【正文】 操作系統(tǒng)與用戶(hù)之間的接口 ? 操作系統(tǒng)向用戶(hù)提供：用戶(hù)與操作系統(tǒng)的接口– 用戶(hù)接口： 是提供給用戶(hù)使用的接口，用戶(hù)可通過(guò)該接口取得操作系統(tǒng)的服務(wù)。? 一旦讀（寫(xiě)）完成，便修改讀（寫(xiě)）指針，為下一次讀（寫(xiě)）做好準(zhǔn)備。– 能提供快速的目錄查詢(xún)手段，提高文件的檢索速度。? 為了提高存儲(chǔ)空間的利用率，通常采用離散分配方式第一章 操作系統(tǒng)引論 文件存儲(chǔ)空間的管理? 文件目錄項(xiàng)包括：– 文件名– 文件屬性– 文件在磁盤(pán)上的物理位置等? 任務(wù)：– 為每個(gè)文件建立目錄項(xiàng)– 對(duì)眾多的目錄項(xiàng)進(jìn)行有效組織，以實(shí)現(xiàn)按名存取。? 文件管理的功能 ：– 文件管理需設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄文件存儲(chǔ)空間的使用情況，以供分配存儲(chǔ)空間時(shí)參考。設(shè)備處理第一章 操作系統(tǒng)引論 文件管理功能 ? 程序和數(shù)據(jù)都是以文件的形式存儲(chǔ)在磁盤(pán)和磁帶上。– 向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令，啟動(dòng) I/O設(shè)備完成指定的 I/O操作。? 設(shè)備分配機(jī)制具有的結(jié)構(gòu)和功能– 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設(shè)備控制表、控制器控制表等– 設(shè)備分配? 獨(dú)占設(shè)備分配的安全性檢查– 設(shè)備回收設(shè)備分配第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 設(shè)備處理程序 又稱(chēng) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 。地址映射編譯 鏈接第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 任務(wù)– 借助于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量– 讓更多的用戶(hù)程序能并發(fā)執(zhí)行? 系統(tǒng)具有的內(nèi)存擴(kuò)充機(jī)制– 請(qǐng)求調(diào)入功能（部分裝入功能）– 置換功能內(nèi)存擴(kuò)充第一章 操作系統(tǒng)引論 設(shè)備管理功能? 設(shè)備管理用于管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的外圍設(shè)備， 主要任務(wù) 有：– 完成用戶(hù)進(jìn)程提出的 I/O請(qǐng)求– 為用戶(hù)程序進(jìn)程分配其所需的 I/O設(shè)備；– 提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率；– 提高 I/O速度；– 方便用戶(hù)使用 I/O設(shè)備第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 任務(wù)– 用于緩解 CPU和 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾 ，提高 CPU的利用率，提高系統(tǒng)吞吐量。系統(tǒng)須對(duì)每條指令所要訪(fǎng)問(wèn)的地址進(jìn)行檢查，如果發(fā)生越界，則發(fā)出越界中斷請(qǐng)求。? 內(nèi)存分配機(jī)制具有的結(jié)構(gòu)和功能– 內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)– 內(nèi)存分配功能– 內(nèi)存回收功能內(nèi)存保護(hù)? 主要任務(wù)– 確保每道用戶(hù)程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運(yùn)行，彼此互不干擾。? 內(nèi)存分配方式– 靜態(tài)分配：作業(yè)裝入時(shí)確定，運(yùn)行時(shí)不能更改與移動(dòng)。第一章 操作系統(tǒng)引論 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)執(zhí)行提供良好的環(huán)境；? 便于用戶(hù)使用存儲(chǔ)器；? 提高存儲(chǔ)器的利用率；? 從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存 。在將它們調(diào)入內(nèi)存后，便分別為它們建立進(jìn)程，使它們都成為可能獲得處理機(jī)的就緒隊(duì)列。– 進(jìn)程互斥方式– 進(jìn)程同步方式? 進(jìn)程通信： 實(shí)現(xiàn)相互合作的進(jìn)程間的信息交換。? 處理機(jī)管理的主要功能：– 創(chuàng)建和撤消進(jìn)程（線(xiàn)程）– 對(duì)諸進(jìn)程（線(xiàn)程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)– 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程（線(xiàn)程）之間的信息交換– 按照一定的算法把處理機(jī)分配給進(jìn)程（線(xiàn)程）第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 進(jìn)程控制： 創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及控制進(jìn)程的轉(zhuǎn)換。? OS的功能：– 處理機(jī)管理– 存儲(chǔ)器管理– 設(shè)備管理– 文件管理– 提供用戶(hù)接口– 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能第一章 操作系統(tǒng)引論 處理機(jī)管理功能? 在傳統(tǒng)的多道程序中，處理機(jī)的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位，對(duì)處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理。? 只要運(yùn)行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行，都會(huì)獲得完全相同的結(jié)果。? 進(jìn)程的 異步性 ：進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。通過(guò) “請(qǐng)求調(diào)入功能 ”和 “置換功能 ”每次只把用戶(hù)程序的一部分調(diào)用內(nèi)存運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的各部分分時(shí)進(jìn)行內(nèi)存運(yùn)行的功能。? 空分復(fù)用技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用：– 虛擬磁盤(pán)技術(shù)： 將一臺(tái)硬盤(pán)虛擬為多臺(tái)虛擬磁盤(pán)，即將硬盤(pán)劃分為若干個(gè)卷。– 虛擬設(shè)備技術(shù)： 將一臺(tái)物理 I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的 I/O設(shè)備，并允許每個(gè)用戶(hù)占用一臺(tái)邏輯上的 I/O設(shè)備。 第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 時(shí)分復(fù)用： 即分時(shí)使用方式，最早用于電信業(yè)，將一條物理信道虛擬為多條邏輯信道，以提高信道的利用率。如，采用分時(shí)技術(shù)，將一臺(tái)處理機(jī)虛擬為若干臺(tái)處理機(jī)。? 線(xiàn)程 是指，程序的一次相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行過(guò)程；在現(xiàn)代 OS中，線(xiàn)程是系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。? 進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)需要一定的資源。? 進(jìn)程 是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成，是一個(gè)活動(dòng)實(shí)體。? 微觀(guān)上，在單處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)任務(wù)在單個(gè)處理機(jī)上交替運(yùn)行稱(chēng)為任務(wù) 并發(fā) ；多處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)任務(wù)在多個(gè)處理機(jī)上同時(shí)運(yùn)行稱(chēng)為任務(wù) 并行 。? 配置在大、中和小型機(jī)上。? 配置在 32位微機(jī)上。第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較 微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展? 只允許一個(gè)用戶(hù)上機(jī)，且只允許用戶(hù)程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。? 可靠性。 – 實(shí)時(shí)信息處理的交互性?xún)H限于訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)中某些特定的專(zhuān)用服務(wù)程序。– 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性，則是以控制對(duì)象所要求的開(kāi)始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來(lái)確定，一般為秒級(jí)、百毫秒級(jí)、毫秒級(jí)。第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較? 及時(shí)性。– 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)中，每個(gè)終端向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出請(qǐng)求時(shí)，是彼此獨(dú)立操作，互不干擾。? 獨(dú)立性。– 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)按分時(shí)原則為多個(gè)終端用戶(hù)服務(wù)。第一章 操作系統(tǒng)引論 應(yīng)用需求? 實(shí)時(shí)控制– 火炮自動(dòng)控制系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、煉鋼 /煉油控制系統(tǒng)? 實(shí)時(shí)信息處理– 航空網(wǎng)絡(luò)售票系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)任務(wù)實(shí)時(shí)任務(wù)的分類(lèi)：? 按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來(lái)劃分– 周期性實(shí)時(shí)任務(wù)– 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)– 開(kāi)始截止時(shí)間 ——任務(wù)在某時(shí)間以前必須開(kāi)始執(zhí)行；– 完成截止時(shí)間 —— 任務(wù)在某時(shí)間以前必須完成? 根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求來(lái)劃分– 硬實(shí)時(shí)任務(wù)： 系統(tǒng)必須滿(mǎn)足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的結(jié)果– 軟實(shí)時(shí)任務(wù)： 系統(tǒng)對(duì)截止時(shí)間的要求并不嚴(yán)格? 多路性。? 交互性： 能進(jìn)行廣泛的人機(jī)交互 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。用戶(hù)感覺(jué)自己獨(dú)占終端和主機(jī)資源。– 緩沖區(qū)： 暫存用戶(hù)鍵入的命令。– 人 機(jī)交互– 共享主機(jī)– 便于用戶(hù)上機(jī)? 分時(shí)系統(tǒng) ，在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤(pán)的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶(hù)通過(guò)自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念? OS中引入多道程序技術(shù)可帶來(lái)的好處：– 提高 CPU的利用率– 提高內(nèi)存和 I/O設(shè)備利用率– 增加系統(tǒng)吞吐量第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念用戶(hù)程序監(jiān)督程序I/O操作I/O中斷請(qǐng)求t1結(jié)束中斷I/O完成啟動(dòng) I/OI/O中斷請(qǐng)求結(jié)束中斷I/O完成啟動(dòng) I/Ot2 t3 t4 t5 t6 t7 t8從黑色的實(shí)線(xiàn)來(lái)看 CPU是斷續(xù)性運(yùn)作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念程序 A程序 C程序 B程序 D調(diào)度程序A I/O請(qǐng)求 A I/O完成A再次被調(diào)度B I/O請(qǐng)求C I/O請(qǐng)求D I/O請(qǐng)求程序 B I/O完成C I/O完成 C再次被調(diào)度A 完成從黑色的實(shí)線(xiàn)來(lái)看 CPU是持續(xù)性運(yùn)作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道批處理系統(tǒng)的特征? 多道性? 無(wú)序性? 調(diào)度性? 作業(yè)調(diào)度? 進(jìn)程調(diào)度 多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)? 資源利用