【正文】 162。 英文Interface在操作系統(tǒng)中具有接口和界面兩種含義。 系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供的最基本的一級服務(wù)，供用戶程序調(diào)用。 在經(jīng)典的多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境下，任務(wù)與進(jìn)程是等同的，都被認(rèn)為是系統(tǒng)的最小工作單位162。 作業(yè)是指，計(jì)算機(jī)用戶在一次上機(jī)過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為其所做工作的集合；作業(yè)中的每項(xiàng)相對獨(dú)立的工作稱為作業(yè)步。進(jìn)程是擁有資源的最小實(shí)體，在傳統(tǒng)os中，進(jìn)程同時(shí)也是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。162。問題162。 系統(tǒng)調(diào)用162。 進(jìn)程與線程162。 可重構(gòu)性（reconstruction）162。161。 操作系統(tǒng)的功能及特征162。嵌入式系統(tǒng)162。分布式操作系統(tǒng)162。 嵌入式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)162。操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展162。 操作系統(tǒng)的發(fā)展史161。162。162。? 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：民航機(jī)票的預(yù)訂、查詢，銀行系統(tǒng)的借貸，情報(bào)信息檢索等系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)162。162。162。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請求，系統(tǒng)接受命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理請求，并在終端上顯示結(jié)果。162。分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)162。 作業(yè)的組織 操作系統(tǒng)的發(fā)展史161。 處理機(jī)的分配與回收162。 三個(gè)作業(yè)分別被命名為JOBJOBJOB3。它通常是以每小時(shí)或每天所處理的作業(yè)個(gè)數(shù)來度量。162。 多道批處理多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)（multiprogramming）162。 批處理：用戶提交的作業(yè)首先在外存中排成一個(gè)隊(duì)列，然后由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從該隊(duì)列中依次選取一個(gè)或者幾個(gè)作業(yè)轉(zhuǎn)入內(nèi)存中執(zhí)行。 為了提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，發(fā)展了多道批處理系統(tǒng)162。170。 對短作業(yè)不公平162。評價(jià)162。單道批處理系統(tǒng)161。 手工操作，易出差錯(cuò)162。手工操作162。 操作系統(tǒng)的發(fā)展史161。 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 161。 計(jì)算機(jī)硬件的升級以及新的硬件的出現(xiàn)162。162。 60年代中期，多道程序批處理系統(tǒng)162。161。161。文明161。161。 操作系統(tǒng)簡歷162。 這種工作方式有利于有效利用造價(jià)高且性能強(qiáng)大的主機(jī)資源。 主機(jī)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)各個(gè)作業(yè)的運(yùn)行，并報(bào)告執(zhí)行結(jié)果或者錯(cuò)誤消息。 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作流程的組織者，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)在系統(tǒng)中運(yùn)行的各個(gè)軟件的運(yùn)行次序。170。162。161。162。161。162。用戶接口的視角162。 內(nèi)在特性：結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 操作系統(tǒng)161。 作業(yè)組織162。四種視角162。操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位 操作系統(tǒng)的地位 操作系統(tǒng)161。 操作系統(tǒng)的分類162。 操作系統(tǒng)的概念162。 操作系統(tǒng)的定義：研究操作系統(tǒng)的四種視角162。 第五章 文件管理（2）162。 第一章 操作系統(tǒng)概述（3）162。 第二章 進(jìn)程和處理機(jī)管理（2+9）162。 第六章 Windows操作系統(tǒng)162。 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征、功能、類型162。 操作系統(tǒng)的功能162。 研究操作系統(tǒng)的幾種視角l 操作系統(tǒng)：管理物理設(shè)備。170。 用戶接口162。 軟件的視角 操作系統(tǒng)軟件的視角162。170。 操作系統(tǒng)為用戶提供不同的服務(wù)，不同的用戶提供不同的接口。 命令的表現(xiàn)形式：? 字符形式：比較靈活，但是繁瑣而難記? 菜單形式? 圖形形式：直觀易記，不夠靈活162。170。 跟蹤資源的使用狀況，滿足資源請求，提高資源利用率，以及協(xié)調(diào)各程序和用戶對資源的使用沖突。170。 操作系統(tǒng)在虛擬機(jī)種充當(dāng)管理員和協(xié)調(diào)員的角色，管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，并協(xié)調(diào)多任務(wù)、多進(jìn)程的運(yùn)行。161。162。162。操作系統(tǒng)的定義162。 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的因素162。170。177。170。170。 不久，分時(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)162。 分布式操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)162。 新的服務(wù)，方便使用162。173。170。 早期的計(jì)算機(jī)是由n多個(gè)晶體管組成的162。 串行作業(yè)，周期很長 操作系統(tǒng)的發(fā)展史單道批處理系統(tǒng)162。170。 解決了作業(yè)間自動(dòng)轉(zhuǎn)接問題，減少了機(jī)器時(shí)間浪費(fèi)162。 交互性差 操作系統(tǒng)的發(fā)展史161。多道批處理系統(tǒng)162。 多道批處理系統(tǒng)是真正現(xiàn)代意義的操作系統(tǒng)162。處理機(jī)自動(dòng)切換162。 為了提高系統(tǒng)吞吐量和資源利用率，允許多個(gè)程序同時(shí)駐留內(nèi)存，使處理機(jī)在這些程序之間進(jìn)行切換，在一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完多個(gè)程序的處理技術(shù)稱為多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 資源利用率：指在給定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中某一資源（如CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備等）實(shí)際使用時(shí)間所占比率。一個(gè)例子的具體使用情況如下表所示：162。各作業(yè)運(yùn)行時(shí)間分別為5分鐘、15分鐘和10分鐘。 內(nèi)存的分配與保護(hù)162。170。 多道批處理系統(tǒng)的資源利用率和吞吐量提高了，但是交互性很差，作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間比較長。 分時(shí)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是，在多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，為多個(gè)用戶配置一個(gè)聯(lián)機(jī)終端。162。 批處理系統(tǒng)：? 目標(biāo)是提高機(jī)器的使用效率。 分時(shí)系統(tǒng)：? 目標(biāo)是對用戶請求的快速響應(yīng)，提供交互性工作環(huán)境。 當(dāng)對處理機(jī)操作或數(shù)據(jù)流動(dòng)有嚴(yán)格時(shí)間要求時(shí)，就需要使用實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)162。 （2）可靠性。 （3）可確定性。170。 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)162。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等功能的操作系統(tǒng)。 分布式系統(tǒng)是指多個(gè)處理機(jī)通過通信線路相互連接而成的系統(tǒng)，系統(tǒng)地處理和控制功能分布在各個(gè)處理機(jī)上。 嵌入式系統(tǒng)在控制設(shè)備的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行。 操作系統(tǒng)功能? 處理機(jī)管理? 存儲(chǔ)器管理? 設(shè)備管理（輸入輸出設(shè)備）? 文件管理? 提供接口服務(wù)162。170。 虛擬性162。 作業(yè)162。 虛擬存儲(chǔ)162。 協(xié)調(diào)因爭奪處理機(jī)或者輸入輸出設(shè)備而產(chǎn)生的沖突，解決同步、互斥和死鎖問題。 必須有高效可靠和方便的文件系統(tǒng)，有效地管理和存取系統(tǒng)中的軟件資源和輔存空間。162。通常，人們用一組命令來描述作業(yè)；其中，每個(gè)命令定義一個(gè)作業(yè)步。 任務(wù)是從系統(tǒng)資源分配的角度描述程序在系統(tǒng)中的運(yùn)行162。162。162。 界面多用于描述用戶與系統(tǒng)之間的操作環(huán)境，以及人機(jī)之間的交互方式和過程，如字符界面、圖形用戶界面等。文件162。 對文件的操作：建立、修改、刪除、重命名、設(shè)置訪問權(quán)限等162。 批處理作業(yè)的管理? 作業(yè)的組織—I/O—調(diào)度——控制162。 作業(yè)：用戶要求計(jì)算機(jī)處理的問題162。 作業(yè)執(zhí)行不必直接啟動(dòng)外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，只需將這些數(shù)據(jù)寫入輸出井中162。 作業(yè)調(diào)度的主要功能216。 使處理機(jī)盡可能保持161。162。 注意系統(tǒng)資源均衡使用162。 最短作業(yè)優(yōu)先算法（SJF：Shortest Job First）162。? 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單、公平? 缺點(diǎn)：沒考慮資源利用率和作業(yè)的特殊性（短作業(yè)）? 先來先服務(wù)算法已很少作主要的調(diào)度策略，常被結(jié)合在其它的調(diào)度策略中使用。 假設(shè)在單道批處理環(huán)境下有四個(gè)作業(yè)，已知它們進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間、估計(jì)運(yùn)行時(shí)間 應(yīng)用先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先和最高響應(yīng)比優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法，分別計(jì)算出作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間先來先服務(wù)調(diào)度算法最短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)算法最高響應(yīng)比優(yōu)先作業(yè)算法算例FCFS SJF 95 HRN 前情回顧：操作系統(tǒng)概述交互式系統(tǒng)實(shí)例161。分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)中的用戶控制作業(yè)的執(zhí)行大致有四個(gè)階段：162。 用戶退出主要內(nèi)容162。170。170。I/O161。 用戶和操作系統(tǒng)之間的接口? 程序一級接口（系統(tǒng)調(diào)用）? 作業(yè)控制一級接口主要內(nèi)容162。170。170。I/O161。161。 用戶和操作系統(tǒng)之間的接口? 程序一級接口（系統(tǒng)調(diào)用）? 作業(yè)控制一級接口重點(diǎn)總結(jié)作業(yè)162。 進(jìn)程的描述及控制162。 死鎖程序傳統(tǒng)的程序是一組指令的集合，是靜態(tài)概念，無法描述程序在內(nèi)存中的執(zhí)行情況，即我們無法從程序的字面上看出它何時(shí)執(zhí)行，何時(shí)停頓，也無法看出它與其它執(zhí)行程序的關(guān)系，因此，程序這個(gè)靜態(tài)概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過程的特征。177。 反映程序的運(yùn)行過程162。 為什么引入進(jìn)程？162。 162。173。 3. 進(jìn)程的特征進(jìn)程與程序的關(guān)系162。177。進(jìn)程的特征引入進(jìn)程帶來的問題162。 進(jìn)程的概念和定義162。170。 為什么引入進(jìn)程？162。 162。 ，作業(yè)機(jī)制已不能滿足需要，引入了進(jìn)程機(jī)制。 4161。.多個(gè)進(jìn)程競爭內(nèi)存資源162。 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)162。 就緒狀態(tài)162。 進(jìn)程的概念和定義162。161。162。161。162。 進(jìn)程切換162。 進(jìn)程的狀態(tài)和進(jìn)程控制塊162。162。 余額5000162。 臨界區(qū)162。177。 這類資源又稱為臨界資源，訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。 臨界資源162。 當(dāng)進(jìn)程需要使用臨界資源時(shí)，通過獲得臨界區(qū)的使用權(quán)實(shí)現(xiàn)。162。（空閑讓進(jìn)）162。（空閑讓進(jìn)）162。（讓權(quán)等待） 進(jìn)程互斥161。實(shí)現(xiàn)方法162。 管程方法162。162。 硬件約束條件太強(qiáng)，可能導(dǎo)致進(jìn)程饑餓與死鎖現(xiàn)象162。n 利用加鎖實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥p 當(dāng)某個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)后，為了阻止其他進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，它將鎖上臨界區(qū)，直到退出臨界區(qū)為止。 進(jìn)程控制塊（PCB）162。 進(jìn)程互斥實(shí)現(xiàn)方法? 互斥的加鎖實(shí)現(xiàn)信號量和P、V操作162。170。 綠燈161。進(jìn)入臨界區(qū)基本原理162。177。 信號量：表示資源的物理實(shí)體，是一個(gè)與隊(duì)列有關(guān)的整數(shù)變量，OS系統(tǒng)利用它的狀態(tài)對進(jìn)程和資源進(jìn)行管理。 signal（s）162。（資源信號量）Procedure P(S)Begin Lock out interrupts。 將q插入到該資源的等待隊(duì)列中 end Unlock interrupts。Procedure V(S)Begin Lock out interrupts。 并將其狀態(tài)改為就緒 Insert(RL,r)。162。若S=0，表示信號量請求隊(duì)列中仍有請求該資源而被阻賽的進(jìn)程，因此應(yīng)將該隊(duì)列的第一個(gè)進(jìn)程喚醒，使之狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒。 工程實(shí)踐證明。 假設(shè)三個(gè)讀者進(jìn)程并發(fā)162。 互斥使用！前情回顧162。170。 讀者寫者問題進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū)162。 兩個(gè)私有信號量：? Sc：是否有可供打印的結(jié)果? Sp：緩沖區(qū)的計(jì)算結(jié)果是否取走162。 計(jì)算進(jìn)程：喚醒打印進(jìn)程162。 Sc:=0。 V(Sc)。 同步規(guī)則：162。 多緩沖區(qū)? 生產(chǎn)者進(jìn)程：有空輸入，滿時(shí)等待 empty? 消費(fèi)者進(jìn)程：有數(shù)消費(fèi)，空時(shí)等待full162。 對緩沖區(qū)的互斥使用：? mutex:=1161。互斥信號量生產(chǎn)者和消費(fèi)者問題162。 如果獲得緩沖區(qū)使用權(quán)，將數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)162。 先看緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)，P(full)162。 有新的空間，V(empty)begin semaphore mutex,empty,full。Cobegin producer:begin L1:produce next message。 V(mutex)。 分析：216。 進(jìn)程通信161。互斥與同步162。 幼兒園小朋友喂飯162。161。 關(guān)鍵161。算法162。 提高系統(tǒng)吞吐量162。 在可剝奪方式下，就緒隊(duì)列中的某進(jìn)程的優(yōu)先級變得高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的優(yōu)先級時(shí)會(huì)引起進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度的方式162。170。161。? 非搶占（剝奪），實(shí)現(xiàn)簡單，看似公平? 對于后進(jìn)入隊(duì)列，運(yùn)行時(shí)間較短的作業(yè)或I/O型的作業(yè)要長時(shí)間等待。? 不利于I/O型作業(yè)? 混合使用，例如加入優(yōu)先級 進(jìn)程調(diào)度算法162。? 也可能讓長作業(yè)長時(shí)間等待? 如何預(yù)測執(zhí)行時(shí)間？162。162。161。 進(jìn)程要求的資源? 短作業(yè)優(yōu)先162。161。 進(jìn)程創(chuàng)建初給他一個(gè)優(yōu)先級，不再改變。 那么為了改善調(diào)度性能161。動(dòng)態(tài)優(yōu)先級動(dòng)態(tài)優(yōu)先級162。162。 進(jìn)程調(diào)度? 調(diào)度目標(biāo)? 調(diào)度的原因? 調(diào)度的方式：搶占式和非搶占式? 調(diào)度算法：FCFS、短進(jìn)程優(yōu)先、最高優(yōu)先級優(yōu)先（動(dòng)態(tài)優(yōu)先級，響應(yīng)比高者優(yōu)先）輪轉(zhuǎn)法162。162。 如果用戶數(shù)太多，進(jìn)程急劇增加，進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間也可能增長，用戶將明顯感覺到主機(jī)的速度慢而不滿意。 調(diào)度程序每次把CPU分配給就緒隊(duì)列首進(jìn)程使用一個(gè)時(shí)間片，例如100ms，就緒隊(duì)列中的每個(gè)進(jìn)程輪流地運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片。 循環(huán)得為每個(gè)進(jìn)程分配時(shí)間片，對每個(gè)進(jìn)程都是公平的。170。 時(shí)間片161?？勺?62。170。 就緒隊(duì)列中進(jìn)程數(shù)目（最大用戶數(shù)）162。 進(jìn)程數(shù)162。 每個(gè)隊(duì)列又分別采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度調(diào)度算法小結(jié)162。 輪轉(zhuǎn)調(diào)度法? 簡單輪轉(zhuǎn)法? 可變時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法? 多隊(duì)列輪轉(zhuǎn)法162。 死鎖銀行家算法假設(shè)某銀行擬將一定數(shù)量的資金供給一定數(shù)量的顧客共享使用。177。 多個(gè)進(jìn)程競爭系統(tǒng)資源162。如果系統(tǒng)內(nèi)的絕大多數(shù)進(jìn)程或全部進(jìn)程死鎖，那么，整個(gè)系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)，造成系統(tǒng)的161。162。 當(dāng)某進(jìn)程提出資源申請后，使得若干進(jìn)程在無外力作用下，永遠(yuǎn)不能再繼續(xù)前進(jìn)，稱這種情況為系統(tǒng)發(fā)生了死鎖或僵局。 相互通信而永久阻塞216。162。而進(jìn)程對資源的總需求量超過系統(tǒng)能提供的最大資源量。 永久性資源，某一時(shí)刻僅允許一個(gè)進(jìn)程使用、不能被進(jìn)程消耗的、釋放以后還可以被其他進(jìn)程使用的資源。 消耗性資源，可以創(chuàng)造（生產(chǎn)）和撤銷（消耗）的資源，其數(shù)量不限。162。 死鎖產(chǎn)生的條件產(chǎn)生死鎖的條件162。162。162。 只要系統(tǒng)出現(xiàn)循環(huán)等待，一定出現(xiàn)死鎖。 死鎖檢測（避免死鎖）162。 該方法嚴(yán)格限制了系統(tǒng)資源的分配和使用，會(huì)降低系統(tǒng)資源的利用率。 類似于下棋162。 指系統(tǒng)能按某種進(jìn)程順序，如P1，P2161。 P1，P2161。162。162。銀行家算法T0時(shí)刻系統(tǒng)是安全的，存在一個(gè)安全序列。 實(shí)踐證明，該方法可進(jìn)一步提高資源利用率。176。 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程對資源的最大需求量不超過系統(tǒng)中的資源數(shù)時(shí)可以接納該進(jìn)程162。若系統(tǒng)有同類資源16個(gè)，由4個(gè)進(jìn)程PPPP4共享該資源。 線程 線程162。 減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)所付出的額外開銷，使系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。因此系統(tǒng)中同時(shí)存在的進(jìn)程數(shù)不宜過多，進(jìn)程切換的頻率也不宜過高，而這限制了并發(fā)度的進(jìn)一步提高。 進(jìn)程申請資源，但不作為調(diào)度單位162。162。 不同的線程可以執(zhí)行相同的程序162。 161。多線程技術(shù)的優(yōu)越性162。 存儲(chǔ)器分類：緩存、內(nèi)存、外存162。 虛擬存儲(chǔ)器（虛擬內(nèi)存）161。外存的一部分162。 實(shí)存管理技術(shù)162。170。 目的和功能p 對內(nèi)存空間進(jìn)行分配和管理（4點(diǎn)）p 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)p 擴(kuò)充內(nèi)存容量p 實(shí)現(xiàn)地址的變換162。170。 增加新的內(nèi)存空間161。動(dòng)態(tài)申請和釋放內(nèi)存空間162