第二版linux操作系统原理与应用chp3PPT课件

精品课件-Linux操作系统原理与应用(张玲)-第7章

3) 设备控制逻辑设备控制逻辑是I/O端口与设备之间的翻译器，它的主要功能包括： (1) 命令译码：设备控制逻辑负责对控制寄存器中的I/O 命令进行译码，确定具体的设备，产生对设备的一系列控制信号，控制设备的操作。例如，磁盘控制器接收到I/O命令后，先要根据实际磁盘的几何结构对I/O请求进行优化，确定访问位置及顺序；然后进行译码，产生驱动磁头定位和数据读/写的磁盘操作信号，发送给磁盘驱动器。 (2) 状态解释：当设备执行完一个操作后，设备控制逻辑对从设备接收到的状态信号进行解释和编码，存入状态寄存器。
第7章设备管理
4. 独占设备与共享设备按设备的使用方式，设备分为独占设备和共享设备。独占设备是在某一时间段内只能被一个进程所使用的设备。打印机、终端设备等都是独占设备。当一个进程占用打印机输出时，其他要打印的进程只能等待。共享设备是允许多个进程同时使用的设备。磁盘等存储设备都是共享设备，它们允许多个进程同时访问文件，存取文件的数据。
第7章设备管理
4) 中断与DMA控制大部分的设备都工作在中断方式下，它们具有中断控制的逻辑，可以向中断控制器发送中断请求信号并接收中断控制器发回的中断应答信号。启用了DMA方式的控制器还具有DMA控制逻辑，可以向DMA控制器发送DMA请求和接收DMA应答。 5) 设备接口设备接口是控制器与设备之间的接口。一个控制器可以连接多台设备，每个接口连接一台设备。设备接口主要负责针对具体设备的信号发送、数据和状态采集等操作。
第7章设备管理
2. I/O接口出于通用性设计的考虑，计算机硬件结构都提供了一些标准的设备接口，这些接口遵照统一的标准来设计，不同的设备只要遵从同一标准即可通过该接口与系统连接。根据所接驳的设备种类的不同，可以将I/O接口分为两类：一类是可连接各种类型的设备的通用接口，如串口、并口、USB接口等都属于通用I/O接口；另一类是为连接某类设备而设置的专用接口，如IDE和SCSI接口都是块存储设备的专用接口。一个I/O接口可以带多个同类型的设备。例如一个IDE接口可以带两个IDE 磁盘驱动器。

精品课件-Linux操作系统原理与应用(张玲)-第9章

第9章 Shell程序设计
2. 条件执行 “&&”是逻辑与执行符，它将两个或多个命令组合在一个命令行中，指示Shell依次执行这些命令直到某个命令失败为止。“||”是逻辑或执行符，它将两个或多个命令组合在一个命令行中，指示Shell依次执行这些命令直到某个命令成功为止。例9.12 将文件file1复制到file2，如果成功则删除 file1： $ cp file1 file2 && rm file1 例9.13 将文件file1复制到file2，如果失败则显示 file1： $ cp file1 file2 || cat file1
第9章 Shell程序设计 5. 管道 “|”是管道符，它将前一命令的标准输出作为后一命令的标准输入。“| tee”是T型管道符，它将前一命令的标准输出存入一个文件中，并传递给后一命令作为标准输入。例9.9 将一个目录下的文件列表按名逆序排序后浏览： $ ls /dev | sort -r | more 例9.10 将一个文件的内容排序后保存并统计其行数： $ sort mylist | tee sort-list | wc -l
符号 < > 2> &>
2>&1 1>&2
>> 2>> <<
| | tee
表 9-1 常用的输入/输出重定向与管道符
格式
含义
命令 < 文件
标准输入重定向
命令 > 文件
标准输出重定向
命令 2> 文件
标准错误输出重定向
命令 &> 文件
标准输出合并重定向
命令 2>&1 文件

Linux操作系统原理与应用教学课件ppt作者张玲第1-6章第6章

第6章文件管理
2) 文件的逻辑结构文件的逻辑结构是文件系统的直接用户(也就是应用程序)所看到的文件结构。文件的逻辑结构取决于文件系统接口的设计，它决定了文件存取的方式。应用程序按逻辑结构访问文件系统中的文件，并在此基础上构造出各种应用结构呈现给应用程序的用户。也就是说，应用程序负责文件的格式与逻辑结构之间的映射。文件的逻辑结构有记录式文件和流式文件两种，具体介绍见6.1.2小节。
第6章文件管理
3) 文件的物理结构文件的物理结构又称为存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。文件系统负责文件的逻辑结构与物理结构之间的映射。文件的物理结构分为连续文件、链接文件和索引文件3 种，具体介绍见6.1.3小节。操作系统所关心的是文件的逻辑结构与物理结构。逻辑结构是供文件系统的用户使用的，物理结构是文件系统内部使用的。将逻辑结构与物理结构相区分，是为了向用户屏蔽有关文件存储的细节，使用户可以只凭简单的逻辑结构来使用文件。
第6章文件管理
5. 文件的结构文件结构是文件内容的组织方式。从不同层面上看到的文件结构有所不同。图6-1所示是文件在三个不同抽象层次上的结构。
第6章文件管理图6-1 文件的结构
第6章文件管理
第6章文件管理
1) 文件的格式终端用户是通过应用程序来使用文件的，从他们的角度看到的是文件的应用结构，也就是文件的格式。文件的格式由处理文件的应用程序定义和使用，通常以后缀名相区分。如“.doc”文件是由Word程序使用的格式，“.bmp”是图片处理程序使用的格式。根据文件格式的结构类型，文件大致可分为结构化文件 (如列表文件、数据库文件等)、半结构化文件(如Web文档、图片、图像等)和无结构文件(如纯文本文件等)。

2024版全套课件《操作系统原理教程(第二版)

全套课件《操作系统原理教程(第二版)contents •操作系统概述•进程管理•内存管理•文件管理•设备管理•现代操作系统新技术目录01操作系统概述定义操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。

功能提供用户与计算机硬件系统之间的接口；管理系统资源；提供软件的开发与运行环境。

早期操作系统实时操作系统网络操作系统和分布式操作系统个人计算机操作系统分时操作系统批处理操作系统手工操作方式、脱机输入/输出方式。

单道批处理系统、多道批处理系统。

具有交互性、多用户同时使用一台计算机、用户感觉独占计算机。

实时性、高可靠性。

网络资源共享、分布式处理。

单用户多任务、图形用户界面。

个人计算机操作系统分时操作系统按时间片轮转方式，将CPU 分配给多个终端用户。

网络操作系统控制和协调网络中计算机的运行，提供网络通信、资源管理、网络服务、网络管理、互操作等功能。

分布式操作系统统一管理和调度网络中的资源，实现资源的共享和协同工作，为用户提供透明、一致的使用界面。

自动、顺序、成批地处理作业。

批处理操作系统实时操作系统对随机发生的外部事件做出及时响应并对其进行处理。

提供丰富的应用程序接口和图形用户界面，支持多任务处理和多媒体功能。

02进程管理进程的概念与状态进程的定义进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它是程序的执行过程，具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构性等基本特征。

进程的状态进程在其生命周期内会经历多种状态，如创建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态和终止状态等。

这些状态之间会根据特定的条件进行转换。

进程控制块PCBPCB的定义进程控制块PCB是操作系统中用于描述进程状态和特性的数据结构，它是进程存在的唯一标识。

PCB的内容PCB通常包含进程标识符、处理机状态、进程调度信息和进程控制信息等内容。

其中，进程标识符用于唯一标识一个进程；处理机状态记录了进程在执行时的寄存器信息；进程调度信息用于支持操作系统的进程调度功能；进程控制信息则包含了进程的状态、优先级和资源需求等信息。

Linux教程(第2版)第10章PPT教学课件

（2）内存管理机制可分为静态分配和动态分配两种模式（3）常用的嵌入式内存管理方式有定长存储区和可变长存储区两种（4）内存保护可通过硬件提供的MMU（Memory Management Unit）
来实现。
2．I/O管理
嵌入式的I/O系统主要由I/O设备、相关设备驱动程序、I/O子系统组成
2020/12/10
3．文件系统
• CLinux系统多采用Romfs文件系统，它是一种相对简单、占用空间较少的文件系
统。
• Romfs是只读的文件系统，禁止写操作。
4．多进程管理
• CLinux所有的进程管理都通过vfork来实现。 • vfork不复制调用者进程（父进程）地址空间的页面，只是初始化子进程私有的数
据结构与准备足够的分页表。该调用完成后，父子进程事实上共享同一块存储器。
止时间（Deadline）。
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10.3.2 中断和时间管理
1．中断 2．时间管理模块
任务的执行时间、任务的挂起时间、时钟节拍等与时间相关联的数据是控制
。实时系统的关键参数，必须有一个明确的管理方式
3．中断管理功能 4．时间管理功能
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10.3.3 任务间同步、互斥与通信及其实现
6．共享内存 • 实现任务间通信最常用的方法是使用共享数据结构，尤其是当所有任
务都在同一地址空间的条件下。
7．任务间的耦合度 • 在嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度是不一样的。 8．任务优先级反转
• 即高优先级任务需要等待低优先级任务释放资源。
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10.3.4 内存管理和I/O管理
4．任务的构建模型:采用单进程/多线程模型，或简单地称为任务模型

精品课件-Linux操作系统原理与应用(张玲)-第6章

第6章文件管理
2. 磁盘空间的逻辑结构由于磁盘是高速设备，一次读/写操作可以同时访问多个相邻的扇区(通常是在同一柱面上)。因此，文件系统在读/写磁盘时不是以扇区为单位，而是以块为单位的。块(block)由若干个相邻的扇区组成，它是对存储空间的逻辑划分。块的大小依赖于文件系统的设置和磁盘容量，但必须是扇区大小的2 的整数倍，并且要小于内存页帧的大小。通常块的大小是 512 B、1 KB或4 KB。在文件系统看来，磁盘的存储空间是由许多在逻辑上连续的块组成的，它们从0到n编号，如图6-4所示。文件系统以块为单位保存文件数据，也以块为单位传输数据。所以称这类存储设备为块设备。访问文件时，只要指定块号即可，不必关心它对应的扇区的位置，磁盘驱动程序会进行逻辑块到物理块
第6章文件管理 6.1.3 文件的物理结构与存储方式
文件的物理结构是文件在外存中的组织和存放形式，是文件系统底层所使用的文件结构。文件的物理结构与存储介质的物理特性有关。在介绍文件的物理结构之前有必要了解一些存储设备的知识和存储空间的结构。
文件的存储设备包括磁带、磁盘、闪存、光盘等，典型的存储设备是磁盘。下面简单介绍磁盘的物理结构及磁盘空间的逻辑结构。
第6章文件管理
2. 文件的操作对文件的操作主要有建立/删除、打开/关闭、读/写、修改属性等。建立文件时用户要为文件指定一个文件名，文件系统以文件名为标识建立文件的FCB，并为文件分配存储空间等资源。删除文件的操作与此相反，用户指定要删除的文件名，文件系统删除该文件的FCB，并释放其占用的存储空间等资源。对文件的读/写操作都要经过文件的FCB来进行。由于FCB 存放在外存空间中，如果每次读/写文件都要访问外存FCB的话，存取速度将很低。因此在对文件进行任何读/写操作前，需要先打开文件。打开文件就是在内存中生成文件的FCB，并返回一个标识其内存FCB的文件标识符，随后的读/写操作将通过此文件标识符进行。所有读/写完成后应关闭文件。关闭文件操作将内存FCB的内容写回外存FCB，回收文件描述符，

操作原理第二版PPT第3章

{
if(s)
return 1;
else
{
s=1;
return 0;
}
}
3.2 进程互斥方法
3. 交换指令（Swap）：要为每个临界资源设置一个整型的全局变量s；若s的值为0则表示没有进程在临界区，若s的值为1则表示有进程在临界区（即访问临界资源）。此外，还要为每个进程设置一个整型局部变量key。只有当s的值为0并且key的值为1时，本进程才能进入临界区。进入临界区后，s的值为1且key的值为0；退出临界区时，应将s的值置为0。程序结构如下：
进程P1： ① register1=s; ② register1=register1+1; ③ s=register1;
进程P2： ④ register2=s; ⑤ register2=register2-1; ⑥ s=register2;
假设s的当前值是1，（1）先执行语句 ①、②、③，再执行语句 ④、⑤、⑥，则s＝１；（2）先执行语句 ④、⑤、⑥，再执行语句 ①、②、③，则s＝１；（3）执行语句的次序为 ①处：进程互斥实际上是进程同步的一种特殊情况，即逐次使用互斥资源，这也是对进程使用资源次序的一种协调。因此，可以将进程互斥和进程同步统称为进程同步。
区别是：进程互斥是进程之间共享互斥资源的使用权，这种竞争没有确定的必然联系，哪个进程竞争到互斥资源的使用权，则该资源就归哪个进程使用，直到它不再需要使用时才放弃该资源的使用权。在当前运行进程执行过程中需要进行同步时，即使没有其他进程在使用互斥资源，在没有得到协调工作的其他合作进程发来的同步消息之前，当前运行进程也不能去使用该资源。
V(S): S=S+1;
3.3 信号量机制

精品课件-计算机操作系统原理-Linux-第3章

第３章作业管理及用户接口图3.1 系统调理机的状态及特权指令操作系统是计算机系统中最重要的系统软件，为了能正确地进行控制与管理，其本身是不能被破坏的。因此，系统必须建立一个保护环境，而采取的办法是区别处理机的工作状态。因为在系统中有两类程序在运行，一类是操作系统的程序，一类是用户程序。这两类程序的任务是不同的，前者是管理与控制者，它负责管理和分配系统资源，为用户提供服务。而用户程序运行时，所需资源必须向操作系统提出申请，自己不能随意使用系统资源。为此将处理机执行时的工作状态分为管态和目态。处理机在这两种不同的工作状态下使用硬件的权限是不同的。
务，用户程序借助于系统调用命令来向操作系统提出各种资源要求和服务请求。用户在程序中调用操作系统提供的一些子功能。这些子功能分别由一个或多个子程序来完成。因此，系统调用就是通过系统调用命令，中断现行程序而转去执行操作系统提供的相应的子程序，以完成特定的系统功能。完成后，控制又返回到发出系统调用命令之后的一条指令，被中断的程序将继续执行。
第３章作业管理及用户接口
*管态：处理机在执行操作系统的程序代码时所处的状态。在管态下，处理机可以执行特权指令。特权指令是只能由操作系统使用的机器指令，它们通常是与控制和管理系统资源有关的指令，如启动通道或外设工作的指令等。此外，在管态下程序可以访问内存的任何区域。
*目态：处理机在执行用户程序和其他系统应用程序时所处的状态。处理机运行在目态时不能执行特权指令，也不能访问用户作业存储区域以外的内存单元，否则将会引起中断。
第３章作业管理及用户接口
处理机工作状态的转换是由一条特殊的指令引起的，它称为访管指令。访管指令是一条机器硬指令，执行访管指令时，系统将产生访管中断，程序控制转入执行操作系统的程序代码，处理机就相应地由目态变成管态。操作系统的有关程序代码执行完毕后，通过中断返回，程序控制转回到用户程序，处理机也由管态转换成目态。