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第三讲 操作系统 操作系统的基本概念 操作系统的发展 操作系统的主要特征 操作系统的主要功能 进程管理 一、什么是操作系统? 操作系统是对计算机系统中的所有资源进行高效管理的一种系统软件，是所有其他软件运行的基础，是用户使用计算机的接口。 二、操作系统的发展 手工操纵阶段(无操作系统) 批处理操作系统 多道程序系统 分时系统 实时系统 网络操作系统 分布式操作系统 1. 手工操纵方式 2. 单道批处理系统 所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地成批地处理一个或多个用户的作业。 用户一次可以提交多个作业，但系统一次只处理一个作业，处理完一个作业后，再调入下一个作业进行处理。 3. 多道批处理系统 把内存分为若干部分，属于同一批次的若干个作业调入内存，存放在内存的不同部分。一个作业由于等待输入输出操作而让处理机出现空闲时，系统自动进行切换，处理另一个作业。 4. 分时系统 分时技术是把处理机的时间分成很短的时间片，这些时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。如果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成，则该作业就暂时中断，等待下一轮运行，并把处理机的控制权让给另一个作业使用。这样在一个相对较短的时间间隔内，每个用户作业都能得到快速响应，以实现人机交互。 分时系统的特点 （1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性 5. 实时系统 实时系统必须具有在一个事先定义好的时间限制内，对外部或内部的事件进行响应和处理的能力。实时系统要求有高可靠性和安全性，因此，在实时系统中，往往都采取了多级容错措施来保证系统的安全及数据的安全。 6. 网络操作系统 网络操作系统，具有以下基本功能： (1)网络通信功能 (2)网络资源的管理和使用 网格技术是近几年兴起的一种重要信息技术，它的目标是在网络环境上实现各种资源的共享和大范围协同工作 。 7. 分布式操作系统 一个分布式系统是若干计算机的集合，它们都有自己的局部存储器和外部设备，但整个是一个一体化的系统。在系统中有一个全局操作系统，即分布式操作系统，它负责整个系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等工作，为用户提供一个统一的界面，标准的接口，用户所做的操作和对系统资源使用，在哪一台计算机上执行或使用哪个计算机的资源则由操作系统自动完成，用户不用知道，即分布或操作系统是透明的。 三、操作系统的基本特征 1. 并发性（Concurrence） 并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在同一段时间内，多个程序在宏观上同时运行，微观上分时地交替执行。 2. 共享性（Sharing） (1)互斥共享方式：当一个进程正在访问资源时。 (2)同时访问方式：系统中的资源，允许在一段时间内由多个进程同时对它进行访问。 3. 虚拟性（Virtual） 是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。在OS中利用了多种虚拟技术，分别用来实现虚拟处理机、虚拟内存、虚拟外部设备和虚拟信道等。 4. 异步性（Asynchronism） 在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但内存中的每个进程在何时执行，何时暂停，以怎样的速度向前推进，每道程序总共需多少时间才能完成，都是不可预知的。这便是进程的异步性（或称不确定性）。 四、操作系统的基本功能 (1)处理机管理(进程管理)。用于分配和控制处理机。 (2)存储管理。主要负责对内部存储器的分配、回收、保护和扩充。 (3)I/O设备管理。负责I/O设备的分配和操纵。 (4)文件管理。负责文件的存取、共享和保护。 五、进程管理 进程的定义 ： 1.进程是程序的一次执行。 2.进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。 3.进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配的一个独立单位。 进程状态 (1)创建（New）：进程刚建立，还没有被OS提交到就绪队列的状态， (2)就绪（Ready）：进程已获得除处理器以外的所有必要资源，一旦处理器空闲就可运行的状态。 (3)运行（Running）：进程已获得处理机，当前正处在运行的状态。单处理器系统，在同一时刻只有一个进程可以处于该状态。 (4)阻塞（Blocked）：进程因发生某事件（如请求I/O）而暂停执行，即进程的执行受到阻塞。 (5)终止（Exit）：进程已正常或异常结束，被OS从可运行就绪队列中移出，但尚未将它撤销时的状态。 进程状态转换 进程调度算法 调度算法是指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。对于不同的系统和系统目标，通常采用不同的算法。 (1)先来先服务（FCFS） (2)时间片轮转法(RR) (3)短进程优先（SPF） (4)优先级法 * * Evalua