第3章操作系统基础案例.ppt

3.1.1 什么是操作系统 操作系统(Operating System，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 3.1.2 操作系统的分类 批处理操作系统 分时操作系统 实时系统 通用操作系统 个人计算机操作系统 3.1.4 操作系统的基本功能 操作系统的基本功能 处理器管理的目的是为了让CPU有条不紊地工作。由于系统内一般都有多道程序存在，这些程序都要享用CPU资源，而在同一时刻，CPU只能执行其中一个程序，故需要把CPU的时间合理地、动态地分配给各道程序，使CPU得到充分利用，同时使得各道程序的需求也能够得到满足。 操作系统的基本功能 存储器管理是指操作系统对计算机系统内存的管理，目的是使用户合理地使用内存。它包括：合理分配内存和及时回收内存；存储保护；扩充内存。 设备管理指对除CPU和内存外所有外部设备的管理。设备管理的目标是保证用户方便的使用各种设备；采用先进的技术比如通道技术、虚拟设备技术、缓冲技术、中断技术等尽可能实现设备并行工作的能力，合理分配设备。 操作系统的基本功能 文件管理是对计算机系统中软件资源的管理，目的是为用户创造一个方便安全的信息使用环境。 文件管理功能包括：文件的结构及存取方法；文件的目录机构及有关处理；文件存储空间的管理；文件的共享和保护；文件的操作和使用。 用户接口有两种类型： 命令接口：用户通过交互命令方式直接或间接地对计算机进行操作。 程序接口：是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的。程也称为应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)，用户通过API可以调用系统提供的例行程序，实现既定的操作。 3.2.1 进程及处理器管理 进程: 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。进程由程序、数据和进程控制块(PCB)三部分组成。 3.2.1 进程及处理器管理 程序是用于描述进程所要完成的功能。 数据是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。 PCB是进程的标志。是进程动态特性变化的集中反映。 操作系统就是通过PCB实现对进程的控制和管理。PCB存于系统空间，只有操作系统能够对其存取，用户程序是不能访问的，实际上用户甚至感觉不到PCB的存在。 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。 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。 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。 阻塞状态，也称为等待状态。阻塞状态是指正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。 进程与程序 程序是进程的躯体，是进程的组成部分，一个进程存在的目的就是执行其所对应的程序，没有程序，进程就失去了其存在的意义。但进程与程序不一一对应。一个程序可以多次执行，可以产生多个不同的进程。一个进程也可以对应多个程序。 程序是静态的，它描述的是静态的指令集合及相关的数据结构，程序可以脱离机器长期保存，即使不执行的程序也是存在的，所以程序是无生命的。而进程是动态的，它描述程序执行起来的动态行为，所以进程有生存期，有创建后存在、撤销后消亡的特性。 进程与程序 程序不具有并发性，不占用CPU、存储器及输入／输出设备等系统资源，所以不会受到其他程序的制约和影响。而进程具有并发性，在并发执行时，由于需要使用系统资源，受到其他进程的制约和影响。 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等。 进程控制 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块PCB。 ③