操作系统 第二版 教学课件 作者 宗大华 肖霞 宗涛 14681-第7章.ppt

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1、第7章实例分析：Windows2000操作系统7.1Windows2000的处理机管理7.2Windows2000的存储管理7.3Windows2000的文件管理7.4Windows2000的设备管理本章从Windows2000的构造模型出发，主要讲述4个方面的内容。（1）Windows2000的微内核结构、线程概念及其调度策略；（2）Windows2000的页目录、页表两级地址转换过程，以及进程工作集概念；（3）Windows2000支持的NTFS文件系统及基于日志文件的可恢复性技术；（4）W

2、indows2000的I/O请求包（IRP）和两级中断处理（ISR和DPC）。7.1Windows2000的处理机管理7.1.1Windows2000的结构当今，可以用一种名为“客户-服务器”的模型，来构造操作系统。图7-1客户-服务器模型用这种方法来构造操作系统，其中心思想是将系统中的非基本部分从内核里移走，只把最为关键的进程管理、内存管理以及进程通信等功能，留存下来组成系统的内核。这就是所谓的“微内核”构造模式。Windows2000就是基于这样一种模式来构造和设计的，图7-2是它的整体结构

3、。图7-2Windows2000的整体结构7.1.2Windows2000的进程和线程1．线程的概念以往的操作系统中，进程具有的两个基本特征。进程是系统进行资源分配的单位；进程是系统进行处理机调度分派的单位。Windows2000把这两个都维系在进程一体的特征分开来处理，形成不同的实体：让进程只具有“资源拥有者”这个特征，而“调度和运行”这个特征则赋予一个新的实体——线程。“线程（thread）”是进程的一个实体，是进程中实施调度和处理机分派的基本单位。因此，如果把进程理解为是操作系统在逻辑

4、上需要完成的一个任务，那么线程则是完成该任务时可以并发执行的多个子任务。图7-3进程和线程的关系示意2．Windows2000的进程和线程引入了线程后，系统中既有进程控制块也有线程控制块，它们分别描述了进程和线程应有的一些基本属性。3．Windows2000线程的状态及状态变迁一个进程在Windows2000里，仍然只有就绪、运行、等待（阻塞）三种基本状态。但线程则有六种可能的状态：就绪、备用、运行、等待、转换和终止。图7-4Windows2000线程的状态及其变迁4．进程与线程的比较图7-5进

5、程与线程间的比较进程和线程间有如下的三点不同：（1）地址空间不同进程的地址空间是相互独立的，同一进程的各个线程共享同一个地址空间。因此，进程中的线程，不可能被另一个进程所看见。（2）通信关系不同进程间的通信，必须使用操作系统提供的进程通信机制。同一进程的各个线程间的通信，可以直接通过访问共享的进程地址空间来实现。（3）调度切换不同进程间的调度切换，系统要花费很大的开销（比如，要从这个地址空间转到那个地址空间）。同一进程的线程间的切换，无须转换地址空间，显然会减少很多的系统开销。7.1.3Wind

6、ows2000的线程调度Windows2000处理机调度的对象是线程，进程只是以资源和运行环境提供者的身份出现。Windows2000实施的是一个基于优先级的、抢占式的多处理机调度策略。调度时，只是针对线程队列进行，并不去考虑被调度线程属于哪一个进程。在系统运行的过程中，以下四种情况会引起对线程的调度。一个线程进入就绪状态；一个线程运行的时间片到时；一个线程的优先级被改变；一个运行线程改变它对亲合处理机的要求。1．Windows2000进程的优先级在Windows2000里，进程可以有四

7、种优先级：实时（Real-Time）、高（High）、普通（Normal）以及空闲（Idle）。这四种优先级的默认取值是：24、13、7/9、4。2．Windows2000线程的优先级在Windows2000里，一旦线程被创建，它就取所属进程的优先级。Windows2000线程的优先级，可以取0～31的值。图7-6线程的优先级分布一个进程只能有单个优先级的取值，因此称其为基本优先级。一个进程里的线程，除了仍然有所属进程的基本优先级外，还有运行时的当前优先级。线程的当前优先级，随占用CPU时间的长

8、短等因素，会不断地得到调整（在1～15的范围）。3．线程时间的配额线程时间的配额，就是所谓的时间片，它不是一个时间的长度值，而是一个配额单位的整数。每个线程都有一个代表本次运行最大时间长度的时间配额。由于Windows2000采用的是抢占式调度，因此一个线程有可能在没有用完它的时间配额时，就被其他线程所抢占。4．线程调度的管理Windows2000用一张所谓的“线程调度器就绪队列”表、一个就绪位图、一个空闲位图来管理有关线程的调度。如图7-8所示。图7-8Windows2000线程调度的管理5．