【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 話。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，廣泛利用該技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬處理機(jī)、虛擬設(shè)備等，以提高資源的利用率。 2．空分復(fù)用技術(shù) ? 早在上世紀(jì)初，電信業(yè)中就使用頻分復(fù)用技術(shù)來提高信道的利用率。它是將一個(gè)頻率范圍非常寬的信道，劃分成多個(gè)頻率范圍較窄的信道，其中的任何一個(gè)頻帶都只供一對(duì)用戶通話。 ? 之后，在計(jì)算機(jī)中也使用了空分復(fù)用技術(shù)來提高存儲(chǔ)空間的利用率。 異步性 (Asynchronism) ? 在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行， 但由于競(jìng)爭(zhēng)資源等因素的限制，使進(jìn)程的執(zhí)行不是“ 一氣呵成，而是以 “ 走走停?！钡姆绞竭\(yùn)行。 ? 多道程序環(huán)境下程序的執(zhí)行，是以異步方式進(jìn)行的；每個(gè)程序在何時(shí)執(zhí)行，多個(gè)程序間的執(zhí)行順序以及完成每道程序所需的時(shí)間都是不確定和不可預(yù)知的。 進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)，此即進(jìn)程的異步性。 操作系統(tǒng)的主要功能 從資源管理觀點(diǎn)看 ， 操作系統(tǒng)具有五大功能： ? 處理機(jī)管理 ? 存儲(chǔ)器管理 ? 設(shè)備管理 ? 文件管理 主要任務(wù)：是對(duì)處理機(jī)的分配和運(yùn)行實(shí)施有效管理 。 對(duì)處理機(jī)管理 ， 可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理 。 ? 當(dāng)用戶作業(yè)要運(yùn)行時(shí) ， 應(yīng)為之建立一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程 ， 并為它分配除處理機(jī)以外的所有資源 ， 將它放入進(jìn)程就緒隊(duì)列 。當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行完成時(shí) ， 立即撤消該進(jìn)程 ，以便及時(shí)釋放其所占有的資源 。 ? 進(jìn)程控制的基本功能就是創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換 。 所謂進(jìn)程同步是指系統(tǒng)對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)。 有兩種協(xié)調(diào)方式： ? (1) 進(jìn)程互斥方式。這是指諸進(jìn)程 (線程 )在對(duì)臨界資源進(jìn)行訪問時(shí)，應(yīng)采用互斥方式； ? (2) 進(jìn)程同步方式。這是指在相互合作去完成共同任務(wù)的諸進(jìn)程 (線程 )間，由同步機(jī)構(gòu)對(duì)它們的執(zhí)行次序加以協(xié)調(diào)。 3．進(jìn)程通信 ? 對(duì)于相互合作的進(jìn)程，在它們運(yùn)行時(shí)，相互之間往往要交換一定的信息，這種進(jìn)程間所進(jìn)行的信息交換稱為進(jìn)程通信。 ? 進(jìn)程調(diào)度是指按一定算法，如最高優(yōu)先算法，從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，為該進(jìn)程設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，并使之投入運(yùn)行。 ? 在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度兩步。 ? (1) 作業(yè)調(diào)度。 ? (2) 進(jìn)程調(diào)度。 存儲(chǔ)器管理功能 存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù) : ? 為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境； ? 便于用戶使用存儲(chǔ)器； ? 提高存儲(chǔ)器的利用率； ? 為盡量多的用戶提供足夠大的存儲(chǔ)空間 。 ? 多道程序能并發(fā)執(zhí)行的首要條件是 ，各道程序都有自己的內(nèi)存空間 ， 因此 ，為每道程序分配內(nèi)存是存儲(chǔ)器管理的最基本功能 。 ? 為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配，在內(nèi)存分配的機(jī)制中應(yīng)具有這樣的結(jié)構(gòu)和功能： ? (1) 內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 該結(jié)構(gòu)用于記錄內(nèi)存空間的使用情況，作為內(nèi)存分配的依據(jù)； ? (2) 內(nèi)存分配功能。 系統(tǒng)按照一定的內(nèi)存分配算法為用戶程序分配內(nèi)存空間； ? (3) 內(nèi)存回收功能。 系統(tǒng)對(duì)于用戶不再需要的內(nèi)存，通過用戶的釋放請(qǐng)求去完成系統(tǒng)的回收功能。 ? 為保證各道程序都能在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行而互不干擾 ， 要求每道程序在執(zhí)行時(shí)能隨時(shí)檢查對(duì)內(nèi)存的所有訪問是否合法 。 必須防止因一道程序的錯(cuò)誤而擾亂了其它程序 ， 尤其應(yīng)防止用戶程序侵犯操作系統(tǒng)的內(nèi)存區(qū) 。 ? 在多道程序的系統(tǒng)中 ， 操作系統(tǒng)必須提供把程序地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間對(duì)應(yīng)的物理地址的功能 。 地址映射功能可使用戶不必過問物理存儲(chǔ)空間的分配細(xì)節(jié) ， 從而為用戶編程提供了方便 。 ?由于物理內(nèi)存的大小可能限制了大型作業(yè)或多個(gè)作業(yè)的并發(fā)執(zhí)行 ， 為了滿足用戶的要求并改善系統(tǒng)性能 ，必須對(duì)內(nèi)存加以擴(kuò)充 。 但我們無須去真正地增加內(nèi)存空間 ， 而只須借助于虛擬存貯技術(shù) ， 便可獲得這樣地效果 。 ? 系統(tǒng)必須具有內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制，用于實(shí)現(xiàn)下述各功能： ? (1) 請(qǐng)求調(diào)入功能。允許在裝入一部分用戶程序和數(shù)據(jù)的情況下，便能啟動(dòng)該程序運(yùn)行。 ? (2) 置換功能。若發(fā)現(xiàn)在內(nèi)存中已無足夠的空間來裝入需要調(diào)入的程序和數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能將內(nèi)存中的一部分暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)至盤上，以騰出內(nèi)存空間，然后再將所需調(diào)入的部分裝入內(nèi)存。 設(shè)備管理 1)設(shè)備管理的主要任務(wù) : ? 為用戶程序分配 I/O設(shè)備； ? 完成用戶程序請(qǐng)求的 I/O操作； ? 提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率； ? 方便用戶使用 I/O設(shè)備 。 ? 幾乎所有的外圍設(shè)備與處理機(jī)交換信息時(shí) ， 都要利用緩沖來緩和 CPU和 I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾 ， 和提高 CPU與設(shè)備 、設(shè)備與設(shè)備間操作的并行程度 ， 以提高CPU和 I/O設(shè)備的利用率 。 ? 系統(tǒng)根據(jù)用戶所請(qǐng)求的設(shè)備類型和所采用的分配算法對(duì)設(shè)備進(jìn)行分配 ，并將未獲得所需設(shè)備的進(jìn)程放進(jìn)相應(yīng)設(shè)備的等待隊(duì)列 。 ? 設(shè)備處理程序又稱為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ? 啟動(dòng)指定的 I/O設(shè)備 ， 完成用戶規(guī)定的I/O操作 ， 并對(duì)由設(shè)備發(fā)來的中斷請(qǐng)求進(jìn)行及時(shí)響應(yīng) ， 根據(jù)中斷類型進(jìn)行相應(yīng)的處理 。 文件管理功能 ? 文件存儲(chǔ)空間的管理 ? 目錄管理 ? 文件讀 、 寫管理 ? 文件保護(hù) 1．文件存儲(chǔ)空間的管理 ? 為了方便用戶的使用，對(duì)于一些當(dāng)前需要使用的系統(tǒng)文件和用戶文件，都必須放在可隨機(jī)存取的磁盤上。若由用戶自己對(duì)文件的存儲(chǔ)進(jìn)行管理，不僅非常困難，而且也必然是十分低效的。 ? 因而，由文件系統(tǒng)對(duì)諸多文件及文件的存儲(chǔ)空間實(shí)施統(tǒng)一的管理。其主要任務(wù)是為每個(gè)文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系統(tǒng)的存、取速度。 為了方便用戶查找文件，通常由系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)目錄項(xiàng)。目錄項(xiàng)包括文件名、文件屬性、文件在磁盤上的物理位置等。 目錄管理的主要任務(wù)是為每個(gè)文件建立其目錄項(xiàng)。其次，目錄管理還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)文件共享。此外，還應(yīng)能提供快速的目錄查詢手段，以提高對(duì)文件的檢索速度。 3．文件的讀 /寫管理和保護(hù) ? (1) 文件的讀 /寫管理。該功能是根據(jù)用戶的請(qǐng)求，從外存中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存。在進(jìn)行文件讀 (寫 )時(shí)，系統(tǒng)先根據(jù)用戶給出的文件名去檢索文件目錄，從中獲得文件在外存中的位置。然后，利用文件讀 (寫 )指針，對(duì)文件進(jìn)行讀 (寫 )。 3．文件的讀 /寫管理和保護(hù) ? (2) 文件保護(hù)。為了防止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞，在文件系統(tǒng)中必須提供有效的存取控制功能，以實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)： ? ① 防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件； ? ② 防止冒名頂替存取文件； ? ③ 防止以不正確的方式使用文件。 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口 ? 為了方便用戶使用操作系統(tǒng)， OS又向用戶提供了“用戶與操作系統(tǒng)的接口”。該接口通常可分為兩大類： ? (1) 用戶接口。它是提供給用戶使用的接口 ,用戶可通過該接口取得操作系統(tǒng)的服務(wù)； ? (2) 程序接口。它是提供給程序員在編程時(shí)使用的接口，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的惟一途徑。 ?為了方便用戶對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用和編程，操作系統(tǒng)向用戶提供了用戶與操作系統(tǒng)的接口，簡(jiǎn)稱為用戶接口。 ? 該接口又進(jìn)一步分為聯(lián)機(jī)用戶接口 ,脫機(jī)用戶接口和 ,圖形接口。 (1) 聯(lián)機(jī)用戶接口。這是為聯(lián)機(jī)用戶提供的，它由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序所組成。當(dāng)用戶在終端或控制臺(tái)上每鍵入一條命令后，系統(tǒng)便立即轉(zhuǎn)入命令解釋程序，對(duì)該命令加以解釋并執(zhí)行該命令。在完成指定功能后，控制又返回到終端或控制臺(tái)上，等待用戶鍵入下一條命令。這樣，用戶可