计算机操作系统原理4
windows操作系统原理
windows操作系统原理Windows操作系统原理是指Windows操作系统设计与实现的基本原理和机制。
Windows操作系统是由微软公司开发的一种面向个人计算机的操作系统。
Windows操作系统的原理包括以下几个方面：1. 多任务管理：Windows操作系统采用了抢占式的多任务处理机制，通过任务调度器来管理多个任务的执行。
每个任务独立运行在自己的进程中，操作系统根据进程的优先级和时间片来进行任务调度。
2. 内存管理：Windows操作系统使用虚拟内存管理机制，将物理内存划分为多个页框，每个进程有自己的虚拟地址空间。
操作系统通过分页机制将虚拟内存映射到物理内存中，以便实现进程间的隔离和保护。
3. 文件系统：Windows操作系统使用NTFS文件系统作为默认的文件系统。
NTFS文件系统支持文件和目录的权限控制、文件压缩和加密等功能。
4. 设备管理：Windows操作系统通过设备驱动程序来管理硬件设备。
每个设备驱动程序负责与特定设备的通信，并提供统一的接口供应用程序调用。
5. 网络通信：Windows操作系统支持TCP/IP协议栈，并提供了各种网络通信服务，如网络协议栈、网络接口、套接字接口等，以实现应用程序之间的网络通信。
6. 用户界面：Windows操作系统提供了图形用户界面（GUI），包括窗口管理、菜单、对话框等，使得用户可以通过鼠标、键盘等输入设备与计算机进行交互。
7. 安全性：Windows操作系统通过用户账户和权限管理来保护系统和用户数据的安全性。
每个用户都有自己的账户，并且可以通过权限控制来限制对文件和系统资源的访问。
这些原理和机制共同构成了Windows操作系统的核心。
通过合理地设计和实现，Windows操作系统能够提供稳定、安全、高效的计算环境，满足用户的各种需求。
计算机操作系统第四章-存储器管理
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：存在于主存中；•磁盘：数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
(注意cpu和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点：简单，不需要硬件支持；•缺点：一个作业必须占据连续的存储空间；装入内存的作业一般不再移动；不能实现虚拟存储。
计算机四级网络工程师-操作系统原理-第4章并发与同步
P、V操作，mutex的初值设为1，当有k(k>1)各进程在mutex的等待队列中时，信号量的值为-k#参考解析：临界资源有K个在等待进入临界区，说明当前临界区正在运行1个进程，此时mutex定为1，每次进需要直接记忆单选不能用P、V操作来实现的是：进程共享P、V操作对共享资源进行保护读写的代码段称为（临界区）同步机制应该遵循的准则有如下4条：空闲则入、忙则等待、有限等待和让权等待。
禁选无限等待民航网络订票系统中，作为临界资源的对象是：飞机票某系统打印数据时，读数据进程、处理数据进程和打印结果进程之间通过缓存区关联已满的邮件槽：不能再申请互斥锁共享内存：最适合传送大量的消息不能对信号量进行操作的是：加减操作（#正确答案初始化信号量；P操作；V操作）信号量S在所有打印机都空闲时为4，在20个进程都对其进行申请时为4-20=-16，所以信号量S的数值范围是[4，-16]。
信号量机制中的“临界区”指：访问临界资源的代码生产者往缓冲区放产品前要先使用P操作确保缓冲区有空闲槽直接通信方式中：发送原语send(receiver，message) SRM接收原语Receive(Sender,message) RSM多选题测试与设置指令（Test&Set）测试W的值，若W=1，则返回重新测试测试W的值，若W=0，置位W=1，进入临界区退出临界区时，复位W=0信号量S的PV操作多选题需要直接记忆多选一般来说，具体看题目：empty信号量表明的是空闲资源数目，这里为N，所以其初始值为N；full信号量表明的是满的资源数目，这单为0，即其初始值为0：mutex信号量用于实现互斥访问，初始值为l。
P(full)和F(mutex)两条语句若颠倒顺序，可能导致死锁。
并发进程间存在着相互制约关系产生若干问题：同步问题、互斥问题、死锁问题、饥饿问题并发进程间感知问题：相互不感知；相互间接感知；相互直接感知实现进程互斥方法：Peterson算法Test-and-Set(TS)指令Swap或Exchange指令信号量禁选分派器（Dispatcher）在间接通信的方式中，信箱作为的是一个实体：私用信箱公有信箱共享信箱信箱几种关系：一对一关系多对一关系一对多关系多对多关系共享存储器在共享存储器系统中，相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区，进程之间能够通过这些空间进行通信管道通信管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现他们之间通信的一个共享文件。
(完整版)四级操作系统原理
一、操作系统的概念1、操作系统功能：进程管理（处理器管理）、存储管理、文件管理、设备管理。
2、操作系统从计算机系统发展角度看，主要作用是提供虚拟机和扩展机；从软件开发角度看，主要作用是提供软件开发平台；从计算机应用角度看,主要作用是提供人机交互接口；从计算机安全保护角度看，主要作用是提供第一道安全防线。
3、典型操作系统：（1）UNIX操作系统：贝尔实验室的Ken和Dennis设计的，可移植、多用户、多任务、分时操作系统。
（2)MS DOS系统：微软公司设计的单用户、单任务操作系统。
(3）Windows、苹果操作系统都是交互式图形界面操作系统。
(4)Linux操作系统：遵从UNIX标准POSIX，开源。
（5）A ndroid：面向移动设备，基于Linux内核的开源系统.3、操作系统分类：批处理、分时、实时。
（1）批处理操作系统：单道批处理、多道批处理A。
基本工作方式：系统操作员在收到一定数量的用户作业后，组成一批作业,再输入到计算机中，这批作业在系统中形成连续、自动转接的作业流。
B。
特点：成批处理。
C.优点：作业流程自动化高，资源利用率高，作业吞吐量大，提高了系统效率。
D.缺点：用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
E.作业控制说明书:作业的运行步骤由作业控制说明书传递给监控程序，说明书是由作业控制语言编写的一段程序.F.运行模式：分为用户模式和特权模式,特权模式为系统专用。
相应的，机器指令被分为一般指令和特权指令，用户程序只能执行一般指令，运行在用户模式，只有监控程序才能执行特权指令，运行在特权模式。
G。
多道批处理系统：关键技术是多道程序运行和SPOOLing（假脱机）技术.多道程序运行的基本思想是内存中同时保存多个作业，主机以交替方式同时处理多个作业。
SPOOLing技术的基本思想是主机直接从磁盘选取作业运行,通道负责将作业写入磁盘，与主机并行。
（2）分时系统A.设计思想：将CPU时间划分成若干时间片，以时间片为单位轮流为每个终端用户服务。
操作系统工作原理
操作系统工作原理操作系统是计算机系统的核心软件，负责协调和管理计算机硬件、软件和用户之间的交互。
操作系统的工作原理主要包括以下几个方面：1.进程管理：操作系统通过进程管理来实现对计算机中运行的各个程序的控制和调度。
操作系统为每个程序创建一个进程，并分配资源给进程。
它通过调度算法来决定进程的执行顺序，保证资源的合理利用和进程的公平竞争。
2.内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源。
它通过内存管理单元（MMU）将物理地址转换为逻辑地址，并进行地址映射和页表管理。
操作系统还负责内存的分配和回收，保证进程之间的内存隔离和互不干扰。
3.文件系统：操作系统提供文件系统来管理计算机中的文件和文件夹。
文件系统通过文件描述符和目录结构来组织文件，并提供文件的创建、读取、写入、删除等操作。
它还负责文件的保护和安全性管理，实现对文件的共享和访问控制。
4.设备驱动程序：操作系统通过设备驱动程序来管理计算机中的硬件设备。
设备驱动程序负责与硬件之间的交互，并提供统一的接口供应用程序进行访问。
操作系统通过设备驱动程序对硬件进行控制和管理，保证硬件的正常运行。
5.用户界面：操作系统提供用户界面供用户与计算机进行交互。
用户界面可以分为命令行界面和图形用户界面两种形式，用户可以通过输入命令或者操作图形界面来进行与计算机的交互。
操作系统负责解析用户的输入，并将指令传递给相应的模块进行处理。
6.系统调用：操作系统通过系统调用来提供一系列的服务供应用程序调用。
系统调用是操作系统与应用程序之间的纽带，它提供了一组接口，供应用程序进行文件操作、进程控制、内存管理等操作。
应用程序通过系统调用请求操作系统提供的服务，从而完成各种功能。
7.中断处理：操作系统通过中断处理来响应外部硬件的请求。
中断是一种特殊的事件，例如硬件故障、时钟中断等，当发生这些事件时，操作系统会立即响应并进行相应的处理。
中断处理程序会保存当前进程的状态，切换到中断服务例程进行处理，然后恢复中断之前的状态。
os4-计算机操作系统原理分析(第三版)-丁善镜-清华大学出版社
进程调度方式实现进程之间的轮流交替的一个方面。
4.进程调度算法 ➢ 先来先服务算法(FCFS) ➢ 时间片轮转算法(RR)
RR算法需要设计一个定时器，定时器的值为0时将产生一个中断。系统 用分配给进程的时间片设置定时器的初值，之后进程开始执行。进程运 行过程有三种可能情况：
同时到达。已知它们都是纯计算性的简单任务，运行时需要占用处理器时间分别 是10、3、2和5。把到达时间(提交时间)设为0。
TA=10，TB=13，TC=15，TA=20，TB=3，TC=5，
TD=20；
TD=10；
T=( TA+ TB+ TC+ TD)/4 T=( TA+ TB+ TC+TD)/4
• 一个作业的响应比R是
作业等待时间 作业大小
其中，作业等待时间 = 系统当前时间 - 作业提交时刻
• HRN思想 • HRN特点
• 综合了先来先服务算法(FCFS)和短作业优先算法(SJF) • 响应比R与作业的大小成反比，体现SJF算法 • 响应比R与作业的等待时间成正比，体现FCFS算法
4.作业调度算法例子
例4-3：假定某分时系统有3个同时依次到达的进程A、B和C，它们的任务如下：
进程A： 2ms CPU 10ms I/O 2ms CPU
进程B： 9ms CPU 5ms I/O 2ms CPU
进程C： 8ms CPU
在采用简单RR算法，时间片为3ms时，请画出RR算法的调度图。
➢ 响应时间
简单RR算法，假设就绪队列中的进程数为n，时间片为T，那么，响 应时间R，则
9:00
0.8
全国计算机等级考试四级网络工程师操作系统原理部分
操作系统原理第一章操作系统概论1.1操作系统的概念操作系统的特征：并发性，共享性，随机性。
研究操作系统的观点：软件的观点，资源管理的观点，进程的观点，虚拟机的观点，服务提供者的观点。
操作系统的功能：1.进程管理：进程控制，进程同步，进程间通信，调度。
2.存储管理：内存分配与回收，存储保护，内存扩充。
3.文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件系统安全性。
4.设备管理5.用户接口UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。
1969年AT&T公司Kenneth L.Thompson 用汇编语言编写了Unix第一个版本V1，之后Unix用C语言编写，因此事可移植的。
1.3操作系统分类1.批处理操作系统：优点是作业流程自动化较高，资源利用率较高，作业吞吐量大，从而提高了整个系统的效率。
缺点是用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
2.分时系统：特点是多路性，交互性，独占性，及时性。
3.实时操作系统4.嵌入式操作系统5.个人计算机操作系统6.网络操作系统7.分布式操作系统8.智能卡操作系统1.4操作系统结构1.整体式结构2.层次结构3.微内核（客户机/服务器）结构：①可靠，②灵活（便于操作系统增加新的服务功能），③适宜分布式处理的计算机环境第二章操作系统运行机制2.1中央处理器寄存器：用户可见寄存器：数据寄存器（通用寄存器），地址寄存器，条件码寄存器。
控制和状态寄存器：程序计数器，指令寄存器，程序状态字。
目态到管态的转换唯一途径是通过终端和异常。
管态到目态的转换可以通过设置PSW指令（修改程序状态字）实现。
PSW包括：①CPU的工作状态代码②条件码③中断屏蔽码2.2存储体系存储器设计：容量，速度，成本存储保护：①界地址寄存器（界限寄存器）：产生程序中断-越界中断或存储保护中断②存储键2.3中断与异常机制分类：中断：时钟中断，输入输出（I/O）中断，控制台中断，硬件故障中断异常：程序性中断，访管指令异常2.4系统调用系统调用程序被看成是一个低级的过程，只能由汇编语言直接访问。
《计算机操作系统》课件第4章
第四章 存 储 器 管 理
3. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking) 在许多情况下，应用程序在运行时，每次要运行的模块 可能是不相同的。但由于事先无法知道本次要运行哪些模块， 故只能是将所有可能要运行到的模块全部都装入内存，并在 装入时全部链接在一起。显然这是低效的，因为往往会有部 分目标模块根本就不运行。比较典型的例子是作为错误处理 用的目标模块，如果程序在整个运行过程中都不出现错误， 则显然就不会用到该模块。
2
第四章 存 储 器 管 理
4.1.1 多层结构的存储器系统 1. 存储器的多层结构 对于通用计算机而言，存储层次至少应具有三级：最高
层为CPU寄存器，中间为主存，最底层是辅存。在较高档的 计算机中，还可以根据具体的功能细分为寄存器、高速缓存、 主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等6层。 如图4-1所示。
19
第四章 存 储 器 管 理
4.3 连续分配存储管理方式
4.3.1 单一连续分配 在单道程序环境下，当时的存储器管理方式是把内存分
为系统区和用户区两部分，系统区仅提供给OS使用，它通常 是放在内存的低址部分。而在用户区内存中，仅装有一道用 户程序，即整个内存的用户空间由该程序独占。这样的存储 器分配方式被称为单一连续分配方式。
9
第四章 存 储 器 管 理
4.2 程序的装入和链接
用户程序要在系统中运行，必须先将它装入内存，然后 再将其转变为一个可以执行的程序，通常都要经过以下几个 步骤：
(1) 编译，由编译程序(Compiler)对用户源程序进行编译， 形成若干个目标模块(Object Module)；
(2) 链接，由链接程序(Linker)将编译后形成的一组目标 模块以及它们所需要的库函数链接在一起，形成一个完整的 装入模块(Load Module)；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ready -- The process is waiting to be assigned to a processor.
terminated -- The process has finished execution.
Operating System Concepts
4.13
wency@ 2010
4.2 Process Scheduling (1)
-- Process Scheduling Queues
A new process is initially put in the ready queue, and waits until dispatched (分派, 派遣)
-- The Process Process – a program in execution; process execution must progress in sequential fashion.
A process is the unit of work in a modern OS A system consists of a collection of processes:
to be execution for this process.
CPU registers –commonly are accumulators, index registers<变
址寄存器>, stack pointers, and general-purpose registers, plus any
with a header containing pointers to the first and final PCBs in the list. Process can migrate between the various queues, and it called process scheduling. A common representation of process scheduling is a queuing diagram.
processes
The terms job and process are used almost
interchangeably in this text.
Operating System Concepts
4.3
wency@ 2010
4.1 Process Concept (1)
any instant, although many processes may be ready and waiting.
Operating System Concepts 4.7 wency@ 2010
4.1 Process Concept (4)
--Process Control Block (PCB)
(selected for execution). Once the process is assigned to the CPU and is executing, one of several events could occur:
Accounting information –includes the amount of CPU and
real time used, time limits, account numbers, job or process number, and so on.
I/O status information – includes the list of I/O devices
Operating System Concepts
4.5
wency@ 2010
4.1 Process Concept (3)
--Process State
ate is the current activity of a process. As
executing, a process changes state as follow. new -- The process is being created. running -- Instructions are being executed. waiting -- The process is waiting for some event
1 How to protect memory? 2 What is a system call?
Operating System Concepts
4.1
wency@ 2010
Chapter 4: Processes
Process Concept
Process Scheduling
wency@ 2010
4.1 Process Concept
An operating system executes a variety of
programs — what to call the CPU activities:
Batch system – jobs Time-shared system – user programs or tasks OS’s internal programmed activities All these activities are similar, so call all of them
Operating System Concepts 4.4 wency@ 2010
4.1 Process Concept (2)
-- The Process Main differences between a program and a process
A program itself is not a process and is a passive
Operating System Concepts 4.11 wency@ 2010
Ready Queue And Various I/O Device Queues
Operating System Concepts
4.12
wency@ 2010
Representation of Process Scheduling
entity such as the contents of a file stored on disk. A process is an active entity, with a program counter specifying the next instruction and a set of associated resources. Two processes may be associated with the same program, nevertheless they are considered two separate execution sequences. Processes can run concurrently.
Operations on Processes Cooperating Processes Interprocess Communication Communication in Client-Server Systems*(
了解)
Operating System Concepts
4.2
Operating System Concepts 4.6 wency@ 2010
Diagram of Process State
Certain OS more finely delineate<描绘> process state.
*Only one process can be running on any processor at
OS processes executing system code, and user processes executing user code.
A process is more than program code, also
includes:
Current activity —represented by value of program counter
Each process is
represented in the operating system by a PCB – also called a task control block. Much information associated with a specific process.
condition code information. CPU scheduling information–includes a process priority, pointers to scheduling queues, and any other scheduling pa’rameters. Memory-management information – may include the value of the base and limit registers, the page tables or the segment tables.
Operating System Concepts
4.8
wency@ 2010
4.1 Process Concept (5)
--Process Control Block (PCB)
Main information associated with each process. Process state–may be new, ready, running, waiting, halted etc. Program counter– indicates the address of the next instruction