第二讲操作系统的功能及进程的描述
简述操作系统的功能
简述操作系统的功能操作系统（Operating System）是计算机系统中最基本的软件之一，它是计算机硬件与应用软件之间的桥梁，是计算机系统的核心，负责管理和控制计算机系统的各种资源，为用户提供一个方便、高效、可靠的工作环境。
操作系统具有以下主要功能。
1.进程管理：操作系统通过进程管理功能，对计算机的进程进行创建、执行、挂起和删除等管理操作。
进程是程序的一次执行过程，包括程序计数器、寄存器和变量等。
操作系统负责调度和控制进程的执行，分配和回收内存资源，并提供进程通信和同步等机制，保证进程之间的协调和并发执行。
2.内存管理：操作系统负责对计算机系统的内存进行管理和分配。
内存是计算机的重要资源之一，操作系统需要确保程序能够正确地加载和执行，并合理地管理内存资源。
操作系统通过内存分配、回收、置换和保护等技术，提高内存的利用率，确保程序的正常运行。
3.文件管理：操作系统使用文件管理功能，对计算机系统中的文件进行创建、读取、写入和删除等操作。
文件是计算机系统中的重要信息载体，操作系统需要为用户提供统一的文件访问接口，并支持文件的组织、存储和保护等功能，保证数据的可靠性和安全性。
4.设备管理：操作系统通过设备管理功能，对计算机系统中的各种硬件设备进行管理和控制。
硬件设备包括输入设备、输出设备和存储设备等，操作系统需要负责设备的分配、调度和控制，实现用户和设备之间的良好交互和数据传输，提高系统的可靠性和效率。
5.用户界面：操作系统提供用户界面，使用户可以方便地与计算机系统进行交互。
用户界面可以是命令行界面（CLI）或图形用户界面（GUI），通过输入指令或鼠标点击等方式，用户可以进行信息输入、程序执行和结果输出等操作。
操作系统需要提供简单、直观、友好的用户界面，提高用户的工作效率和体验。
6.系统安全：操作系统负责保护计算机系统的安全。
操作系统需要实施安全措施，防止病毒和恶意软件的入侵，并限制非法用户的系统访问权限，确保系统的机密性、完整性和可用性。
简述操作系统的主要功能
简述操作系统的主要功能操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中一种特殊的软件，它直接管理和控制计算机的硬件和软件资源，为用户和应用程序提供一个简单、易用、高效和安全的工作环境。
操作系统具有多个主要功能，包括：1. 进程管理进程是指计算机中正在运行的程序的实例。
操作系统负责创建、调度、暂停、终止和管理进程，以使计算机能够同时运行多个程序。
通过进程管理，操作系统可以合理分配计算机资源，提高计算机的效率和性能。
2. 内存管理内存管理是操作系统的核心功能之一。
计算机的内存是存储数据和程序的地方，操作系统需要负责管理内存的分配和释放，以确保每个程序都能得到足够的内存空间，并防止程序之间的内存冲突。
3. 文件系统文件系统是操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理计算机中的文件和目录。
操作系统提供了文件的创建、读取、写入、删除等基本操作，并通过文件系统的组织和管理，使得用户可以方便地访问和维护文件。
4. 设备管理设备管理是指操作系统对计算机的硬件设备进行管理和控制。
操作系统负责驱动和管理各种外部设备，如打印机、键盘、鼠标等，以及内部设备，如硬盘、内存等。
通过设备管理，操作系统能够使各种设备能够正常工作，并提供给用户一个良好的硬件环境。
5. 用户界面用户界面是操作系统与用户交互的接口。
操作系统通过用户界面提供给用户一个友好、直观的操作方式，使得用户能够方便地使用计算机系统。
常见的用户界面包括命令行界面和图形用户界面（GUI）。
6. 安全性管理安全性管理是操作系统的一个重要方面。
操作系统负责保护计算机系统的安全，防止未经授权的访问和恶意软件的入侵。
操作系统通过访问控制、用户认证、加密等安全手段，确保计算机系统的正常运行和用户信息的安全。
7. 网络通信随着计算机网络的普及，操作系统还需要提供网络通信的支持。
操作系统负责实现网络协议和通信接口，进行网络连接、传输和数据交换，使得计算机能够通过网络与其他计算机进行通信和数据交换。
操作系统的主要功能有哪些
操作系统的主要功能有哪些操作系统是计算机系统中的一个关键组成部分，它具备多种功能，既能保障计算机硬件和软件的正常运行，也能提供方便高效的用户界面。
本文将探讨操作系统的主要功能，包括进程管理、存储管理、文件系统和设备管理。
一、进程管理进程是计算机系统中正在运行的程序的实例。
操作系统负责创建、调度和终止进程，以及处理进程间的通信和同步。
主要功能包括：1. 进程创建和撤销：操作系统负责创建新的进程，并在进程完成任务后撤销。
2. 进程调度：通过合理的进程调度算法，操作系统决定哪个进程在何时执行。
3. 进程同步和互斥：操作系统提供机制，确保多个进程之间的数据访问顺序和互斥性，避免数据竞争和死锁。
4. 进程通信：操作系统提供进程间通信的机制，例如共享内存、管道、消息队列等，以方便进程之间的信息交换。
二、存储管理存储管理是操作系统的核心功能之一，它负责管理计算机的主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘等）。
主要功能包括：1. 内存分配和回收：操作系统负责为进程分配和回收内存空间，以保证每个进程都能正常运行。
2. 虚拟内存管理：操作系统可以通过虚拟内存技术，将主存和辅助存储器结合起来，提供更大的地址空间给每个进程使用。
3. 内存保护：操作系统通过内存保护机制，防止进程越界访问其他进程的内存空间，保护系统的稳定性和安全性。
三、文件系统文件系统是操作系统中用来管理文件和目录的部分。
它提供了一种方便的方式来组织和访问文件，提供数据的长期存储功能。
主要功能包括：1. 文件的创建和删除：操作系统提供创建和删除文件的接口，使用户能够方便地管理文件。
2. 文件的读写和访问控制：操作系统允许用户对文件进行读写操作，同时还支持访问控制，确保只有拥有权限的用户能够访问文件。
3. 文件的组织和管理：操作系统通过目录结构，将文件组织成层次化的结构，便于用户查找和管理文件。
四、设备管理设备管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理和控制计算机的硬件设备，包括输入设备、输出设备和存储设备等。
操作系统的功能有哪些它们各自的含义
操作系统的功能有哪些？它们各自的含义操作系统是计算机系统中非常重要的一部分，它负责管理和控制计算机的各种资源，同时为用户提供接口以便与计算机系统进行交互。
操作系统的功能非常多样，下面将逐一介绍它们各自的含义。
1.进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一。
它负责管理计算机系统中的各个进程，并为它们分配资源。
进程是指正在运行的程序的实例，它具有独立的地址空间和执行环境。
操作系统通过进程管理来控制进程的创建、退出、暂停、恢复等行为，同时给每个进程分配 CPU 时间和内存资源，以实现程序的并发执行。
2.内存管理内存管理是操作系统另一个重要的功能。
它负责管理计算机系统中的物理内存资源，将内存分配给进程使用，并在进程结束后释放已使用的内存。
内存管理通过地址映射和分页机制来实现虚拟内存的概念，使得每个进程都认为自己独享整个内存空间，从而提高系统的内存利用率。
3.文件系统文件系统是操作系统中负责管理文件存储和访问的组件。
它提供了一种组织和管理计算机中文件和目录的方式，使得用户可以方便地读取、写入和删除文件。
文件系统还为文件提供了保护机制，以确保文件的完整性和安全性。
常见的文件系统包括 FAT、NTFS、EXT4 等。
4.设备管理设备管理是操作系统的另一个重要功能。
它负责管理计算机系统中的各种硬件设备，包括输入设备（如键盘、鼠标）、输出设备（如显示器、打印机）和存储设备（如硬盘、光盘）。
设备管理通过设备驱动程序来实现与硬件设备的通信，并为进程提供对设备的访问接口。
5.文件访问文件访问是操作系统为用户提供的一个重要功能。
它允许用户通过各种方式（如命令行界面、图形界面）来访问和操作文件。
通过文件访问，用户可以打开、编辑、复制、移动和删除文件，以及设置文件的属性和权限等。
6.用户界面用户界面是操作系统与用户之间进行交互的一种方式。
它提供了一组图形或命令行界面，使得用户可以方便地操作和管理计算机系统。
常见的用户界面包括图形用户界面（GUI）和命令行界面（CLI），它们通过鼠标、键盘等输入设备与用户进行交互。
操作系统的基本功能
操作系统的基本功能操作系统是计算机系统中非常重要的一个组成部分，它具有许多基本功能，为计算机用户提供一个方便、高效且可靠的工作环境。
1. 进程管理操作系统负责管理计算机中的进程。
进程是指计算机中正在运行的程序的执行实例。
操作系统通过分配和调度处理器资源，使得多个进程能够并行运行，从而提高系统的整体效率。
操作系统还负责进程的创建、暂停、唤醒和销毁等管理任务，以确保各个进程之间的正常协同运行。
2. 内存管理操作系统对计算机中的内存进行管理。
它负责将内存空间划分为若干个逻辑部分，以便于进程的加载和执行。
操作系统还负责内存的分配和回收，以及处理内存的碎片化问题。
通过合理地管理内存，操作系统能够最大程度地提高内存的利用率，从而保证系统的稳定性和性能。
3. 文件管理操作系统负责计算机中文件的管理和控制。
它提供了文件存储和访问的功能，使得用户能够方便地创建、读取、修改和删除文件。
操作系统还负责文件的组织、保护和备份，以确保文件的安全和完整性。
通过操作系统的文件管理功能，计算机用户能够高效地组织和管理自己的文件资源。
4. 设备管理操作系统负责管理计算机中的各种设备。
它通过设备驱动程序与硬件设备进行交互，使得用户能够方便地使用各种输入输出设备。
操作系统还负责设备的分配、控制和调度，以确保设备的高效利用和性能优化。
通过操作系统的设备管理功能，计算机用户能够快速响应各种设备的需求。
5. 用户界面操作系统通过用户界面与计算机用户进行交互。
它提供了不同类型的用户界面，如命令行界面和图形界面，使得用户能够方便地操作和控制计算机系统。
操作系统还负责解释用户的命令和指令，执行相应的操作，并将结果返回给用户。
通过操作系统的用户界面，计算机用户能够直观地与计算机系统进行交互。
6. 安全性和保护操作系统负责保护计算机系统的安全性和保护。
它通过访问控制和权限管理，限制用户的访问权限，以确保系统资源的合理分配和使用。
操作系统还负责检测和防止恶意软件的攻击，保护计算机系统免受病毒和黑客的侵害。
操作系统的概念和功能
操作系统的概念和功能操作系统是计算机系统中最基本的软件之一，它是计算机硬件和应用程序之间的桥梁，负责管理和控制计算机硬件资源，并为应用程序提供运行环境。
操作系统具备多种功能，包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户接口等方面。
一、概念操作系统是一种系统软件，它是计算机系统中最基本的软件之一、它位于计算机系统的最底层，是应用程序与计算机硬件之间的桥梁。
操作系统通过管理和控制计算机硬件资源，为应用程序提供运行环境，使计算机能够高效、可靠地运行。
二、功能1.进程管理：操作系统可以创建、调度和终止进程。
进程是指正在运行的程序的实例。
操作系统负责分配计算机资源给进程，并决定何时执行哪个进程。
它还负责进程间的通信和同步。
2.内存管理：操作系统负责管理计算机的内存。
它将可用的内存空间分配给进程，并处理内存的分配和释放。
操作系统还负责虚拟内存的管理，将内存的部分内容存储在硬盘上，以满足进程的需要。
3.文件管理：操作系统负责管理计算机上的文件和目录。
它提供了访问文件和目录的接口，允许应用程序打开、读取、写入和关闭文件。
操作系统还负责文件的存储和组织，以及文件的保护和安全。
4.设备管理：操作系统负责管理计算机的硬件设备。
它控制设备的启动和关闭，以及设备的输入和输出。
操作系统还提供了设备驱动程序的接口，使设备能够和应用程序进行通信。
5.用户接口：操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口。
它可以是命令行界面，用户通过输入命令来控制计算机；也可以是图形用户界面，用户通过鼠标和键盘与计算机进行交互。
操作系统还提供了系统调用和应用程序接口，使应用程序能够利用系统的功能。
6.安全性和保护：操作系统负责保护计算机系统的安全和稳定。
它以多种方式防止未经授权的访问和恶意软件的运行。
操作系统还提供了用户认证和权限管理，以确保只有经过授权的用户才能访问系统资源。
7.故障处理和恢复：操作系统能够检测和处理硬件故障和系统错误。
它可以通过重启系统或自动恢复机制来恢复系统的正常运行。
操作系统的基本功能
操作系统的基本功能操作系统是计算机系统中的核心软件之一，承担着管理和控制计算机硬件以及支持用户软件运行的重要任务。
操作系统的基本功能涵盖了各种方面，下面将从进程管理、内存管理、文件系统管理以及设备管理四个方面来介绍操作系统的基本功能。
一、进程管理进程管理是操作系统中的核心功能之一，它负责对计算机系统中所有的进程进行管理和控制。
进程是指正在运行的一个程序的实例，每个进程都拥有自己的内存空间、CPU时间片以及相关资源。
操作系统通过进程管理来实现进程的创建、撤销、调度和通信等功能。
1. 进程创建：操作系统负责接收用户或其他进程的请求，创建新的进程，为其分配资源，并初始化进程控制块（PCB）等数据结构。
2. 进程撤销：操作系统可以根据用户或系统的请求，撤销已经运行完毕或出现错误的进程，回收相关资源，并释放进程所占用的内存空间。
3. 进程调度：操作系统通过进程调度算法来决定每个时刻应该运行哪些进程，以实现多道程序同时运行的效果。
4. 进程通信：操作系统提供进程间通信的机制，使得不同进程之间可以通过共享内存、管道、消息队列等方式进行信息的交换和共享。
二、内存管理内存管理是操作系统的另一个基本功能，主要负责管理计算机系统中的内存资源，包括内存的分配与回收、地址映射等。
1. 内存分配：操作系统负责为各个进程分配内存空间，以满足其运行所需。
常见的内存分配算法包括连续分配、离散分配、虚拟内存等。
2. 内存回收：当进程运行结束或者被撤销时，操作系统将回收其所占用的内存空间，以便于为其他进程提供空间。
3. 地址映射：操作系统通过地址映射机制，将逻辑地址（用户程序使用的地址）转换为物理地址（内存中的实际地址），以实现对内存的有效访问。
三、文件系统管理文件系统管理是操作系统的另一个重要功能，它负责对存储设备上的文件进行管理和控制，包括文件的创建、读写、删除以及文件的组织和保护等。
1. 文件创建与删除：操作系统提供文件管理接口，使用户或应用程序能够方便地创建新文件或删除已有文件。
操作系统的功能和特点
操作系统的功能和特点操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中的核心软件，它负责管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供一个友好、高效的工作环境。
操作系统具有以下几个主要功能和特点。
一、进程管理功能操作系统通过进程管理功能，实现了对计算机系统中各个进程的调度和控制。
进程是指计算机中正在运行的程序的实例，操作系统负责分配处理器资源，以确保不同程序能够有序地进行执行。
操作系统提供了进程间的通信机制，如管道、消息队列等，以便进程之间能够进行数据的交换和共享。
二、内存管理功能操作系统负责对计算机系统中的内存资源进行管理和调度。
它通过内存管理功能，实现了对内存的分配与回收，以及内存的映射和保护。
操作系统通过虚拟内存技术，将物理内存抽象为逻辑上连续的地址空间，为应用程序提供了更大的内存空间。
三、文件管理功能操作系统通过文件管理功能，提供了对磁盘存储介质上的文件进行组织和管理的能力。
它通过文件系统实现了对文件的存储、检索和更新操作。
操作系统为文件提供了访问权限和保护机制，以保证对文件的安全性和完整性。
四、设备管理功能操作系统负责对计算机系统中的各种设备进行管理和控制。
它通过设备管理功能，实现了对设备的分配与释放，以及对设备的访问和控制。
操作系统提供了设备驱动程序，将设备的复杂性屏蔽，为应用程序提供了统一的设备访问接口。
五、用户界面功能操作系统通过用户界面功能，为用户提供了与计算机系统进行交互的界面。
它可以是命令行界面（如DOS），也可以是图形用户界面（如Windows）。
用户界面使用户能够方便地启动程序、管理文件、进行设置等操作，提高了系统的易用性和可操作性。
操作系统具有以下几个主要特点：一、并发性操作系统能够同时处理多个程序的请求和任务，实现了多道程序的并发执行。
操作系统通过进程调度算法和资源分配策略，使得不同程序能够在统一的硬件平台上共享资源，提高了计算机系统的利用率和效率。
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系 • 特点 ✓ 间断性：共享资源导致程序“执行－>暂停－>执行” ✓ 失去封闭性：并发执行以及共享资源可能导致结果变化
统 ✓ 不可再现性：不同次执行结果可能不一致
操
作
程序并发执行的条件
系 两段程序间无共享变量或对共享变量仅有读操作。
统
操
2.1.2 进程的描述与特点
作 1. 进程的定义
刻仅能执行一道程序。
系 2．共享性
共享是指系统中的资源可供多个并发执行的进程
统
使用，包括互斥共享和同时访问两种方式。
操 3．虚拟性 通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻
辑上的对应物。
作
如虚拟处理机、虚拟存储器、虚拟设备等。
系 4．异步性
也称不确定性，是指在多道程序环境下，允
许多个进程并发执行，由于资源的限制，进
作 1.前趋图 • 有向无循环图
系 • 每个结点表示一条语句、一段程序或一个进程 • 结点间的有向边表示两结点的前趋关系，即进
统 程执行的先后顺序
操
2
1
4
作 3
系
例：1为初始结点，4为终止结点。1表示输入进程，2、
统
3分别表示乘法、加法运算，4表示输出进程
操 2、并发程序设计/顺序程序设计 使一个程序分成若干个可同时执行的程序模块的程序设计 方法称为并发程序设计；相应，串行运行程序方法称为顺
系
➢ 一个具有一定独立功能的程序在一个数据集 上的一次执行
统 ➢ 一段程序和它执行时处理的数据 ➢ 可与其它程序并发执行的程序的一次执行
操 例如，某一算题为将一千个字符输入到缓冲区，处理后 输出到磁带，按并发程序设计思路将该算题分成：
作 模块1：循环执行：读入1000个字符到输入缓冲区；
系 模块2：循环执行：处理输入缓冲区中1000个字符， 然后将1000个字符送输出缓冲区；
系
➢ 就绪态：所需资源均已备齐，等待系统分配中央处理器， 以便运行。
统
➢ 运行态：占有中央处理器正在运行。
操 进程的状态变化
运行态→等待态
作
等待态→就绪态 就绪态→运行态
系 注意：
只有处于就绪态的进程，才有可能转换为运行
统
态； 处于等待态的进程在等待结束后只能进入 就绪态，不能直接进入运行态； 处于就绪态的
统 模块3：循环执行：取出输出缓冲区中1000个字符写 到磁带。让这三个模块同时并发进行。
操 2.进程的形成
作 例如：P为一编译程序，同时为甲、乙两程序服
系 务，假定编译程序P从a点开始工作，现在正在编 译源程序甲，当工作到b点时程序P等待磁盘传输
统 信息；这时利用处理器让编译程序P为源程序乙进
行编译，编译程序仍从a点开始。
➢ 进程的调度
操
3．设备管理的功能
作
➢ 缓冲管理
系
➢ 设备分配
➢ 设备处理
统
➢ 设备独立性和虚拟设备
操
4．文件管理的功能 作
➢ 文件存储空间的管理
系 ➢ 目录管理
统
➢ 文件的读写管理和保护
操 5．用户接口
作
➢ 命令接口
系
➢ 程序接口
➢ 图形接口 统
操 2.1 进程
2.1.1 前趋图和程序执行
操 虽然编译程序P只有一个，但是加工对象有甲、乙两个源 程序。如果把编译程序P与服务对象联系起来，则程序P 为甲服务就说构成了进程P甲，程序P为乙服务就说构成
作 了进程P乙。
系
a 编译程序
程
程
统
序b
序
甲
乙
操 3.进程的属性
➢结构：
作
同一程序运行在不同数据集上时，构成不同的进程。
它包含了数据集和运行在其上的程序及进程控制块
统
程的执行以不可预知的速度前进。
操
1.4 操作系统的功能
作
• 操作系统是用户与源的作用
和方便用户使用计算机。
系 • 从资源管理的角度看，操作系统的功能主要有
➢ 处理机的管理
统
➢ 存储器的管理
➢ 设备的管理
➢ 文件的管理
操 1．存储器管理的功能
统
➢ 异步性： 各进程按独立，未知的速度发展，导致不可再现性。
操
作 同一程序运行在不同数据集上时，构成不同
系 的进程。
统
操
作
4.进程的基本状态
系
在单处理器系统中，并发进程轮流占用处
理器， 由于发生事件引起状态变化。 统
操 进程的三种基本状态：
作 ➢ 等待/阻塞态：因某事件发生而暂停，等待该事件完成。
（PCB）；
系
➢并发性：
多个进程可以并发执行，交替执行，走走停停，即
统
一个进程已开始工作但尚未结束之前，另一个进程
可以开始工作；
操 ➢ 交往性：
若干个进程间可以相互交往制约，表现为内部逻辑上 作 协调关系及共享资源的间接关系；
➢ 动态性： 系 进程是动态的，有－个生命期，由创建而产生，由调
度而产生，由撤销而消亡。
作 ➢ 内存分配
系
➢ 内存保护
统
➢ 地址映射
➢ 内存扩充
操 2．处理机管理的功能
处理机管理的主要任务是对处理机进行分配和有效的
作
控制和管理。在多道程序环境中，处理机的分配和运
行都是以进程为单位，所以对处理机的管理可理解为
对进程的管理。
系
操作系统对处理机的管理功能包括：
统
➢ 进程控制
➢ 进程同步
➢ 进程通信
操
第二讲
作
系 操作系统的特征、功能
统
进 程的描述
操
1.3 操作系统的特征
作
1．并发特征（Concurrence）
2．共享特征（Sharing） 系
3．虚拟特征（Virtual） 统
4．异步性
操 1．并发性（注意与并行的区别）
在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件
作
在同一时间间隔内发生，即宏观上有多道程序同 时执行，而微观上，在单处理机系统中每一个时
进程只能转换为运行态，而不能再进入等待态。