操作系统复习14章期末复习

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,1,第一章 绪论,存储程序式计算机由五个部分组成，它们是存储器、控制器、运算器、输入和输出。,存储程序式计算机的特点：集中顺序过程控制。,2,第一章 绪论,中央处理机（,CPU,）,内存,I/O,设备,外部设备 存储设备,其它设备,系统软件,应用软件,工具软件,3,第一章 绪论,使用操作系统的目的：,方便用户,提高计算机系统资源的使用效率,4,第一章 绪论,操作系统发展的几个阶段：,手工阶段,批处理,多道程序设计技术和多道,成,批系统,（多道程序设计的特点）,分时技术与分时操作系统,实时处理和实时操作系统,个人计算机操作系统,计算机网络和网络操作系统,分布式系统,5,第一章 绪论,操作系统的定义,操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率和高度自动化。,6,第一章 绪论,从资源管理的角度看操作系统有如下四个功能,：,处理机分配,内存管理,（主存管理、,存储器管理,）,设备管理,软件资源管理,操作系统的特性：,并发,共享,不确定性,7,第一章 附录,UNIX,是交互式的多用户分时操作系统。,Windows,是图形界面的单任务多用户分时操作系统。,LINUX,是多用户用任务操作系统。,8,第二章 操作系统的逻辑结构,处理,存贮管理,进程控制,进程通信,初级中断处理,处理机分派,裸机,资源分配和调度,文件存取,处理,存贮管理,进程控制,进程通信,初级中断处理,处理机分派,裸机,9,第二章 操作系统的逻辑结构,处理机的状态,在计算机系统中有两类程序运行：,用户程序 系统程序,根据对系统资源和机器指令的使用权限，把处理机执行时的工作状态分为核态和用户态，有的操作系统还将系统程序执行时的机器的状态又分为核态和管态。,其权限次序是：核态、管态、用户态,10,第二章 操作系统的逻辑结构,在,核态,下操作系统可以使用所有指令，包括一组特权指令。,允许和禁止中断；,在进程之间切换处理机；,存取用于内存保护的寄存器；,执行输入和输出操作；,停止一个中央处理机的工作。,11,第二章 操作系统的逻辑结构,主存储器（主存、内存）：,处理机能直接访问的存储器称为主存储器，用来存放正在或将要执行的系统和用户程序、数据以及程序执行时要求的临时存储空间。,辅存储器（辅存、外存）：,处理机不能直接访问的存储器，如磁盘、光盘等，用来存放大量的数据信息。,12,第二章 操作系统的逻辑结构,Cache,主存,辅助存储器,小,大,快,慢,容,量,速,度,13,第二章 操作系统的逻辑结构,时钟是操作系统运行时必不可少的硬设施，它以固定的时间间隔产生中断信号，这对于实施进程调度、计算系统资源的消耗、实时控制等功能是必不可少的。,14,第二章 操作系统的逻辑结构,中断,是指某个事件（例如，电源掉电、浮点运算溢出、外部设备传输完成或出错等）发生时，系统中止现运行程序的执行，引出处理事件程序对相应事件进行处理，处理完毕后返回断点继续执行。,中断的类型,输入输出中断,外中断,硬件故障中断,程序性中断,访管中断,中断是由软件和硬件共同完成。,15,第二章 操作系统的逻辑结构,16,第三章 用户界面,操作系统提供两个用户接口：,程序级,：系统调用,（功能由软件完成）,操作命令级,：,作业控制语言（早期批处理操作系统）,键盘命令（交互式操作系统，分时操作系,统为代表）,图形用户接口（,UNIX,、,WINDOWS,）,17,第四章 并发处理,4.1,并发活动进程的引人,操作系统的特性之一是并发与共享，即在系统中（内存）同时存在几个相互独立的程序，这些程序在系统中既交叉地运行，又要共享系统中的资源，这就会引起一系列的问题。,要解决这些问题，用程序的概念已经不能描述程序在内存中运行的状态，必须引人新的概念进程,。,18,第四章 并发处理,程序顺序执行的特点：,顺序性,封闭性,可再现性,19,第四章 并发处理,程序并发执行（定义）,若干个程序段同时在系统中运行，这些程序的执行在时间上是重迭的，,一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始，即使这种重迭是很小的，也称这几个程序段是并发执行的。,20,第四章 并发处理,程序并发执行的描述,cobegin,S,1,;S,2,;S,3,;.;S,N,coend;,21,第四章 并发处理,并发程序的特点：,一、失去了程序的封闭性,二、程序与计算不再一一对应,三、程序并发执行的相互制约,22,第四章 并发处理,在多道程序设计的环境下，为了描述程序在计算机系统内的执行情况，必须引人新的概念进程。,进程与程序的最大区别：动态和静态。,在系统中同时有多个进程存在，但归纳起来有两大类：,系统进程和,用户进程。,23,第四章 并发处理,进程的三种基本状态：,运行状态,就绪状态,等待状态,24,第四章 并发处理,进程控制块,PCB(Process Control Block),存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块。它是进程管理和控制的最重要的数据结构。,进程控制块的作用,PCB,是进程的唯一实体，系统根据,PCB,而感知进程的存在。,25,第四章 并发处理,26,第四章 并发处理,进程是有生命周期的，是一个产生、运行、暂停、终止的过程。,控制进程转换的程序叫,进程控制,。,在一般操作系统中以系统调用的形式提供给用户。,27,第四章 并发处理,进程控制包括：,进程创建,、,进程撤消,、,进程阻塞,、,进程唤醒,。,28,第四章 并发处理,信号灯的概念是由,Dijkstra,提出的（,1968,）,。,他把互斥的关键概念抽象到信号量这个概念中，信号量是一个被保护的变量，只有,P,操作、,V,操作和一种称为信号量初始化的操作才能访问和改变它的值。,临界区,29,第四章 并发处理,信号灯的值仅能由,P,、,V,操作来改变,:,对信号灯的,P,操作记为：,P(S),，,P,操作是一个原子操作。,对信号灯的,V,操作记为：,V(S),V,操作是一个原子操作。,30,第四章 并发处理,算法：,P,输入：,S,输出：无,s-;,if(s 0),挂起该进程；,31,第四章 并发处理,互斥的概念来自于诸进程对独占使用资源（设备）的竞争，同步来源于多个进程的合作。,同步,：,所谓同步就是并发进程在一些关键点上可能需要相互等待与互通消息，这样的相互制约关系称为进程同步。,32,第四章 并发处理,在操作系统中，同步有各种各样，但归纳起来有两类：,诸进程合作完成某工作的逻辑顺序。,对系统资源的共享。,如两个进程共享一个缓冲区完成誊抄问题。,33,第四章 并发处理,生产者消费者问题,假定缓冲区,buffer,是一个有界缓冲区，可存放,n,个数据，同时假定有,n,个,CP,进程不断地产生数据，并送,buffer,；有,m,个,IOP,进程从缓冲区中取数据打印。,34,第四章 并发处理,35,第四章 并发处理,36,第四章 附录,UNIX,的进程图像由以下几个部分组成：,1,、进程控制块,PCB,基本进程控制块,proc,结构,：,存放进程的最基本的控制和管理信息，不论该进程是否处于运行状态，系统都要访问的信息，,必须常驻内存,；,扩充进程控制块,user,结构,：存放进程的管理和控制信息，这些信息只有当进程处于运行状态时，系统才访问，,不一定常驻内存,。,2,、正文段（共享正文段）,它是进程执行程序的一部分，可为多个进程共享执行，,作为正文段的程序必须是可重入的。,3,、数据段,包括：正文段程序的处理对象数据、进程执行程序（私有）及数据和,ppda(,进程数据区）。,4,、用户栈,