第4章 软件与操作系统

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1、计算机引论计算机引论第4章软件与操作系统操作系统概述操作系统概述支撑、应用软件操作系统裸机操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合----它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口作用。第4章软件与操作系统2操作系统概述操作系统概述处理机管理存储管理资源管理设备管理文件管理字符（命令行）界面用户接口图形（窗口）界面第4章软件与操作系统3处理机管理处理机管理程序的并发执行：一组在逻辑上互相独立的程序在执行过程中其执行时间在客观上互相重叠，即一个

2、程序的执行尚未结束，另一程序的执行已经开始的执行方式。进程：程序对给定数据集在处理机上的一次执行过程。（进程是资源分配的基本单位，也是调度、执行的基本单位）第4章软件与操作系统4处理机管理处理机管理进程与程序的主要区别进程与程序之间不是一一对应的进程具有动态性、生命期，因创建而产生、因调度而执行、因得不到资源而暂停执行、因撤消而消亡，因此进程具有就绪态、执行态、阻塞态三种基本状态进程实体由程序、数据和进程控制块组成第4章软件与操作系统5处理机管理处理机管理进程状态及其转换就绪态：其它条件满足，具备运行条件，等待CPU执行态：进程占有CPU并在CPU上执行其程序阻塞态：其它条件不满足，不具

3、备运行条件CPU空闲就绪态执行态时间片到等待的等待某事件发生事件发生阻塞态第4章软件与操作系统6处理机管理处理机管理进程调度：按照一定的策略动态地把处理机分配给就绪进程。进程互斥：一组并发进程在同一时刻要求同一资源而相互排斥。进程同步：一组并发进程为共同完成一个任务而相互合作。死锁：一组并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源，且这组并发进程在得到对方所拥有的资源之前不会释放自己所拥有的资源，从而造成各并发进程想得到资源又得不到资源而不能继续向前推进的状态。第4章软件与操作系统7存储管理存储管理内存管理方案实存管理技术：一次性地全部装入内存虚拟存储管理技术：先调入将要执行的部分到内存，其它部

4、分逐步调入内存储器----内存空间----实（际）地址、物理地址虚拟存储器----虚拟空间----虚（拟）地址、逻辑地址第4章软件与操作系统8存储管理存储管理请求页式管理将内存空间分成若干个大小相等的块，将虚拟空间分成若干个大小与块相等的页内存分配以块为单位进行，逻辑上连续的页可以放在物理上不连续的块中虚拟地址（页号+页内地址）通过页表（页号、块号、中断位．．．）变换为物理地址（块号+块内地址）当访问的页在内存，就直接访问；当访问的页不在内存，就分配一个块，将页调入内存，再访问第4章软件与操作系统9存储管理存储管理设内存空间大小为256MB（物理地址至少为28位），块大小为4KB，则共有

5、64K个块；虚拟空间大小为1MB（虚拟地址至少为20位），则共有256个页。设内存分配情况、页表如下：第4章软件与操作系统10存储管理存储管理页号虚拟空间内存空间块号0页块0页表页号块号中断位1……01211281813……210014203201.……40.100…….……255121……64K-1第4章软件与操作系统11存储管理存储管理访问虚拟地址为5000的单元因为1×4096＋904＝5000，所以页号为1，页内址址为904通过页表得知该页在内存因为块号为8，块内地址为904，8×4096＋904＝33672，所以相应单元的物理地址为33672访问虚拟地址为18000的单元因为4

6、×4096＋1616＝18000，所以页号为4，页内址址为1616通过页表得知该页不在内存，发生缺页中断第4章软件与操作系统12存储管理存储管理局部性原理时间局部性：最近被访问的单元很可能在不久的将来还要被访问空间局部性：最近被访问的单元很可能它附近的单元即将被访问置换算法随机先进先出第4章软件与操作系统13