【正文】 動力 ，是提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量 ， 那么 ， 推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力 ， 則是用戶的需求 。 (2) 共享主機。 應強調(diào)指出 ， 即使有多個用戶同時通過自己的鍵盤鍵入命令 ， (1) 及時接收。 (3) 及時性。 (2) 實時信息處理。 它又可分為： ① 開始截止時間 ——任務在某時間以前必須開始執(zhí)行；② 完成截止時間 —— 任務在某時間以前必須完成 。 它也聯(lián)系著一個截止時間 ， 但并不嚴格 ， 若偶爾錯過了任務的截止時間 ， 對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不會太大 。 (4) 交互性。 倘若在計算機系統(tǒng)中有多個處理機 ， 則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可被分配到多個處理機上 ， 實現(xiàn)并行執(zhí)行 ， 即利用每個處理機來處理一個可并發(fā)執(zhí)行的程序 ， 這樣 ， 多個程序便可同時執(zhí)行 。 為此 ， 當一個進程 A要訪問某資源時 ， 必須先提出請求 ， 如果此時該資源空閑 ， 系統(tǒng)便可將之分配給請求進程 A使用 ， 此后若再有其它進程也要訪問該資源時 (只要 A未用完 )則必須等待 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 同時訪問方式 系統(tǒng)中還有另一類資源 ， 允許在一段時間內(nèi)由多個進程“ 同時 ” 對它們進行訪問 。 一方面 ， 資源共享是以程序 (進程 )的并發(fā)執(zhí)行為條件的 ， 若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行 ， 自然不存在資源共享問題；另一方面 ， 若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效管理 ， 協(xié)調(diào)好諸進程對共享資源的訪問 ， 也必然影響到程序并發(fā)執(zhí)行的程度 ， 甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行 。在 OS中利用了多種虛擬技術 ， 分別用來實現(xiàn)虛擬處理機 、虛擬內(nèi)存 、 虛擬外部設備和虛擬信道等 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 類似地 ， 可以通過虛擬存儲器技術 ， 將一臺機器的物理存儲器變?yōu)樘摂M存儲器 ， 以便從邏輯上來擴充存儲器的容量 。 我們把用戶所感覺到的存儲器稱為虛擬存儲器 。 在操作系統(tǒng)中 ，虛擬的實現(xiàn)主要是通過分時使用的方法 。 當正在執(zhí)行的進程提出某種資源要求時 ， 如打印請求 ， 而此時打印機正在為其它某進程打印 ， 由于打印機屬于臨界資源 ， 因此正在執(zhí)行的進程必須等待 ， 且放棄處理機 ， 直到打印機空閑 ， 并再次把處理機分配給該進程時 ， 該進程方能繼續(xù)執(zhí)行 。 或者說 ， 進程是以人們不可預知的速度向前推進 ， 此即進程的異步性 。 當進程運行結束時 ， 立即撤消該進程 ， 以便能及時回收該進程所占用的各類資源 。 進程同步的主要任務是為多個進程 (含線程 )的運行進行協(xié)調(diào) 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 3. 進程通信 在多道程序環(huán)境下 ， 為了加速應用程序的運行 ， 應在系統(tǒng)中建立多個進程 ， 并且再為一個進程建立若干個線程 ， 由這些進程 (線程 )相互合作去完成一個共同的任務 。 進程通信的任務就是用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換 。作業(yè)調(diào)度的基本任務 ， 是從后備隊列中按照一定的算法 ， 選擇出若干個作業(yè) ， 為它們分配其必需的資源 (首先是分配內(nèi)存 )。 第一章 操作系統(tǒng)引論 存儲器管理功能 1. 內(nèi)存分配 OS在實現(xiàn)內(nèi)存分配時 ， 可采取靜態(tài)和動態(tài)兩種方式 。 為了確保每道程序都只在自己的內(nèi)存區(qū)中運行 ， 必須設置內(nèi)存保護機制 。 因此 ， 越界檢查都由硬件實現(xiàn) 。 此外 ， 由內(nèi)存中的一系列單元所限定的地址范圍稱為 “ 內(nèi)存空間 ” ， 其中的地址稱為 “ 物理地址 ” 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 4. 內(nèi)存擴充 存儲器管理中的內(nèi)存擴充任務 ， 并非是去擴大物理內(nèi)存的容量 ， 而是借助于虛擬存儲技術 ， 從邏輯上去擴充內(nèi)存容量 ， 使用戶所感覺到的內(nèi)存容量比實際內(nèi)存容量大得多； 或者是讓更多的用戶程序能并發(fā)運行 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 設備管理功能 設備管理用于管理計算機系統(tǒng)中所有的外圍設備 ， 而設備管理的主要任務是 ， 完成用戶進程提出的 I/O請求； 為用戶進程分配其所需的 I/O設備；提高 CPU和 I/O設備的利用率；提高 I/O速度；方便用戶使用 I/O設備 。 如果在 I/O設備和 CPU之間引入緩沖 ， 則可有效地緩和 CPU和 I/O設備速度不匹配的矛盾 ， 提高 CPU的利用率 ， 進而提高系統(tǒng)吞吐量 。 如果在 I/O設備和 CPU之間 ， 還存在著設備控制器和 I/O通道時 ， 還須為分配出去的設備分配相應的控制器和通道 。 對于獨占設備 (臨界資源 )的分配 ， 還應考慮到該設備被分配出去后 ， 系統(tǒng)是否安全 。 處理過程是：設備處理程序首先檢查 I/O請求的合法性 ，了解設備狀態(tài)是否是空閑的 ， 了解有關的傳遞參數(shù)及設置設備的工作方式 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 文件管理功能 1. 由文件系統(tǒng)對諸多文件及文件的存儲空間 ， 實施統(tǒng)一的管理 。 盤塊的大小通常為 512 B~8 KB。 目錄管理的主要任務 ， 是為每個文件建立其目錄項 ， 并對眾多的目錄項加以有效的組織 ， 以實現(xiàn)方便的按名存取 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 3. 文件的讀 / (1) 文件的讀 /寫管理 。 一旦讀 (寫 )完成 ， 便修改讀 (寫 )指針 ， 為下一次讀 (寫 )做好準備 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 用戶接口 1. 命令接口 (1) 聯(lián)機用戶接口 。這樣 ， 用戶可通過先后鍵入不同命令的方式 ， 來實現(xiàn)對作業(yè)的控制 ， 直至作業(yè)完成 。 批處理作業(yè)的用戶不能直接與自己的作業(yè)交互作用 ， 只能委托系統(tǒng)代替用戶對作業(yè)進行控制和干預 。 如果作業(yè)在執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象 ， 系統(tǒng)也將根據(jù)作業(yè)說明書上的指示進行干預 。 早期的系統(tǒng)調(diào)用都是用匯編語言提供的 ， 只有在用匯編語言書寫的程序中 ， 才能直接使用系統(tǒng)調(diào)用；但在高級語言以及 C語言中 ， 往往提供了與各系統(tǒng)調(diào)用一一對應的庫函數(shù) ， 這樣 ， 應用程序便可通過調(diào)用對應的庫函數(shù)來使用系統(tǒng)調(diào)用 。 用戶可用鼠標或通過菜單和對話框 ， 來完成對應用程序和文件的操作 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 軟件工程的含義 軟件工程是指運用系統(tǒng)的 、 規(guī)范的和可定量的方法 ， 來開發(fā) 、 運行和維護軟件；或者說 ， 是采用工程的概念 、 原理 、 技術和方法 ， 來開發(fā)與維護軟件 ， 其目的是為了解決在軟件開發(fā)中所出現(xiàn)的編程隨意 、 軟件質(zhì)量不可保證以及維護困難等問題 。 這里 ， 我們把第一代至第三代的 OS結構 ， 稱為傳統(tǒng)的 OS結構 ， 而把微內(nèi)核的 OS結構稱為現(xiàn)代 OS結構 。這一方面會使所編制出的程序錯誤很多 ， 給調(diào)試工作帶來很多困難；另一方面也使程序難以閱讀和理解 ， 增加了維護人員的負擔 。 每個模塊具有某方面的管理功能 ， 如進程管理模塊 、 存儲器管理模塊 、 I/O設備管理模塊和文件管理模塊等 ， 并規(guī)定好各模塊間的接口 ， 使各模塊之間能通過該接口實現(xiàn)交互 ， 然后再進一步將各模塊細分為若干個具有一定管理功能的子模塊 ， 如把進程管理模塊又分為進程控制 、 進程同步 、 進程通信和進程調(diào)度等子模塊 ， 同樣也要規(guī)定各子模塊之間的接口 。 (2) 增強了 OS的可適應性。 第一章 操作系統(tǒng)引論 3. 分層式 OS 1) 從改進設計方式上說 ， 應使我們的每一步設計都是建立在可靠的基礎上 。 通常 OS的每個功能的實現(xiàn) ， 并非是只用一個程序便能完成的 ， 而是要經(jīng)由若干個軟件層才有可能完成 。 在分層結構中 ， 各層次軟件的運行速度是不同的 ， 因為 A1層軟件能直接在物理機器上運行 ， 故它有最高的運行速度 。 應把供多種資源管程程序調(diào)用的公用模塊 ， 設置在最低層 ， 不然 ， 會使比它低的層次模塊由于無法調(diào)用它而須另外配置相應功能的模塊 。 這些接口應設置在 OS的最高層 ， 直接提供給用戶使用 。 此外 ， 在內(nèi)核中還應具有其它一些機構 ， 用于實現(xiàn)與硬件緊密相關的和一些較基本的功能 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2. 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計技術 (ObjectOrientated Programming) 1) 面向?qū)ο蠹夹g是 20世紀 80年代初提出并很快流行起來的 。 第一章 操作系統(tǒng)引論 圖 17 一個對象的示意圖 數(shù)據(jù)結構 過程 1 過程 2 過程 3 第一章 操作系統(tǒng)引論 2) (1) 可修改性和可擴充性 。 繼承性是指子對象可以繼承父對象的屬性 ， 這樣 ，在創(chuàng)建一個新的對象時 ， 便可減少大量的時空開銷 。 微內(nèi)核并非是一個完整的 OS， 而只是為構建通用 OS提供一個重要基礎 。 (2) 存儲器管