北方工业大学 操作系统 操作系统期末复习课件.ppt

操作系统的目标 有效性 提高系统资源利用率 提高系统的吞吐量 吞吐量是 每秒的数据处理量 吞吐量是在给定时间段内系统完成的交换数量.即系统的吞吐量越大,说明系统在单位时间内完成的用户或系统请求越多,系统的资源得到充分利用。 方便性 可扩充性 开放性 * 操作系统的作用 用户接口：OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统 操作系统接口包括： 1.命令方式 2.系统调用方式 3.图形、窗口方式 计算机系统资源的管理者：OS 推动操作系统发展主要动力： 1.提高计算机资源的利用率 2.方便用户 3.器件升级 * 操作系统的发展过程 人工操作方式 缺点： 1.用户独占全机 2.CPU等待人工操作 脱机输入/输出方式 优点： 1.减少了CPU的空闲时间 2.提高了I/O速度 * 批处理系统（无交互能力） 单道批处理系统 多道批处理系统(宏观并行，微观串行) 优点： 1.资源利用率高 2.系统吞吐量大 缺点： 1.平均周转时间长 2.无交互能力 面临问题： 1.处理机管理问题 2.内存管理问题 3.I/O设备管理问题 4.文件管理问题 5.作业管理问题 * 分时系统 定义：它能很好地将一台计算机提供给多个用户同时使用，提高计算机的利用率。 用户的需求具体表现在： 1.人-机交互 2.共享主机 3.便于用户上机 关键问题： 1.用户是否能及时接收命令 2.用户是否能及时处理命令 特点： 多路性 独立性 及时性 交互性 * 实时系统 硬实时与软实时的区别 硬实时系统有一个刚性的、不可改变的时间限制，它不允许任何超出时限的错误。超时错误会带来损害甚至导致系统失败、或者导致系统 不能实现它的预期目标。软实时系统的时限是一个柔性灵活的，它可以容忍偶然的超时错误。失败造成的后果并不严重，例如在网络中仅仅是轻微地降低了系统的吞 吐量。 * 分时系统与实时系统的比较 1.多路性：分时系统的多路性与用户情况有关，时多时少。实时控制系统的多路性则主要表现在系统周期性地对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制 2.独立性：都是服务请求彼此互不干扰 3.及时性:实时系统及时性要求更强 4.交互性：实时系统的人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序，交互性分时系统更强 5.可靠性：实时系统要求更可靠 * 操作系统基本特性 并发性：并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 共享性：是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用 虚拟性：是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的，即实际存在的，而后者是虚的，是用户感觉上的东西。 异步性：每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待。 * 操作系统的主要功能 处理机管理功能 1.进程控制：为作业创建进程，撤销已结束的进程，控制进程在运行过程中的状态转化 2.进程同步：互斥与同步方式来协调多个进程（含线程） 3.进程通信方式：采用直接通信方式，由源进程利用发送命令将信息挂到目标进程的消息队列，之后由目标进程接收。 4.调度： 作业调度（高级调度）：从后备队列中通过一定算法找出若干个作业并为它们分配内存，建立进程，插入就绪队列。 进程调度（低级调度）：从就绪队列中选出一个进程，使该进程投入执行 * 操作系统的主要功能 存储器管理功能 1.内存分配：为每道程序分配内存空间（静态、动态） 2.内存保护：使各程序执行时彼此互不干扰 3.地址映射：逻辑地址到物理地址之间的转换 4.内存扩充：借助虚拟存储 （1）：请求调入功能：在装入部分用户程序和数据的情况下就执行，中途向OS请求从磁盘将所需调入内存 （2）：将内存中一些暂时不用的数据调入硬盘腾出空间 * 操作系统的主要功能 设备管理功能 1.缓冲管理：CPU与I/O之间甚至缓冲区，解决速度不匹配的问题 单缓冲机制、可双向传送的双缓冲机制、提供多个设备同时使用的公用缓冲池机制 2.设备分配：根据用户的I/O请求，为其分配所需设备 3.设备处理：CPU与I/O之间的通信 * 操作系统的主要功能 文件管理功能 1.文件存储空间的管理 2.目录管理：系统为每个文件建立一个目录项，包括： 文件名、文件属性、文件在磁盘上的物理位置 3.文件的读/写管理：根据用户给出的文件名检索文件目录，从中获得文件在外存中的位置。 4.文件保护： * 操作系统给应用的接口 程序接口也称为系统调用 库函数属于用户程序而非系统调用，是系统调用的上层，有些库函数与系统调用是无关的（math.h） 所谓原语，是操作系统内核中，由若干条指令构成、用于完成一个特定的