操作系统课件第六章3
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操作系统慕课版第六章
操作系统慕课版第六章首先，第六章介绍了进程的概念和特征。
进程是程序在执行过程中的实体，它包括了程序的代码、数据和执行状态等信息。
进程具有独立性、动态性和并发性等特征。
独立性指的是每个进程都拥有独立的地址空间，不会相互干扰；动态性指的是进程的创建、执行和终止都是动态的过程；并发性指的是多个进程可以同时执行，通过时间片轮转等调度算法进行切换。
其次，第六章介绍了进程的状态和状态转换。
进程可以处于就绪、执行和阻塞三种状态之一。
就绪状态表示进程已经具备执行的条件，等待系统调度执行；执行状态表示进程正在执行指令；阻塞状态表示进程由于等待某些事件而暂时无法执行。
进程在不同状态之间的转换是由操作系统进行调度和管理的。
第三，第六章介绍了进程的创建和终止。
进程的创建是通过fork()系统调用来实现的，它会创建一个与父进程相同的子进程，但是子进程有自己独立的地址空间。
进程的终止可以通过exit()系统调用来实现，它会释放进程所占用的资源，并通知父进程。
此外，第六章还介绍了进程的执行顺序和进程控制块等相关内容。
第四，第六章介绍了进程调度的算法和策略。
进程调度是操作系统中非常重要的一项功能，它决定了进程的执行顺序和分配时间片的方式。
常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、最高优先级调度（HPF）、时间片轮转调度（RR）等。
不同的调度算法有不同的优缺点，可以根据实际情况选择合适的调度策略。
第五，第六章还介绍了进程同步和互斥的概念。
在多进程环境中，进程之间可能会共享资源，为了避免竞争条件和死锁等问题，需要进行进程同步和互斥的操作。
常见的同步和互斥机制有信号量、互斥锁、条件变量等。
这些机制可以保证进程之间的有序执行和资源的合理分配。
总结起来，第六章主要介绍了进程管理的相关内容，包括进程的概念和特征、进程的状态和状态转换、进程的创建和终止、进程调度的算法和策略，以及进程同步和互斥的概念。
通过学习这些内容，我们可以更好地理解和掌握操作系统中的进程管理机制，提高系统的性能和资源利用率。
操作系统第6章 进程互斥与同步
Co-begin void Producer_i( ) (i=1,2…k) { item next_p; while(1){ produce an item in next_p P(empty); P(s); add next_p to buffer V(s); V(full); } } void consumer_j( ) (j=1,2…m) { item next_c; while(1){ P(full); P(s); remove an item from buffer to next_c V(s); V(empty); consume the item in next_c}} Co-end
• 进入临界段之前要申请，获得批准方可进入； • 退出临界段之后要声明，以便其他进程进入。
用程序描述： While(1){ entry_section; critical_section; exit_section; remainder_section; }
解决临界段问题的软件算法必须遵循：
准则1:不能虚设硬件指令或假设处理机数目。 准则2:不能假设n个进程的相对速度。 准则3:当一个进程未处于其临界段时，不应阻止 其他进程进入临界段。 准则4:当若干进程欲进入临界段时，应在有限时 间内选出一个进程进入其临界段。 用准则3，4不难推出下面原则 协调各进程入临界段的调度原则： • 当无进程处于临界段时，允许一个进程立即进入临界段。
3.实现临界段的硬件方法
利用处理机提供的特殊指令实现临界区加锁。 常见硬件指令有: ⑴ “Test_and_Set”指令 该指令功能描述为： int *target ( 限定为0,1） int Test_and_Set (int *target) { int temp; temp = *target ； *target = 1; return temp; }
WINDOWS操作系统课件
WINDOWS操作系统课件WINDOWS操作系统课件第一章：介绍1.1 操作系统简介1.2 WINDOWS操作系统的历史1.3 WINDOWS操作系统的发展第二章：安装和配置WINDOWS操作系统2.1 硬件要求2.2 安装WINDOWS操作系统2.3 配置WINDOWS设置2.4 更新和升级WINDOWS操作系统第三章：WINDOWS桌面3.1 桌面界面介绍3.2 任务栏和开始菜单3.3 桌面图标的管理3.4 窗口的移动和调整大小第四章：文件和文件夹的管理4.1 文件和文件夹的基本概念4.2 创建、复制和删除文件和文件夹4.3 文件和文件夹的重命名4.4 文件和文件夹的属性管理第五章：应用程序的使用5.1 常用应用程序介绍5.2 管理应用程序5.3 安装和卸载应用程序5.4 应用程序的设置和配置第六章：系统设置和管理6.1 控制面板的使用6.2 用户账户和权限管理6.3 系统维护和优化6.4 安全设置和防管理第七章：网络和互联网7.1 网络的基本概念和配置7.2 网络连接和共享7.3 浏览器的使用和配置7.4 互联网的安全和隐私设置第八章：故障排除和系统恢复8.1 错误消息和故障排除8.2 系统恢复和备份8.3 系统恢复选项的使用8.4 恢复和重装WINDOWS操作系统附件：1、附件1：WINDOWS操作系统的安装教程视频2、附件2：常用WINDOWS软件推荐列表3、附件3：常见问题解答集锦文档法律名词及注释：1、版权法：保护作品的知识产权，规定了著作权人的权利和义务。
2、用户许可协议（EULA）：指使用软件的用户与软件开发商之间的法律协议。
3、数字版权管理（DRM）：一种技术保护措施，防止非法复制和使用数字内容。
第六章 Windows操作系统
第六章 Windows操作系统
(3) 右键操作。右键也称菜单键。单击可打开该对象所对应的快捷菜单。 (4) 滚轮。可用于在支持窗口滑块滚动的应用程序中实现滚动查看窗口中内容的功能。滚轮并非鼠标 的标准配置部件。 3．鼠标的设置 根据个人习惯不同，用户可打开“控制面板”→“鼠标”，在“鼠标 属性”对话框中根据需要设置 鼠标。 6.2.3 键盘 键盘是最早使用的输入设备之一，现在也仍然是输入文本和数字的标准输入设备。键盘样式多种多 样，但基本操作键的布局和功能基本相同。 6.2.4 桌面 桌面是系统的屏幕工作区，也是系统与用户交互的平台。桌面一般包括桌面图标、桌面背景、开始 按钮与任务栏。
第六章 Windows操作系统
外存除了硬盘之外，还有软盘、光盘、U盘等，这些连入计算机也有对应的盘符。通常，软盘驱动器 的盘符为A或者B，其它驱动器的盘符紧跟硬盘分区的盘符。
硬盘在出厂时已经进行了低级格式化，即在空白硬盘上划分柱面与磁道，再将磁道划分为若干扇区。 这里所说的硬盘格式化是高级格式化，即清除硬盘数据，初始化分区并创建文件系统。硬盘上不同的分 区相互独立，经过格式化后可以各自支持独立的与其它分区不同的文件系统。
第六章 Windows操作系统
6.2.5 窗口 窗口是Windows最基本的用户界面。通 常，启动一个应用程序就会打开它的窗口， 而关闭应用程序的窗口也就关闭了应用程序。 Windows 7中每个窗口负责显示和处理一类 信息。用户可随意在不同窗口间切换，但只 会有一个当前工作窗口。 1．窗口的基本组成 如图6-3所示，窗口由控制按钮、地址栏、 搜索栏、菜单栏、工具栏、资源管理器、滚 动条、工作区、状态栏、边框等组成。
第六章 Windows操作系统
(1) 控制按钮。窗口左上角的控制按钮可以打开控制菜单，右上角的控制按钮可以最小化、最大化/ 还原和关闭窗口。
操作系统：06第六章 存储管理
6.2.2.1 静态等长分区的分配(Cont.)
(3) 空闲页面链 :
head
占用
占用
占用
分配/去配: 调整链表。 特 点: 节省空间。
(不适合外存管理)
空闲页面链结构
6.2.2.2 动态异长分区的分配
常用于界地址存储管理和段式存储管理。
空闲区首址 空闲区长度
......
……
address
size
(4) 最坏适应算法(Worst Fit) :
空闲区首址 空闲区长度
1024
256
128
64
256
32
0
……
……
空闲区表
空闲区表: 空闲区长度递减排列。 申请: 取最大可满足区域。 优点: 防止形成碎片。 缺点: 分割大空闲区。
例: UNIX存储分配－First Fit
(见13章p384-13.4.2 )
存储分配/去配 记录内/外存资源的使用情况: 分配表、空闲表 ; 分配/去配对象 内存、外存(相同方法) ; 分配/去配时刻 进程创建、撤销、交换、 长度变化(栈溢出, execl)
6.1.2 存储共享
存储共享 多个进程共用内存的相同区域 ; (物理空间有相交的部分)
目 的：(1) 节省内存；(2) 相互通信 ; 内 容：(1) 代码共享；(2) 数据共享。
64
空闲区表: 首址递增排列； 申请: 取第一个可满足区域 ;
256
32
优点: 尽量使用低地址空间,
1024
256
高区保持大空闲区域。
0
……
……
空闲区表
缺点: 可能分割大空闲区。
如申请32将分割第一个区域。
计算机操作系统第六章 文件管理
第六章 文件管理
• 在现代计算机系统中，有大量的程序和数据， 需要长期保存，把它们以文件的形式存放在外存 中、需要时可随时将它们调入内存。 •如果由用户直接管理外存上的文件是不能胜任。 •操作系统实现文件管理功能，把对文件的存取、 共享和保护等手段提供给用户，有效地提高系统 资源的利用率。
6．1 文件和文件系统概述
利用“关闭”（close）系统调用来关闭此文 件，OS将会把该文件从打开文件表中的表 目上删除掉。 3．其它文件操作：对文件属性的操作，改变 文件名、改变文件的拥有者，查询文件的 状态等。
6．2 文件逻辑结构
• 文件结构是指文件的组织形式（逻辑和物理
结构）。
• 文件是由一系列的记录组成的。 • 对于任何一个文件，都存在着以下两种形式 的结构： 1、 文件的逻辑结构 从用户观点出发所观察到的文件组织形式 。 它独立于物理特性，又称为文件组织。 2 文件的物理结构 指文件在外存上的存储组织形式 。
对文件的逻辑机构提出：
• 1、提高检索效率 • 2、便于修改。在文件中增加、删除、和修 改一个或多个记录。 • 3、降低文件存储费用。减少文件占用的内 存空间，不要求大片的连续存储空间。
一、文件逻辑结构的类型
文件的逻辑结构可分为两大类： （一）有结构文件：是指由一个以上的记录构 成的文件，故又把它称为记录式文件； •记录的长度可分为定长和不定长两类 。 • 可采用多种方式组织记录，形成不同的文件：
• （二）对对象操纵和管理的软件集合 • 就是文件系统的功能：文件存储空间的管 理、文件目录的管理、地址映射、文件的 读写、文件的共享与保护。 包括：
• 1、I/O控制层 • 2、基本文件系统 • 3、基本I/O管理程序 • 4、逻辑文件系统 （三）文件系统的接口 • 1、命令接口 • 2、程序接口
• 在现代计算机系统中，有大量的程序和数据， 需要长期保存，把它们以文件的形式存放在外存 中、需要时可随时将它们调入内存。 •如果由用户直接管理外存上的文件是不能胜任。 •操作系统实现文件管理功能，把对文件的存取、 共享和保护等手段提供给用户，有效地提高系统 资源的利用率。
6．1 文件和文件系统概述
利用“关闭”（close）系统调用来关闭此文 件，OS将会把该文件从打开文件表中的表 目上删除掉。 3．其它文件操作：对文件属性的操作，改变 文件名、改变文件的拥有者，查询文件的 状态等。
6．2 文件逻辑结构
• 文件结构是指文件的组织形式（逻辑和物理
结构）。
• 文件是由一系列的记录组成的。 • 对于任何一个文件，都存在着以下两种形式 的结构： 1、 文件的逻辑结构 从用户观点出发所观察到的文件组织形式 。 它独立于物理特性，又称为文件组织。 2 文件的物理结构 指文件在外存上的存储组织形式 。
对文件的逻辑机构提出：
• 1、提高检索效率 • 2、便于修改。在文件中增加、删除、和修 改一个或多个记录。 • 3、降低文件存储费用。减少文件占用的内 存空间，不要求大片的连续存储空间。
一、文件逻辑结构的类型
文件的逻辑结构可分为两大类： （一）有结构文件：是指由一个以上的记录构 成的文件，故又把它称为记录式文件； •记录的长度可分为定长和不定长两类 。 • 可采用多种方式组织记录，形成不同的文件：
• （二）对对象操纵和管理的软件集合 • 就是文件系统的功能：文件存储空间的管 理、文件目录的管理、地址映射、文件的 读写、文件的共享与保护。 包括：
• 1、I/O控制层 • 2、基本文件系统 • 3、基本I/O管理程序 • 4、逻辑文件系统 （三）文件系统的接口 • 1、命令接口 • 2、程序接口
计算机操作系统第三版第六章详解
| |
和管理的软
件集合
基本 I/O 管理程序（文件组织模块）
青
基本文件系统（物理 I/O 层）
岛
理 工 大 学 文件、目录、磁盘
(带)存储空间
I/O 控制层（设备驱动程序） 对象及其属性说明
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操
6.1.3 文件操作
作
系
1.最基本的文件操作
统 |
★创建文件
工
读写文件
大
学
第六章 文件管理
6.1 文件和文件系统 计对文件存储空间的管理、对文件
算目录的管理、用于将文件的逻辑
机操地文址件转的换读6为和.物 写1.理的2 地管文址理件的以类机及型制对、文和对件文件系统模型
作的共享2.与文保件护系统模型
命令接口、程序接口
系
文件系统接口
统
|
对对象操纵
逻辑文件系统
|
★删除文件
|
★读文件
青
岛
★写文件
理
★截断文件
工
大
★设置文件的读/写位置
学
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.3 文件操作
作
系 2.文件的“打开”和“关闭”操作
统 |
步骤：
|
① 检索文件目录找到指定文件的属性及其在
|
外存上的位置；
青
② 对文件实施相应的操作。
岛
理 3.其它文件操作
岛 理 工 大
其目件用的，户是即选物择理一文逻结种件辑构良。好的、设备物结利理构用率高系的统物理 文件结构。系统按此结构和外部设备交换信息。
第6章操作系统安全技术
传递性: 传递性: 若a≤b且b≤c,则a≤c 且 , 非对称性: 非对称性 若a≤b且b≤a,则a=b 且 , 代表实体, 代表主体, 代表敏 若引入符号 O 代表实体,S 代表主体,≤代表敏 感实体与主体的关系,我们有: 感实体与主体的关系,我们有 O≤S 当且仅当 密级 密级 并且 隔离组 隔 密级O≤密级 密级S 隔离组O≤隔 离组S 离组 关系≤限制了敏感性及主体能够存取的信息内容 限制了敏感性及主体能够存取的信息内容, 关系 限制了敏感性及主体能够存取的信息内容, 只有当主体的许可证级别至少与该信息的级别一样 高,且主体必须知道信息分类的所有隔离组时才能 够存取. 够存取.
单层模型模型有一定的局限性, 单层模型模型有一定的局限性 , 在现代操作系统 的设计中,使用了多级安全模型, 的设计中 , 使用了多级安全模型 , 信息流模型在其 中得到了深入的应用.如著名的Bell-LaPadula模型 中得到了深入的应用 . 如著名的 模型 模型. 和Biba模型. 模型
2. 多层网格模型
6.2 操作系统的 安全设计
开发一个安全的操作可分为如下四个阶段: 开发一个安全的操作可分为如下四个阶段:建立安 全模型,进行系统设计,可信度检查和系统实现. 全模型,进行系统设计,可信度检查和系统实现. 实现安全操作系统设计的方法有两种:一种是专门 实现安全操作系统设计的方法有两种: 针对安全性面设计的操作系统; 针对安全性面设计的操作系统 ;另一种是将安全特性 加入到期目前的操作系统中. 加入到期目前的操作系统中.
(3)加拿大的评价标准(CTCPEC) )加拿大的评价标准( ) 加拿大的评价标准(CTCPEC)的适用范围:政府部 门.该标准与ITSCE相似,将安全分为两个部分:功能 性需求和保证性需求 (4)美国联邦准则(FC) )美国联邦准则( ) 美国联邦准则(FC)是对TCSEC的升级,在该标准中引 入了"保护轮廓"(PP)的概念,其每个保护轮廓包括: 功能,开发保证和评价. (5)国际通用准则(CC) )国际通用准则( ) 国际通用准则(CC)是国际标准化组织对现行多种安全 标准统一的结果,是目前最全面的安全主价标准.CC的 第一版是在1966年6月发布的,第二版是在1999年6月发 布的,1999年10月发布了CC V2.1版,并成为ISO标准. 该标准的主要思想和框架结构取自ITSEC和FC,并允分 突出"保护轮廓"的相思.CC将评估过程分为:功能和 保证;评估等级分为:EAL1~EAL7
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外存分配方式
连续分配 链接分配 索引分配
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连续分配
连续分配(Continuous Allocation)要求为每 一个文件分配一组相邻接的盘块。一组盘块定 义了磁盘上的一段线性地址 在采用连续分配方式时，可把逻辑文件中的记 录顺序地存储到邻接的各物理盘块中，这样所 形成的文件结构称为顺序文件结构，此时的物 理文件称为顺序文件
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第六章 文件管理
文件和文件系统 文件的逻辑结构
外存分配方式
目录管理 文件存储空间的管理 文件共享与文件保护 数据一致性控制
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6.3 外存分配方式
对于任何一个文件，都存在着以下两种形式的结构： (1) 文件的逻辑结构(File Logical Structure)。
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链接分配
显式链接 为了克服链接文件的存取效率太低的问题，人 们提出文件映照的技术，即把链接文件中的链 接字集中在一结构中，这样既保持了链接文件 的优点，也克服了其缺点，DOS、WINDOWS 系统就采用了这样结构 文件分配表（File Allocation Table, FAT）
容量大，断电后仍可保存信息，速度较慢，
成本较低 两部分组成：驱动部分+存储介质 种类很多 外存空间组织与地址与存取方式非常复杂 I/O过程方式非常复杂
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文件的物理结构
用户对外存的要求
使用：读写外存数据 要求：方便、效率、安全
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索引分配
文件目录
文件名 Jeep
0 4 8 1 5 9 2 6 10 14 18 22 26 30 3 7 11 15 19 23 27 31
索引表地址 19
9 16 1 10 25 -1 -1 -1
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12 13 16 17 20 21 24 25 28 29
链接分配
主要优缺点 优点 消除了外部碎片，提高外存利用率 文件动态增长时，可动态地为它分配盘块 文件的增删改方便，不需事先知道文件长 缺点 存取速度慢 只适于顺序存取，不适于随机存取 可靠性差，若某一块指针出错，则链断开 更多的寻道次数和寻道时间 链接指针占用一定的空间
级索引)的地址放在另一个索引表（一级索 引) 中
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索引分配
第二级索引
多级索引分配
主索引
360 740
360 105 106 254
磁盘空间
0 1 2 ¡ 105 106 ¡ -
740 356 357 ¡ 1125 ¡ ¡ 1125 985 ¡ -
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外存分配方式
连续分配 链接分配 索引分配
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索引分配
一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，另 一种形式的非连续文件，文件数据存放的存储介 质上的物理块号与文件的逻辑块号一一对应，系 统为这样对应关系建立一个专用数据结构--索引 表 索引表：一个文件所有记录的关键字和其它地址 的对照表 一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目 指向文件的第i块
在读写外存时不涉及硬件细节，使用逻辑地址 和逻辑操作 存取速度尽可能快，容量大且空间利用率高 外存上存放的信息安全可靠，防止来自硬件的 故障和他人的侵权 方便地共享，动态扩缩，携带拆卸，了解存储 情况和使用情况 以尽可能小的代价完成上述要求
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¡ ¡ single indirect double indirect triple indirect
data
data
¡ -
data
data data
¡ ¡ -
索引块
254
356 357 ¡ 985 ¡ -
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索引分配
若每个盘块大小为1KB，每个盘块号占4B，则一 级索引块中可存放256个盘块号，即对应256个 二级索引块 每个二级索引块可对应256个物理磁盘块，采用 这种索引方式时每个文件大小不能超过 256*256*1KB=64MB 若每个盘块大小为4K，则最大文件大小为 1K*1K*4K=4GB
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索引分配
单级索引分配
链接分配存在的问题
不能支持高效的直接存取，要对一个较大的文 件进行直接存取，须首先在FAT中顺序地查找 许多盘块号。 FAT需占用较大的内存空间 索引分配 为每个文件分配一个索引块，把分配给该文件 的所有盘块号都记录在该索引块中 在建立一个文件时，便为之建立的目录项中填 上指向该索引块的指针 支持直接访问 对于大文件而言，该方式优于链式分配方式
控制区
FAT1文件分配表
FAT2
2
2
1－2
3－4
FDT文件目录表
文件区 文件内容
7
余下部分
5－11
≥ 12
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DOS磁盘访问操作流程 磁盘参数表
文件名
磁盘目录表
FDT 磁盘基数表 扇区物理 操作
文件位置分配
表FAT
磁盘扇区 定位
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Operating Syst的链接式分配
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链接分配
隐式链接 每个物理块的最末一个字(或第一个字)作为链 接字，它指出后继块的物理地址。链首指针存 放在该文件目录中。文件的结尾块的指针为 “∧” 优点 离散存储，空间利用率高 顺序存取效率高 缺点 随机存取效率太低，若要访问第i个物理块， 必须读出前i-1个
(2) 文件的物理结构， 又称为文件的存储结构， 是指文件 在外存上的存储组织形式。
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外存分配方式
如何才能有效地利用外存空间? 如何提高对文件的访问速度?
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文件的物理结构
外存的特点
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链接分配
实例
对于1.2M磁盘，每个物理块大小为1KB，
则共有1.2K个FAT表项，若每个表项占12 位（1.5B），则共需1.8KB的空间来保存 FAT。
显式链接分配
优点
便于快速查找 缺点 FAT很大，需较大的内存空间
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链接分配
文件分配表（File Allocation Table, FAT） 磁盘格式化后建立，从磁盘的第二个开始， 有两个相同的FAT 用于记录外存分配状况，每个盘块（或簇） 占一项，放在内存中，整个系统一张FAT 表的序号为物理盘块号或簇号，从0至N-1 分配给一个文件的所有物理块都在该表中标 出，文件的第一个盘块号记入文件的FCB中
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6.1.2 文件类型和文件系统模型
1. 文件类型 5、按文件的物理结构分类
（1）顺序文件。它是指把逻辑文件中的记录顺序地存储到 连续的物理盘块中。
（2）链接文件。它是指文件中的各个记录可以存放在不相 邻接的各个物理盘块中，通过物理块中的链接指针，将它 们连接成一个链表。 （3）索引文件。它是指文件中的各个记录可存储在不相邻 接的各个物理块中。
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链接分配
隐式链接
文件名
0 4 8 12 1 10 2 5 6 3 7
文件目录 始址 9 末址 25
jeep
9 16 10 25 11 13 14 18 22 15 19 23 27
16 1 17 20 24 21
25 -1 26
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混合索引分配
mode owners (2) time stamps (3) size block count i.addr (0) i.addr (1) direct blocks
直接地址
data data data data
物理盘块
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外存分配方式
连续分配 链接分配 索引分配
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链接分配
链接分配（Chained Allocation） 可通过在每个盘块上的链接指针，将同属于一 个文件的多个离散的盘块链接成一个链表，把 这样形成的物理文件称为链接文件 这种文件结构不要求连续存放 对于记录式文件一块中可包含一个逻辑记录或多 个逻辑记录，也可以若干物理块包含一个逻辑记 录 链接方式 隐式链接 显式链接