操作系統(tǒng)設計ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-17 21:38 本頁面
【文章內容簡介】 序共同使用計算機系統(tǒng)中的資源 ? 資源共享是指系統(tǒng)中的硬件和軟件資源不再為某個程序所獨占，而是供多個用戶共同使用。 ? 并發(fā)和共享 是操作系統(tǒng)兩個最基本的特征 ， 這兩者之間又是互為存在條件的 。 ? 資源共享是以程序的并發(fā)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 。 ? 若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理 ， 也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行 ， 甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行 。 51 虛擬性 在操作系統(tǒng)中 ， 所謂虛擬 ， 是指把一個物理上的實體 ， 變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應物 。 物理實體 (前者 )是實的 ， 而后者是虛的 ， 相應地 ， 用于實現(xiàn)虛擬的技術 ， 稱為虛擬技術 。 在 OS中利用了多種虛擬技術 ， 分別用來實現(xiàn)虛擬處理機 、 虛擬內存 、 虛擬外部設備和虛擬信道等 。 52 異步性 (Asynchronism) ? 在多道程序環(huán)境下，允許多個進程并發(fā)執(zhí)行， 但由于競爭資源等因素的限制，使進程的執(zhí)行不是 “ 一氣呵成，而是以 “ 走走停?！钡姆绞竭\行。 ? 多道程序環(huán)境下程序的執(zhí)行，是以異步方式進行的；每個程序在何時執(zhí)行，多個程序間的執(zhí)行順序以及完成每道程序所需的時間都是不確定和不可預知的。 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。 53 計算環(huán)境 ?傳統(tǒng)計算 – 大型機，小型機，終端 ?基于 Web的計算 – PC, PDA, 手機 可上網(wǎng) – 負載平衡技術 ?嵌入式計算 – 嵌入式實時操作系統(tǒng) – 汽車 , 微波爐 , 照相機 , 等 54 小結 ?兩個目標 : 性能和方便 ?操作員和批處理任務 ?批處理系統(tǒng) , 自動切換作業(yè) , CPU 利用率低 ?多道程序設計 , CPU 切換 ?分時系統(tǒng)，交互 ?PC, 得益于大型機操作系統(tǒng)的發(fā)展成果 55 小結 ?吞吐量 , 可靠性 , 資源共享 – 并行系統(tǒng) (SMP) – 分布式系統(tǒng) – 集群系統(tǒng) ?實時系統(tǒng) ?趨勢 : 網(wǎng)絡的影響 – 更快的 CPU， 更大的內存 – 小，輕 56 作業(yè) – 3, 5, 7, 9 57 操作系統(tǒng)的主要功能 從資源管理觀點看 ， 操作系統(tǒng)具有五大功能： ?處理機管理 ?存儲器管理 ?設備管理 ?文件管理 ?作業(yè)管理 58 主要任務：是對處理機的分配和運行實施有效管理 。 對處理機管理 ， 可歸結為對進程的管理 。 59 進程管理的主要功能 ? 進程控制：當用戶作業(yè)要運行時 ， 應為之建立一個或多個進程 ， 并為它分配除處理機以外的所有資源 ， 將它放入進程就緒隊列 。 當進程運行完成時 ， 立即撤消該進程 ，以便及時釋放其所占有的資源 。 進程控制的基本功能就是創(chuàng)建和撤消進程以及控制進程的狀態(tài)轉換 。 ? 進程同步：所謂進程同步是指系統(tǒng)對并發(fā)執(zhí)行的進程進行協(xié)調 。 最基本的進程同步方式是使諸進程以互斥方式訪問臨界資源 。 60 進程管理的主要功能 ? 此外 ， 對于彼此相互合作 、 去完成共同任務的諸進程 ， 則應由系統(tǒng)對它們的運行速度加以協(xié)調 。 ? 進程通信：對于相互合作的進程 ， 在它們運行時 ，相互之間往往要交換一定的信息 ， 這種進程間所進行的信息交換稱為進程通信 。 ? 進程調度：當一個正在執(zhí)行的進程已經完成 ， 或因某事件而無法繼續(xù)執(zhí)行時 ， 系統(tǒng)應進行進程調度 ， 重新分配處理機 。 進程調度是指按一定算法 ，如最高優(yōu)先算法 ， 從進程就緒隊列中選出一進程 ，把處理機分配給它 ， 為該進程設置運行現(xiàn)場 ， 并使之投入運行 。 61 存儲器管理的主要任務 : ? 為多道程序的并發(fā)運行提供良好環(huán)境； ? 便于用戶使用存儲器； ? 提高存儲器的利用率； ? 為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間 。 62 存儲器管理的功能 ? 內存分配： 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存空間 ，因此 ， 為每道程序分配內存是存儲器管理的最基本功能 。 ? 內存保護： 為保證各道程序都能在自己的內存空間運行而互不干擾 ， 要求每道程序在執(zhí)行時能隨時檢查對內存的所有訪問是否合法 。 必須防止因一道程序的錯誤而擾亂了其它程序 ， 尤其應防止用戶程序侵犯操作系統(tǒng)的內存區(qū) 。 63 存儲器管理的功能 ? 地址映射： 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換為內存空間對應的物理地址的功能 。 地址映射功能可使用戶不必過問物理存儲空間的分配細節(jié) ， 從而為用戶編程提供了方便 。 ? 內存擴充： 由于物理內存的大小可能限制了大型作業(yè)或多個作業(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 ， 必須對內存加以擴充 。 但我們無須去真正地增加內存空間 ， 而只須借助于虛擬存貯技術 ， 便可獲得這樣地效果 ， 使系統(tǒng)能運行內存要求量遠比物理內存大得多得作業(yè) ， 或讓更多得作業(yè)并發(fā)執(zhí)行 。 64 1)設備管理的主要任務 : ?為用戶程序分配 I/O設備； ?完成用戶程序請求的 I/O操作； ?提高 CPU和 I/O設備的利用率； ?改善人機界面 。 65 2)設備管理程序應具有的功能 ? 緩沖管理： 幾乎所有的外圍設備于處理機交換信息時 ， 都要利用緩沖來緩和 CPU和 I/O設備間速度不匹配的矛盾 ， 和提高CPU與設備 、 設備與設備間操作的并行程度 ， 以提高 CPU和 I/O設備的利用率 。 ? 設備分配： 系統(tǒng)根據(jù)用戶所請求的設備類型和所采用的分配算法對設備進行分配 ，并將未獲得所需設備的進程放進相應設備的等待隊列 。 66 設備管理程序應具有功能 ? 設備處理： 啟動指定的 I/O設備 ， 完成用戶規(guī)定的 I/O操作 ， 并對由設備發(fā)來的中斷請求進行及時響應 ， 根據(jù)中斷類型進行相應的處理 。 ? 虛擬設備功能： 通常 ， 把一次僅允許一個進程使用的設備稱為獨占設備 。 系統(tǒng)可通過某種技術使該設備成為能被多個用戶共享的設備 ， 以提高設備利用率及加速程序的執(zhí)行過程 。 可使每個用戶都感覺到自己在獨占該設備 。 67 ?文件存儲空間的管理 ?目錄管理 ?文件讀 、 寫管理 ?文件保護 ?向用戶提供接口 68 1） 作業(yè)管理的主要任務 :是根據(jù)系統(tǒng)條件和用戶需要 ， 對作業(yè)的運行進行合理的組織 、 調
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