操作系统名词解释

操作系统(operating system)是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织工作流程以及方便用户的程序集合。操作系统的特征

1、并发性(Concurrence)

并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。具有此特性的程序称并发程序。

在多道程序环境下，并发性是指在一段时间间隔内宏观上有多道程序同时运行，但在微观上可能是交替

或顺序运行的。

并行性(parallel）是指两个或多个事件在同一时刻发生。具有此特性的程序称并行程序。

并行执行意即同时执行。

并行是一种物理的、或微观的同时性概念。

并发是一种逻辑的、或宏观的同时性概念。

单处理机系统不能实现并行，但可实现并发。

多处理机系统既可实现并发，又可实现并行。

2共享性

是指OS与多个用户程序共同使用计算机系统中的资源。

资源共享方式

互斥共享：指某个资源在一段时间内只允许一个进程使用，这种资源称临界资源。

同时共享：指某个资源在一段时间内允许多个进程同时使用。但这里的同时的概念是宏观的，微观上则可能

是交替地对资源进行访问。

3、虚拟性

虚拟是指将一个物理的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实的后者是虚的，是一种感觉性存在，如虚

存、虚网、虚设备、虚文件等。

4、异步性又称:不确定性:

多道程序环境下，进程以独立的、不可预知的速度向前推进，即为异步运行方式。

但只要运行环境相同，进程虽经多次运行，都会得到完全相同的结果。

注意：并发性和共享性是OS的两个最基本的特征，这两者之间又是互为存在条件的。

1.6 操作系统的分类

批处理操作系统（多道批处理）

分时操作系统

实时操作系统（前三个为基本操作系统）

嵌入式操作系统

个人计算机操作系统

网络操作系统

分布式操作系统

1.7 操作系统的功能

1、处理机管理

2、存储管理

3、设备的管理

4、文件管理

5、用户接口

进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。

作业：把一次业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的全部工作，称为作业

进程状态间转换

在进程运行过程中，由于进程自身进展情况及外界环境的变化，这三种基本状态可以依据一定的条件相互转换j 就绪—运行

k 运行—就绪

l 运行—等待

m 等待—就绪

利用P、V操作解决同步与互斥问题

1、根据问题描述，列出各进程（实体）要执行的程序（行为步骤），找出临界资源。

2、为每一个临界资源设置信号量。确定信号量的初值，通常取为临界资源的个数。

3、互斥问题中，在临界区前面加P（S），临界区后面加V（S）。

4、同步问题中，P、V操作必须在合作进程中成对出现，有一个P操作就一定有一个V操作。

进程调度算法

一、先来先服务（FCFS/FIFO)

该法总是把处理机分配给最先进入就绪队列的进程，一个进程一旦分得处理机，便一直执行下去，直到该进程完成或阻塞时，才释放处理机。

二、最短CPU运行期优先调度法（短进程优先调度算法）(SCBF--Shortest CPU Burst First)

该法从就绪队列中选出“下一个CPU执行期”最短的进程，为之分配处理机。

三、基于优先数的调度（HPF—Highest Priority First）

优先选择就绪队列中优先级最高的进程投入运行，优先级根据优先数来决定，优先数越小，优先级越高。（HPF—Highest Priority First）

四、时间片轮转调度算法(RR—Round Robin)

把CPU时间划分成若干时间片，并且按顺序赋给就绪队列中的每一个进程，进程轮流占有CPU，当时间片用完时，即使进程未执行完毕，系统也剥夺该进程的CPU，将该进程排在就绪队列末尾。同时系统选择另一个进程运行。(RR—Round Robin)

五、多级反馈队列调度算法

在系统中设置多个就绪队列，并赋予各队列以不同的优先权。

死锁：一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到的资源，这种现象称为进程死锁，这一组进程就称为死锁进程。若死锁发生，会浪费大量系统资源，甚至导致系统崩溃。

银行家算法中的数据结构：

Available 可利用的资源数

Max[i] 进程i需求的最大资源数

Allocation[i] 已分配进程i资源数

Need[i] 进程i还需资源数

Request[i] 进程i请求资源数

4.5.1 简单页式(simple paging)

将逻辑地址空间和物理内存划分为固定大小的页或页框(page or page frame)，程序加载时，分配其所需的所有页，这些页不必连续。需要CPU的硬件支持。

在分页存储管理的方式中，如果不具备页对换功能，则称为基本的（纯）分页管理方式，又称静态页式管理。

不具有支持实现虚拟存储器的功能，

要么全部调入，要么全部不调入。

页与物理块

页：将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页。

物理块：把内存空间分成与页相同大小的若干个存储块，称为物理块或页框。

页大小应是2n，通常为512B—8KB。

小－>内碎片小；从而减少内存碎片的总空间，有利于提高内存的利用率。但也会使每个进程占用较多的页。从

而导致进程的页表过长。

大－>页表短，管理开销小，交换时对外存I/O效率高，却会使页内碎片增大。

简单段式

简单段式管理的基本原理

将进程的地址空间划分为若干个段(segment)，程序加载时，分配其所需的所有段（内存分区），这些段不必连续；

物理内存的管理采用动态分区。

需要CPU的硬件支持。

设备的独立性（Device Independence）也称为设备无关性，指用户编程时使用逻辑设备名，所使用的设备与实际使用的设备无关。

5.1.3 设备的分类

1、按数据传输率分类

①低速设备。它是指传输速度为每秒中几个字节至数百个字节的一类设备。②中速设备。③高速设备。

2、按信息交换的单位分类

①块设备（Block Device）—以数据块为单位存储、传输信息，如磁盘，磁带，光盘。

磁盘的基本特征是传输速度较高，另一特征是可寻址，即可随即地读/写任意一块；再一个特征是采用DMA

方式。

②字符设备（Character Device）—以字符为单位存储、传输信息。如打印机，终端、键盘，鼠标和串口设备。

基本特征：①速率较低；②不可寻址；即不能指定输入时的源地址及输出时的目标地址；③中断I/O方式。

3、从设备的共享属性分类

①独占设备—在一段时间内只能有一个进程使用的设备。（如打印机，磁带等）

②共享设备—在一段时间内可有多个进程共同使用的设备，多个进程以交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。

（如硬盘）

③虚拟设备—它是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种经过虚拟技术处理的设备，称为虚拟设备。

目的：将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，提高设备的利用率。

实例：Spooling技术，利用虚设备技术——用硬盘模拟输入输出设备。

4、按使用特性分类

①存储型设备②输入输出型设备（交互型设备）③终端设备④脱机设备

Spooling（Simultaneous Peripheral Operating On-Line）技术是以通道为基础，在OS的配合下，实现联机