操作系統(tǒng)全冊(cè)配套最完整精品課件1

1、操作系統(tǒng)全冊(cè)配套最完整操作系統(tǒng)全冊(cè)配套最完整精品課件精品課件1計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)引引 言言 課程特點(diǎn)：課程特點(diǎn)：概念多、原理性強(qiáng)、較抽象 課程學(xué)習(xí)目的：課程學(xué)習(xí)目的：基礎(chǔ)核心課，有利于對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的理解和軟件開發(fā) 課程學(xué)習(xí)方法：課程學(xué)習(xí)方法：以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)、理論聯(lián)系實(shí)際 課程學(xué)習(xí)難點(diǎn)：課程學(xué)習(xí)難點(diǎn)：概念、原理、算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材及參考書教材及參考書教材：教材：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，湯小丹等計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，湯小丹等 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社參考書：參考書：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解，湯子瀛主審計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解，湯子瀛主審 梁紅兵等編梁紅兵等編著，西安電子科技

2、大學(xué)出版社著，西安電子科技大學(xué)出版社操作系統(tǒng)教程與實(shí)驗(yàn)，胡明慶、高巍、鐘梅，清華大學(xué)出操作系統(tǒng)教程與實(shí)驗(yàn)，胡明慶、高巍、鐘梅，清華大學(xué)出版社，版社，2007.01第第1版版計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，何炎祥、李飛、李寧，清華大學(xué)出版社，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，何炎祥、李飛、李寧，清華大學(xué)出版社，2004年第年第1版版 Operating System Concepts，Seventh Edition. Silberschatz, Galvin, Gagne, John wiley & Sons. Inc. 2005課程內(nèi)容安排課程內(nèi)容安排本門課程總計(jì)本門課程總計(jì)64個(gè)學(xué)時(shí)，另外安排了二周的課程設(shè)計(jì)個(gè)學(xué)時(shí)，另外安排

3、了二周的課程設(shè)計(jì) 章章 節(jié)節(jié) 課堂授課課堂授課 習(xí)題課習(xí)題課 實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論 4 4第二章第二章 進(jìn)程管理進(jìn)程管理 10 4第三章第三章 處理機(jī)調(diào)度與死鎖處理機(jī)調(diào)度與死鎖 10 2第四章第四章 存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理 10 2第五章第五章 設(shè)備管理設(shè)備管理 10第六章第六章 文件管理文件管理 6第七章第七章 操作系統(tǒng)接口操作系統(tǒng)接口 2 合合 計(jì)計(jì) 52 4 8第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論第一章 操作系統(tǒng)引論 本章要點(diǎn)（本章要點(diǎn)（1/3） 目的：目的：建立建立OS的基本概念，切實(shí)掌握的基本概念，切實(shí)掌握OS的一的一些基本概念。些基本概念。 操作系統(tǒng)的

4、目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 目標(biāo)：目標(biāo)： 方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開放性 作用：作用： 接口 資源管理者 實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的抽象 是計(jì)算機(jī)工作流程的組織者第一章 操作系統(tǒng)引論 本章要點(diǎn)（本章要點(diǎn)（2/3） 操作系統(tǒng)的引入和發(fā)展：操作系統(tǒng)的引入和發(fā)展：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低級(jí)到高級(jí)。低級(jí)到高級(jí)。 從早期無(wú)操作系統(tǒng) 人機(jī)矛盾；CPU-I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。 單道批處理系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng) 分時(shí)系統(tǒng) 實(shí)時(shí)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng) 第一章 操作系統(tǒng)引論 本章要點(diǎn)（本章要點(diǎn)（3/3） 操作系統(tǒng)的基本特征和功能：操作系統(tǒng)的基本特征和功能： 四大特征：四大特征：

5、并發(fā)、共享、虛擬、異步性 五大功能：五大功能：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、提供用戶接口 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 分層式結(jié)構(gòu) 分層的原則 客戶/服務(wù)器技術(shù) 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 1.1 1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1、操作系統(tǒng)是什么？操作系統(tǒng)是什么？ 操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)硬件的軟件。 它也為應(yīng)用程序提供一個(gè)基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間扮演一個(gè)中間者的角色。1.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)操作系統(tǒng)的目標(biāo)第一章 操作系統(tǒng)引論 2、操作系統(tǒng)的目標(biāo)：、操作系統(tǒng)的目標(biāo)： 對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

6、目標(biāo)會(huì)有差異。 大型/小型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī) 手持機(jī)（PDA） 通常在計(jì)算機(jī)硬件上配置的OS，其目標(biāo)有以下幾點(diǎn)： 有效性 提高系統(tǒng)資源的利用率 提高系統(tǒng)的吞吐量 方便性 可擴(kuò)充性 開放性第一章 操作系統(tǒng)引論 1.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用第一章 操作系統(tǒng)引論 用戶觀點(diǎn)：用戶觀點(diǎn)：OS是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口。的接口。 資源管理觀點(diǎn)：資源管理觀點(diǎn)：OS是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者者 虛擬機(jī)觀點(diǎn)：虛擬機(jī)觀點(diǎn)：OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象，實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象，隱藏了對(duì)硬件操作的細(xì)節(jié)。隱藏了對(duì)硬件操作的細(xì)節(jié)。1、用戶觀點(diǎn)、用戶觀點(diǎn) 操

7、作系統(tǒng)從用戶的觀點(diǎn)來(lái)看，是給用戶提供了一個(gè)工作環(huán)境 操作系統(tǒng)提供的接口： 命令方式（CLI，命令行接口） 系統(tǒng)調(diào)用方式（也稱為應(yīng)用編程接口，Application Programming Interface，簡(jiǎn)稱API） 圖形、窗口方式（GUI，圖形用戶接口）第一章 操作系統(tǒng)引論 用 戶應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用 命令 圖標(biāo)、窗口操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件圖圖 1-1 OS作為接口的示意圖作為接口的示意圖 2、資源管理觀點(diǎn)、資源管理觀點(diǎn) 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類資源的管理者，它負(fù)責(zé)分配、回收以及控制系統(tǒng)中的各種軟硬件資源。 處理器處理器 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 I/O設(shè)備設(shè)備 信息（數(shù)據(jù)和程序）信息（數(shù)據(jù)和程序） 跟蹤

8、資源的使用狀況，滿足資源請(qǐng)求，提高資源利用率，以及協(xié)調(diào)各程序和用戶對(duì)資源的使用沖突 監(jiān)視資源 分配/回收資源 保護(hù)資源第一章 操作系統(tǒng)引論 3、虛擬機(jī)觀點(diǎn)虛擬機(jī)觀點(diǎn) OS向用戶提供了一個(gè)對(duì)硬件操作的抽象模型，使用戶更容易地使用計(jì)算機(jī)硬件資源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的第一個(gè)層次的抽象。第一章 操作系統(tǒng)引論 3、虛擬機(jī)觀點(diǎn)虛擬機(jī)觀點(diǎn) OS為用戶提供了用于文件的管理軟件，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)文件操作的細(xì)節(jié)，并向上提供一組對(duì)文件進(jìn)行存取操作的命令，實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的第二個(gè)層次的抽象 OS為用戶提供了許多比計(jì)算機(jī)硬件功能更強(qiáng)、使用更方便的功能。第一章 操作系統(tǒng)引論 機(jī)器指令物理接口硬件用戶I/O操作命令（R

9、ead, Write）用戶物理接口硬件I/O軟件虛擬機(jī)圖圖 1-2 I/O軟件隱藏了軟件隱藏了I/O操作實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)操作實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié) 4、操作系統(tǒng)定義、操作系統(tǒng)定義 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，以便有效利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)、使用方便的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)與用戶之間起到接口的作用。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.1.3 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ν苿?dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Φ谝徽?操作系統(tǒng)引論 不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率 方便用戶方便用戶 器件的不斷更新?lián)Q代器件的不斷更新?lián)Q代 計(jì)算機(jī)體系結(jié)

10、構(gòu)的不斷發(fā)展：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展：?jiǎn)翁幚頇C(jī)系統(tǒng)、多處理機(jī)系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 更正軟件錯(cuò)誤更正軟件錯(cuò)誤1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)歷操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)歷 50年代中期，第一個(gè)簡(jiǎn)單批處理操作系統(tǒng) 60年代中期，多道程序批處理系統(tǒng) 不久，分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng) 80年代，微機(jī)、多處理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 1.2.1 無(wú)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 巴貝奇（巴貝奇（Babbage）機(jī)械式計(jì)算機(jī)（）機(jī)械式計(jì)算機(jī)（1822） 問(wèn)題：計(jì)算數(shù)值表 雖然未能實(shí)現(xiàn)，但它是首個(gè)現(xiàn)代架構(gòu) 獨(dú)立的數(shù)據(jù)與程序

11、內(nèi)存； 基于操作的指令 支持條件跳轉(zhuǎn) 分開的I/O單元 差分機(jī) 實(shí)現(xiàn)了有限差 有25,000個(gè)部件，重達(dá)15噸第一章 操作系統(tǒng)引論 運(yùn)算速度：運(yùn)算速度：50,00050,000指令指令/ /每秒每秒, , 數(shù)萬(wàn)個(gè)真空管數(shù)萬(wàn)個(gè)真空管, , 占地占地100100平方米，用于精確計(jì)算彈道平方米，用于精確計(jì)算彈道1.1.沒有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（甚至沒有匯沒有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（甚至沒有匯 編），更談不上操作系統(tǒng)編），更談不上操作系統(tǒng). .2.2.程序員提前預(yù)約一段時(shí)間，然后程序員提前預(yù)約一段時(shí)間，然后 到機(jī)房將他的插件板插到計(jì)算機(jī)到機(jī)房將他的插件板插到計(jì)算機(jī) 里里. .3.3.期盼著在接下來(lái)的時(shí)間中幾萬(wàn)個(gè)期盼著在

12、接下來(lái)的時(shí)間中幾萬(wàn)個(gè) 真空管不會(huì)燒斷，從而可以計(jì)算自己的題目真空管不會(huì)燒斷，從而可以計(jì)算自己的題目. .ENIAC計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)1、人工操作方式人工操作方式第一章 操作系統(tǒng)引論 1、人工操作方式人工操作方式 硬件昂貴，人工便宜 用戶獨(dú)占全機(jī) 目標(biāo)是更好地利用硬件 當(dāng)用戶在控制臺(tái)上思考的時(shí)候，計(jì)算機(jī)處于閑置狀態(tài) 批量進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入時(shí)，用戶處于等待狀態(tài) 操作和編程完全由手工進(jìn)行，且編輯只能用機(jī)器語(yǔ)言（二進(jìn)制代碼） 沒有保護(hù)：如果批處理程序出現(xiàn)了bug？ 問(wèn)題：人 機(jī)矛盾 CPUI/O速度不匹配的矛盾A l t a i r 8080第一章 操作系統(tǒng)引論 脫機(jī)輸入/輸出技術(shù)脫機(jī)I/O方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

13、減少了CPU的空閑時(shí)間。 提高I/O速度。 輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤主機(jī)外圍機(jī)輸出設(shè)備2、脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/輸出（輸出（Off-Line I/O）方式）方式圖圖 1-3 脫機(jī)脫機(jī)I/O示意圖示意圖第一章 操作系統(tǒng)引論 穿孔卡片（穿孔卡片（1940s & 60s） 在穿孔卡片上輸入程序（例如：一行代碼一張卡片） 提交穿孔卡片盒（要確保卡片沒有搞混） 幾個(gè)小時(shí)甚至幾天后才能夠得到結(jié)果1.2.2 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 1、單道批處理系統(tǒng)（單道批處理系統(tǒng)（Simple Batch Processing System） 硬件條件：硬件條件：晶體管替代真空管 監(jiān)督程序監(jiān)督程序（Mon

14、itor，又稱為批處理程序，或管理程序）：管理作業(yè)連續(xù)處理的程序 操作步驟：操作步驟：1.收集一批作業(yè)（卡），用專用I/O計(jì)算機(jī)將作業(yè)逐個(gè)讀到磁帶上保存起來(lái)。2.批處理程序?qū)⒋艓系牡谝粋€(gè)作業(yè)讀入計(jì)算機(jī)，運(yùn)算結(jié)束后將結(jié)果輸出到輸出磁帶上。3.自動(dòng)讀入下一個(gè)作業(yè)，并運(yùn)行。4.當(dāng)一批作業(yè)全部執(zhí)行結(jié)束后，取下輸入磁帶和輸出磁帶，用輸入磁帶錄下一批作業(yè)，將輸出磁帶送到專用輸出計(jì)算機(jī)，進(jìn)行脫機(jī)打印。第一章 操作系統(tǒng)引論 1、單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個(gè)作業(yè)？是否停止運(yùn) 行目標(biāo)程序是開始圖圖 1-3 單道批處理系統(tǒng)的處理流程單道批處

15、理系統(tǒng)的處理流程 第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理的引入 解決人機(jī)矛盾，提高系統(tǒng)資源的利用率。 解決CPU與I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高系統(tǒng)吞吐量 單道批處理系統(tǒng)的特征 自動(dòng)性 順序性 單道性2、單道批處理系統(tǒng)的特征單道批處理系統(tǒng)的特征第一章 操作系統(tǒng)引論 解決了作業(yè)間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，減少了機(jī)器時(shí)間的浪費(fèi)。 不管作業(yè)大小，只要它一旦占用處理機(jī)開始執(zhí)行，則它必須一直占據(jù)處理機(jī)，直到運(yùn)行完畢。 對(duì)短作業(yè)不公平，因?yàn)樗鼈兊却龍?zhí)行的時(shí)間可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它們實(shí)際執(zhí)行的時(shí)間。 交互性差。作業(yè)由批處理程序控制運(yùn)行，用戶無(wú)法實(shí)時(shí)控制，如果運(yùn)行中途出現(xiàn)故障，只能停下來(lái)，重新運(yùn)行。3、單道批處理系統(tǒng)的評(píng)價(jià)單道批處

16、理系統(tǒng)的評(píng)價(jià)1.2.3 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 硬件條件：硬件條件：小規(guī)模集成電路360機(jī) 引入目的：引入目的：?jiǎn)蔚琅幚硐到y(tǒng)中，任意時(shí)刻只允許一道作業(yè)在內(nèi)存中運(yùn)行，資源利用率低，為了提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 多道多道是指，允許多個(gè)程序同時(shí)存在于主存中，按照某種原則分派處理機(jī)，逐個(gè)執(zhí)行這些程序。 批處理：批處理：用戶提交的作業(yè)首先存放在外存，并排成一個(gè)隊(duì)列。然后由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從該隊(duì)列中一次選取一個(gè)或若干個(gè)作業(yè)裝入內(nèi)存執(zhí)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 1、多道程序設(shè)計(jì)的基本概念多道程序設(shè)計(jì)的基本概念 OS中引入多道程序技術(shù)可帶來(lái)的好處：中引入多道程序技

17、術(shù)可帶來(lái)的好處： 提高CPU的利用率 提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率 增加系統(tǒng)吞吐量第一章 操作系統(tǒng)引論 1、多道程序設(shè)計(jì)的基本概念多道程序設(shè)計(jì)的基本概念用戶程序用戶程序監(jiān)督程序監(jiān)督程序I/O操作操作I/OI/O中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求t t1 1結(jié)束中斷結(jié)束中斷I/OI/O完成完成啟動(dòng)啟動(dòng)I/OI/OI/OI/O中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求結(jié)束中斷結(jié)束中斷I/OI/O完成完成啟動(dòng)啟動(dòng)I/OI/Ot t2 2t t3 3t t4 4t t5 5t t6 6t t7 7t t8 8從黑色的實(shí)線來(lái)看從黑色的實(shí)線來(lái)看CPUCPU是斷續(xù)性運(yùn)作是斷續(xù)性運(yùn)作第一章 操作系統(tǒng)引論 1、多道程序設(shè)計(jì)的基本概念多道程序設(shè)計(jì)的基本概念程

18、序程序A程序程序C程序程序B程序程序D調(diào)度程序調(diào)度程序A I/O請(qǐng)求請(qǐng)求A I/O完成完成A再次被調(diào)度再次被調(diào)度B I/O請(qǐng)求請(qǐng)求C I/O請(qǐng)求請(qǐng)求D I/O請(qǐng)求請(qǐng)求程序程序B I/O完成完成C I/O完成完成C再次被調(diào)度再次被調(diào)度A 完成完成從黑色的實(shí)線來(lái)看從黑色的實(shí)線來(lái)看CPUCPU是持續(xù)性運(yùn)作是持續(xù)性運(yùn)作第一章 操作系統(tǒng)引論 2、多道批處理系統(tǒng)的特征多道批處理系統(tǒng)的特征 多道性多道性 無(wú)序性無(wú)序性 調(diào)度性調(diào)度性 作業(yè)調(diào)度 進(jìn)程調(diào)度3、多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 資源利用率高資源利用率高 系統(tǒng)吞吐量大系統(tǒng)吞吐量大 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng) 無(wú)交互能力無(wú)交互能力適合大型

19、科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理。適合大型科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理。 處理機(jī)管理問(wèn)題處理機(jī)管理問(wèn)題 分配與回收 提高利用率 內(nèi)存管理問(wèn)題內(nèi)存管理問(wèn)題 分配與回收 信息保護(hù) I/O設(shè)備管理問(wèn)題設(shè)備管理問(wèn)題 分配與使用 提高利用率第一章 操作系統(tǒng)引論 4、多道批處理系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題多道批處理系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題 文件管理問(wèn)題文件管理問(wèn)題 方便使用 保證數(shù)據(jù)的安全性與一致性 作業(yè)管理問(wèn)題作業(yè)管理問(wèn)題 根據(jù)作業(yè)類型進(jìn)行作業(yè)組織1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) 為了改進(jìn)響應(yīng)時(shí)間和性能，提供交互式操作環(huán)境，導(dǎo)致了分時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)。 人-機(jī)交互 共享主機(jī) 便于用戶上機(jī) 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)，在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，

20、同時(shí)允許多個(gè)用戶通過(guò)自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。第一章 操作系統(tǒng)引論 1、分時(shí)系統(tǒng)（分時(shí)系統(tǒng)（Time-Sharing System）的產(chǎn)生）的產(chǎn)生 及時(shí)接收及時(shí)接收 多路卡：多路卡：使主機(jī)能同時(shí)接收各用戶從終端上輸入的數(shù)據(jù)。 緩沖區(qū)：緩沖區(qū)：暫存用戶鍵入的命令。 及時(shí)處理及時(shí)處理 作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存 不允許一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間占用處理機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 2、分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題 多路性：多路性：一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)終端； 獨(dú)立性：獨(dú)立性：每個(gè)用戶各自通過(guò)自己的終端進(jìn)行輸入/輸出，互不干擾。用戶感覺自己獨(dú)占終端和主機(jī)資源。 及時(shí)性：及時(shí)性：系統(tǒng)

21、按人們所能接受的等待時(shí)間及時(shí)響應(yīng)用戶請(qǐng)求。 交互性：交互性：能進(jìn)行廣泛的人機(jī)交互 適合辦公自動(dòng)化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機(jī)會(huì)適合辦公自動(dòng)化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機(jī)會(huì)話的場(chǎng)合。話的場(chǎng)合。第一章 操作系統(tǒng)引論 3、分時(shí)系統(tǒng)的特征分時(shí)系統(tǒng)的特征 終端數(shù)目多少 調(diào)度算法（時(shí)間片的選?。?信息交換量和信息交換速度 機(jī)器處理能力 請(qǐng)求服務(wù)的時(shí)間長(zhǎng)短及服務(wù)請(qǐng)求的分布第一章 操作系統(tǒng)引論 4、影響響應(yīng)時(shí)間的因素影響響應(yīng)時(shí)間的因素1.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng) 實(shí)時(shí)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)系統(tǒng)：指系統(tǒng)能及時(shí)（或即時(shí)）響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。第一章 操作系統(tǒng)引論

22、1、應(yīng)用需求應(yīng)用需求 實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制 火炮自動(dòng)控制系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、煉鋼/煉油控制系統(tǒng) 實(shí)時(shí)信息處理實(shí)時(shí)信息處理 航空網(wǎng)絡(luò)售票系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 2、實(shí)時(shí)任務(wù)、實(shí)時(shí)任務(wù)實(shí)時(shí)任務(wù)的分類： 按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來(lái)劃分 周期性實(shí)時(shí)任務(wù)周期性實(shí)時(shí)任務(wù) 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)非周期性實(shí)時(shí)任務(wù) 開始截止時(shí)間任務(wù)在某時(shí)間以前必須開始執(zhí)行； 完成截止時(shí)間任務(wù)在某時(shí)間以前必須完成 根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求來(lái)劃分 硬實(shí)時(shí)任務(wù)：硬實(shí)時(shí)任務(wù)：系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的結(jié)果 軟實(shí)時(shí)任務(wù)：軟實(shí)時(shí)任務(wù)：系統(tǒng)對(duì)截止時(shí)間的要求并不嚴(yán)格 多路性。多路性。 都具有

23、多路性。 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)按分時(shí)原則為多個(gè)終端用戶服務(wù)。 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)多路現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集，對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 獨(dú)立性。獨(dú)立性。 都具有獨(dú)立性。 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)中，每個(gè)終端向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出請(qǐng)求時(shí)，是彼此獨(dú)立操作，互不干擾。 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，對(duì)信息的采集和對(duì)對(duì)象的控制，也都 是彼此互不干擾。第一章 操作系統(tǒng)引論 3、實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較、實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較 及時(shí)性。及時(shí)性。 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，是以人所能接受的等待時(shí)間來(lái)確定。 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性，則是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來(lái)確定，一般為秒級(jí)、百毫秒級(jí)、毫秒級(jí)。

24、 交互性。交互性。 實(shí)時(shí)信息處理的交互性僅限于訪問(wèn)系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。 分時(shí)系統(tǒng)能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)、資源共享等服務(wù)。 可靠性。可靠性。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求系統(tǒng)高度可靠。第一章 操作系統(tǒng)引論 3、實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較、實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較1.2.6 微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展 只允許一個(gè)用戶上機(jī)，且只允許用戶程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。 最簡(jiǎn)單的微機(jī)操作系統(tǒng)：最簡(jiǎn)單的微機(jī)操作系統(tǒng)：配置在8位與16位微機(jī)上 典型單用戶單任務(wù)微機(jī)典型單用戶單任務(wù)微機(jī)OS：CP/M和MS-DOS CP/M：帶軟盤系統(tǒng)的8位微機(jī)操作系統(tǒng) MS-DOS：微軟開發(fā)的16位單用戶單任務(wù)操作系

25、統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 1、單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng) 只允許一個(gè)用戶上機(jī)，但允許用戶把程序分為若干個(gè)任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行。 配置在32位微機(jī)上。 典型單用戶多任務(wù)微機(jī)典型單用戶多任務(wù)微機(jī)OS：Windows Windows 1.0與Windows 2.0：16位微機(jī) Windows 3.0、 Windows 3.1：386、486等32位微機(jī) Windows 95 ：全32位的處理技術(shù)，兼容16位應(yīng)用程序，支持網(wǎng)絡(luò)功能 Windows 98：將IE整合到系統(tǒng)，增加了對(duì)多媒體的支持 Windows XP：32位版本/64版本 Windows NT：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論

26、 2、單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) 允許多個(gè)用戶通過(guò)各自的終端使用同一臺(tái)機(jī)器，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源；每個(gè)用戶程序又進(jìn)程又可進(jìn)一步分為幾個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。 配置在大、中和小型機(jī)上。 典型多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)：UNIX OS Solaris OS Linux OS第一章 操作系統(tǒng)引論 3、多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特征操作系統(tǒng)的基本特征第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本特征：1.3.1 并發(fā)（并發(fā)（Concurrence） 并行性并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生； 并發(fā)性并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間

27、隔內(nèi)發(fā)生。 微觀上，在單處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)任務(wù)在單個(gè)處理機(jī)上交替運(yùn)行稱為任務(wù)并發(fā)并發(fā)；多處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)任務(wù)在多個(gè)處理機(jī)上同時(shí)運(yùn)行稱為任務(wù)并行并行。第一章 操作系統(tǒng)引論 1、并行與并發(fā)并行與并發(fā) 程序是靜態(tài)實(shí)體，不能并發(fā)執(zhí)行。程序是靜態(tài)實(shí)體，不能并發(fā)執(zhí)行。 進(jìn)程進(jìn)程是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成，是一個(gè)活動(dòng)實(shí)體。 多個(gè)進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息。 進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)需要一定的資源。 操作系統(tǒng)中引入進(jìn)程的目的引入進(jìn)程的目的：是使多個(gè)程序能并發(fā)執(zhí)行。 線程線程是指，程序的一次相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行過(guò)程；在現(xiàn)代OS中，線程是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。 第一章 操

28、作系統(tǒng)引論 2、引入進(jìn)程與線程引入進(jìn)程與線程1.3.2 共享（共享（Sharing） 資源共享性：資源共享性：宏觀上，指多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)使用系統(tǒng)資源；微觀上，指多個(gè)任務(wù)并發(fā)，即多個(gè)任務(wù)可以交替互斥地使用系統(tǒng)中的某個(gè)資源； 資源共享方式資源共享方式： 互斥共享方式互斥共享方式： 臨界資源（或獨(dú)占資源）：規(guī)定在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源 打印機(jī)、磁帶機(jī) 同時(shí)訪問(wèn)方式同時(shí)訪問(wèn)方式 宏觀上：同時(shí) 微觀上：交替訪問(wèn) 磁盤設(shè)備第一章 操作系統(tǒng)引論 1.3.3 虛擬（虛擬（Virtual） 虛擬：虛擬：是指通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。如，采用分時(shí)技術(shù)，將一臺(tái)處理機(jī)虛擬為若干臺(tái)

29、處理機(jī)。還可以虛擬存儲(chǔ)、虛擬設(shè)備、虛擬通道、虛擬文件、虛擬用戶組以及虛擬網(wǎng)絡(luò)等。 第一章 操作系統(tǒng)引論 時(shí)分復(fù)用：時(shí)分復(fù)用：即分時(shí)使用方式，最早用于電信業(yè)，將一條物理信道虛擬為多條邏輯信道，以提高信道的利用率。 時(shí)分復(fù)用技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用： 虛擬處理機(jī)技術(shù)：虛擬處理機(jī)技術(shù)：利用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，把一臺(tái)物理上的處理機(jī)虛擬為多臺(tái)邏輯上的處理機(jī)，在每臺(tái)邏輯處理機(jī)上運(yùn)行一道程序。 虛擬設(shè)備技術(shù)：虛擬設(shè)備技術(shù)：將一臺(tái)物理I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備，并允許每個(gè)用戶占用一臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備。1、時(shí)分復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用技術(shù)第一章 操作系統(tǒng)引論 頻分復(fù)用技術(shù)：頻分復(fù)用技術(shù)：將一個(gè)頻率范圍非常寬的

30、信道，劃分成多個(gè)頻率范圍較窄的信道，其中的任何一個(gè)頻帶都只供一對(duì)用戶通話。 空分復(fù)用技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用： 虛擬磁盤技術(shù)：虛擬磁盤技術(shù)：將一臺(tái)硬盤虛擬為多臺(tái)虛擬磁盤，即將硬盤劃分為若干個(gè)卷。 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)：虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)：利用存儲(chǔ)器的空閑空間來(lái)存放其它的程序，以提高內(nèi)存的利用率。通過(guò)“請(qǐng)求調(diào)入功能”和“置換功能”每次只把用戶程序的一部分調(diào)用內(nèi)存運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)用戶的各部分分時(shí)進(jìn)行內(nèi)存運(yùn)行的功能。2、空分復(fù)用技術(shù)空分復(fù)用技術(shù)第一章 操作系統(tǒng)引論 1.3.4 異步性（異步性（Asynchronism） 在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但由于競(jìng)爭(zhēng)資源等因素的限制，使進(jìn)程的執(zhí)行不是“一氣呵成，而

31、是以“走走停?！钡姆绞竭\(yùn)行。 進(jìn)程的異步性異步性：進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。 內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程何時(shí)獲得處理機(jī)運(yùn)行； 進(jìn)程何時(shí)因提出某種資源請(qǐng)求而暫停； 進(jìn)程以怎樣的速度向前推進(jìn)； 每道程序總共需要多少時(shí)間完成，等等。 只要運(yùn)行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行，都會(huì)獲得完全相同的結(jié)果。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的主要任務(wù)操作系統(tǒng)的主要任務(wù) OS的主要任務(wù)：的主要任務(wù)：為多道程序的運(yùn)行提供良好的運(yùn)行環(huán)境，以保證多道程序能有條不紊地、高效地運(yùn)行。 OS的功能：的功能： 處理機(jī)管理 存儲(chǔ)器管理 設(shè)備管理 文件管理 提供用

32、戶接口 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能 在傳統(tǒng)的多道程序中，處理機(jī)的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位，對(duì)處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理。 在引入了線程的OS中，也包含對(duì)線程的管理。 處理機(jī)管理的主要功能：處理機(jī)管理的主要功能： 創(chuàng)建和撤消進(jìn)程（線程） 對(duì)諸進(jìn)程（線程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào) 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程（線程）之間的信息交換 按照一定的算法把處理機(jī)分配給進(jìn)程（線程）第一章 操作系統(tǒng)引論 進(jìn)程控制：進(jìn)程控制：創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的轉(zhuǎn)換。 進(jìn)程同步：進(jìn)程同步：為多個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。 進(jìn)程互斥方式 進(jìn)程同步方式 進(jìn)程通信：進(jìn)程通信：實(shí)現(xiàn)相互合作的進(jìn)程間的信息

33、交換。 調(diào)度：調(diào)度： 作業(yè)調(diào)度：作業(yè)調(diào)度：從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇若干個(gè)作業(yè)，為它們分配其必需的資源。在將它們調(diào)入內(nèi)存后，便分別為它們建立進(jìn)程，使它們都成為可能獲得處理機(jī)的就緒隊(duì)列。 進(jìn)程調(diào)度：進(jìn)程調(diào)度：按一定算法從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使之運(yùn)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.2 存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)： 為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的環(huán)境； 便于用戶使用存儲(chǔ)器； 提高存儲(chǔ)器的利用率； 從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存。 第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 1、內(nèi)存分配、內(nèi)存分配 主要任務(wù)主要任務(wù) 為每道程序分配內(nèi)存空間； 提

34、高存儲(chǔ)器的利用率； 允許正在運(yùn)行的程序申請(qǐng)附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增漲的需要。 內(nèi)存分配方式內(nèi)存分配方式 靜態(tài)分配：作業(yè)裝入時(shí)確定，運(yùn)行時(shí)不能更改與移動(dòng)。 動(dòng)態(tài)分配：作業(yè)裝入時(shí)確定，運(yùn)行時(shí)可以動(dòng)態(tài)增漲與移動(dòng)。 內(nèi)存分配機(jī)制具有的結(jié)構(gòu)和功能內(nèi)存分配機(jī)制具有的結(jié)構(gòu)和功能 內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 內(nèi)存分配功能 內(nèi)存回收功能2、內(nèi)存保護(hù)、內(nèi)存保護(hù) 主要任務(wù)主要任務(wù) 確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運(yùn)行，彼此互不干擾。 內(nèi)存保護(hù)機(jī)制內(nèi)存保護(hù)機(jī)制 設(shè)置兩個(gè)界限寄存器，存放正在執(zhí)行程序的上界和下界。系統(tǒng)須對(duì)每條指令所要訪問(wèn)的地址進(jìn)行檢查，如果發(fā)生越界，則發(fā)出越界中斷請(qǐng)求。第一章 操作系統(tǒng)引論 可

35、裝入程序的形成可裝入程序的形成 源程序 目標(biāo)程序 可裝入程序 任務(wù)任務(wù) 將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。3、地址映射、地址映射編譯鏈接第一章 操作系統(tǒng)引論 任務(wù)任務(wù) 借助于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量 讓更多的用戶程序能并發(fā)執(zhí)行 系統(tǒng)具有的內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制系統(tǒng)具有的內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制 請(qǐng)求調(diào)入功能（部分裝入功能） 置換功能4、內(nèi)存擴(kuò)充、內(nèi)存擴(kuò)充第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.3 設(shè)備管理功能設(shè)備管理功能 設(shè)備管理用于管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的外圍設(shè)備，主要任務(wù)主要任務(wù)有： 完成用戶進(jìn)程提出的I/O請(qǐng)求 為用戶程序進(jìn)程分配其所需的I/O設(shè)備； 提高CPU和I/O設(shè)備的利用率； 提高I/O速度； 方便

36、用戶使用I/O設(shè)備第一章 操作系統(tǒng)引論 任務(wù)任務(wù) 用于緩解CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高CPU的利用率，提高系統(tǒng)吞吐量。 緩沖區(qū)機(jī)制緩沖區(qū)機(jī)制 單緩沖機(jī)制 雙緩沖機(jī)制 公用緩沖池機(jī)制第一章 操作系統(tǒng)引論 1、緩沖管理、緩沖管理 任務(wù)任務(wù) 根據(jù)用戶進(jìn)程的I/O請(qǐng)求、系統(tǒng)的現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備分配策略，為之分配其所需的設(shè)備。 設(shè)備分配機(jī)制具有的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)備分配機(jī)制具有的結(jié)構(gòu)和功能 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設(shè)備控制表、控制器控制表等 設(shè)備分配 獨(dú)占設(shè)備分配的安全性檢查 設(shè)備回收2、設(shè)備分配、設(shè)備分配第一章 操作系統(tǒng)引論 設(shè)備處理程序設(shè)備處理程序又稱設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 任務(wù)任務(wù) 用于實(shí)現(xiàn)

37、CPU和設(shè)備控制器之間的通信 處理過(guò)程：處理過(guò)程： 檢查I/O請(qǐng)求的合法性，了解設(shè)備狀態(tài)是否是空閑，了解有關(guān)的傳遞參數(shù)及設(shè)置設(shè)備的工作方式。 向設(shè)備控制器發(fā)出I/O命令，啟動(dòng)I/O設(shè)備完成指定的I/O操作。 響應(yīng)由控制器發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，并根據(jù)中斷請(qǐng)求的類型，調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。3、設(shè)備處理、設(shè)備處理第一章 操作系統(tǒng)引論 1.4.4 文件管理功能文件管理功能 程序和數(shù)據(jù)都是以文件的形式存儲(chǔ)在磁程序和數(shù)據(jù)都是以文件的形式存儲(chǔ)在磁盤和磁帶上。盤和磁帶上。 文件管理的任務(wù)文件管理的任務(wù)： 管理用戶文件和系統(tǒng)文件，以方便用戶使用 管理文件的存儲(chǔ)空間 保證文件數(shù)據(jù)的安全第一章 操作系統(tǒng)引論 任

38、務(wù)：任務(wù)： 為每個(gè)文件分配必要的外存空間 提高外存的利用率 有助于提高文件系統(tǒng)的存、取速度。 文件管理的功能文件管理的功能： 文件管理需設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄文件存儲(chǔ)空間的使用情況，以供分配存儲(chǔ)空間時(shí)參考。 對(duì)存儲(chǔ)空間進(jìn)行分配與回收。 為了提高存儲(chǔ)空間的利用率，通常采用離散分配方式第一章 操作系統(tǒng)引論 1、文件存儲(chǔ)空間的管理、文件存儲(chǔ)空間的管理 文件目錄項(xiàng)包括：文件目錄項(xiàng)包括： 文件名文件名 文件屬性文件屬性 文件在磁盤上的物理位置等文件在磁盤上的物理位置等 任務(wù)：任務(wù)： 為每個(gè)文件建立目錄項(xiàng) 對(duì)眾多的目錄項(xiàng)進(jìn)行有效組織，以實(shí)現(xiàn)按名存取。 能實(shí)現(xiàn)文件共享。 能提供快速的目錄查詢手段，提高文件

39、的檢索速度。第一章 操作系統(tǒng)引論 2、目錄管理、目錄管理 文件的讀寫管理文件的讀寫管理 根據(jù)用戶的請(qǐng)求，從外存讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存 文件讀（寫）過(guò)程： 根據(jù)用戶給出的文件名檢索文件目錄，獲取文件在外存中的位置； 利用文件讀（寫）指針，對(duì)文件進(jìn)行讀（寫）。 一旦讀（寫）完成，便修改讀（寫）指針，為下一次讀（寫）做好準(zhǔn)備。 文件的保護(hù)文件的保護(hù) 防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件； 防止冒名頂替存取文件； 防止以不正確的方式使用文件。第一章 操作系統(tǒng)引論 3、文件的讀、文件的讀/寫管理和保護(hù)寫管理和保護(hù)1.4.5 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口操作系統(tǒng)與用戶之間的接口 操作系統(tǒng)向用戶提供：用戶與操作系統(tǒng)的

40、操作系統(tǒng)向用戶提供：用戶與操作系統(tǒng)的接口接口 用戶接口：用戶接口：是提供給用戶使用的接口，用戶可通過(guò)該接口取得操作系統(tǒng)的服務(wù)。 程序接口：程序接口：以系統(tǒng)調(diào)用的形式供用戶編程時(shí)使用。幾乎各種操作系統(tǒng)都提供了系統(tǒng)調(diào)用，供程序設(shè)計(jì)。第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 1、用戶接口用戶接口 命令接口：用戶通過(guò)命令接口向作業(yè)發(fā)出命令，控制作業(yè)的運(yùn)行。 聯(lián)機(jī)用戶接口聯(lián)機(jī)用戶接口：為聯(lián)機(jī)用戶提供的 由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序組成 脫機(jī)用戶接口脫機(jī)用戶接口：為批處理作業(yè)的用戶提供的 由一組作業(yè)控制語(yǔ)言JCL組成。 JCL是提供給批處理作業(yè)用戶的，為實(shí)現(xiàn)所需功能而委托系統(tǒng)代為控制的一種語(yǔ)言第一章

41、 操作系統(tǒng)引論 1、用戶接口用戶接口 圖形用戶接口：另一種形式的聯(lián)機(jī)用戶接口，采用了圖形化的操作界面，用非常容易識(shí)別的各種圖標(biāo)來(lái)將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序和文件，直觀、逼真地表示出來(lái)。 Xerox Star：1981 最初只是一個(gè)研究項(xiàng)目（Alto） 第一個(gè)“鼠標(biāo)”、“視窗” Apple Lisa/Machintosh：1984 “Look and Feel” suit 1988 Microsoft Windows： Win 1.0-Win 7 (1985-)第一章 操作系統(tǒng)引論 2、程序接口、程序接口 程序接口是為用戶程序在執(zhí)行中訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的惟一途徑

42、。 程序接口由一組系統(tǒng)調(diào)用組成，每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都是一個(gè)能完成特定功能的子程序。1.5 1.5 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展史操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展史 第一代的第一代的OS：是無(wú)結(jié)構(gòu)的 第二代的第二代的OS：采用模塊式結(jié)構(gòu) 第三代的第三代的OS：層次式結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代現(xiàn)代OS：微內(nèi)核結(jié)構(gòu)第一章 操作系統(tǒng)引論 模塊化的模塊化的OS分層式分層式OS無(wú)結(jié)構(gòu)無(wú)結(jié)構(gòu)OS現(xiàn)代結(jié)構(gòu)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)OS1.5.1 傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) OS是一組過(guò)程的集合，各過(guò)程之間可以相互調(diào)用，在操作系統(tǒng)內(nèi)部不存在任何結(jié)構(gòu)。 操作系統(tǒng)龐大而雜亂，缺乏清晰的程序結(jié)構(gòu)，造成程序錯(cuò)誤多，調(diào)

43、試?yán)щy；程序難以閱讀和理解，不方便維護(hù)。第一章 操作系統(tǒng)引論 1、無(wú)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)、無(wú)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)：模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)：是基于“分解”和“模塊化”原則來(lái)控制大型軟件的復(fù)雜度的。 OS按其功能劃分為若干個(gè)具有一定獨(dú)立性和大小的模塊，每個(gè)模塊具有某方面的管理功能。并規(guī)定好各模塊間的接口，使各模塊之間能通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)交互，然后再進(jìn)一步將各模塊細(xì)分為若干個(gè)具有一定管理功能的子模塊 內(nèi)聚性 耦合度第一章 操作系統(tǒng)引論 2、模塊化、模塊化OS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第一章 操作系統(tǒng)引論 圖圖 1-6 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 進(jìn)程控制 進(jìn)程調(diào)度內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)磁盤管理目錄管理進(jìn)程管理存儲(chǔ)器管

44、理文件管理操作系統(tǒng)模塊子模塊2、模塊化、模塊化OS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 模塊化模塊化OS的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn) 提高了OS設(shè)計(jì)的正確性、可理解性和可維護(hù)性； 增強(qiáng)了OS的可適應(yīng)性； 加速了OS的開發(fā)過(guò)程。 模塊化模塊化OS的缺點(diǎn)的缺點(diǎn) 在開始設(shè)計(jì)OS時(shí)，對(duì)模塊的劃分及對(duì)接口的規(guī)定并不精確，而且還可能存在錯(cuò)誤，因而很難保證按此規(guī)定所設(shè)計(jì)出的模塊會(huì)完全正確，這將使在把這些模塊裝配成OS時(shí)發(fā)生困難； 從功能觀點(diǎn)來(lái)劃分模塊時(shí)，未能將共享資源和獨(dú)占資源加以區(qū)別；由于管理上的差異，又會(huì)使模塊間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系使OS結(jié)構(gòu)變得不清晰。第一章 操作系統(tǒng)引論 2、模塊化、模塊化OS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 從從資源管理觀點(diǎn)資源管理觀點(diǎn)出發(fā)，出發(fā)，

45、劃分層次劃分層次。在某一層次上的代碼只能調(diào)用低層次上的代碼，使模塊間的調(diào)用變得有序。系統(tǒng)每加一層，就構(gòu)成一個(gè)比原來(lái)功能更強(qiáng)的虛擬機(jī)。提高了系統(tǒng)的維護(hù)性和可靠性。 分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： 易保證系統(tǒng)的正確性 易擴(kuò)充、易維護(hù)性 分層結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：分層結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)： 系統(tǒng)效率降低了第一章 操作系統(tǒng)引論 3、分層式、分層式OS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)被調(diào)用功能被調(diào)用功能在低層：如文件系統(tǒng)管理在低層：如文件系統(tǒng)管理-設(shè)備管理設(shè)備管理- - 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序活躍功能活躍功能在低層：提高運(yùn)行效率在低層：提高運(yùn)行效率資源管理的資源管理的公用模塊公用模塊放在最低層：如緩沖區(qū)隊(duì)列放在最低層：如緩沖區(qū)隊(duì)列、堆棧操作、

46、堆棧操作存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理放在次低層：便于利用虛擬存儲(chǔ)功能放在次低層：便于利用虛擬存儲(chǔ)功能最低層的最低層的硬件抽象層硬件抽象層：與機(jī)器特點(diǎn)緊密相關(guān)的軟：與機(jī)器特點(diǎn)緊密相關(guān)的軟件放在最低層。件放在最低層。資源分配策略資源分配策略放在最外層，便于修改或適應(yīng)不同放在最外層，便于修改或適應(yīng)不同環(huán)境環(huán)境第一章 操作系統(tǒng)引論 3、分層式、分層式OS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分層原則分層原則各系統(tǒng)對(duì)具體劃分多少層次有不同的看法。各系統(tǒng)對(duì)具體劃分多少層次有不同的看法。第四代第四代OSOS 客戶客戶/ /服務(wù)器模式服務(wù)器模式 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù) 微內(nèi)核微內(nèi)核OSOS第一章 操作系統(tǒng)引論 1.5.2 客

47、戶客戶/服務(wù)器模式服務(wù)器模式 用戶態(tài)：用戶態(tài)：用來(lái)提供各種服務(wù)的服務(wù)器（進(jìn)程）所在的層次 內(nèi)核態(tài)：內(nèi)核態(tài)：處理用戶和服務(wù)器間的通信，實(shí)現(xiàn)與硬件緊密相關(guān)的和較基本功能的進(jìn)程所在的層次 內(nèi)核接收用戶請(qǐng)求，啟動(dòng)相應(yīng)服務(wù)器，接著接收服務(wù)器的應(yīng)答，回送給發(fā)送請(qǐng)求的用戶第一章 操作系統(tǒng)引論 1、C/S模式模式1.5.2 客戶客戶/服務(wù)器模式服務(wù)器模式 客戶機(jī) 服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 2、客戶客戶/服務(wù)器（服務(wù)器（C/S）模式的組成）模式的組成3、客戶客戶/服務(wù)器之間的交互服務(wù)器之間的交互 客戶請(qǐng)求消息 服務(wù)器接收消息 服務(wù)器回送消息 客戶機(jī)接收消息 數(shù)據(jù)的分布處理和存儲(chǔ) 便于集中管理 靈活性

48、和可擴(kuò)充性 易于改編應(yīng)用程序第一章 操作系統(tǒng)引論 4、客戶客戶/服務(wù)器模式的優(yōu)點(diǎn)服務(wù)器模式的優(yōu)點(diǎn)5、客戶客戶/服務(wù)器模式的缺點(diǎn)服務(wù)器模式的缺點(diǎn) 存在著不可靠性和瓶頸問(wèn)題1.5.3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 面向?qū)ο蠹夹g(shù)面向?qū)ο蠹夹g(shù)是基于“抽象”和“隱蔽”原則來(lái)控制大型軟件的復(fù)雜度的。 對(duì)象對(duì)象，是指在現(xiàn)實(shí)世界中具有相同屬性、服從相同規(guī)則的一系列事物的抽象，而其中的具體事物稱為對(duì)象的實(shí)例。第一章 操作系統(tǒng)引論 1、面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念圖圖 1-7 一個(gè)對(duì)象的示意圖一個(gè)對(duì)象的示意圖 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)過(guò)程1過(guò)程2過(guò)程3OS中的各類實(shí)體如進(jìn)程、線程、中的各類實(shí)體如進(jìn)程、線程

49、、消息、存儲(chǔ)器等，都使用了對(duì)象消息、存儲(chǔ)器等，都使用了對(duì)象這一概念。這一概念。通過(guò)“重用”提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率使系統(tǒng)具有更好的易修改性和易擴(kuò)展性更易于保證系統(tǒng)的“正確性”和“可靠性”。第一章 操作系統(tǒng)引論 2、面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)1.5.4 微內(nèi)核微內(nèi)核OSOS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核（微內(nèi)核（MicroKernel）OS能有效地支持多處理機(jī)運(yùn)行，非常適用于分布式系統(tǒng)環(huán)境 典型微內(nèi)核結(jié)構(gòu)典型微內(nèi)核結(jié)構(gòu)OS：Carngie Mellon大學(xué)研制的Mach OS、Windows 2000/XP 操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 1、微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念微內(nèi)核操作系統(tǒng)的

50、基本概念 足夠小的內(nèi)核 內(nèi)核：內(nèi)核：精心設(shè)計(jì)的、能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代OS最基本的核心功能的部分 實(shí)現(xiàn)與硬件緊密相關(guān)的處理 實(shí)現(xiàn)一些較基本的功能 負(fù)責(zé)客戶和服務(wù)器之間的通信第一章 操作系統(tǒng)引論 1、微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念 基于客戶/服務(wù)器模式 操作系統(tǒng)中最基本的部分放入內(nèi)核，操作系統(tǒng)的絕大部分功能都放在微內(nèi)核外面的一組服務(wù)器中實(shí)現(xiàn) 服務(wù)器（進(jìn)程）：服務(wù)器（進(jìn)程）：用于提供各種服務(wù)，運(yùn)行在用戶態(tài) 內(nèi)核：內(nèi)核：用來(lái)處理客戶和服務(wù)器之間的通信圖圖 1-10 單機(jī)環(huán)境下的客戶單機(jī)環(huán)境下的客戶/服務(wù)器模式服務(wù)器模式 客戶進(jìn)程客戶進(jìn)程進(jìn)程服務(wù)器終端服務(wù)器文件服務(wù)器存儲(chǔ)器服務(wù)器用戶方式核心方式

51、回答核心請(qǐng)求第一章 操作系統(tǒng)引論 1、微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念 應(yīng)用“機(jī)制與策略分離”原理 機(jī)制：機(jī)制：是指實(shí)現(xiàn)某一功能的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu) 策略：策略：在機(jī)制基礎(chǔ)上，借助于某些參數(shù)和算法來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能的優(yōu)化，或達(dá)到不同的功能目標(biāo) 通常，機(jī)制處理一個(gè)系統(tǒng)的基層，而策略則處理系統(tǒng)的高層 在微內(nèi)核操作系統(tǒng)中，通常將機(jī)制放在OS的微內(nèi)核中。 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù) 基于“抽象”和“隱藏”原則控制系統(tǒng)的復(fù)雜性 利用“對(duì)象”、“封裝”和“繼承”確保系統(tǒng)的“正確性”、“可靠性”、“易修改性”、“易擴(kuò)展性”等，并提高OS的設(shè)計(jì)速度。第一章 操作系統(tǒng)引論 進(jìn)程（線程）管理：進(jìn)程（線程）管理： 采用“

52、機(jī)制與策略分離”的原理 進(jìn)程（線程）的調(diào)度、進(jìn)程音的通信、進(jìn)程的切換、多處理機(jī)間的同步等功能放在微內(nèi)核中 進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的確定與修改等屬策略問(wèn)題，置于微內(nèi)核外的進(jìn)程（線程）管理服務(wù)器。 低級(jí)存儲(chǔ)器管理：低級(jí)存儲(chǔ)器管理： 微內(nèi)核中配置最基本的低級(jí)存儲(chǔ)器管理機(jī)制，如用戶空間的邏輯地址變換為內(nèi)存空間的物理地址的頁(yè)表機(jī)制和地址變換機(jī)制。 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器管理的策略，如頁(yè)面置換算法，內(nèi)存分配與回收策略等，則置于微內(nèi)核外的存儲(chǔ)器管理服務(wù)器2、微內(nèi)核、微內(nèi)核的基本功能的基本功能第一章 操作系統(tǒng)引論 中斷和陷入處理：中斷和陷入處理： 微內(nèi)核的主要功能是捕獲所發(fā)生的中斷和陷入事件，并進(jìn)行相應(yīng)的前期處理。 服務(wù)器根據(jù)中

53、斷或陷入類型，調(diào)用相應(yīng)的處理程序來(lái)進(jìn)行后期處理。 在微內(nèi)核OS中是將進(jìn)程管理、存儲(chǔ)器管理以及I/O管理的功能一分為二，屬于機(jī)制的很小一部分放入微內(nèi)核中，另外絕大部分放在微內(nèi)核外的各種服務(wù)器中來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、微內(nèi)核、微內(nèi)核的基本功能的基本功能第一章 操作系統(tǒng)引論 提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性 新的硬件與軟件可以通過(guò)在相應(yīng)的服務(wù)器上增加新的功能實(shí)現(xiàn)，或增加一個(gè)專門的服務(wù)器。 可在OS中增加新的功能，修改或刪除原有功能 增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性 微內(nèi)核是出于精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格測(cè)試，容易保證其正確性。 微內(nèi)核提供了規(guī)范而精簡(jiǎn)的應(yīng)用程序接口，為微內(nèi)核外部的程序編制高質(zhì)量的代碼創(chuàng)造了條件。

54、 所有的服務(wù)器運(yùn)行在用戶態(tài)，服務(wù)器與服務(wù)器之間采用的是消息傳遞通信機(jī)制，某個(gè)服務(wù)器的錯(cuò)誤不會(huì)影響內(nèi)核與其他服務(wù)器。3、微內(nèi)核、微內(nèi)核操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第一章 操作系統(tǒng)引論 可移植性可移植性 所有與特定的CPU和I/O設(shè)備硬件相關(guān)的代碼均放在內(nèi)核與內(nèi)核下面的硬件隱藏層中，操作系統(tǒng)其他絕大部分均與硬件無(wú)關(guān)。 提供了對(duì)分布式系統(tǒng)的支持提供了對(duì)分布式系統(tǒng)的支持 在微內(nèi)核OS中，客戶和服務(wù)器之間以及服務(wù)器之間的通信，是采用消息傳遞通信機(jī)制進(jìn)行的，所以能很好地支持分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)3、微內(nèi)核、微內(nèi)核操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第一章 操作系統(tǒng)引論 較之早期

55、較之早期OS，微內(nèi)核，微內(nèi)核OS的運(yùn)行效率有所降低的運(yùn)行效率有所降低 效率降低的主要原因：效率降低的主要原因：在完成一次客戶對(duì)OS提出的服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，需要利用消息實(shí)現(xiàn)多次交互和進(jìn)行用戶/內(nèi)核模式及上下文的多次切換。4、微內(nèi)核、微內(nèi)核操作系統(tǒng)存在的問(wèn)題操作系統(tǒng)存在的問(wèn)題客戶機(jī)應(yīng)用OS內(nèi)核(a) 在整體式內(nèi)核文件操作中的上下文切換返回客戶機(jī)應(yīng)用文件服務(wù)器磁盤設(shè)備驅(qū)動(dòng)器微內(nèi)核(b) 在微內(nèi)核中等價(jià)操作的上下文切換作業(yè)提交規(guī)范作業(yè)提交規(guī)范 每次作業(yè)提交一頁(yè)紙，寫上班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名、第X章作業(yè)、時(shí)間； 提交時(shí)間與方式：上課前由學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一收集，并按學(xué)號(hào)排好序后提交，超過(guò)規(guī)定時(shí)間按缺交作業(yè)計(jì)； 作業(yè)不要求抄

56、寫題目，但答題時(shí)要求寫明題號(hào)；簡(jiǎn)答題盡可能簡(jiǎn)單，用幾句話說(shuō)清楚就可以。第一章 操作系統(tǒng)引論 本章作業(yè)本章作業(yè) 預(yù)習(xí)第二章-進(jìn)程管理的內(nèi)容 課后習(xí)題P33 7、13、18 補(bǔ)充題3道第一章 操作系統(tǒng)引論 第二章 進(jìn)程管理本章要點(diǎn)（1/3） 目標(biāo)：目標(biāo)：建立起進(jìn)程的概念，掌握好進(jìn)程控制、建立起進(jìn)程的概念，掌握好進(jìn)程控制、進(jìn)程同步和進(jìn)程間通信的基本概念。進(jìn)程同步和進(jìn)程間通信的基本概念。 進(jìn)程的基本概念進(jìn)程的基本概念 為什么要引入進(jìn)程 進(jìn)程的基本特征 進(jìn)程的狀態(tài) 進(jìn)程控制塊 進(jìn)程同步的基本概念進(jìn)程同步的基本概念 臨界資源 臨界區(qū) 同步機(jī)制應(yīng)遵循的準(zhǔn)則本章要點(diǎn)（2/3） 信號(hào)量機(jī)制及其應(yīng)用信號(hào)量機(jī)制及其

57、應(yīng)用 信號(hào)量的含義 信號(hào)量的物理意義 用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)互斥 用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)前趨關(guān)系 經(jīng)典進(jìn)程的同步問(wèn)題經(jīng)典進(jìn)程的同步問(wèn)題 生產(chǎn)者-消費(fèi)問(wèn)題 哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題 讀者-寫者問(wèn)題這些問(wèn)題用于解決什么問(wèn)題如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步本章要點(diǎn)（3/3） 消息傳遞通信機(jī)制消息傳遞通信機(jī)制 什么是消息傳遞通信機(jī)制 消息傳遞通信機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方式 如何協(xié)調(diào)發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程 消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制 線程的基本概念線程的基本概念 為什么要引入線程 線程的特征 創(chuàng)建和終止線程 內(nèi)核支持線程和用戶級(jí)線程內(nèi)核支持線程和用戶級(jí)線程 什么是內(nèi)核支持線程 什么是用戶級(jí)線程本章內(nèi)容2.1 2.1 進(jìn)程的基本概念進(jìn)程的基本概念2.2 2

58、.2 進(jìn)程控制進(jìn)程控制 2.3 2.3 進(jìn)程同步進(jìn)程同步2.4 2.4 經(jīng)典進(jìn)程的同步問(wèn)題經(jīng)典進(jìn)程的同步問(wèn)題2.5 2.5 進(jìn)程通信進(jìn)程通信2.6 2.6 線程線程2.1 進(jìn)程的基本概念2.1.1 程序的順序執(zhí)行及其特征 圖 2-1 程序的順序執(zhí)行 I1C1P1I2C2P2(a) 程序的順序執(zhí)行S1S2S3(b) 三條語(yǔ)句的順序執(zhí)行1、程序的順序執(zhí)行S1 : a : = x + y;S2 : b : = a - 5;S3 : c : = b + 1;I : 輸入操作C : 計(jì)算操作P : 打印操作 順序性：順序性：處理機(jī)的操作必須嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行。 封閉性：封閉性：程序在執(zhí)行時(shí)獨(dú)占

59、系統(tǒng)的全部資源，機(jī)器資源狀態(tài)的改變只與執(zhí)行的程序有關(guān)，而與外界環(huán)境無(wú)關(guān)。 可再現(xiàn)性：可再現(xiàn)性：只要初始條件相同，一個(gè)程序的多次重復(fù)執(zhí)行，將得到相同的結(jié)果。 2、程序順序執(zhí)行的特征2.1.2 前趨圖 前趨圖是一個(gè)有向無(wú)循環(huán)圖，用于描述程序段或進(jìn)程之間執(zhí)行的先后次序關(guān)系。圖中的結(jié)點(diǎn)用于描述一個(gè)程序段或一個(gè)進(jìn)程，結(jié)點(diǎn)間的有向邊用于表示兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在的偏序或前趨關(guān)系“”。 =(Pi, Pj)|Pi must complete before Pj may start, 如果(Pi, Pj),可寫成PiPj，稱Pi是Pj的直接前趨，而稱Pj是Pi的直接后繼。在前趨圖中，把沒有前趨的結(jié)點(diǎn)稱為初始結(jié)點(diǎn)，把沒

60、有后繼的結(jié)點(diǎn)稱為終止結(jié)點(diǎn)。 每個(gè)結(jié)點(diǎn)還具有一個(gè)重量，用于表示該結(jié)點(diǎn)所含有的程序量或結(jié)點(diǎn)的執(zhí)行時(shí)間。 圖 2-2 前趨圖 P1P2P3P4P5P7P6P8P9(a)具有九個(gè)結(jié)點(diǎn)的前趨圖S1S2S3(b)具有循環(huán)的圖圖 2-3 并發(fā)執(zhí)行時(shí)的前趨圖 2.1.3 程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征 1、程序的并發(fā)執(zhí)行I1I2I3I4C1C2C3C4P1P2P3P4例子： 對(duì)于具有下述四條語(yǔ)句的程序段 S1: a =x+2 S2: b =y+4 S3: c =a+b S4: d =c+b 圖 2-4 四條語(yǔ)句的前趨關(guān)系S1S2S3S41、程序的并發(fā)執(zhí)行 間斷性：由于資源共享和相互合作，并發(fā)執(zhí)行的程序間形成了相互制約