第1章操作系統(tǒng)筆記(編輯修改稿)
2024-08-24 04:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 進程同時訪問的資源是磁盤。 共享與并發(fā) 共享性和并發(fā)性是操作系統(tǒng)兩個最基本的特征，它們互為依存：n 一方面，資源的共享是因為運行程序的并發(fā)執(zhí)行而引起的，若系統(tǒng)不允許運行程序并發(fā)執(zhí)行，自然也就不存在資源共享問題。n 另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效地管理，必然會影響到運行程序的并發(fā)執(zhí)行，甚至運行程序無法并發(fā)執(zhí)行，操作系統(tǒng)也就失去了并發(fā)性，導(dǎo)致整個系統(tǒng)效率低下。 虛擬技術(shù) 虛擬是指操作系統(tǒng)中的一種管理技術(shù)，它是把物理上的一個實體變成邏輯上的多個對應(yīng)物，顯然，前者是實際存在的而后者是虛構(gòu)假想的。 時分復(fù)用n 虛擬處理機w 通過多道程序和分時使用CPU技術(shù)，物理上的一個CPU變成邏輯上的多個CPUn 虛擬設(shè)備w 打印機n 若某物理設(shè)備通過時分復(fù)用虛擬為N臺，則虛擬設(shè)備速度是原設(shè)備的1/N 空分復(fù)用n 虛擬磁盤w 1個硬盤實體多個邏輯卷n 虛擬存儲器w 虛擬存儲器則是把物理上的多個存儲器(主存和輔存)變成邏輯上的一個(虛存)的例子w 內(nèi)存空分復(fù)用提高內(nèi)存空間利用率w 結(jié)合時分復(fù)用，可實現(xiàn)在邏輯上擴大內(nèi)存，使程序中遠(yuǎn)小于它的空間運行n 若某物理設(shè)備通過空分復(fù)用虛擬為N臺，則虛擬設(shè)備占用空間是原設(shè)備的1/N 異步性（Asynchronism）亦稱不確定性，（ Nondeterministic ）進程以人們不可預(yù)知的速度向前推進，即進程的異步性。 在多道程序環(huán)境中，允許多個進程并發(fā)執(zhí)行，由于資源有限而進程眾多，進程的執(zhí)行往往不是一氣呵成，而是“走走停停”，其運行、暫停和完成的時間都無法確定。a. 系統(tǒng)中的進程何時執(zhí)行？b. 何時暫停？c. 以什么樣的速度向前推進？d. 進程總共要多少時間執(zhí)行才能完成？ 這些都是不可預(yù)知的，或者說該進程是以不確定的方式運行的，不確定性給系統(tǒng)帶來了潛在的危險，有可能導(dǎo)致與時間有關(guān)的錯誤。 但只要運行環(huán)境相同，操作系統(tǒng)必須保證多次運行作業(yè)，都會獲得完全相同的結(jié)果。設(shè)計操作系統(tǒng)必修考慮異步性帶來的問題。\1. 4操作系統(tǒng)功能 操作系統(tǒng)有如下幾個基本功能：u 處理機管理u 存儲器管理u 設(shè)備管理u 文件管理u 用戶接口（一） 處理機管理 在傳統(tǒng)的多道程序系統(tǒng)中，處理機的分配和運行都是以進程為基本單位，因而對處理機的管理可歸結(jié)為對進程的管理： 進程控制n 創(chuàng)建、撤銷、狀態(tài)轉(zhuǎn)換 進程同步n 訪問臨界資源、協(xié)調(diào)合作次序 進程通信n 合作進程的消息交換 調(diào)度n 作業(yè)調(diào)度、進程調(diào)度（二） 存儲器管理 存儲管理的主要任務(wù)是管理存儲器資源，為多道程序運行提供有力支撐。存儲管理的主要功能包括： 內(nèi)存分配n 存儲管理將根據(jù)用戶程序的需要給它分配存儲器資源，并在其使用完畢后回收。 內(nèi)存保護n 存儲管理要把各個用戶程序相互隔離起來互不干擾，更不允許用戶程序訪問操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)，從而保護用戶程序存放在存儲器中的信息不被破壞。 地址映射n 進程邏輯地址到內(nèi)存物理地址的映射。這樣程序員無需知道自己的程序分配到內(nèi)存的什么具體物理地址，僅僅知道自己的邏輯地址即可，體現(xiàn)了存儲的無關(guān)性。 內(nèi)存擴充n 借助虛擬存儲技術(shù)，從邏輯上擴充內(nèi)存，使用戶感覺到比實際大的多的內(nèi)存，可是更多程序并發(fā)運行。n 功能：請求調(diào)入、置換（三） 設(shè)備管理 設(shè)備管理的主要任務(wù)：① 管理各類外圍設(shè)備，完成用戶提出的I/O請求，加快I/O信息的傳送速度，發(fā)揮I/O設(shè)備的并行性，提高I/O設(shè)備的利用率；以及提供每種設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動程序和中斷處理程序，向用戶屏蔽硬件使用細(xì)節(jié) 設(shè)備管理的主要功能：1. 緩沖管理w 緩沖區(qū)，緩和CPU和I/O速度不匹配的矛盾w 單緩沖、雙緩沖、公用緩沖2. 設(shè)備分配w 為進程分配設(shè)備，以及設(shè)備控制器、通道3. 設(shè)備處理w 設(shè)備驅(qū)動程序：CPU和設(shè)備控制器之間的通信（四）文件管理 上述三種管理是針對計算機硬件資源的管理。 文件管理則是對系統(tǒng)的軟件資源的管理。 在現(xiàn)代計算機中，通常把程序和數(shù)據(jù)以文件形式存儲在外存儲器上，供用戶使用。為此，OS需配置文件管理機構(gòu)。 文件存儲空間的管理n 為文件分配外存空間，提供外存利用率n 記錄外存使用情況、分配、回收外存空間 目錄管理n 為文件建立目錄項，有效組織，按名存取 文件的讀/寫管理和保護n 向外存讀取/寫入數(shù)據(jù)n 防止文件被非法竊取或破壞—存取控制（五）OS與用戶之間的接口1. 用戶接口n 聯(lián)機接口w 命令，用戶通過和終端交互控制作業(yè)n 脫機接口w 作業(yè)控制語言(JCL)，用戶通過作業(yè)說明書委托系統(tǒng)代為控制作
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