【正文】 引入進(jìn)程與線程 共享（ Sharing）? 資源共享性： 宏觀上，指多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)使用系統(tǒng)資源；微觀上，指多個(gè)任務(wù) 并發(fā) ，即多個(gè)任務(wù)可以交替互斥地使用系統(tǒng)中的某個(gè)資源；? 資源共享方式 ：– 互斥共享方式 ：? 臨界資源（或獨(dú)占資源）：規(guī)定在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源? 打印機(jī)、磁帶機(jī)– 同時(shí)訪問方式? 宏觀上：同時(shí)? 微觀上：交替訪問? 磁盤設(shè)備第一章 操作系統(tǒng)引論 虛擬（ Virtual）? 虛擬： 是指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對應(yīng)物。還可以虛擬存儲、虛擬設(shè)備、虛擬通道、虛擬文件、虛擬用戶組以及虛擬網(wǎng)絡(luò)等。? 時(shí)分復(fù)用技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用：– 虛擬處理機(jī)技術(shù)： 利用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，把一臺物理上的處理機(jī)虛擬為多臺邏輯上的處理機(jī)，在每臺邏輯處理機(jī)上運(yùn)行一道程序。 時(shí)分復(fù)用技術(shù)第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 頻分復(fù)用技術(shù)： 將一個(gè)頻率范圍非常寬的信道，劃分成多個(gè)頻率范圍較窄的信道，其中的任何一個(gè)頻帶都只供一對用戶通話。– 虛擬存儲器技術(shù)： 利用存儲器的空閑空間來存放其它的程序，以提高內(nèi)存的利用率。 空分復(fù)用技術(shù)第一章 操作系統(tǒng)引論 異步性（ Asynchronism）? 在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但由于競爭資源等因素的限制，使進(jìn)程的執(zhí)行不是 “ 一氣呵成，而是以 “ 走走停停 ” 的方式運(yùn)行。– 內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程何時(shí)獲得處理機(jī)運(yùn)行；– 進(jìn)程何時(shí)因提出某種資源請求而暫停；– 進(jìn)程以怎樣的速度向前推進(jìn)；– 每道程序總共需要多少時(shí)間完成，等等。第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的主要功能第一章 操作系統(tǒng)引論 操作系統(tǒng)的主要任務(wù)? OS的主要任務(wù)： 為多道程序的運(yùn)行提供良好的運(yùn)行環(huán)境，以保證多道程序能有條不紊地、高效地運(yùn)行。? 在引入了線程的 OS中，也包含對線程的管理。? 進(jìn)程同步： 為多個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。? 調(diào)度：– 作業(yè)調(diào)度： 從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇若干個(gè)作業(yè)，為它們分配其必需的資源。– 進(jìn)程調(diào)度： 按一定算法從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場，使之運(yùn)行。 第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 內(nèi)存分配? 主要任務(wù)– 為每道程序分配內(nèi)存空間；– 提高存儲器的利用率；– 允許正在運(yùn)行的程序申請附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動態(tài)增漲的需要。– 動態(tài)分配：作業(yè)裝入時(shí)確定，運(yùn)行時(shí)可以動態(tài)增漲與移動。? 內(nèi)存保護(hù)機(jī)制– 設(shè)置兩個(gè)界限寄存器，存放正在執(zhí)行程序的上界和下界。第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 可裝入程序的形成– 源程序 目標(biāo)程序 可裝入程序? 任務(wù)– 將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。? 緩沖區(qū)機(jī)制– 單緩沖機(jī)制– 雙緩沖機(jī)制– 公用緩沖池機(jī)制第一章 操作系統(tǒng)引論 緩沖管理? 任務(wù)– 根據(jù)用戶進(jìn)程的 I/O請求、系統(tǒng)的現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備分配策略，為之分配其所需的設(shè)備。? 任務(wù)– 用于實(shí)現(xiàn) CPU和設(shè)備控制器之間的通信? 處理過程：– 檢查 I/O請求的合法性，了解設(shè)備狀態(tài)是否是空閑，了解有關(guān)的傳遞參數(shù)及設(shè)置設(shè)備的工作方式。– 響應(yīng)由控制器發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)中斷請求的類型，調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。? 文件管理的任務(wù) ：– 管理用戶文件和系統(tǒng)文件，以方便用戶使用– 管理文件的存儲空間– 保證文件數(shù)據(jù)的安全第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 任務(wù)：– 為每個(gè)文件分配必要的外存空間– 提高外存的利用率– 有助于提高文件系統(tǒng)的存、取速度。– 對存儲空間進(jìn)行分配與回收。– 能實(shí)現(xiàn)文件共享。第一章 操作系統(tǒng)引論 目錄管理? 文件的讀寫管理– 根據(jù)用戶的請求，從外存讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存– 文件讀（寫）過程：? 根據(jù)用戶給出的文件名檢索文件目錄，獲取文件在外存中的位置；? 利用文件讀（寫）指針，對文件進(jìn)行讀（寫）。? 文件的保護(hù)– 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。– 程序接口： 以系統(tǒng)調(diào)用的形式供用戶編程時(shí)使用。第一章 操作系統(tǒng)引論 第一章 操作系統(tǒng)引論 用戶接口? 命令接口：用戶通過命令接口向作業(yè)發(fā)出命令，控制作業(yè)的運(yùn)行。? JCL是提供給批處理作業(yè)用戶的，為實(shí)現(xiàn)所需功能而委托系統(tǒng)代為控制的一種語言第一章 操作系統(tǒng)引論 用戶接口? 圖形用戶接口：另一種形式的聯(lián)機(jī)用戶接口，采用了圖形化的操作界面，用非常容易識別的各種圖標(biāo)來將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序和文件，直觀、逼真地表示出來。? 程序接口由一組系統(tǒng)調(diào)用組成，每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都是一個(gè)能完成特定功能的子程序。? 操作系統(tǒng)龐大而雜亂，缺乏清晰的程序結(jié)構(gòu)，造成程序錯誤多，調(diào)試?yán)щy；程序難以閱讀和理解，不方便維護(hù)。? OS按其功能劃分為若干個(gè)具有一定獨(dú)立性和大小的模塊，每個(gè)模塊具有某方面的管理功能。? 模塊化 OS的缺點(diǎn)– 在開始設(shè)計(jì) OS時(shí)，對模塊的劃分及對接口的規(guī)定并不精確，而且還可能存在錯誤，因而很難保證按此規(guī)定所設(shè)計(jì)出的模塊會完全正確，這將使在把這些模塊裝配成OS時(shí)發(fā)生困難；– 從功能觀點(diǎn)來劃分模塊時(shí)，未能將共享資源和獨(dú)占資源加以區(qū)別；由于管理上的差異，又會使模塊間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系使 OS結(jié)構(gòu)變得不清晰。在某一層次上的代碼 只能調(diào)用低層次上的代碼 ，使模塊間的調(diào)用變得 有序 。提高了系統(tǒng)的 維護(hù)性和可靠性 。– 資源分配策略 放在最外層，便于修改或適應(yīng)不同環(huán)境第一章 操作系統(tǒng)引論 分層式 OS結(jié)構(gòu) — 分層原則各系統(tǒng)對具體劃分多少層次有不同的看法。? 對象 ，是指在現(xiàn)實(shí)世界中具有相同屬性、服從相同規(guī)則的一系列事物的抽象，而其中的具體事物稱為對象的實(shí)例。? 通過 “重用 ”提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率? 使系統(tǒng)具有更好的 易修改性 和 易擴(kuò)展性? 更易于保證系統(tǒng)的 “正確性 ”和 “可靠性 ”。? 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)– 基于 “抽象 ”和 “隱藏 ”原則控制系統(tǒng)的復(fù)雜性– 利用 “對象 ”、 “封裝 ”和 “繼承 ”確保系統(tǒng)的 “正確性 ”、 “可靠性 ”、 “易修改性 ”、 “易擴(kuò)展性 ”等，并提高 OS的設(shè)計(jì)速度。? 低級存儲器管理：? 微內(nèi)核中配置最基本的低級存儲器管理機(jī)制，如用戶空間的邏輯地址變換為內(nèi)存空間的物理地址的頁表機(jī)制和地址變換機(jī)制。? 服務(wù)器根據(jù)中斷或陷入類型，調(diào)用相應(yīng)的處理程序來進(jìn)行后期處理。微內(nèi)核 的基本功能第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性? 新的硬件與軟件可以通過在相應(yīng)的服務(wù)器上增加新的功能實(shí)現(xiàn)，或增加一個(gè)專門的服務(wù)器。? 微內(nèi)核提供了規(guī)范而精簡的應(yīng)用程序接口，為微內(nèi)核外部的程序編制高質(zhì)量的代碼創(chuàng)造了條件。微內(nèi)核 操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 可移植性? 所有與特定的 CPU和 I/O設(shè)備硬件相關(guān)的代碼均放在內(nèi)核與內(nèi)核下面的硬件隱藏層中，操作系統(tǒng)其他絕大部分均與硬件無關(guān)。微內(nèi)核 操作系統(tǒng)存在的問題客戶機(jī)應(yīng)用 OS內(nèi)核(a) 在整體式內(nèi)核文件操作中的上下文切換返回客戶機(jī)應(yīng)用 文件服務(wù)器 磁盤設(shè)備驅(qū)動器微內(nèi)核(b) 在微內(nèi)核中等價(jià)操作的上下文切換作業(yè)提交規(guī)范? 每次作業(yè)提交一頁紙，寫上班級、學(xué)號、姓名、第 X章作業(yè)、時(shí)間；? 提交時(shí)間與方式：上課前由學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一收集，并按學(xué)號排好序后提交，超過規(guī)定時(shí)間按缺交作業(yè)計(jì)；? 作業(yè)不要求抄寫題目，但答題時(shí)要求寫明題號；簡答題盡可能簡單，用幾句話說清楚就可以