操作系统教程
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操作系统作为计算机系统的
资源管理者(2)
例2,若内存中能装入两道程序并 同时启动运行,不但可充分利用内 存资源,当一道程序等待I/O完成 时,可让另一道程序占有CPU运行, 使得I/O设备和CPU同时保持忙碌, 这类高效的工作方式,需要解决许 多技术问题,这只有靠操作系统来 做。
操作系统作为计算机系统的
• 内存中同时有多个用户程序,或内存中同 时有操作系统程序和用户程序被启动交替、 穿插地执行,都是并发性的例子。
第一个特性--并发性(2)
并发性使系统变得复杂化
• 如何从一个活动切换到另一个活动?
• 怎样将各个活动隔离开来,使之互不干 扰,免遭对方破坏?怎样让多个活动协 作完成任务?
• 怎样协调多个活动对资源的竞争?如何 保证每个活动的资源不被其它进程侵犯?
操作系统教程
(第三版)
高等教育出版社出版 2003年6月
Ch1 操作系统概论
1.1操作系统概观 1.2操作系统的形成和发展 1.3操作系统提供的服务和用户接口 1.4操作系统的结构 1.5流行操作系统简介
1.1操作系统概观
1.1.1 操作系统的定义和目标 1.1.2 操作系统的作用和功能 1.1.3 操作系统的主要特性
系统接口;资源的调度和分配,信息的存取和保 护,并发活动的协调和控制等许多工作
• 系统程序层:提供扩展指令集;提供种类繁 多的实用程序
• 应用层:解决用户不同的应用问题
操作系统和硬件组成了一个运行平台,其 他软件都运行在这个平台上。
1.1.2操作系统的作用与功能
操作系统的作用
➢ OS作为用户与计算机硬件之间的接口
也有人将操作系统定义为:是 能使诸用户有效、方便地共享 一套计算机系统资源的一种系 统软件。
操作系统作为计算机系统的 资源管理者(5)
操作系统的重要任务之一(1)
对资源进行抽象研究,找出各种资 源共性和个性,有序地管理计算机 中的硬件、软件资源,跟踪资源使 用情况,监视资源的状态,满足用 户对资源的需求,协调各程序对资 源的使用冲突;
文件管理
文件管理要完成以下任务:
• 提供文件逻辑组织方法
• 提供文件物理组织方法 • 提供文件的存取方法 • 提供文件的使用方法 • 实现文件的目录管理 • 实现文件的存取控制 • 实现文件的存储空间管理
网络与通信管理
联网操作系统应具有以下管理功能: • 网上资源管理功能 • 数据通信管理功能 • 网络管理功能 ,包括: 故障管理、
➢ 改造硬件设施,使之更易使用; ➢ 提供系统调用,扩展机器功能; ➢ 组织工作流程 ,提供运行环境
➢ OS作为虚拟计算机:在计算机裸机上加上一层又 一层软件来组成整个计算机系统
➢ OS作为计算机系统的资源管理者:硬件资源和信 息资源
操作系统作为计算机系统的 资源管理者(1)
例1,用户想把一批信息存储到某个 设备上,必须先弄清楚该设备的存储 格式、读写命令和各种情况下的中断 处理步骤。而让用户了解设备的物理 细节将会十分困难,甚至束手无策。 这些工作只能让操作系统代劳。
1.1.1操作系统的定义和目标
• 操作系统是管理系统资源、控制程序 执行,改善人机界面,提供各种服务, 合理组织计算机工作流程和为用户有 效使用计算机提供良好运行环境的一 种系统软件。
• 它可被看作是用户和计算机硬件之间 的一种接口,是现代计算机系统不可 分割的重要组成部分。
操作系统的主要目标
• 方便用户使用 • 扩大机器功能 • 管理系统资源 • 提高系统效率 • 构筑开放环境
• 多个活动共享文件数据时,如何保证数 据的一致性?
第一个特性--并发性(3)
操作系统中很早就引入重要概 念--进程,进程能清晰刻划操 作系统中的并发性,实现并发 活动的执行,因而,它已成为 现代操作系统的一个重要基础。
第一个特性--并发性(4)
• 采用并发技术的系统称为多任务系统 (Multitasking),
资源管理者(3)
例3,三个需要打印输出信息的应用 程序在同时运行,打印机上三个程序 的输出结果会交错夹杂、混乱不堪。 一种解决方案:程序输出时,先把各 自的结果存在磁盘上 ,等到某程序生 成的输出全部存入后,才启动打印机 输出,消除了杂乱无章的局面,这种 做法只有操作系统才办得到。
操作系统作为计算机系统的 资源管理者(4)
安全管理、性能管理、记帐管理和 配置管理。
1.1.3操作系统的主要特性
第一个特性--并发性 第二个特性--共享性 第三个特性--异步性 第四个特性--虚拟性
第一个特性--并发性(1)
• 并发性(Concurrence)指两个或两个以上 的事件或活动在同一时间间隔内发生
• 发挥并发性能够消除系统中部件和部件之 间的相互等待,有效地改善系统资源的利 用率,改进系统的吞吐率,提高系统效率
处理机管理
•处理中断事件
•处理器调度
✓进程控制和管理 ✓进程同步和互斥 ✓进程通信和死锁 ✓线程控制和管理 ✓处理器调度,分作业调度,中 程调 度,低级调度
等
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存储管理
存储管理具有四大功能: • 存储分配 • 存储共享 • 地址转换与存储保护 • 存储扩充
设备管理
设备管理具有以下功能: • 设备分配 • 缓冲管理 • 设备驱动 • 设备独立性 • 实现虚拟设备
• 并发的实质是一个物理CPU(也可以多个 物理CPU) 在若干道程序之间多路复用, 并发性是对有限物理资源强制行使多用 户共享以提高效率。
操作系统作为计算机系统的 资源管理者(6)
操作系统的重要任务之一(2)
研究使用资源的统一方法,让用户简 单、有效的使用资源,最大限度地实 现各类资源的共享,提高资源利用率, 从而,使得计算机系统的效率有很大 提高。
操作系统的功能
• 处理机管理 • 存储管理 • 设备管理 • 文件管理 • 网络与通信管理 • 用户接口
计算机系统的层次结构(1)
用户1
用户2
用户3
用户4 …
用户n
财务系统 航空订票 上网浏览 电子商务 …
(应用程序) 编译程序 汇编程序 编辑程序 …
(系统程序)
操作系统 计算机 硬件
科学计算 数据库
计算机系统的层次结构(2)
• 硬件层:提供基本的可计算性资源 • 操作系统层:对硬件作扩充和改造,提供了操作