第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

Linux系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

CCGQ

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課程目標(biāo)

?掌握操作系統(tǒng)的基本原理

?計(jì)算機(jī)的構(gòu)架

，操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

并行性：同步，互斥，死鎖與饑餓

e具備Linux系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)，調(diào)試能力

Linux編程環(huán)境，與文件10編程

'Linux下多進(jìn)程，多線(xiàn)程編程

」信號(hào)與進(jìn)程間通訊

'Linux應(yīng)用程序的調(diào)試

e具備網(wǎng)絡(luò)編程能力

cceo

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課程結(jié)構(gòu)圖

操作系統(tǒng)基本原理Linux程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐

1.操作系統(tǒng)的基本概1.GNU/Linux編程基礎(chǔ)綜合應(yīng)用各章的知識(shí)

念，原理。2.Linux的系統(tǒng)接口點(diǎn)應(yīng)用的項(xiàng)目實(shí)踐

2.進(jìn)程，線(xiàn)程。3.程序調(diào)試方法

3.并行性：同步，互斥，4.多進(jìn)程，多線(xiàn)程以及

死鎖與饑餓進(jìn)程間通信

5.常見(jiàn)庫(kù)函數(shù)及系統(tǒng)調(diào)

用API的應(yīng)用舉例

6.網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)

（第1?3章）（第4?12章）

（第13章）

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第1章

操作系統(tǒng)概論

cceo

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預(yù)習(xí)檢查

@計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成

,處理器，主存，10模塊，系統(tǒng)總線(xiàn)

o中斷的分類(lèi)

?程序中斷，時(shí)鐘中斷，10中斷，硬件失效中斷

?存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

?Register->cache->mainmemory->disk

?操作模式分為？

?內(nèi)核模式，用戶(hù)模式

。任何資源分配和調(diào)度策略都必須考慮的三個(gè)因素

?公平性，有差別的響應(yīng)，有效性

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本草目標(biāo)9黯匐&

?了解計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與指令的執(zhí)行

?掌握中斷的概念與中斷處理

u了解cache的作用與10的通信技術(shù)

?了解操作系統(tǒng)的基本概念

?了解操作系統(tǒng)發(fā)展的歷史

?掌握操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題

?了解操作系統(tǒng)架構(gòu)

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本章結(jié)構(gòu)___________________上^易嵌教育

-71二

5基本構(gòu)成

-處理器寄存器

?指令的執(zhí)行

f中斷?

f存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)?

f高速緩沖存儲(chǔ)器?

-10通信技術(shù)

-操作系統(tǒng)的目標(biāo)和功能I

—操作系統(tǒng)的發(fā)展____

T取得的成就|

f現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征一

CCGQfLinux操作系統(tǒng)

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1-1基本構(gòu)成

&處理器(processor)

。主存儲(chǔ)器(mainmemory)

」易失性的

--RealmemoryORprimarymemory

&輸入輸出模塊(IOmodules)

?二級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備

』通信設(shè)備

,終端

@系統(tǒng)總線(xiàn)(systembus)

)為處理器，主存，和輸入/輸出模塊間提供通訊的設(shè)施

cceo

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1?1處理器

@兩個(gè)內(nèi)部寄存器

」存儲(chǔ)地址寄存器(MAR)

確定下一次讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器地址

-?存儲(chǔ)緩沖寄存器(MBR)

寫(xiě)入存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)

從存儲(chǔ)器中讀出的數(shù)據(jù)

?IOAR

IOBR

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1?1計(jì)算機(jī)部件:頂層視圖

CPU

I/OAR=I/O地址寄存器

I/OBR=I/O緩沖寄存器

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1?2處理器寄存器

@用戶(hù)可見(jiàn)寄存器

，優(yōu)先使用這些寄存器，減少對(duì)主存的訪(fǎng)問(wèn)

-?由優(yōu)化編譯器負(fù)責(zé)

」C語(yǔ)言的"register”關(guān)鍵字

8控制和狀態(tài)寄存器

?控制處理器的操作

，由擁有特權(quán)的操作系統(tǒng)使用，控制程序的執(zhí)行

cceo

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1?2用戶(hù)可見(jiàn)的寄存器

?有處理器執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言來(lái)引用

?對(duì)所有的程序都是可用的

?系統(tǒng)程序

，應(yīng)用程序

。寄存器的類(lèi)型

?數(shù)據(jù)寄存器

.，地址寄存器

索引(index)

段指針(segmentpointer)

棧指針(stackpointer)

cceo

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1?2用戶(hù)可見(jiàn)的寄存器

@地址寄存器

?索引

通過(guò)一個(gè)基值加上一個(gè)索引值來(lái)獲得有效地址

?段指針

主存被劃分成段

段的基地址+offset

?棧指針

指向棧的頂部

CCGQ

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1?2用戶(hù)可見(jiàn)的寄存器

?控制和狀態(tài)寄存器

」程序計(jì)數(shù)器

包含將取指令的地址

」指令存儲(chǔ)器

包含最近取得指令內(nèi)容

?程序狀態(tài)字

?條件碼

?有處理器硬件設(shè)置(如，算數(shù)運(yùn)算結(jié)果)

中斷的開(kāi)關(guān)(Enable/Disable)

管理/用戶(hù)模式開(kāi)關(guān)

其他

cceo

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1-3指令的執(zhí)行

@兩個(gè)步驟

，處理器從存儲(chǔ)器讀一條指令

fetches

J處理器執(zhí)行指令

excute

cceo

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1?3指令周期

取指階段執(zhí)行階段

CCGQ

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1-3取指令和執(zhí)行指令&

從存儲(chǔ)器中取一條指令

程序計(jì)數(shù)器(PC)保存下一次要取的指令地址

處理器每次取完指令后，者B遞增PC

cceo

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1?3指令寄存器

?取到的指令放置的位置

?動(dòng)作分為四類(lèi)

?處理器-存儲(chǔ)器

在存儲(chǔ)器和處理器之間傳遞數(shù)據(jù)

?處理器-io

處理器和I0模塊間傳遞數(shù)據(jù)

,數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的算術(shù)操作和邏輯操作

?控制

改變執(zhí)行順序

CCGQ

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1?3理想計(jì)算機(jī)的特征

03415

地址

(a)指令格式

0115

數(shù)值

(b)整數(shù)格式

程序計(jì)數(shù)器(PC)=指令地址

指令寄存器(IR)=正在執(zhí)行的命令

累加器(AC)=臨時(shí)存儲(chǔ)體

(C)內(nèi)部CPU寄存器

001=從存儲(chǔ)器中加載AC

0010=把AC的內(nèi)容存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中

0101=從存儲(chǔ)器中加到AC中

(d)部分操作碼列表

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1?3程序執(zhí)行的例子9例1

取指階段執(zhí)行階段

存儲(chǔ)器CPU寄存器存儲(chǔ)器CPU寄存器

30019403O0|PC30019403O1|PC

3015941AC30159410003AC

30229411940IR30229411940IR

94000039400003

94100029410002

Step1Step2

存儲(chǔ)器CPU寄存器存儲(chǔ)器CPU寄存器

3001940301|PC30019403O2|PC

30159410003AC30159410005AC

z

30229415941IR30229415941V

94000039400003+2=5-J

94100029410002

Step3Ste]34

存儲(chǔ)器CPU寄存器存儲(chǔ)器CPU寄存器

30019403O2|PC30019403O3|PC

30159410005AC30159410005AC

3022941?2941IR30229412941IR

J

94000039400003

94100029410005

Step5StejD6

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1?3直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)(DMA)O腎鬻厝

?I0模塊直接和內(nèi)存發(fā)生數(shù)據(jù)交換

?處理器允許I0模塊具有從存儲(chǔ)器中讀和往存儲(chǔ)器寫(xiě)的

特權(quán)

?減輕處理器的負(fù)擔(dān)

cceo

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階段總結(jié)9黯匐詈

@計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成，處理器，主存，10模塊，系統(tǒng)總

線(xiàn)。

&處理器的內(nèi)部寄存器，有些是用戶(hù)可見(jiàn)的，有些是不

可見(jiàn)的，控制或狀態(tài)寄存器

?指令的執(zhí)行，分為取指令，執(zhí)行指令階段

CCGQ

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1?4中斷______________________________________9ts耀

?中斷處理器正常處理過(guò)程的機(jī)制

?多數(shù)的I0設(shè)備都比處理器慢的多

」處理器必須停止以等待設(shè)備

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1?4無(wú)中斷時(shí)程序的控制流

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1-4中斷:短時(shí)間的IO等待

User

Program

?

WRTTIE

cceo(t>)Interrupts;shortI/Owuil

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1-4中斷:長(zhǎng)時(shí)間的IO等待

UserUO

ProgramProarain

①

WRITE

WRITE

WRITK

cceo(c)Interrupts;longI/Owait

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1-4中斷處理程序

?服務(wù)于特定I0設(shè)備的程序

@一般是，操作系統(tǒng)的一部分

CCGQ

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1?4中斷

?掛起正常的執(zhí)行序列

中斷處理器

用戶(hù)程序

1

2

在這里

發(fā)生中斷z+1

CCGM

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1-4中斷周期

取指階段執(zhí)行階段中斷階段

不允許中斷

CCGQ

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1-4中斷周期

?處理器檢查中斷信號(hào)

」無(wú)中斷發(fā)生：

取當(dāng)前程序的下一條指令

有中斷發(fā)生：

掛起當(dāng)前程序的執(zhí)行

轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷處理例程

CCGQ

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1/0操作

處理器等待I/O操作

(b)有中斷(帶圓圈的數(shù)字

③圖1.5(b)中的數(shù)字)

(a)無(wú)中斷(帶圓圈的數(shù)字

CCGQ指圖1.5(a)中的數(shù)字)

大學(xué)佳嵌入式盛罌■

1?4程序時(shí)序:長(zhǎng)時(shí)間的I0等待

時(shí)間

①

I/O操作②

I/O操作

處理器等待

⑤

②

③

處理器等待I/O操作I/O操作

處理器等待

⑤

③(b)有中斷(帶圓圈的數(shù)字:

圖1.5(b)中的數(shù)字)

cceo(a)無(wú)中斷(帶圓圈的數(shù)字

大學(xué)佳嵌入式盛罌指圖L5(a)中的數(shù)字)

1?4簡(jiǎn)單中斷處理

硬件

CCGQ

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1?4中斷時(shí)存儲(chǔ)器和寄存器的改變__________9腎鬻,

T-M

N+I

控制線(xiàn)

/.+i]

程序計(jì)數(shù)器

Y中斷

服務(wù)通用寄存器

例程

Y+L返回\T-

棧指針

處理器

N

N+1用戶(hù)程序

主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器

(a)在存儲(chǔ)單元N中的指令之后發(fā)生中斷(b)從中斷返回

CCGQ

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1?4多道程序設(shè)計(jì)O腎鬻厝

@處理器由多個(gè)程序要執(zhí)行

。執(zhí)行順序取決于他們的相對(duì)優(yōu)先級(jí)和他們是否在等待

I0

&一旦中斷處理完成，控制可能并不立即返回給這個(gè)用

戶(hù)程序

cceo

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1?5存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

?存取速度越快，每位(Nt)的價(jià)格就越高

?容量越大，每位(b讓)的價(jià)格就越低

」容量越大，存取速度就越慢

cceo

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1?5存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

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1?5有頂向下看詈

?每位的價(jià)格遞減

?容量增大

@存取時(shí)間遞增

。處理器訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器的頻率遞減

」局部性原理

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1?5局部性原理為什么有效?

?處理器的指令存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)呈現(xiàn)簇狀

」迭代循環(huán)

」子程序

?表和數(shù)據(jù)的操作

。在較短的時(shí)間內(nèi)，處理器訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器中固定的簇

。大多數(shù)存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)是對(duì)第一級(jí)存儲(chǔ)器中的指令和數(shù)據(jù)的

訪(fǎng)問(wèn)

cceo

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1?5二級(jí)存儲(chǔ)器_______________________________9ts罐

@永久的，外部的

?存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)文件(files,records)

CCGQ

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1?5磁盤(pán)高速緩沖存儲(chǔ)器

@主存儲(chǔ)器的一部分

?用于臨時(shí)保存從磁盤(pán)中讀出數(shù)據(jù)

@磁盤(pán)成簇寫(xiě)

。從磁盤(pán)緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)，而不是從磁盤(pán)讀回

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1?6高速緩沖存儲(chǔ)器

?對(duì)操作系統(tǒng)不可見(jiàn)的

?提高內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)速度

?處理器的速度遠(yuǎn)比內(nèi)存的速度快

?利用局部性原理

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1?6高速緩沖存儲(chǔ)器

cceo

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e包含內(nèi)存某部分的內(nèi)容的拷貝

?處理器首先檢查cache

-?如果存在(cachehit)

從cache傳遞給處理器

-?如果不存在cache中(cachemiss):

固定數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)據(jù)

先讀入cache

然后從cache傳遞給處理器

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1-6cache/memory系統(tǒng)

存儲(chǔ)器地址

2〃

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1?6讀cache操作

開(kāi)始

RA:讀地址

從CPU接收地址RA

包含RA的塊在高速訪(fǎng)問(wèn)主存儲(chǔ)器

緩沖存儲(chǔ)器中嗎？中包含RA的塊

Yes

取RA中的字為主存儲(chǔ)器中的塊分

并傳遞給CPU配高速緩沖存儲(chǔ)器槽

為主存儲(chǔ)器中的塊載把RA中的字

入高速緩沖存儲(chǔ)器槽傳遞給CPU

大學(xué)佳我入土”一

1-6Cache的設(shè)計(jì)

@Cache的大小

)適當(dāng)小的cache可以對(duì)性能產(chǎn)生顯著的影響

3塊大小(linesize)

」Cache與memory的數(shù)據(jù)交換單位

由小變大時(shí)，由局部性原理，命中率增加

，變得更大時(shí)，新近取得數(shù)據(jù)被用到的可能性，小于那些必須被移出

cache的數(shù)據(jù)再次用到的可能性，命中率開(kāi)始降低。

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1-6Cache的設(shè)計(jì)

@映射函數(shù)

）決定讀入塊的數(shù)據(jù)將占據(jù)cache的那個(gè)單元

@替換策略

，決定誰(shuí)被替換出去

，LRU（最近最少）使用算法

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1-6Cache的設(shè)計(jì)

?寫(xiě)策略

-1何時(shí)memorywrite發(fā)生

」每當(dāng)塊被更新后

Writethrough

」每當(dāng)塊被替換時(shí)

Writeback

優(yōu)點(diǎn)：

?減少了存儲(chǔ)器械操作的次數(shù)

,缺點(diǎn)：

?主存中的數(shù)據(jù)處于過(guò)時(shí)狀態(tài)

?在多處理器或DMA操作中會(huì)引起麻煩

CCGQ

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1-7可編程IO9黯匐

。IO模塊執(zhí)行操作，不是處理器

。設(shè)置IO狀態(tài)寄存器中相應(yīng)的位

g不采用中斷處理

g處理器要定期檢查IO模塊的狀態(tài)

cceo

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17中斷驅(qū)動(dòng)的109黯匐

IssueReadPUTI/O

commandtoDosomething

0當(dāng)10模塊準(zhǔn)備交換數(shù)據(jù)是給處理I/Omodule一"?else

器發(fā)送中斷

Readstatus--Interrupt

ofl/O

&處理器保存執(zhí)行程序的上下文,module/OTCPU

專(zhuān)而執(zhí)行中斷處理程序

CheckError

e沒(méi)有等待statuscondition

Ready

?消耗處理器的時(shí)間，因?yàn)槊恳粋€(gè)Readword

fromI/O/OCPU

數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)都是由處理器來(lái)完成Module

Writeword

PU—*memory

intomemory

No

Done?

Yes

Nextinstruction

cceo<b)Interrupt-drivenI/O

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1-7DMA

@大量移動(dòng)數(shù)據(jù)

?當(dāng)數(shù)據(jù)完成后，產(chǎn)生中斷

?處理器只在開(kāi)始結(jié)束時(shí)參與

」開(kāi)始

?請(qǐng)求讀/寫(xiě)

io設(shè)備的地址

開(kāi)始讀寫(xiě)的存儲(chǔ)單元

讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)大小

?結(jié)束

中斷處理例程

CCGQ

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1-7DMA

(a)程序控制I/O(b)中斷驅(qū)動(dòng)I/O

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Z介紹了中斷處理的流程，以及中斷是多道程序設(shè)計(jì)的

關(guān)鍵。

2存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)和高速緩沖，高速緩沖是利用了局

部性原理。

Z10通信技術(shù)，分為可編程10,中斷驅(qū)動(dòng)的10,以及DMA

操作。

cceo

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階段練習(xí)

?1

?2

?3

cceo

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2?1操作系統(tǒng)的概念C腎鬻厝

?控制應(yīng)用程序執(zhí)行的程序

?應(yīng)用程序和系統(tǒng)硬件之間的接口

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2-1操作系統(tǒng)的目標(biāo)

@方便

」是計(jì)算機(jī)更易于使用

@有效

更有效的利用計(jì)算機(jī)資源

g擴(kuò)展的能力

，不影響服務(wù)的情況下:有效的開(kāi)發(fā)，測(cè)試和引入新的系統(tǒng)功能

cceo

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2?1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次視圖

2?1操作系統(tǒng)提供的服務(wù)9懿f

@程序開(kāi)發(fā)

，編輯器和調(diào)試器

e程序執(zhí)行

&I0設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)

3文件訪(fǎng)問(wèn)控制

U系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)

CCGQ

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2?1操作系統(tǒng)提供的服務(wù)

@錯(cuò)誤檢測(cè)和響應(yīng)

）內(nèi)部或外部的硬件錯(cuò)誤

?存儲(chǔ)器錯(cuò)誤

.設(shè)備故障

，軟件錯(cuò)誤

?算術(shù)溢出

試圖訪(fǎng)問(wèn)被禁止的存儲(chǔ)器單元

，操作系統(tǒng)無(wú)法確認(rèn)應(yīng)用程序的請(qǐng)求

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2?1操作系統(tǒng)提供的服務(wù)

@審計(jì)

，收集各種資源的統(tǒng)計(jì)值

?監(jiān)控性能

」預(yù)測(cè)對(duì)將來(lái)功能的需求

」可用于記賬

CCGQ

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2?1操作系統(tǒng)

@作為資源管理器

?操作系統(tǒng)與普通的計(jì)算機(jī)軟件相同

?由處理器執(zhí)行的一段和一組程序

。操作系統(tǒng)經(jīng)常釋放控制，并且必須依賴(lài)于處理器才能

恢復(fù)控制

cceo

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2?1操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

存儲(chǔ)器I/O設(shè)備

打印

I/O控制器0

操作系照相

統(tǒng)軟件

-O

I/O控制器

?

?

程序和數(shù)據(jù)?

I/O控制器

/\

處理器???處理器

大學(xué)

2?1內(nèi)核(kernel)

?操作系統(tǒng)中常駐內(nèi)存的部分

。包含操作系統(tǒng)最常用的功能

?也稱(chēng)為nucleus

cceo

大學(xué)佳嵌入式盛罌

2?2操作系統(tǒng)的發(fā)展

?硬件的升級(jí)和新硬件的出現(xiàn)

?新的服務(wù)的需求

@糾正錯(cuò)誤

CCGQ

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2?2操作系統(tǒng)的發(fā)展

@串行處理

）沒(méi)有操作系統(tǒng)

，在控制臺(tái)上執(zhí)行

顯示燈

觸發(fā)器

?輸入設(shè)備

?打印機(jī)

?調(diào)度時(shí)間

?準(zhǔn)備時(shí)間

加載編譯程序，源程序

保存編譯好的程序

加載目標(biāo)程序和公用函數(shù)連接

CCGQ

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2?2簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)

g監(jiān)控程序

」控制事件的順序

，把控制權(quán)交給作業(yè)

.，作業(yè)完成后將控制權(quán)返回給監(jiān)控程序

CCGQ

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2?2作業(yè)控制語(yǔ)言（JCL）

?特殊的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

?為監(jiān)控程序提供指令

，使用什么編譯器

，使用什么數(shù)據(jù)

CCGQ

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2?2硬件的特性

@內(nèi)存保護(hù)

」不能改變監(jiān)控程序的內(nèi)存區(qū)域

@定時(shí)器

.?防止一個(gè)作業(yè)獨(dú)占系統(tǒng)

。特權(quán)指令

/某些機(jī)器級(jí)指令只能由監(jiān)控程序執(zhí)行

?中斷

』早期的計(jì)算機(jī)模型沒(méi)有這項(xiàng)能力

cceo

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2?2操作模式

?用戶(hù)程序執(zhí)行在用戶(hù)模式

」某些區(qū)域是受保護(hù)的

）特權(quán)指令不允許執(zhí)行

觸監(jiān)控程序運(yùn)行在系統(tǒng)模式

?內(nèi)核模式

,可以訪(fǎng)問(wèn)受保護(hù)區(qū)域

，執(zhí)行特權(quán)指令

CCGQ

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2?2系統(tǒng)利用率實(shí)例______________________9腎鬻,

從文件中讀一條記錄

執(zhí)行100條指令

往文件中寫(xiě)一條記錄

總計(jì)

CPU利用率=—=0.032=3.2%

31

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2?2單道程序設(shè)計(jì)

?處理器必須等待10指令完成

ProgramARunWaitRunWait

Time.

(H)Uniprogramming

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2?2多道程序設(shè)計(jì)&

@當(dāng)一個(gè)任務(wù)需要等待10,處理器可以切換到另一個(gè)任

務(wù)執(zhí)行

ProgramARunWaitRunWait

ProgramBWaitRunWaitRunWart

RunRunRunRun

CombinedWailWait

ABAB

Time.

(h)MuIGprogrammingwithtwoprograms

cceo

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2?2多道程序設(shè)計(jì)

(c)Multiprogrammingwitlithreeprograms

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2?2多道程序設(shè)計(jì)

OB3

J0B1J0B2

作業(yè)類(lèi)型大量計(jì)算大量I/O

持續(xù)時(shí)間5分鐘15分鐘

需要的內(nèi)存50MB100MB

75是MB

是否需要磁盤(pán)

否否否

是否需要終端否是是

是否需要打印機(jī)否否

CCGQ

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2?2多道程序設(shè)計(jì)

CPUCPU

存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器

磁盤(pán)磁盤(pán)

A472山終端

打印機(jī)

作業(yè)歷

史記錄作業(yè)歷

史記錄

分鐘*

分鐘

(a)單道程序設(shè)計(jì)(b)多道程序設(shè)計(jì)

2?2引入問(wèn)題

@內(nèi)存管理

，多個(gè)程序保存在主存器中

。調(diào)度算法

j處理器決定執(zhí)行哪一個(gè)程序

cceo

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2?2分時(shí)系統(tǒng)

?利用多道程序設(shè)計(jì)處理多個(gè)交互式工作

?多個(gè)用分享處理器時(shí)間

?多個(gè)用戶(hù)同時(shí)通過(guò)終端訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)

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2-2CTSS系統(tǒng)詈

?MIT開(kāi)發(fā)的第一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)

2?3取得的成就

@進(jìn)程

?內(nèi)存管理

?信息保護(hù)和安全

。調(diào)度與資源管理

@系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CCGQ

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@一個(gè)正在執(zhí)行的程序

?計(jì)算機(jī)中正在運(yùn)行程序的實(shí)例

@可以分配給處理器并由處理器執(zhí)行的一個(gè)實(shí)體

8單一的順序的執(zhí)行線(xiàn)索，一個(gè)當(dāng)前狀態(tài)和一組相關(guān)的

系統(tǒng)資源所描述的活動(dòng)單元

cceo

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主存儲(chǔ)器處理器寄存器

進(jìn)程索引IiI

程序計(jì)數(shù)器【

進(jìn)程表基址寄存器

界限寄存器

其他寄存器

上下文

進(jìn)程數(shù)據(jù)

A

程序

（代碼）

上下文

進(jìn)程數(shù)據(jù)

程序

（代碼）

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2?3內(nèi)存管理

@進(jìn)程隔離

?自動(dòng)分配和管理

?支持模塊化的程序設(shè)計(jì)

?保護(hù)和訪(fǎng)問(wèn)控制

?長(zhǎng)期存儲(chǔ)

CCGQ

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2?3虛擬內(nèi)存詈

?允許程序員從邏輯的觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器

?滿(mǎn)足由多個(gè)作業(yè)同時(shí)駐留在內(nèi)存中的要求

。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被寫(xiě)到輔助存儲(chǔ)器中并且后繼進(jìn)程被讀入

時(shí)，在連續(xù)的進(jìn)程執(zhí)行之間不會(huì)脫節(jié)

cceo

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2?3分頁(yè)

@進(jìn)程有許多固定大小的塊組成，這些塊成為頁(yè)

?虛擬地址由頁(yè)號(hào)(pagenumber)和頁(yè)中偏移量(offset)做

成

。每一頁(yè)可以放在內(nèi)存的任意地方

觸分頁(yè)系統(tǒng)提供了虛地址和貯存中實(shí)地址(物理地址)的動(dòng)

態(tài)映射。

?缺頁(yè)

)消除了進(jìn)程全部載入內(nèi)存中

」按需調(diào)頁(yè)

cceo

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2?3虛存

A.1

A.0A.2

A.5

B.0B.1B.2B.3

A.7

A.9

A.8

主存

B.5B.6

主存磁盤(pán)

主存包含許多長(zhǎng)度固定的幀，其輔存（磁盤(pán)）可以保存許多長(zhǎng)度固

長(zhǎng)度與頁(yè)的大小相等.對(duì)一個(gè)要定的頁(yè).一個(gè)用戶(hù)程序由很多頁(yè)

執(zhí)行的程序.它的一些頁(yè)或所有

頁(yè)必須在主存中組成.所有程序連同操作系統(tǒng)的

cceo頁(yè)都以文件的形式保存在磁盤(pán)中

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2?3虛存尋址詈

cceo

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2?3信息保護(hù)和安全

?可用性

J保護(hù)系統(tǒng)不被打斷

@保密性

）保證用戶(hù)不能讀到未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)

?數(shù)據(jù)完整性

）保證數(shù)據(jù)不被未授權(quán)修改

8認(rèn)證

）涉及用戶(hù)身份的正確認(rèn)證和消息或數(shù)據(jù)的合法性

cceo

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2?3調(diào)度和資源管理

@公平性

，給與相等或公平的機(jī)會(huì)訪(fǎng)問(wèn)資源

3有差別的響應(yīng)性

-?區(qū)分有不同服務(wù)要求的不同作業(yè)類(lèi)

）滿(mǎn)足所有要求的分配和調(diào)度決策，并動(dòng)態(tài)的調(diào)整

。有效性

」最大的吞吐量

」最小的響應(yīng)時(shí)間

」容納可能多的用戶(hù)

cceo

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2?3操作系統(tǒng)的主要組件

來(lái)自進(jìn)程的

服務(wù)調(diào)用

進(jìn)程中斷

I/O中斷

短期調(diào)度器

（代碼）