软件技术基础——操作系统

第二章操作系统

第一节操作系统概述

1、操作系统的定义，识记

操作系统是计算机系统中直接控制和管理各种软硬件资源，以方便用户充分而有效地利用些资源的程序的集合

2、操作系统的发展过程，领会

发展历史经历三个变化

从人工操作到机器自动处理

人工操作缓慢

机器按照事先编辑好的过程完成任务的转换

从联机I/O 到脱机I/O

CPU速度迅速提高而I/O设备依然缓慢，CPU花大量时间等待设备

输入输出在外围机控制下进行，CPU不等待

从单道程序处理到多道程序同时处理

逐个运行作业，所有资源为一个作业独占

同时运行多个作业，充分利用资源

3、操作系统的功能，识记

四大管理功能与用户接口功能，或五大管理功能

处理机管理

存储器管理

设备管理

文件管理

作业管理（用户接口）

4、操作系统的特征，识记

并发性、共享性、虚拟性和异步性

程序执行的并发性

并行与并发

并行：在某一时刻同时发生

并发：在一段时间内同时发生

程序并发执行可以大大提高资源利用率

在一段时间内多个程序都同时推进完毕

资源的共享性

含义：系统中的资源可供多个并发执行的程序共同使用

互斥共享

某些资源只能互斥访问，如打印机。

系统在一段时间内让多个程序分别访问了互斥资源－－共享

同时访问

某些资源允许多个程序同时访问，如屏幕。

系统并发调度多个程序共享资源

共享性与并发性的关系——互为条件

（共享）对资源进行有效的管理，使得一个作业在访问I/O设备而不使用CPU时，其他作业可以使用CPU——并发执行

（并发）程序并发执行，系统资源在一段时间内为多个程序共同访问，资源得到了共享——资源的共享

对象的虚拟性

虚拟：把一个物理实体通过一定的技术变成若干个逻辑上的对应物。

程序执行的异步性（不确定性）

程序之间是以异步的方式推进的。

异步、不确定

可能程序完成的顺序与程序进入内存（系统）的顺序不同

不可预知：程序何时执行、何时暂停、推进进度、完成时间等

5、批处理系统、分时系统和实时系统的特点，领会

单道批处理系统

作业成批进入系统后备队列

按照一定的策略调度一个作业在系统中运行

单道批处理系统特点：

内存中只保持一道作业运行

作业完成顺序与其进入内存的顺序直接相关

多道批处理系统

作业成批进入系统后备队列

按照一定的策略调度多个作业在系统中运行

进一步提高系统吞吐量和利用率

多道批处理系统的特点：

多道性

无序性（作业进入内存的顺序与作业完成的顺序不直接相关）

需要进行两级调度

高级调度:选取多个作业进入内存

低级调度:在内存中的多个作业之间完成处理机使用权的切换

小结：批处理系统的特点：

资源利用率高，吞吐量大

能根据作业对系统资源的需求和系统当前状态，充分调度资源。

无交互能力

作业进入系统后，系统自动调度，管理员或用户不干预系统的调度情况

分时系统的提出：

主机少，用户多的情况下，如何让多人同时使用主机。

如果大家轮着用主机，如何进行人机交互的及时响应——共享主机分时系统实现：

按时间片轮转

时间片：作业使用CPU的时间

时间片中断处理

分时系统的特点：

多路性

同时连接多台终端

独立性

终端间互不影响

及时性

在人们能接受的时间内响应

交互性

方便的人机对话（与多道批处理系统做对比）

实时系统的提出：

分时系统的响应往往要等待一个循环周期。

实时系统必须在规定的时间内对用户请求或外部事件及时响应实时系统特点：

多路性：

多路信息采集，多对象控制

独立性：

信息采集和对象控制是相互独立的

及时性：

有较严格的时间限制，相应时间短

交互性：

主要与管理员进行简单的交互

可靠性：

多级容错

6、其它操作系统，了解

第二节处理机管理

1、程序并发执行的特征，领会

程序间顺序执行和程序间并发执行的特征

顺序执行

顺序性：前一程序执行完后才执行后一程序

封闭性：程序运行时独占资源

可再现性：环境和初始条件不变下，程序多次重复执行，结果一样并发执行

执行的间断性

资源占用的非封闭性

结果的不可再现性

2、进程的定义，识记

进程的定义

可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

定义要点：

本质：运行过程

前提：可并发执行的程序

对象：数据集合

目的：独立单位：分配与调度

一个程序同时两次执行将是两个不同的进程

3、进程的特征，识记

进程的特征

动态性：生命期

并发性：进程执行时间的重叠（宏观）

独立性：资源分配与调度时相对独立

异步性：“走走停停”，不可预知

结构性：进程的结构——进程的“映像”

4、进程控制块的概念、内容和作用，识记

什么是PCB

PCB是纪录进程动态特性，运行控制等信息的数据结构

进程标识符

识别进程的唯一标志。

内部标识符：一串数值，供系统识别

外部标识符：一串字符，供操作员识别

CPU现场：

程序指令计数器

各种寄存器：AX，BX，bp栈顶寄存器等

程序状态字

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