【正文】 ?程序運(yùn)行局部性原理 ?離散分配方式 ?內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制 ?虛擬存儲(chǔ)技術(shù) ?硬件（頁 /段表、缺頁 /段中斷、地址變換） ?軟件（請(qǐng)求調(diào)入功能 /置換功能） 3/4/2023 109 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的功能與特征 處理機(jī)管理功能 存儲(chǔ)器管理功能 設(shè)備管理功能 文件管理功能 操作系統(tǒng)的特征 3/4/2023 110 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 設(shè)備分配 ?主要任務(wù) ?設(shè)備及相應(yīng)設(shè)備控制器和通道的分配 ?設(shè)備分配機(jī)制 ?設(shè)備分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?設(shè)備類型與設(shè)備分配方式相對(duì)應(yīng) ?設(shè)備分配與回收算法 ?設(shè)備獨(dú)立性 ?虛擬設(shè)備 3/4/2023 111 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 緩沖管理 ?主要任務(wù) ?管理各種類型的緩沖區(qū) ?緩和 CPU和 I/O設(shè)備速度不匹配矛盾 ?提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量 ?緩沖管理機(jī)制 ?單 /雙 /多緩沖類型 ?字符緩沖與盤塊緩沖 ?公用緩沖池機(jī)制 3/4/2023 112 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 設(shè)備處理 ?主要任務(wù) ?實(shí)現(xiàn) CPU和設(shè)備控制器間通信 ?設(shè)備處理過程 ? I/O請(qǐng)求提出 ? I/O請(qǐng)求合法性檢查 ?了解設(shè)備狀態(tài) ?傳遞相關(guān)參數(shù)并設(shè)置設(shè)備工作方式 ?通道程序自動(dòng)構(gòu)成 ?發(fā)出 I/O指令和啟動(dòng) I/O設(shè)備 ?及時(shí)響應(yīng)中斷請(qǐng)求 3/4/2023 113 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的功能與特征 處理機(jī)管理功能 存儲(chǔ)器管理功能 設(shè)備管理功能 文件管理功能 操作系統(tǒng)的特征 3/4/2023 114 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 文件存儲(chǔ)空間管理 ?主要任務(wù) ?使每個(gè)文件各得其所 ?提高外存空間利用率 ?提高外存訪問速度 ?文件存儲(chǔ)空間管理機(jī)制 ?存儲(chǔ)空間管理用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?存儲(chǔ)空間分配與回收功能 ?連續(xù) /離散分配方式 ?以盤塊 /簇為基本分配單位 3/4/2023 115 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 目錄管理 ?主要任務(wù) ?實(shí)現(xiàn)文件的按名存取 ?提高文件查找速度 ?支持文件重名、共享與保護(hù) ?目錄管理機(jī)制 ?文件控制塊與索引結(jié)點(diǎn) ?目錄結(jié)構(gòu) ?目錄檢索手段 3/4/2023 116 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 文件的讀寫管理和存取控制 ?文件的讀寫管理 ?從外存中讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入外存 ?目錄檢索 外存地址 讀寫指針 讀寫操作 ?文件描述符表和文件表 ?文件的存取控制 ?防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件 ?防止冒名頂替存取文件 ?防止以不正確的方式使用文件 ?系統(tǒng)級(jí) /用戶級(jí) /文件級(jí)存取控制 3/4/2023 117 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的功能與特征 處理機(jī)管理功能 存儲(chǔ)器管理功能 設(shè)備管理功能 文件管理功能 操作系統(tǒng)的特征 3/4/2023 118 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的特征 ? 并發(fā) ? 并行與并發(fā)、程序與進(jìn)程 /線程 ? 共享 ? 互斥共享方式、同時(shí)訪問方式 ? 虛擬 ? 虛擬處理機(jī)、虛擬內(nèi)存、虛擬盤、虛擬設(shè)備 ? 異步性 ? 進(jìn)程執(zhí)行順序與執(zhí)行時(shí)間的不確定性 可重入碼 3/4/2023 119 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 異步性舉例說明 I / O請(qǐng) 求程 序A程 序B程 序C程 序DI / O請(qǐng) 求調(diào) 度 程 序I / O完 成A再 次 被 調(diào) 度時(shí) 間A完 成I / O請(qǐng) 求I / O完 成 且C完 成I / O完 成計(jì) 計(jì) 計(jì) 計(jì)I / O計(jì) 計(jì)I / O計(jì) 計(jì)I / O計(jì) 計(jì)計(jì) 計(jì)I / O請(qǐng) 求I / O計(jì) 計(jì)計(jì) 計(jì)計(jì) 計(jì)計(jì) 計(jì)B 再 次 被 調(diào) 度3/4/2023 120 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 作業(yè)題 ? 談?wù)勀銓?duì)操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備的資源管理功能的認(rèn)識(shí)與理解。為保證資源的有效管理與控制，操作系統(tǒng)于是體現(xiàn)出哪些特征？ 3/4/2023 121 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 第一章 操作系統(tǒng)引論 什么是操作系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn) 操作系統(tǒng)啟動(dòng)模塊及自裝入機(jī)制 操作系統(tǒng)的發(fā)展 操作系統(tǒng)的功能與特征 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3/4/2023 122 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3/4/2023 123 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 ?可維護(hù)性 ?糾錯(cuò)性 /適應(yīng)性 /完善性 /預(yù)防性維護(hù) ?可靠性 ?正確性 /健壯性 ?可理解性 ?可用性 ?性能 ?系統(tǒng)資源利用率及用戶請(qǐng)求響應(yīng) 3/4/2023 124 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3/4/2023 125 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) （整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)） ?致力于功能實(shí)現(xiàn)和提高效率 ?缺乏首尾一致的設(shè)計(jì)思想 ?過程集合內(nèi)各過程間可相互調(diào)用 ?操作系統(tǒng)內(nèi)部不存在任何結(jié)構(gòu) ?GOTO語句不加限制 ?程序錯(cuò)誤多、調(diào)試?yán)щy、維護(hù)麻煩 3/4/2023 126 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3/4/2023 127 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng) 進(jìn)程管理 內(nèi)存管理 文件管理 進(jìn)程調(diào)度 進(jìn)程控制 進(jìn)程同步 設(shè)備管理 進(jìn)程通信 …… 3/4/2023 128 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià) ?優(yōu)點(diǎn) ?提高了設(shè)計(jì)的正確性、可理解性和可維護(hù)性 ?增強(qiáng)了操作系統(tǒng)的可適應(yīng)性 ?加速了操作系統(tǒng)的開發(fā)過程 ?缺點(diǎn) ?模塊劃分和接口規(guī)定難保正確和合理 ?未能區(qū)別共享資源和獨(dú)占資源 ?管理差異導(dǎo)致模塊間依賴關(guān)系復(fù)雜 3/4/2023 129 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3/4/2023 130 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及分層原則 ? 被調(diào)用功能放在較低層次 ? 作業(yè)調(diào)度 進(jìn)程控制 內(nèi)存管理 ? 活躍功能放在低層 ? 時(shí)鐘管理、進(jìn)程調(diào)度 ? 資源分配策略放在高層 ? 便于修改或適應(yīng)不同環(huán)境 ? 最低層 ? 資源管理公用模塊如隊(duì)列、堆棧、信號(hào)量操作等 ? 最高層 ? 用戶接口 An An1 ?? A2 A1 A0 單向依賴 3/4/2023 131 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià) ?從資源管理角度出發(fā)進(jìn)行層次劃分 ?規(guī)定模塊間調(diào)用的有序性 ?結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及評(píng)價(jià) ?調(diào)用關(guān)系清晰（高層對(duì)低層單向依賴） ?低層和高層可分別實(shí)現(xiàn)（可擴(kuò)充性） ?高層錯(cuò)誤不會(huì)影響到低層（正確性） ?避免了遞歸調(diào)用 ?可增強(qiáng)系統(tǒng)可維護(hù)性 ?降低了系統(tǒng)運(yùn)行效率 3/4/2023 132 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3/4/2023 133 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 客戶 /服務(wù)器模型 客戶 進(jìn)程 作業(yè) 服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器 終端 服務(wù)器 ?? 文件 服務(wù)器 消息傳遞機(jī)制（客戶進(jìn)程與服務(wù)器之間通信） 用戶態(tài) 核心態(tài) 硬件緊密相關(guān)基本功能 3/4/2023 134 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要領(lǐng)及評(píng)價(jià) ?內(nèi)核僅實(shí)現(xiàn)最基本功能 ?虛擬存儲(chǔ)、消息傳遞、進(jìn)程控制、設(shè)備驅(qū)動(dòng) ?其余更多系統(tǒng)功能放在內(nèi)核之外 ?獨(dú)立服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行方式 ?等待和響應(yīng)客戶進(jìn)程提出的請(qǐng)求 ? 結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià) ?可擴(kuò)充性、正確性、可靠性 ?便于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和實(shí)現(xiàn)分布式處理 ?系統(tǒng)效率受到影響 3/4/2023 135 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3/4/2023 136 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 第一章 操作系統(tǒng)引論 什么是操作系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn) 操作系統(tǒng)啟動(dòng)模塊及自裝入機(jī)制 操作系統(tǒng)的發(fā)展 操作系統(tǒng)的功能與特征 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3/4/2023 137 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 作業(yè)題 ? 操作系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則有哪些？談?wù)勀銓?duì)操作系統(tǒng)發(fā)展歷程中所采用的幾種結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)與理解。 3/4/2023 138 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 小結(jié) ? 操作系統(tǒng)的目標(biāo)、作用和組成 ? 操作系統(tǒng)的發(fā)展及主要?jiǎng)恿? ? 各類操作系統(tǒng)之間的比較 ? 操作系統(tǒng)的功能 ? 操作系統(tǒng)的特征和服務(wù) ? 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) ? 主流操作系統(tǒng) 3/4/2023 139 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 3/4/2023 同學(xué)們，再見！ 3/4/2023 140 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH