软件工程-基础课程-操作系统_进程管理.docx

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操作系统基础

1操作系统的概念与功能

1.1概念

操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统的核心软件，它管理计算机硬件与软件资源，控制程序运行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程，为用户和其他软件提供良好的运行环境。操作系统是用户与计算机硬件之间的桥梁，用户通过操作系统来使用计算机。

1.2功能

进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程，控制进程的执行，为进程分配和回收资源。

内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，包括内存的分配、回收、地址映射和内存保护。

文件管理：操作系统提供文件的创建、删除、读写、打开、关闭等操作，以及文件系统的组织和管理。

设备管理：操作系统负责管理计算机的输入输出设备，包括设备的分配、回收和设备驱动程序的管理。

用户接口：操作系统提供用户与计算机交互的接口，包括命令行接口和图形用户接口。

2操作系统的类型与结构

2.1类型

批处理操作系统：用户将作业提交给操作员，操作员将作业输入到计算机中，由操作系统自动运行，用户不能直接控制作业的执行。

分时操作系统：多个用户通过终端同时使用计算机，操作系统将CPU时间分成很短的时间片，轮流分配给各个用户，使每个用户都感觉像在独占计算机。

实时操作系统：实时操作系统必须在规定的时间内完成对外部事件的处理，主要用于工业控制、军事系统、航空航天等领域。

网络操作系统：网络操作系统管理网络资源，提供网络服务，如文件共享、打印共享、电子邮件等。

分布式操作系统：分布式操作系统管理分布在不同地理位置的多个计算机，使它们像一个计算机一样工作。

2.2结构

单体结构：所有操作系统功能都在一个大的模块中实现，模块之间没有明确的边界，这种结构简单，但可移植性和可扩展性差。

层次结构：操作系统功能按照层次结构组织，每一层只依赖于下一层，这种结构可移植性和可扩展性好，但实现复杂。

微内核结构：操作系统功能分为内核和用户空间两部分，内核只包含最基本的功能，其他功能在用户空间实现，这种结构可移植性和可扩展性好，但性能较低。

客户-服务器结构：操作系统功能分为多个服务，每个服务运行在一个独立的进程中，这种结构可移植性和可扩展性好，但实现复杂。

2.3示例：创建一个简单的批处理操作系统

#这是一个简单的批处理操作系统模拟程序

#它接收用户提交的作业，将作业放入队列，然后依次执行作业

classJob:

def__init__(self,name,duration):

self.name=name

self.duration=duration

classBatchOperatingSystem:

def__init__(self):

self.job_queue=[]

defsubmit_job(self,job):

self.job_queue.append(job)

defrun(self):

whileself.job_queue:

job=self.job_queue.pop(0)

print(f正在执行作业{job.name}，预计持续时间{job.duration}秒)

#模拟作业执行

time.sleep(job.duration)

print(f作业{job.name}执行完成)

#创建操作系统实例

os=BatchOperatingSystem()

#创建作业

job1=Job(作业1,5)

job2=Job(作业2,3)

job3=Job(作业3,2)

#提交作业

os.submit_job(job1)

os.submit_job(job2)

os.submit_job(job3)

#运行操作系统

os.run()

在这个例子中，我们创建了一个简单的批处理操作系统，它接收用户提交的作业，将作业放入队列，然后依次执行作业。作业的执行是通过模拟的，实际上，操作系统会将作业提交给硬件执行。#进程管理概览

3进程的概念与属性

在计算机科学中，进程是操作系统结构中的基本单元，代表一个正在执行的程序的实例。进程不仅包括程序的代码，还包括运行时的数据、状态信息以及操作系统为管理进程所创建的控制块。进程具有以下关键属性：

唯一标识符（PID）：每个进程都有一个唯一的进程标识符，用于操作系统内部的识别和管理。

状态：进程可以处于不同的状态，如运行、就绪、阻塞等。

内存空