操作系統(tǒng)原理ppt課件(2)(已修改)
2025-05-24 08:20 本頁(yè)面
【正文】 Operating System Principlesl 操作系統(tǒng)概述l 進(jìn)程管理l 存儲(chǔ)管理l 文件系統(tǒng)與 I/O1第一部分第一部分 操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述一、操作系統(tǒng)的功能一、操作系統(tǒng)的功能167。 實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)資源的管理實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)資源的管理 (CPU, 存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器， I/O設(shè)備）設(shè)備）167。 控制應(yīng)用程序的執(zhí)行控制應(yīng)用程序的執(zhí)行167。 提供應(yīng)用程序訪問(wèn)計(jì)算機(jī)資源的接口（系統(tǒng)調(diào)用）提供應(yīng)用程序訪問(wèn)計(jì)算機(jī)資源的接口（系統(tǒng)調(diào)用）167。 實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核及應(yīng)用程序的保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核及應(yīng)用程序的保護(hù)操作系統(tǒng)給計(jì)算機(jī)一個(gè)靈活的大腦、一個(gè)強(qiáng)健的心臟和突出的個(gè)性 2二、二、 OS的分類的分類l 批系統(tǒng)批系統(tǒng) （（ batch system））216。 成批提交作業(yè)，作業(yè)完成或無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行時(shí)發(fā)生切換成批提交作業(yè)，作業(yè)完成或無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行時(shí)發(fā)生切換l 交互（分時(shí)）系統(tǒng)（交互（分時(shí)）系統(tǒng)（ interactive, Timesharing system)216。 多個(gè)用戶（應(yīng)用程序）分享計(jì)算機(jī)資源多個(gè)用戶（應(yīng)用程序）分享計(jì)算機(jī)資源Windows, Linux, …l 實(shí)時(shí)系統(tǒng)（實(shí)時(shí)系統(tǒng)（ Realtime system））216。 滿足應(yīng)用的時(shí)間約束要求滿足應(yīng)用的時(shí)間約束要求VxWorks, QNX, …3三、操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三、操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)167。 單內(nèi)核結(jié)構(gòu)（單內(nèi)核結(jié)構(gòu)（ Monolithic, macrokernel）與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)）與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)（（ microkernel））孰優(yōu)？4Monolithic vs. microkernelq (quoting Linus Torvalds): ... message passing as the fundamental operation of the OS is just an exercise in puter science masturbation. It may feel good, but you don39。t actually get anything DONE.q Monolithic： 內(nèi)核中所有的子系統(tǒng)運(yùn)行在相同的特權(quán)級(jí) (privileged mode）， 擁有相同的地址空間，通信采用常規(guī) C函數(shù)調(diào)用的形式。5四、操作系統(tǒng)的硬件支持四、操作系統(tǒng)的硬件支持167。 特權(quán)級(jí)（區(qū)分特權(quán)級(jí)（區(qū)分 OS與應(yīng)用程序的權(quán)限）與應(yīng)用程序的權(quán)限）167。 MMU167。 Cache167。 中斷中斷6五、系統(tǒng)調(diào)用五、系統(tǒng)調(diào)用167。 操作系統(tǒng)提供給應(yīng)用程序的一個(gè)接口，使得應(yīng)用程序能夠獲得操作系統(tǒng)提供給應(yīng)用程序的一個(gè)接口，使得應(yīng)用程序能夠獲得操作系統(tǒng)的服務(wù)操作系統(tǒng)的服務(wù)167。 進(jìn)程管理、文件管理、存儲(chǔ)管理、系統(tǒng)管理等進(jìn)程管理、文件管理、存儲(chǔ)管理、系統(tǒng)管理等167。系統(tǒng)調(diào)用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程167。系統(tǒng)調(diào)用往往通過(guò)軟中斷的方式實(shí)現(xiàn)167。系統(tǒng)調(diào)用在為應(yīng)用程序提供操作系統(tǒng)服務(wù)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源和應(yīng)用程序的保護(hù)7第二部分第二部分 進(jìn)程管理進(jìn)程管理一一 、進(jìn)程、進(jìn)程n Process a program in execution text section, data section, stack, current activity n 進(jìn)程是資源擁有的基本單位 (unit of resource ownership)n CPU、存儲(chǔ)空間，及其他資源（ I/O設(shè)備、文件等）167。 進(jìn)程控制塊（ PCB） 及其管理167。 進(jìn)程的狀態(tài)： running,ready,blocked,stopped,zombie 8二、線程（ thread）q Thread – an execution path in a processq Thread – the unit of dispatching 進(jìn) 程中的 線 程共享 進(jìn) 程 資 源，但 擁 有私有堆 棧 及 線 程控制 塊 (TCB， 存 儲(chǔ) 寄存器 值 、 優(yōu) 先 級(jí) 及其他 線 程狀 態(tài) 信息 )q 核心 級(jí)線 程（ KLT： kernellevel thread）252。 應(yīng) 用程序通 過(guò) API調(diào) 用核心 線 程管理例程 (kernel thread facility)來(lái)管理： 需要 進(jìn) 行模式切 換252。 是 OS調(diào) 度的基本 單 位252。 線 程阻塞不會(huì) 導(dǎo) 致整個(gè) 進(jìn) 程的阻塞252。 在多 處 理器 環(huán) 境下，內(nèi)核可使 線 程在不同的 處 理器上運(yùn)行252。 . windows thread9q 用 戶級(jí)線 程（ ULT： userlevel thread）252。 由 應(yīng) 用程序自己通 過(guò)線 程 庫(kù) (thread library)來(lái)管理： 線 程 創(chuàng) 建、 終 止、 線 程 間 通信， 線 程 調(diào)度與切 換252。 OS感知不到 ULT的存在252。 線 程阻塞會(huì) 導(dǎo) 致整個(gè) 進(jìn) 程的阻塞252。 理 論 上 講 ，在任何 OS下都可以 實(shí)現(xiàn)252。 無(wú)法利用多 處 理器1011include include int sum。void *runner(void *param)。main(int argc, char *argv[]){ pthread_t tid。 pthread_attr_t attr。 pthread_attr_init(amp。attr)。 //初始化線程屬性為缺省屬性 pthread_create(amp。tid,amp。attr,runner,argv[1])。 //創(chuàng)建線程 pthread_join(tid,NULL)。 //等待線程 tid結(jié)束 printf(“sum=%d\n”,sum)。}void *runner(void *param){ int upper=atoi(param)。 int i。 sum = 0。 if (upper 0) for ( i = 1。 i =upper。 i++) sum +=i。 pthread_exit(0)。} 12三、并發(fā)控制：互
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