第3章操作系统基础

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1、第3章操作系统基础3.1操作系统概述3.2操作系统的功能模块3.3典型操作系统概述3.1操作系统概述3.1.1什么是操作系统3.1.2操作系统的分类3.1.3操作系统的基本特性3.1.4操作系统的基本功能3.1.1什么是操作系统操作系统(OperatingSystem，OS)是计算机系统中的一个系统软件，它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境。它是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件功能的扩充。操作系统在整个计算机系统中具有极其重要的特殊地位，它不仅是硬件与其他

2、软件系统的接口，也是用户和计算机之间进行“交流”的界面3.1.1什么是操作系统计算机系统硬件、软件和用户的关系3.1.3操作系统的基本特性并发性:在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，计算机中有多个程序在同时运行。共享性:是指多个并发执行的程序可以共享系统中的资源。虚拟性:是指通过虚拟技术把一个物理实体变为多个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，而逻辑上的对应物是虚的，是用户感觉上的东西。通过虚拟技术，可以实现虚拟处理器、虚拟内存、虚拟外部设备等。异步性:程序执行顺序、完成时间等都是不可预知的。3.1.4操作系统的

3、基本功能现代操作系统功能示意图操作系统用户接口处理器管理存储器管理设备管理文件管理3.2操作系统的功能模块3.2.1进程及处理器管理3.2.2存储器管理3.2.3文件管理3.2.4设备管理3.2.５用户管理3.2.1进程及处理器管理1.进程概念进程是执行起来的程序，是系统进行资源调度和分配的一个独立单位2.进程的基本特性：①动态性。②并发性。③独立性。④异步性。⑤结构特征。⑥制约性。进程控制块进程由程序、数据和进程控制块(ProcessControlBlock，PCB)三部分组成。程序是用于描述进程所要完成的功能。数据是

4、进程执行时的操作对象。进程控制块PCB包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息量。进程的状态及其转换在任何时刻，任何进程都处于以下三种基本状态之一①就绪状态。进程已经获得除CPU之外的其他资源，只要再获得CPU，就立即执行的状态。在多道程序环境下，可能有多个处于就绪状态的进程，通常将它们排成一队，称为就绪队列。②执行状态。进程获得了需要的所有资源正在处理机上执行的状态。对单CPU系统中，任一时刻处于执行状态的进程只能有一个，对多处理机系统来说，则可能有多个进程处于执行状态。③阻塞状态，也称为等待状态。阻塞状态是指正

5、在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行的状态。处于等待状态的进程也可能有多个，组成等待队列。进程状态转换示意图就绪等待运行调度I/O完成I/O等待时间片到进程控制进程从一个状态转换到另一个状态都是在操作系统的控制下进行。这种控制通过原语来实现。所谓原语是机器指令的延伸，它是由若干条机器指令构成的用于完成特定功能的一段程序。为了保证操作的正确性，规定在一个原语执行期间不许插入任何其他操作。用于进程控制的原语主要有创建原语、撤销原语、等待原语和唤醒原语①创建原语：一般在操作系统中，都采用树型结构来表示进程之间的关系。一

6、个进程可以创建若干个新进程，创建者称为父进程，被创建者称为子进程。父进程为完成指定的任务创建若干子进程，子进程也可以再去创建自已的子进程，如此下去，构成一个进程家族。创建进程的主要任务就是建立进程控制块PCB。②撤销原语：若干个进程在完成指定的任务后或因某种原因不再需要时由撤销原语将其撤销，以便释放它所占用的资源。撤销进程的本质就是删除进程控制快PCB。③等待原语：一个处于执行状态的进程因等待某一事件(如等待输人／输出完成、等待另一进程发来消息等)而中止执行时，可使用等待原语将自己转变为等待状态。④唤醒原语：处于等待状态

7、而暂停执行的进程，当其所等待的事件出现或所受的制约消失时，由唤醒原语将其唤醒，变换为就绪状态。进程调度进程调度：进程调度的任务是为了控制、协调进程对CPU的竞争，按照一定的调度算法使就绪状态的某一进程获得CPU，使该进程转换成运行状态。几种进程调度算法先来先服务法：进程调度总是把处理机分配给最先进入就绪队列的进程。刚进入就绪队列的进程排在队尾，每次调度总是从就绪队列中，选择队头进程为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后，才放弃处理机。进程调度最高优先权优先调度法。进程调度总是把CPU分配给

8、就绪队列中具有最高优先权的进程。最高优先权可在进程创建时设定，并在进程的生存期内保持不变。也可在进程创建时给一个初值，随进程的推进或随其等待时间的增加而改变。前者称为静态优先权，后者称为动态优先权。时间片轮转法。时间片轮转法主要在分时系统中采用。系统将所有就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，将CPU的