清华大学操作系统向勇老师的讲义专业知识讲座
合集下载
Linux基础教程(清华课件)
1.2.1 程序员级接口 系统调用是一组由操作系统提供的广义指令。应用 程序通过系统调用来操纵系统内核中特定的函数, 当应用程序需要进行文件访问、网络传输等操作时， 必须通过系统调用来完成。程序员在设计应用程序 时，涉及到系统资源，都必须使用系统调用来实现， 可以说，系统调用是操作系统提供给程序员的惟一 接口。 系统调用可以根据功能划分为不同的类型。熟悉系 统调用是一个优秀程序员必备的条件。
最初的批处理系统中，计算机内存中仍然只有一个 程序在运行，总体系统的效率仍然没有发挥出来。 解决这个问题的措施称为多道技术。多道程序设计 技术使得在内存中有多个程序，保证系统的处理器 总是处于工作状态，极大地提高了系统的利用率。 多道技术开始使用在批处理系统中，称为多道批处 理系统，这样的系统效率高，但是，在脱机批处理 情况下，高效带来的问题是用户对自己作业的控制 程度降低。针对这个问题的方案是分时技术。分时 系统把处理机的运行时间分成时间片，按照时间片 轮流把处理机分配给每一个联机用户。由于每一个 时间片很短，宏观上来看，所有用户同时操作计算 机，各自独立控制自己的作业。
1.3.3 设备管理 除了CPU和内存之外，计算机的其他部件都统称为 外部设备。这些设备在操作系统的控制下协调工作， 共同完成信息的输入、存储和输出任务。 操作系统要对所有的设备进行管理。一方面，让每 一个设备尽可能发挥自己的特长，实现与CPU和内 存的数据交换，提高外部设备的利用率。另一方面， 隐蔽设备操作的具体细节，对用户提供一个统一、 友好的设备使用界面。 和处理机及内存相比，外部设备的速度要慢得多， 而且性能差别大，类型品种多，因此，设备管理是 一项复杂而又重要的工作。
1.2.2 用户级接口 操作系统提供给用户使用的接口是操作命令，用户 可以使用这些操作命令来组织和控制作业的执行或 者管理整个计算机系统。实际上，计算机的操作命 令界面是在系统调用的基础上开发而成的。 操作系统发展的主要方向除了提高系统资源利用率 之外，就是改善用户界面友好性。 图形用户界面是操纵命令界面发展的一个里程碑。 图形用户界面，降低了计算机操作的门槛，千万个 家庭成为计算机普及的对象。 现在流行的操作系统一般都同时提供图形和文本用 户界面。Linux系统就是如此，文本界面是shell接 口，图形界面是XWindow系统。
《操作系统》完整版教案1-6单元全
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
思考
交流互动
记录笔记
问题引入
（1）可变分区存储管理；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师：提问
学生：讨论
知识讲解
知识点5：可变分区存储管理
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
思考
交流互动
记录笔记
课堂
总结
8．存储管理基本功能；
2.连续存储管理方式
教师讲解
多媒体
Hale Waihona Puke 课件演示整理笔记引导创新
课后作业
教学内容
（1）页式存储管理；
重点：
（1）页式存储管理方式；
难点：
（1）页式存储管理方式
课后作业
1.习题一、二
2.习题三8
教学过程设计
存储管理（2）（2学时）
主要步骤
教学内容
教学方法
教学手段
师生活动
问题引入
（1）页式存储管理方式；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师：提问
学生：讨论
知识讲解
知识点1：页式存储管理方式；
课件演示
整理笔记
引导创新
课后作业
1.习题一、二
2.习题三2、3、4
教师讲授
多媒体
布置作业
提出要求
《操作系统》课程教学单元设计2
第7章：进程的并发（2）
授课教师：操作系统课程组
授课班级:
学时：2
教学条件
多媒体教室
教学素材
教材、课件、授课录像等
教学目标设计
知识目标：
（1）理解和掌握进程的同步知识；
启发式
多媒体
课件演示
思考
交流互动
记录笔记
问题引入
（1）可变分区存储管理；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师：提问
学生：讨论
知识讲解
知识点5：可变分区存储管理
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
思考
交流互动
记录笔记
课堂
总结
8．存储管理基本功能；
2.连续存储管理方式
教师讲解
多媒体
Hale Waihona Puke 课件演示整理笔记引导创新
课后作业
教学内容
（1）页式存储管理；
重点：
（1）页式存储管理方式；
难点：
（1）页式存储管理方式
课后作业
1.习题一、二
2.习题三8
教学过程设计
存储管理（2）（2学时）
主要步骤
教学内容
教学方法
教学手段
师生活动
问题引入
（1）页式存储管理方式；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师：提问
学生：讨论
知识讲解
知识点1：页式存储管理方式；
课件演示
整理笔记
引导创新
课后作业
1.习题一、二
2.习题三2、3、4
教师讲授
多媒体
布置作业
提出要求
《操作系统》课程教学单元设计2
第7章：进程的并发（2）
授课教师：操作系统课程组
授课班级:
学时：2
教学条件
多媒体教室
教学素材
教材、课件、授课录像等
教学目标设计
知识目标：
（1）理解和掌握进程的同步知识；
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
– R(i)W(j)=; – W(i)R(j)=; – W(i)W(j)=;
前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化；最 后一条保证写的结果不丢掉。
现在的问题是这个条件不好检查。
4.1.2 进程的定义和描述
1. 进程的定义
一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合 上的一次动态执行过程。
4. 处理机调度器（dispatcher）
处理机调度器是操作系统中的一段代码， 它完成如下功能：
• 把处理机从一个进程切换到另 一个进程； • 防止某进程独占处理机；
5. 进程控制块 (PCB, process control block)
进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
Event 1 Occurs Event 1 Queue Event 2 Occurs Event 2 Queue
Event 1 Wait
Event 2 Wait
五状态进程模型(多队列结构)
1. 状态
• 运行状态(Running)：占用处理机资源；处于此状态的 进程的数目小于等于CPU的数目。
– 在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态）， 通常会自动执行系统的空闲进程（相当于空操作）。
四个进程在并发地运行
3. 进程与程序的区别
• 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码 的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计 算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和 可以复制。 • 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态 变化的过程，程序可长久保存。 • 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、 数据和进程控制块（即进程状态信息）。 • 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程 序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可 包括多个程序。
前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化；最 后一条保证写的结果不丢掉。
现在的问题是这个条件不好检查。
4.1.2 进程的定义和描述
1. 进程的定义
一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合 上的一次动态执行过程。
4. 处理机调度器（dispatcher）
处理机调度器是操作系统中的一段代码， 它完成如下功能：
• 把处理机从一个进程切换到另 一个进程； • 防止某进程独占处理机；
5. 进程控制块 (PCB, process control block)
进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
Event 1 Occurs Event 1 Queue Event 2 Occurs Event 2 Queue
Event 1 Wait
Event 2 Wait
五状态进程模型(多队列结构)
1. 状态
• 运行状态(Running)：占用处理机资源；处于此状态的 进程的数目小于等于CPU的数目。
– 在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态）， 通常会自动执行系统的空闲进程（相当于空操作）。
四个进程在并发地运行
3. 进程与程序的区别
• 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码 的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计 算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和 可以复制。 • 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态 变化的过程，程序可长久保存。 • 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、 数据和进程控制块（即进程状态信息）。 • 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程 序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可 包括多个程序。
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
• 考试：70%
– 基本原理+实践能力
• 先修课要求：
– 计算机组成原理、数据结构
• 上课要求：
– 请关闭您的手机，以免影响上课； – 上课时请不要开小会；
第一章 绪论
1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统的发展历史 1.3 操作系统的特征 1.4 操作系统的功能 1.5 操作系统的结构 1.6 常用的操作系统
多道批处理系统的特点
• 优点：
– 资源利用率高：CPU和内存利用率较高； – 作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；
• 缺点：
– 用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时， 才与用户交互，不利于调试和修改； – 作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增 长；
批处理：交互性差－－提高对CPU利用率； 分时处理：用户与应用程序随时交互，控制程序运行，适于商 业和办公事务处理－－缩短响应时间
返回
1.2.2 手工操作
1946 ~ 50年代（电子管），集中计算（计算中心），计算机 资源昂贵；
• 工作方式
– 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算 机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片；
• 计算机的工作特点
– 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资源 利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计 算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低； 返回
1.1.2 操作系统的作用
• OS是计算机硬件、软件资源的管理者； • OS是用户使用系统硬件、软件的接口； • OS是扩展机/虚拟机；
返回
OS是计算机硬件、软件资源的管理者
• 管理对象包括：CPU、存储器、外部设备、信 息（数据和软件）； • 管理的内容：资源的当前状态（数量和使用 情况）、资源的分配、回收和访问操作，相 应管理策略（包括用户权限）。
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
– Bourne shell 的作者是 Steven Bourne。它是 UNIX 最初使用的shell 并 且在每种 UNIX 上都可以使用。Bourne shell 在 shell 编程方面相当 优秀，但在处理与用户的交互方面作得不如其他几种 shell。 – Bourne shell 最大的缺点在于它处理用户的输入方面。在 Bourne shell 里键入命令会很麻烦，尤其当你键入很多相似的命令时。
5
3. 作业的处理过程
运行
待 等 O I/
进 调 程 度
完成
作业调度 用户 提交 收容 就绪
I/O 完成
阻塞
执行 作业录入 作业调度
6
作业状态
• 提交：用户将程序和数据提交给系统，等待输入。 • 收容：作业全部进入辅助存储设备后，操作系统对 作业进行登记，为每个作业建立一个主要控制块。 • 执行：作业被调度后进入主存，按照其作业步的步 骤，为每个作业步建立的主进程，分配资源，执行。
• C shell(/bin/csh)
– C shell 由 Bill Joy 所写，它更多的考虑了用户界面的友好性。它支 持象命令补齐（command-line completion）等一些 Bourne shell 所不 支持的特性。普遍认为C shell 的编程接口做的不如 Bourne shell, 但 C shell 被很多 C 程序员使用因为 C shell的语法和 C语言的很相似， 这也是C shell名称的由来。 19
• 环境变量也可以作为shell参数，如命令提示符的式样，外部 命令的查找目录路径等。
– 如：PATH=/bin:/usr/bin:/usr/sbin:. – HOME=/home/thisuser
5
3. 作业的处理过程
运行
待 等 O I/
进 调 程 度
完成
作业调度 用户 提交 收容 就绪
I/O 完成
阻塞
执行 作业录入 作业调度
6
作业状态
• 提交：用户将程序和数据提交给系统，等待输入。 • 收容：作业全部进入辅助存储设备后，操作系统对 作业进行登记，为每个作业建立一个主要控制块。 • 执行：作业被调度后进入主存，按照其作业步的步 骤，为每个作业步建立的主进程，分配资源，执行。
• C shell(/bin/csh)
– C shell 由 Bill Joy 所写，它更多的考虑了用户界面的友好性。它支 持象命令补齐（command-line completion）等一些 Bourne shell 所不 支持的特性。普遍认为C shell 的编程接口做的不如 Bourne shell, 但 C shell 被很多 C 程序员使用因为 C shell的语法和 C语言的很相似， 这也是C shell名称的由来。 19
• 环境变量也可以作为shell参数，如命令提示符的式样，外部 命令的查找目录路径等。
– 如：PATH=/bin:/usr/bin:/usr/sbin:. – HOME=/home/thisuser
《操作系统安全》课程教学大纲
《操作系统安全》课程教学大纲课程名称操作系统安全课程编码131530019 课程类型（学院内）跨专业课程适用范围信息安全学分数 3 先修课程操作系统、数据结构学时数48 其中实验学时其中实践学时考核方式考试制定单位数学与信息科学学院执笔者审核者一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务操作系统安全是信息领域重要的核心技术, 在信息安全领域有着非常重要的地位。
《操作系统安全》对培养学生抽象思维能力和信息安全的分析能力有着重要作用；也是信息安全专业高年级学生开设的一门重要课程, 其为全面了解操作系统的安全机制、安全设计、操作系统评测和安全应用提供一些入门方法, 使学生对操作系统安全有一个清晰和完整的认识。
（二）课程教学的目的和要求通过本课程的学习, 学生具有操作系统安全基础知识, 具备对操作系统安全进行分析的基本专业素质和能力。
了解：操作系统安全的有关概念及相关问题, 包括Windows、UNIX等流行操作系统的存在的安全问题, 了解高安全级别操作系统的有关安全机制, 了解操作系统安全评测、安全操作系统的应用和国外在安全操作系统领域的新进展。
理解: 操作系统安全模型、安全体系结构和操作系统安全形式化规范与验证以及安全操作系统设计一般过程。
掌握: 操作系统安全的基本概念、操作系统的安全机制、操作系统设计主要的安全模型和安全体系结构、Unix系统安全策略及安全机制、隐蔽通道分析和处理方法。
（三）课程教学方法与手段教学方法: 本课程采用老师讲授、结合学生自学的方法；教学手段：采用多媒体教学, 教师口授结合电脑演示。
（四）课程与其它课程的联系本课程涉及到信息安全基础、数据结构、计算机网络和操作系统等知识, 因而在开设本课程之前需要为学生开设预备课程: 数据结构、密码学原理、计算机网络和操作系统。
（五）教材与教学参考书教材: 卿斯汉等著, 操作系统安全（第2版）, 清华大学出版社, 2011。
教学参考书:1.卿斯汉等著, 操作系统安全, 清华大学出版社, 2004。
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
– 有关group的例程:initgroups(); getgroups(); setgroups(); getgid(); setgid();
创建新用户组(groupadd):命令"./groupadd test"会对文件"group" 进行修改,以创建一个新的用户组"test". 把一个用户加入一个组(usermod):命令"./usermod -G group user"会对文件"group"进行修改,把用户"user"加入用户组 "group". 在文件管理功能中有相应命令进行资源所有者及其所在用户组 的控制.如命令"chgrp group directory"可修改目录"directory"所 在的用户组为" group".
2. Windows NT
注册库(Registry):系统定义的数据库,供系统 和应用软件存储和检索配置信息.通过 Registry Editor(regedt32.exe)或API编程来访问. 注册库可能由多个文件组成. 内部采用层次结构(类似于目录和文件)
– 对某个key中包含的value和下层key进行枚举: RegEnumValue(), RegEnumKey()
返回
Domain Controller
NT Server or Workstation Domain User
Domain User Global Group
Global Group Local User Local Group
Windows NT的用户帐号
用户权限 本地组 用户组 全局组 用户帐号
创建新用户组(groupadd):命令"./groupadd test"会对文件"group" 进行修改,以创建一个新的用户组"test". 把一个用户加入一个组(usermod):命令"./usermod -G group user"会对文件"group"进行修改,把用户"user"加入用户组 "group". 在文件管理功能中有相应命令进行资源所有者及其所在用户组 的控制.如命令"chgrp group directory"可修改目录"directory"所 在的用户组为" group".
2. Windows NT
注册库(Registry):系统定义的数据库,供系统 和应用软件存储和检索配置信息.通过 Registry Editor(regedt32.exe)或API编程来访问. 注册库可能由多个文件组成. 内部采用层次结构(类似于目录和文件)
– 对某个key中包含的value和下层key进行枚举: RegEnumValue(), RegEnumKey()
返回
Domain Controller
NT Server or Workstation Domain User
Domain User Global Group
Global Group Local User Local Group
Windows NT的用户帐号
用户权限 本地组 用户组 全局组 用户帐号
中山大学《操作系统原理》
中山大学信息科学与技术学院计算机科学系 中山大学信息科学与技术学院计算机科学系课程教学大纲《操作系统原理》课程教学大纲课程名称：操作系统原理类别：专业必修课授课对象：本科生总学时：72学时适用专业：计算机科学与技术/信息安全开课学期：第五学期编写人员：丘静玉审核人员：印鉴编写日期：2006年4月一、教学目的操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，其他所有的系统软件和应用软件都必须依赖于操作系统的支持。
《操作系统原理》是计算机学科各相关专业的重要的必修课程之一，它在计算机知识结构中有着极其重要的地位和作用，可为学生较全面地建立起关于计算机系统的概念。
学生通过学习本课程应该达到以下目标：1.掌握操作系统的基本概念、原理、技术和方法，深入了解操作系统在计算机系统中的地位及作用，以及它与硬件和其它软件之间的关系，进而了解操作系统控制整个计算机系统执行的全过程，具有操作系统的整体概念。
2.能用程序设计语言编写、调试和运行操作系统的主要算法和功能模块。
3.了解一个以上主流操作系统的实现技术，熟练掌握应用。
4.获取知识的同时，掌握学科的基本规律及研究方法，初步培养自我拓展知识和运用知识的能力。
总之，本课程要求学生全面地了解和掌握操作系统的目标、作用和模型，从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程，使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力，鼓励并初步培养学生的研究精神和能力。
二、教材选择1. 教学内容概述《操作系统原理》讲述操作系统的基本概念、原理和方法，其课程内容应包含《中国计算机科学与技术学科课程2002》（简称CCC2002）里列举的知识体系：CS-OS1至8。
从资源管理的角度来说，课程内容主要围绕操作系统的几个基本功能展开：（1） 操作系统概述：介绍操作系统的基本概念、目标、功能、发展历史和类型、操作系统的主要成就以及现代操作系统的特点等。
（2） 处理器管理：在进程概念的基础上讨论进程描述、进程控制、进程同步和互斥、死锁、饿死、线程、处理器调度等问题。
- 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)。
四个进程在并发地运行
本文档所提供的信息仅供参考之用，不ຫໍສະໝຸດ 作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
3. 进程与程序的区别 当之处，请联系本人或网站删除。
• 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码 的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计 算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和 可以复制。
• 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态 变化的过程，程序可长久保存。
• 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、 数据和进程控制块（即进程状态信息）。
• 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程 序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可 包括多个程序。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
4. 处理机调度器（dispatcher）
并发执行的当条之处件，请：联达系本到人或封网站闭删除性。和可再现性
并发执行失去封闭性的原因是共享资源的影响，去掉 这种影响就行了。1966年，由Bernstein给出并发执行 的条件。（这里没有考虑执行速度的影响。）
• 程序 P(i) 针对共享变量的读集和写集 R(i)和W(i) • 条件：任意两个程序P(i)和P(j)，有：
• 顺序执行的特当征之处，请联系本人或网站删除。
– 顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环）
– 封闭性：独占全部资源，计算机的状态只由于该程序的控 制逻辑所决定
– 可再现性：初始条件相同则结果相同。如：可通过空指令 控制时间关系。
• 并发执行的特征
– 间断(异步)性："走走停停"，一个程序可能走到中途停下 来，失去原有的时序关系；
– 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。 如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改， 失去原有的不变特征。
– 失去可再现性：失去封闭性 －>失去可再现性；外界环境 在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
进程当与之处，程请联序系本的人或关网站系删除。类比
有一个计算机科学家，想亲手给女儿做一个生日蛋糕。所以他就 找了一本有关做蛋糕的食谱，买了一些原料，面粉、鸡蛋、糖、 香料等，然后边看边学边做。
食谱 ＝ 程序；科学家 ＝ CPU； 原料 ＝ 数据；做蛋糕 = 进程；
这时小儿子哭着跑进来，说手被蜜蜂蛰了。教授只好把蛋糕先放 在一边。他在食谱上做了个标记，把状态信息记录了起来。然后 又去找了一本医疗手册，查到了相关的内容，按照上面的指令一 步步地执行。当伤口处理完之后，又回到厨房继续做蛋糕。
– R(i)W(j)=; – W(i)R(j)=; – W(i)W(j)=;
前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化；最 后一条保证写的结果不丢掉。
现在的问题是这个条件不好检查。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
4.1.2当之进处，程请联的系本定人或义网站删和除。描述
进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
• 每个进程在OS中的登记表项（可能有总数目限制）， OS据此对进程进行控制和管理（PCB中的内容会动 态改变），不同OS则不同
• 处于核心段，通常不能由应用程序自身的代码来直 接访问，而要通过系统调用，或通过UNIX中的进程 文件系统(/proc)直接访问进程映象(image)。文件或 目录名为进程标识（如：00316），权限为创建者可 读写。
4.1.1 程序的顺序执行和并发执行
• 程序的执行有两种方式：顺序执行和并发执 行。
– 顺序执行是单道批处理系统的执行方式，也用于 简单的单片机系统；
– 现在的操作系统多为并发执行，具有许多新的特 征。引入并发执行的目的是为了提高资源利用率 并适应多任务处理的要求。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
• 独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进 程间通信手段；
• 并发性、异步性："虚拟" • 结构化：代码段、数据段和核心段（在地址空间
中）；程序文件中通常也划分了代码段和数据段， 而核心段通常就是OS核心（由各个进程共享，包括 各进程的PCB）
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
1. 进程的定义
一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合 上的一次动态执行过程。
• 它对应虚拟处理机、虚拟存储器和虚拟外设等 资源的分配和回收；
• 引入多进程，提高了对硬件资源的利用率，但 又带来额外的空间和时间开销，增加了OS 的 复杂性；
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
4.1 进程(PROCESS)
4.1.1 程序的顺序执行和并发执行 4.1.2 进程的定义和描述 4.1.3 进程的状态转换 4.1.4 操作系统代码的执行
返回
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
CPU从一个进程（做蛋糕）切换到 另一个进程（医疗救护）。
2. 进程的特征 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
• 动态性：进程具有动态的地址空间（数量和内容）， 地址空间上包括：
– 代码（指令执行和CPU状态的改变） – 数据（变量的生成和赋值） – 系统控制信息（进程控制块的生成和删除）
处理机调度器是操作系统中的一段代码， 它完成如下功能：
• 把处理机从一个进程切换到另 一个进程；
• 防止某进程独占处理机；
5. 进程控制块 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
(PCB, process control block)
本文档所提供的信息仅供参考之用，不ຫໍສະໝຸດ 作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
3. 进程与程序的区别 当之处，请联系本人或网站删除。
• 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码 的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计 算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和 可以复制。
• 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态 变化的过程，程序可长久保存。
• 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、 数据和进程控制块（即进程状态信息）。
• 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程 序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可 包括多个程序。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
4. 处理机调度器（dispatcher）
并发执行的当条之处件，请：联达系本到人或封网站闭删除性。和可再现性
并发执行失去封闭性的原因是共享资源的影响，去掉 这种影响就行了。1966年，由Bernstein给出并发执行 的条件。（这里没有考虑执行速度的影响。）
• 程序 P(i) 针对共享变量的读集和写集 R(i)和W(i) • 条件：任意两个程序P(i)和P(j)，有：
• 顺序执行的特当征之处，请联系本人或网站删除。
– 顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环）
– 封闭性：独占全部资源，计算机的状态只由于该程序的控 制逻辑所决定
– 可再现性：初始条件相同则结果相同。如：可通过空指令 控制时间关系。
• 并发执行的特征
– 间断(异步)性："走走停停"，一个程序可能走到中途停下 来，失去原有的时序关系；
– 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。 如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改， 失去原有的不变特征。
– 失去可再现性：失去封闭性 －>失去可再现性；外界环境 在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
进程当与之处，程请联序系本的人或关网站系删除。类比
有一个计算机科学家，想亲手给女儿做一个生日蛋糕。所以他就 找了一本有关做蛋糕的食谱，买了一些原料，面粉、鸡蛋、糖、 香料等，然后边看边学边做。
食谱 ＝ 程序；科学家 ＝ CPU； 原料 ＝ 数据；做蛋糕 = 进程；
这时小儿子哭着跑进来，说手被蜜蜂蛰了。教授只好把蛋糕先放 在一边。他在食谱上做了个标记，把状态信息记录了起来。然后 又去找了一本医疗手册，查到了相关的内容，按照上面的指令一 步步地执行。当伤口处理完之后，又回到厨房继续做蛋糕。
– R(i)W(j)=; – W(i)R(j)=; – W(i)W(j)=;
前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化；最 后一条保证写的结果不丢掉。
现在的问题是这个条件不好检查。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
4.1.2当之进处，程请联的系本定人或义网站删和除。描述
进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
• 每个进程在OS中的登记表项（可能有总数目限制）， OS据此对进程进行控制和管理（PCB中的内容会动 态改变），不同OS则不同
• 处于核心段，通常不能由应用程序自身的代码来直 接访问，而要通过系统调用，或通过UNIX中的进程 文件系统(/proc)直接访问进程映象(image)。文件或 目录名为进程标识（如：00316），权限为创建者可 读写。
4.1.1 程序的顺序执行和并发执行
• 程序的执行有两种方式：顺序执行和并发执 行。
– 顺序执行是单道批处理系统的执行方式，也用于 简单的单片机系统；
– 现在的操作系统多为并发执行，具有许多新的特 征。引入并发执行的目的是为了提高资源利用率 并适应多任务处理的要求。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
• 独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进 程间通信手段；
• 并发性、异步性："虚拟" • 结构化：代码段、数据段和核心段（在地址空间
中）；程序文件中通常也划分了代码段和数据段， 而核心段通常就是OS核心（由各个进程共享，包括 各进程的PCB）
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
1. 进程的定义
一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合 上的一次动态执行过程。
• 它对应虚拟处理机、虚拟存储器和虚拟外设等 资源的分配和回收；
• 引入多进程，提高了对硬件资源的利用率，但 又带来额外的空间和时间开销，增加了OS 的 复杂性；
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
4.1 进程(PROCESS)
4.1.1 程序的顺序执行和并发执行 4.1.2 进程的定义和描述 4.1.3 进程的状态转换 4.1.4 操作系统代码的执行
返回
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
CPU从一个进程（做蛋糕）切换到 另一个进程（医疗救护）。
2. 进程的特征 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
• 动态性：进程具有动态的地址空间（数量和内容）， 地址空间上包括：
– 代码（指令执行和CPU状态的改变） – 数据（变量的生成和赋值） – 系统控制信息（进程控制块的生成和删除）
处理机调度器是操作系统中的一段代码， 它完成如下功能：
• 把处理机从一个进程切换到另 一个进程；
• 防止某进程独占处理机；
5. 进程控制块 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
(PCB, process control block)