1-2009-操作系统概述.ppt

第一章 操作系统概述 操作系统的基本概念 操作系统的特征 操作系统的功能 研究操作系统的几种观点 操作系统的技术发展过程 著名的操作系统 操作系统的分类 一、操作系统的地位 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 关键词解读 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（如打印机） 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） 虚拟化 是把计算机的资源，如运算能力、存储空间以及应用程序抽离出来，让资源的使用方式更具效率 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 处理机管理 目标：完成处理机资源的分配调度等功能 （处理机调度的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，以充分利用处理机资源和提高系统性能；——未必是进程控制操作所引起（可能是时间片轮转、I/O操作） 公平性、高效率（吞吐量大）、执行周转时间等 存储管理 存储分配与回收 存储保护：保证进程间互不干扰、相互必威体育官网网址；如：访问合法性检查、甚至要防止从垃圾中窃取其他进程的信息 地址映射（变换）：进程逻辑地址到内存物理地址的映射 内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：提高内存利用率、扩大进程的内存空间 设备管理 设备操作：设备驱动程序（通常在内核中）完成对设备的操作 设备独立性：提供统一的I/O设备接口，使应用程序独立于物理设备，提高可适应性；在同样的接口和操作下完成不同的内容（如FAX Modem作为Windows上的打印机设备） 设备分配与回收：在多用户间共享I/O设备资源 虚拟设备：设备由多个进程共享，每