生切换交互（分时）系统（interactive,Time-sharingsyst

2、em)多个用户（应用程序）分享计算机资源Windows,Linux,…实时系统（Real-timesystem）满足应用的时间约束要求VxWorks,QNX,…3三、操作系统的体系结构单内核结构（Monolithic,macro-kernel）与微内核结构（micro-kernel）孰优？4Monolithicvs.micro-kernel(quotingLinusTorvalds):...messagepassingasthefundamentaloperationoftheOSisjustanexe

3、rciseincomputersciencemasturbation.Itmayfeelgood,butyoudon'tactuallygetanythingDONE.Monolithic：内核中所有的子系统运行在相同的特权级(privilegedmode），拥有相同的地址空间，通信采用常规C函数调用的形式。5四、操作系统的硬件支持特权级（区分OS与应用程序的权限）MMUCache中断6五、系统调用操作系统提供给应用程序的一个接口，使得应用程序能够获得操作系统的服务进程管理、文件管理、存储管理、系统管理

4、等系统调用是一个复杂的过程系统调用往往通过软中断的方式实现系统调用在为应用程序提供操作系统服务的同时，也实现了对计算机资源和应用程序的保护7第二部分进程管理一、进程Process-aprograminexecutiontextsection,datasection,stack,currentactivity进程是资源拥有的基本单位(unitofresourceownership)CPU、存储空间，及其他资源（I/O设备、文件等）进程控制块（PCB）及其管理进程的状态：running,ready,bloc

5、ked,stopped,zombie8二、线程（thread）Thread–anexecutionpathinaprocessThread–theunitofdispatching进程中的线程共享进程资源，但拥有私有堆栈及线程控制块(TCB，存储寄存器值、优先级及其他线程状态信息)核心级线程（KLT：kernel-levelthread）应用程序通过API调用核心线程管理例程(kernelthreadfacility)来管理：需要进行模式切换是OS调度的基本单位线程阻塞不会导致整个进程的阻塞在多处理器环

6、境下，内核可使线程在不同的处理器上运行E.g.windowsthread9用户级线程（ULT：user-levelthread）由应用程序自己通过线程库(threadlibrary)来管理：线程创建、终止、线程间通信，线程调度与切换OS感知不到ULT的存在线程阻塞会导致整个进程的阻塞理论上讲，在任何OS下都可以实现无法利用多处理器1011#include#includeintsum;void*runner(void*param);main(intargc,char

7、*argv[]){pthread_ttid;pthread_attr_tattr;pthread_attr_init(&attr);//初始化线程属性为缺省属性pthread_create(&tid,&attr,runner,argv[1]);//创建线程pthread_join(tid,NULL);//等待线程tid结束printf(“sum=%d”,sum);}void*runner(void*param){intupper=atoi(param);inti;sum=0;if(upper>0)f

8、or(i=1;i<=upper;i++)sum+=i;pthread_exit(0);}12三、并发控制：互斥与同步并发（Concurrent）与并行（Parallel）临界资源(criticalresource)一次只能由一个进程访问的资源临界区(criticalsection)访问临界资源的代码段称为临界区（CS）13互斥(mutualexclusion)在一个时刻最多只有一个进程在临界区同步(synchronization)协调需要访