操作系统特征、功能

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1、2021/7/141计算机操作系统授课教师：钱斌E-mail:dnhistory@yahoo.com.cnTel:131531620222021/7/142学习方法知识：需要记忆、积累联想、对比抓重点技能：需要训练、经验方法、技巧抓特点思路：逻辑思维形象思维2021/7/1431.3操作系统的基本特征并发(concurrency)共享(sharing)虚拟(virtual)异步性(asynchronism)2021/7/144并发(concurrency)在多道程序处理时，宏观上并发，微观上交替执行（在单处理器情况下）。程序的静态实体是可

2、执行文件，而动态实体是进程（或称作任务），并发指的是进程。并发：多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一个并发系统，各进程间的并发，系统与应用程序间的并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并行(parallel)是指在同一时刻发生。2021/7/145共享(sharing)资源：硬件资源、软件资源共享方式：互斥、同时互斥共享（如音频设备、打印机）：资源分配后到释放前，不能被其他进程所用。同时访问（如可重入代码，磁盘文件）问题：资源分配难以达到最优化多个进程共享有限的计算机系统资源。操作系统要对系统资源进行合理分配和使用。资源在一个时间段

3、内交替被多个进程所用。2021/7/146虚拟(virtual)CPU－－多个用户（进程）的"虚处理机"存储器－－多个进程都占有的地址空间（指令＋数据＋堆栈）显示设备－－多窗口或虚拟终端(virtualterminal)一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体。方法：分时或分空间。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。2021/7/147异步性(asynchronism)进程的运行速度不可预知：分时系统中，多个进程并发执行，"时走时停"，不可预知每个进程的运行推进快慢判据：无论快慢，应该结果相同－－通过进程互斥和同步手段来

4、保证难以重现系统在某个时刻的状态（包括重现运行中的错误）性能保证：实时系统与分时系统相似，但通过资源预留以保证性能也称不确定性，指进程的执行顺序和执行时间的不确定性；2021/7/148操作系统四大特征总结基本特征：并发、共享虚拟、不确定性从何产生？返回2021/7/1491.4操作系统的功能1.4.1处理机管理1.4.2存储管理1.4.3设备管理1.4.4文件管理1.4.5用户接口（作业管理）返回2021/7/14101.4.1处理机(CPU)管理—实质是对进程的管理进程控制：创建、撤销、挂起、改变运行优先级等－－主动改变进程的状态进程

5、同步与互斥：协调并发进程之间的推进步骤，以协调资源共享；－－交换信息能力弱进程通信：进程之间传送数据，以协调进程间的协作；－－交换信息能力强，也可以用来协调进程之间的推进进程调度：进程的运行切换，以充分利用处理机资源和提高系统性能完成处理机资源的分配调度等功能。处理机调度的单位可为进程或线程。2021/7/14111.4.2存储管理存储分配与回收存储保护：保证进程间互不干扰、相互保密；如：访问合法性检查、甚至要防止从"垃圾"中窃取其他进程的信息；地址映射（变换）：进程逻辑地址到内存物理地址的映射；内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：逻辑上的

6、扩充,提高内存利用率、扩大进程的内存空间；管理目标：提高利用率、方便用户使用、提供足够的存储空间、方便进程并发运行。2021/7/14121.4.3设备管理设备操作：利用设备驱动程序（通常在内核中）完成对设备的操作。设备分配与回收：在多用户间共享I/O设备资源。虚拟设备(virtualdevice)：设备由多个进程共享，每个进程如同独占该设备。缓冲区管理：匹配CPU和外设的速度，提高两者的利用率设备管理的目标是：方便的设备使用、提高CPU与I/O设备利用率；2021/7/14131.4.4文件管理(信息管理)文件存储空间管理：解决如何存放

7、信息，以提高空间利用率和读写性能。目录管理：解决信息检索问题。文件的读写管理和存取控制：解决信息安全问题。系统设口令：“哪个用户”、用户分类：“哪个用户组”、文件权限："针对用户或用户组的读写权"解决软件资源的存储、共享、保密和保护，操作系统中负责这一功能的部分称为文件系统。2021/7/14141.4.5用户接口命令接口：供用户用于组织和控制自己的作业运行。命令行、菜单式或GUI"联机"；命令脚本"脱机"程序接口：供用户程序和系统程序调用操作系统功能：系统调用。图形接口：方便用户使用目标：提供一个友好的用户访问操作系统的接口。操作系统向

8、用户提供三种接口：返回2021/7/14151.5操作系统的结构设计1、传统的OS结构：无结构、模块化结构、分层式结构分层式：每一层都仅仅使用其底层所提供的功能和服务。2、微内核结构客户/服务