第4章操作系统基础

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1、第4章操作系统基础4.1操作系统概述一.基本概念计算机系统=硬件+软件硬件:构成计算机系统的物理部件和设备的总称。软件:程序及文档资料的总称。核心是系统软件；系统软件的核心是操作系统。1⒈操作系统的两大基本职能（1）面向机器管理和控制计算机全部资源；目的：提高系统效率。（2）面向用户提供人机界面目的：提供便捷的操作环境22.操作系统的五大功能文件管理进程管理存储器管理作业管理设备管理操作系统33。操作系统的发展1）早期阶段无操作系统的裸机2）第2阶段---第1代操作系统程序员和操作员有了分工；摆脱手

2、工操作方式，有批处理服务3）第3阶段---第二代操作系统新技术的使用：多道程序，并行处理，通道技术、缓冲技术、中断技术等4）第4阶段----第三代操作系统综合资源管理44.常用的OS(1)MS-DOS字符界面、命令行方式(2)UNIX中、小型机的OS(3)WINDOWS多任务、图形界面的OS(4)WINDOWSNT网络操作系统55.操作系统的分类1、按处理器特点•分时分配CPU时间片，为多个用户服务•实时在较短时间内响应用户要求2、按适用面分:专用OS和通用OS3、按用户数量分：单用户和多用户4、按

3、任务处理方式分：交互式和批处理5、按硬件环境和控制方式分：集中式和分布式6二.CPU及进程管理1、程序的有关概念程序为解决某个问题用程序设计语言编写的一系列指令的有序集合。程序的顺序执行一个程序通常分为若干个具有一定独立性的程序段，这些程序段是按逻辑步骤编排的，只有当当前程序段执行完成后，才将控制权转交到下一个程序段。7程序顺序执行举例一设有一个程序有三个程序段，分别执行I（输入）、C（计算）和P（输出）操作。执行顺序为：ICP逻辑顺序不能随意改变。结果数据8程序顺序执行举例二假设有n个作业，每个作

4、业都由三个程序段：输入段Ii、计算段Ci、输出段Pi。在早期单道程序系统中，作业执行流为：作业1I1C1P1作业2I2C2P2作业nInCnPn作业执行顺序9（1）单道程序处理一次只处理一个程序，该程序独享系统资源。特性1、顺序性按规定的顺序执行。2、封闭性程序在执行过程中独享系统资源，不受外界因素的干扰和影响。3、可再现性只要初始条件相同，无论以何种方式、速度、重复执行多少次，结果是相同的。10（2）多道程序处理同时将多个程序装入内存并同时处理。特点:并发性设有三个程序，它们的执行步骤和顺序相同，

5、都是输入Ii、计算Ci、输出Pi。1）当第1个程序的输入操作I1执行完、执行C1时，输入空闲，这时可执行第2个程序的输入I2；时间上，操作C1和I2重叠。2）当C1执行完、执行P1时，处理机空闲，若这时I2已完成，就可以执行C2，与此同时，输入机又空闲，可以执行第3个程序的I3。这样，P1、C2和I3重叠。11程序并发执行举例程序1：I1C1P1程序2：I2C2P2程序3：I3C3P3图中，C1和I2、P1、C2和I3、P2和C3在时间上都是重叠的。Tt1t3t212单道和多道程序处理的区别单道：各

6、逻辑步骤之间的关系是确定的、不受外界影响。多道：并发处理存在直接或间接的相互依赖和相互制约的关系，从而使被处理的多道程序失去了程序固有的特性：封闭性、可再现性。132、进程的概念处理机管理主要完成作业调度，进程调度和进程控制，实质是进程管理。进程的几种不同定义进程是程序的一次执行；进程是一个程序在给定活动空间和初始环境下，在一个处理机上的执行过程；进程是程序在一个数据集合上运行的过程。进程的生命周期由“创建”而产生，由“调度”而执行，因得不到资源而“暂停”执行，最后由“撤消”而消亡14进程的性

7、质1）动态性描述程序在执行过程中的全部活动；2）并发性同时接受和处理多个进程；3）异步性不同进程在逻辑上相互独立，有各自的运行“轨迹”；4）制约性由于计算机资源是有限的，不同进程共享CPU和I/O通道及设备，因此相互制约15进程的状态1）三种基本状态就绪已经获得投入运行所必需的一切资源，一旦分配到CPU，就可以立即执行。运行进程获得了CPU及其它一切所需资源，处在运行之中的状态。等待由于资源得不到满足，进程运行受阻，处于暂停状态，也称为阻塞状态。2）进程在生命周期中，不断在这三种状态之间进行转换。1

8、6进程状态转换示意图运行状态等待状态就绪状态进程调度等待资源时间用完获得资源进程调度程序来自作业调度交作业管理173、进程管理进程管理的核心是进程的控制和调度。进程控制对系统中全部进程实行有效的管理；如创建新进程、撤消已结束进程。进程调度在就绪队列中选择哪个进程投入运行。184。进程控制块——PCB进程的组成程序+数据集合+PCBPCB系统为创建的新进程建立一个PCB进程的唯一标识记录该进程的运行变化过程系统通过PCB对进程进行控制和管理。PCB的组成1)进程标识符2