操作系统回顾.ppt

回顾 一、操作系统的作用 #include stdio.h int main(int argc, char *argv[]) { printf(hello world); return 0; } 用户告诉操作系统执行hello程序 操作系统找到该程序文件,检查其类型 检查程序文件首部,找出正文和数据的地址 文件系统找到该程序文件第一个磁盘块 父进程需要创建一个新的子进程,执行hello程序 操作系统需要将执行文件映射到进程结构 操作系统设置CPU上下文环境,并跳到程序开始处 程序的第一条指令执行,失败,缺页中断发生 操作系统分配一页内存,并将代码从磁盘读入,继续执行 更多的缺页中断,读入更多的页面 操作系统检查字符串的位置是否正确 操作系统找到字符串被送往的设备 设备是一个伪终端,由一个进程控制 操作系统将字符串送给该进程 该进程告诉窗口系统它要显示字符串 窗口系统确定这是一个合法的操作,然后将字符串转换成像素 窗口系统将像素写入存储映像区 视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器(重画屏幕) 显示器发射电子束 在屏幕上看到hello world 二、操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合—— 它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源 合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能 使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行 有效：系统效率，资源利用率 （如：CPU利用的充足与否，内存、外部设备是否忙碌） 三、操作系统的特征 并发（concurrency）： 处理多个同时性活动的能力 在计算机系统中同时存在多个程序 宏观上：这些程序是同时在执行的 微观上：任何时刻只有一个程序在执行（单CPU），即微观上这些程序在CPU上轮流执行 并行（parallel）：(与并发相似，但多指硬件支持） 由并发引起的问题：活动切换、保护、相互依赖的活动间的同步 操作系统特征（续） 共享（sharing）： 操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源（共享有限的系统资源） 操作系统要对系统资源进行合理分配和使用 资源在一个时间段内交替被多个进程所用 互斥共享（如音频设备） 同时访问（如可重入代码，磁盘文件） 问题：资源分配难以达到最优化，保护 操作系统特征（续） 虚拟（Virtual）： 一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体－－分时或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率 操作系统特征（续） 随机性： 操作系统必须随时对以不可预测次序发生的事件进行响应 操作系统特征（续） 不确定性： 由共享和并发引起 在操作系统中可运行多道用户程序，而每个用户程序的运行时间、要使用哪些系统资源、使用多长时间、使用的资源是共享还是独占的，操作系统在程序运行前是不知道的 要求操作系统的设计要很好地解决并发和共享的问题，否则，将会产生不可重现的错误，这种不可重现的错误称为不确定性 例子：两个用户共享一台打印机 四、研究操作系统的几种观点 作为软件来看的观点 资源管理的观点 进程的观点 虚机器观点 服务提供者观点 1.作为软件来看的观点 软件的特性 外在特性： 软件是种语言，是界面 界面：使用方式 （命令、系统调用等) 内在特性： 软件的结构 a.由有几部分组成 b.每个部分的功能 c.部分之间的关系 2.资源管理的观点 操作系统---资源管理者（自底向上） 操作系统管理一个复杂系统的各个部分 硬件资源： CPU，内存，设备(I/O设备，外存，时钟，网络接口等) 软件资源： 硬盘上的文件，信息 两种方式实现复用（共享）：时间 及 空间 管理资源 记录资源使用状况 如 哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用，使用多长时间等 合理的分配资源（资源分配策略） 静态分配策略 (在程序运行前分配，但效率不高) 动态分配策略 (在程序运行过程中何时用资源，何时分配。其缺点是会出现死锁) 具体完成分配 回收资源 资源管理的目的 实现资源共享 提高资源利用率 1) 处理机管理 目标：处理机资源的分配调度等功能 （调度单位可为进程或线程） 进程控制：创建、撤销、挂起、改变运行优先级等——主动改变进程的状态 进程同步：协调并发进程之间的推进步骤，以协调资源共享；——交换信息能力（弱） 进程通信：进程之间传送数据，以协调进程间的协作；——交换信息能力（强），也可以用来协调进程之间的推进 进程调度：作业和进程的运行切换，以充分