【正文】 ?目錄管理 ?文件讀 、 寫(xiě)管理 ?文件保護(hù) ?向用戶(hù)提供接口 68 1） 作業(yè)管理的主要任務(wù) :是根據(jù)系統(tǒng)條件和用戶(hù)需要 ， 對(duì)作業(yè)的運(yùn)行進(jìn)行合理的組織 、 調(diào)度及相應(yīng)的控制 。 系統(tǒng)可通過(guò)某種技術(shù)使該設(shè)備成為能被多個(gè)用戶(hù)共享的設(shè)備 ， 以提高設(shè)備利用率及加速程序的執(zhí)行過(guò)程 。 66 設(shè)備管理程序應(yīng)具有功能 ? 設(shè)備處理： 啟動(dòng)指定的 I/O設(shè)備 ， 完成用戶(hù)規(guī)定的 I/O操作 ， 并對(duì)由設(shè)備發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求進(jìn)行及時(shí)響應(yīng) ， 根據(jù)中斷類(lèi)型進(jìn)行相應(yīng)的處理 。 65 2)設(shè)備管理程序應(yīng)具有的功能 ? 緩沖管理： 幾乎所有的外圍設(shè)備于處理機(jī)交換信息時(shí) ， 都要利用緩沖來(lái)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 。 但我們無(wú)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 ， 使系統(tǒng)能運(yùn)行內(nèi)存要求量遠(yuǎn)比物理內(nèi)存大得多得作業(yè) ， 或讓更多得作業(yè)并發(fā)執(zhí)行 。 地址映射功能可使用戶(hù)不必過(guò)問(wèn)物理存儲(chǔ)空間的分配細(xì)節(jié) ， 從而為用戶(hù)編程提供了方便 。 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(hù)程序侵犯操作系統(tǒng)的內(nèi)存區(qū) 。 62 存儲(chǔ)器管理的功能 ? 內(nèi)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(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 。 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 。 ? 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(chēng)為進(jìn)程通信 。 最基本的進(jìn)程同步方式是使諸進(jìn)程以互斥方式訪(fǎng)問(wèn)臨界資源 。 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 。 59 進(jìn)程管理的主要功能 ? 進(jìn)程控制：當(dāng)用戶(hù)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 。 53 計(jì)算環(huán)境 ?傳統(tǒng)計(jì)算 – 大型機(jī)，小型機(jī)，終端 ?基于 Web的計(jì)算 – PC, PDA, 手機(jī) 可上網(wǎng) – 負(fù)載平衡技術(shù) ?嵌入式計(jì)算 – 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) – 汽車(chē) , 微波爐 , 照相機(jī) , 等 54 小結(jié) ?兩個(gè)目標(biāo) : 性能和方便 ?操作員和批處理任務(wù) ?批處理系統(tǒng) , 自動(dòng)切換作業(yè) , CPU 利用率低 ?多道程序設(shè)計(jì) , CPU 切換 ?分時(shí)系統(tǒng)，交互 ?PC, 得益于大型機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展成果 55 小結(jié) ?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(shí)時(shí)系統(tǒng) ?趨勢(shì) : 網(wǎng)絡(luò)的影響 – 更快的 CPU， 更大的內(nèi)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(guān)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 ?作業(yè)管理 58 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 。 ? 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。 在 OS中利用了多種虛擬技術(shù) ， 分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬處理機(jī) 、 虛擬內(nèi)存 、 虛擬外部設(shè)備和虛擬信道等 。 51 虛擬性 在操作系統(tǒng)中 ， 所謂虛擬 ， 是指把一個(gè)物理上的實(shí)體 ， 變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物 。 ? 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(wèn)題 。 50 共享性 ? 操作系統(tǒng)與多個(gè)用戶(hù)的程序共同使用計(jì)算機(jī)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(gè)程序所獨(dú)占，而是供多個(gè)用戶(hù)共同使用。如科學(xué)實(shí)驗(yàn)、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等 ?有嚴(yán)格時(shí)間要求 ?實(shí)時(shí)系統(tǒng)有硬的和軟的兩種類(lèi)型 44 硬、軟實(shí)時(shí)系統(tǒng) ? 硬實(shí)時(shí)系統(tǒng) – 保證關(guān)鍵任務(wù)按時(shí)完成 – 通常只有少量或根本沒(méi)有使用任何類(lèi)型的輔助存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)通常存在短期存儲(chǔ)器或 ROM中 – 與分時(shí)系統(tǒng)矛盾，沒(méi)有一個(gè)現(xiàn)代通用 OS支持 ? 軟實(shí)時(shí)系統(tǒng) – 關(guān)鍵實(shí)時(shí)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)要高于其它任務(wù) – 在工業(yè)控制和機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用受限制 – 用于其它領(lǐng)域，如多媒體，虛擬現(xiàn)實(shí)等 45 手持系統(tǒng) ?個(gè)人數(shù)字助理 (PDAs) – 小 , 輕 , 省電 – 功能有限 ?手機(jī) ?問(wèn)題 – 內(nèi)存少 , 必須有效管理內(nèi)存 – 處理器慢 – 屏幕小 – 鍵盤(pán)小 46 ?目前應(yīng)用在手機(jī)上的操作系統(tǒng)主要有PalmOS、 Symbian、 Windows CE和Linux 常見(jiàn)的手機(jī)操作系統(tǒng) 47 操作系統(tǒng)概念與功能的遷移 p21 48 操作系統(tǒng)的特征 ?并發(fā)性 ?共享性 ?虛擬性 ?異步性 49 并發(fā)性 ? 并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生 。 ? （ 4） 交互性：用戶(hù)可通過(guò)終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)對(duì)話(huà) 。 ? （ 2） 獨(dú)立性：每個(gè)用戶(hù)各占一個(gè)終端 ， 彼此獨(dú)立操作 ， 互不干擾 。 ? 適合辦公自動(dòng)化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機(jī)會(huì)話(huà)的場(chǎng)合。 26 多道程序設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題 ?作業(yè)調(diào)度－決定將哪些作業(yè)從磁盤(pán)調(diào)入內(nèi)存 ?內(nèi)存管理 – 系統(tǒng)必須為多個(gè)作業(yè)分配內(nèi)存 ?CPU 調(diào)度 – 系統(tǒng)必須在作業(yè)中挑選一個(gè)運(yùn)行 ?I/O設(shè)備管理 ?文件管理 27 分時(shí)系統(tǒng) ?TSS 是多道程序設(shè)計(jì)的自然延伸 – 交互式計(jì)算 – CPU 執(zhí)行多個(gè)作業(yè) , 但由于切換非常之快，用戶(hù)可以在每個(gè)程序運(yùn)行期間與之交互 ?交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供用戶(hù)與系統(tǒng)之間的直接通信 – 響應(yīng)時(shí)間較短 ?每個(gè)用戶(hù)會(huì)感到整個(gè)系統(tǒng)只為自己所用 28 分時(shí)系統(tǒng)的思想 ? 采用時(shí)間片輪的方法 ， 同時(shí)為許多終端用戶(hù)服務(wù) ， 對(duì)每個(gè)用戶(hù)能保證足夠快的響應(yīng)時(shí)間 ， 并提供交互會(huì)話(huà)的功能 。 Sons, Inc. 高等教育出版社， 2022 ? 邊干邊學(xué) － Linux內(nèi)核指導(dǎo) 李善平，陳文智等編著 浙江大