二,处理器管理
操作系统----处理器管理
操作系统----处理器管理操作系统处理器管理在计算机系统中，操作系统扮演着至关重要的角色，就像是一个大管家，负责协调和管理各种资源，以确保计算机能够高效、稳定地运行。
而处理器管理则是操作系统的核心功能之一，它决定了计算机如何分配和利用处理器的计算能力，以满足不同任务的需求。
想象一下，处理器就像是一个超级忙碌的工人，有各种各样的工作任务等待着它去完成。
这些任务可能是运行一个游戏程序、编辑一份文档、下载文件或者进行复杂的科学计算。
处理器管理的任务就是要合理地安排这些工作，确保每个任务都能得到及时处理，同时又要充分利用处理器的性能，避免出现空闲浪费的情况。
处理器管理主要涉及到进程和线程的概念。
进程可以简单理解为正在运行的程序的一个实例。
比如说，当你打开一个浏览器窗口时，就创建了一个浏览器进程；当你同时打开多个文档进行编辑时，每个文档都对应着一个不同的进程。
而线程则是进程中的执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，但可以独立执行不同的任务。
那么，操作系统是如何管理这些进程和线程的呢？首先，它要负责进程和线程的创建和销毁。
当用户启动一个程序时，操作系统会为其创建相应的进程和线程，并为其分配必要的资源，如内存空间、文件句柄等。
当进程或线程完成任务后，操作系统会将其销毁，回收所占用的资源。
其次，操作系统要进行进程和线程的调度。
这就像是一个交通警察，指挥着车辆（进程和线程）在道路（处理器）上有序行驶。
调度算法的目标是要在保证公平性的前提下，提高处理器的利用率和系统的整体性能。
常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
先来先服务算法非常简单直观，就是按照任务到达的先后顺序进行处理。
这种算法的优点是实现简单，公平性好，但缺点是可能会导致短作业等待时间过长，处理器利用率不高。
短作业优先算法则优先处理执行时间短的任务。
这样可以提高处理器的利用率，但可能会对长作业不公平，导致它们长时间等待。
时间片轮转算法将处理器的时间分成固定长度的时间片，每个进程轮流获得一个时间片来执行。
操作系统ppt chapter2处理器管理
g. Switch from user to kernel mode.
h. Access I/O device.
9
处理器状态（内核态和用户态）
• 处理器怎么知道当前是操作系统还是一般用户程序 在运行呢?
• 处理器状态标志: 管理状态（内核态、特权状态、系
操 PSW（Program Status Word）来区别不同的处理器 作 工作状态
系
统 • PSW用来控制指令执行顺序并保留和指示与程序有 关的系统状态，主要作用是实现程序状态的保护和 恢复
• 每个程序都有一个与其执行相关的PSW，每个处理 器都设置一个PSW寄存器。程序占有处理器执行， 它的PSW将占有PSW寄存器
系
统 ，停止处理器运行，将故障信息向操作员报告， 并对故障所造成的破坏进行估计和恢复。
30
程序错误包括：语法错误、逻辑错误和
操 执行过程中产生的异常（定点溢出、阶码下
作 溢、除数为0等）
系
统
操作系统主要处理第三类错误，操作系
统可以借助信号机制，将捕获的中断事件交
由程序自行处理
31
产生I/O中断的情况： 操 ➢ I/O操作正常结束
操 值、返回点以及子程序的局部变量。
作
系 核心栈：内存中属于操作系统空间的一块区域， 统 用于保存中断现场和操作系统程序间相互调用的
参数、返回值、返回点以及程序的局部变量。
12
2.1.2 程序状态字寄存器(1)
• 计算机如何知道当前处于何种工作状态？这时能否 执行特权指令？通常操作系统都引入程序状态字
统和分布存储(松散耦合)多处理
操作系统填空问答题
操作系统复习资料1、现代操作系统的基本特征是程序的并发执行、资源共享和操作的异步性。
2、为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作系统应该是分时系统。
3、操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是系统调用。
4、多个进程的实体都能存在于同一内存中，在一段时间内都能得到这种性质称作进程的并发性。
5、为了使系统中各部分资源得到均衡使用，就必须选择对资源需求不同的作业进行合理搭配，这项工作是由作业调度完成的。
6、通常，用户编写的程序中所使用的地址是逻辑地址。
7、在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过页表实现的。
8、文件管理实际上是管理辅助存储空间。
9、如果文件系统中有两个文件重名，不应该采用单级目录结构。
10、引入缓冲技术的主要目的是提高CPU与设备之间的并行程度。
11、设备的打开、关闭、读、写等操作是由设备驱动程序完成的。
12、控制和管理资源建立在单一系统策略基础，将计算机功能分散化，充分发挥网络互联的各自治处理机性能的多机系统是分布式系统。
13、在计算机系统中，操作系统是处于裸机之上的第一层软件。
14、属于多用户、多进程、多任务分时系统的是UNIX系统。
15、引入多道程序的目的是充分利用CPU，减少CPU等待时间。
16、在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是描述程序动态执行过程的性质。
17、作业调度的关键在于选择恰当的作业调度算法。
18、若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间是4GB字节。
19、除操作系统占用的内存空间之外，所剩余的全部内存只供一个用户进程使用，其他进程都放在外存上，这种设计称为对换技术。
20、文件系统为每个文件建立一张指示逻辑记录和物理记录之间的对应关系表，由此表和文件本身构成的文件是索引文件。
21、使用绝对路径名访问文件是从根目录开始按目录结构访问某个文件。
22、用户程序与实际使用的物理设备无关，由操作系统考虑因实际设备不同而需要使用不同的设备驱动程序，这是由设备管理的设备独立性功能实现的。
处理器管理
为什么要对处理器（CPU）进行管理？
解决用户提交的作业何时调入内存，在调入内存的 各个作业间如何分配处理器的问题，以达到多道程 序能协调一致运行，并且使系统资源又能得到最大 程度的利用
处理器管理包括哪些内容？
作业管理——宏观
选取某些作业进入内存，为其分配必要的资源，建立相应 的进程，当作业完成后做善后工作
（1）创建进程
一个进程可以创建若干个新进程，新创建的进 程又可以创建子进程
A
祖先进程
B
D
E
父进程
C
子进程
F
（1）创建进程
进程创建过程 进程创建原语create()
原语（primitive）：由若 干条机器指令构成，用以 完成某一特定功能的程序 段
原语在执行过程中是不允 许被中断的
申请一个空闲的PCB 为新进程分配资源 对PCB初始化 将PCB插入就绪队列 返回一个进程标识号
3.3.2 进程调度
进程调度算法
时间到
3.3.2 进程调度
进程控制块（PCB）
进程名 优先数 当前状态 寄存器内容
……
下一个PCB
说明信息 保留信息
3.3.2 进程调度
进程间CPU的切换（上下文切换）
Байду номын сангаас
3.3.2 进程调度
进程控制
（1）创建进程 （2）撤销进程 （3）进程的阻塞与唤醒
目态
又称算态、题目状态，此时处理器处于用户执行状 态
3.3.1 作业调度
作业状态转换
提交
收容
执行
完成
设备管理
作业管理
作业控制块
作业名 现在状态 优先数 时间估计
Windows 7操作系统(简答题)
1.操作系统的功能(1)处理器管理，处理器管理的是处理中断事件和处理器调度。
(2)存储器管理存储器管理的主要任务是管理存储器资源,为多道程序运行提供有力的支撑(3)设备管理。
(4)文件管理,文件管理则是对系统的信息资源的管理。
(5)作业管理。
作业管理的任务是为用户提供一个使用系统的良好环境,使用户能有效地组织自己的工作流程,并使整个系统能高效的运行2.简述Windows 7的“开始”按钮和“任务栏”的功能Windows中“开始”按钮是用于激活“开始”菜单,进行程序运行、系统设置、软件硬件安装“任务栏”的作用是以按钮的形式显示当前用户打开的应用程序、文档或窗口。
如果要切换到某一程序,只需单击任务栏上代表该程序的按钮。
3.什么是剪贴板？剪贴板的作用是什么？如何使用剪贴板？“剪贴板”是程序和文件之间用于传递信息的临时存储区,是内存中的一块区域剪贴板的作用是:在程序和文件之间传递信息,既可以在不同的程序中传递文本、图像等信息,也可以在Windows操作系统中传递文件或文件夹。
使用剪贴板进行信息的传递通常有四个步骤:(1)先选择要传递的信息。
(2)然后将信息复制或剪切到剪贴板。
(3)再在目标程序中将插入点定位到需要放置信息的位置。
(4)最后使用粘贴命令,将剪贴板中的信息传递到目标程序中。
4.如何使删除的文件不放入回收站？使删除的文件不放入回收站的方法有:1)按Shift+Delete键删除。
(2)将回收站的属性设置为“不将文件移到回收站中”。
(3)按下Shift键的同时单击“文件”菜单中的“删除”命令。
(4)按下Shift键的同时,单击快捷菜单中的“删除”命令。
5.什么是控制面板？它的作用是什么？“控制面板”是一个系统文件夹,用来提供各种对计算机系统进行设置和管理的工具。
它包含了许多Windows提供的实用程序,通过这些实用程序可以更改系统的外观和功能,对计算机的硬、软件系统进行设置。
6.窗口由那些部分组成？可以对窗口进行哪些操作？窗口由1.地址栏、2.导航窗格、3.标题栏、4.菜单栏、5.工具栏、6.状态栏、7.搜索框、8.工作区组成窗口的操作有:移动、改变大小、多窗口排列、复制、活动窗口切换、打开、关闭等。
操作系统原理教程第2章
超线程的工作
– 超线程处理器被视为两个分离的逻辑处理器,应用程序
不须修正就可使用这两个逻辑处理器. – 每个逻辑处理器都可独立响应中断.第一个逻辑处理器 可追踪一个软件线程,而第二个逻辑处理器则可同时追 踪另一个软件线程. – 由于两个线程共同使用同样的执行资源,因此不会产生 一个线程执行的同时,另一个线程闲置的状况.
要进行合理的控制和协调才能正确执行
资源共享关系 相互合作关系
进程的同步与互斥
进程同步与互斥的概念 进程同步机制应遵循的原则 利用锁机制实现同步
进程同步与互斥的概念
临界资源
– 在系统中有许多硬件或软件资源,在一段时间内只允许一个进程访
问或使用,这种资源称为临界资源.
临界区
– 每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
信号量的操作
(1)P操作:记为P(S),描述为:
– – – – – – – –
P(S) { S=S-1; if (S<0) W(S); } V(S) { S=S+1; if (S<=0) R(S); }
(2)V操作:记为V(S),描述为:
利用PV操作实现互斥 利用PV操作实现互斥
概念:
– 互斥信号量是根据临界资源的类型设置的.有几种
进程的定义
– 一个程序在一个数据集合上的一次运行过程.所以
一个程序在不同数据集合上运行,乃至一个程序在 同样数据集合上的多次运行都是不同的进程.
进程的特征
– – – – –
动态性 并发性 独立性 异步性 结构性
进程的状态
进程的三种基本状态 进程的其它两种状态 进程状态间的转换
进程的三种基本状态
就绪状态
– 【例2-5】有4位哲学家围着一个圆桌在思考和进餐,
操作系统处理器管理
信号机制
一种模拟硬件中断的简单通信机制（软件 中断）
– 内核向进程（进程发生异常，向其通知） – 进程向进程（进程间通信，发送某个事件）
signal, kill POSIX定义的信号类型（终端，Ctrl+C，2）
– Ctrl + Z，SIGSTOP
信号的检测与处理流程
发送信号 断点
执行信号处 理程序
应用程序 继续执行
从内核 返回用 户空间
进程
进程是现代操作系统中最基本、最重要的概念 两个角度看进程概念：
– 从理论角度看，进程是对正在运行的程序活动规律的 抽象
– 从实现角度看，进程是一种数据结构
为什么引入进程？
– 刻画系统的动态性、发挥系统的并发性，提高资源利 用率（并发程序设计的工具）
– 解决共享性，正确描述程序的执行状态（标识程序的 多次运行）
– 按使用者分：
特权指令，仅供操作系统内核调用 非特权指令
处理器状态
特权指令的执行限制，使处理器必须能区分当前 运行的程序是操作系统还是普通应用程序 处理器状态：
– 管理状态（特权状态、系统状态、特态、管态），能 执行所有机器指令
– 用户状态（目标状态、用户模式、常态、目态），只 能执行非特权指令
– 程序段、数据段、共享存储区、用户栈
寄存器上下文
– 程序状态字寄存器、栈指针寄存器、控制寄存器、 通用寄存器
系统级上下文
– 进程控制块、主存管理信息（如页表）、核心栈
进程的描述
进程控制块的结构
– 每个进程都有且只有一个进程控制块
进程标识信息（外部标识+内部标识）
进程现场信息 （通用寄存器、PSW寄存器、各种指针）
PCB
WINDOWS操作系统的主要功能
WINDOWS操作系统的主要功能是用户与之间的接口，操作系统是对计算机硬件系统的第一次扩充，用户通过操作系统来使用计算机系统。
换句话来说，操作系统紧靠着计算机硬件并在其基础上提供了许多新的设施和能力，从而使得用户能够方便、可靠、安全、高效地操纵计算机硬件和运行自己的程序。
资源管理是操作系统的一项主要任务，而控制程序执行、扩充及其功能、屏蔽使用细节、方便用户使用、组织合理工作流程、改善人机界面等等都可以从资源管理的角度去理解。
下面就从资源管理的观点来看操作系统具有的几个主要功能。
1、处理机管理处理器管理的第一项工作是处理中断事件，硬件只能发现中断事件，捕捉它并产生中断信号，但不能进行处理。
配置了操作系统，就能对中断事件进行处理。
处理器管理的第二项工作是处理器调度。
在单用户单任务的情况下，处理器仅为一个用户的一个任务所独占，处理器管理的工作十分简单。
但在多道程序或多用户的情况下，组织多个作业或任务执行时，就要解决处理器的调度、分配和回收等问题。
近年来设计出各种各样的多处理器系统，处理器管理就更加复杂。
为了实现处理器管理的功能，操作系统引入了进程(process)的概念，处理器的分配和执行都是以进程为基本单位;随着并行处理技术的发展，为了进一步提高系统并行性，使并发执行单位的粒度变细，操作系统又引入了线程(Thread)的概念。
对处理器的管理最总归结为对进程和线程的管理，包括：1)进程控制和管理;2)进程同步和互斥;3)进程通信;4)进程死锁;5)处理器调度，又分高级调度，中级调度，低级调度等;6)线程控制和管理。
正是由于操作系统对处理器的管理策略不同，其提供的作业处理方式也就不同，例如，批处理方式、分时处理方式、实时处理方式等等。
从而，呈现在用户面前，成为具有不同性质和不同功能的操作系统。
2、存储管理存储管理的主要任务是管理存储器资源，为多道程序运行提供有力的支撑。
存储管理的主要功能包括：1)存储分配。
操作系统原理复习资料
操作系统原理复习资料操作系统是计算机系统中的核心组成部分，它负责管理和控制计算机硬件和软件资源，以提供良好的用户体验和高效的计算机运行环境。
了解操作系统的原理是计算机科学与技术专业学生的基本要求之一。
本文将为读者提供一份操作系统原理的复习资料，帮助读者系统地、全面地掌握操作系统的知识。
一、操作系统概述1.1 操作系统定义操作系统是一种系统软件，它管理计算机硬件和软件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。
1.2 操作系统功能（1）处理器管理：负责处理器的分配和调度，保证每个任务得到适当的处理时间。
（2）内存管理：管理计算机的内存资源，包括内存的分配、回收和保护。
（3）文件系统管理：负责文件的存储、组织和访问，提供对文件的读写服务。
（4）设备管理：管理计算机系统中的各种设备，如硬盘、鼠标、打印机等。
（5）用户接口：为用户提供与计算机系统交互的界面，包括命令行界面和图形界面。
（6）错误检测和恢复：监测系统的错误，并采取相应的措施进行错误恢复。
1.3 操作系统分类（1）批处理操作系统：按照用户提交的作业批量执行，无需用户干预。
（2）分时操作系统：多个用户通过终端共享计算机系统，实现快速响应。
（3）实时操作系统：保证任务在规定时间内完成，适用于对时间要求较高的应用。
（4）网络操作系统：用于管理和控制网络中的计算机系统和资源。
（5）分布式操作系统：将多个计算机组成的网络作为一个整体进行管理和控制。
二、进程管理2.1 进程概念进程是计算机中正在运行的程序的实例，是操作系统资源分配和调度的基本单位。
2.2 进程状态（1）等待态（阻塞态）：进程在等待某些条件满足，无法继续执行。
（2）就绪态：进程已满足运行条件，但等待处理器分配执行时间。
（3）运行态：进程正在执行指令。
（4）终止态：进程执行完成或异常终止。
2.3 进程调度进程调度是操作系统决定将处理器分配给哪个进程的过程，主要有三种调度算法：先来先服务调度、短作业优先调度和时间片轮转调度。
什么是操作系统操作系统有什么功能
什么是操作系统操作系统有什么功能操作系统是计算机系统中的一个关键组成部分，它是一种系统软件，用于管理和控制计算机的硬件和软件资源。
操作系统有着多项重要功能，下面将逐一进行论述。
一、资源管理功能操作系统通过资源管理功能，有效地管理计算机硬件和软件资源，以实现对这些资源的合理利用和调度。
资源管理包括处理器管理、内存管理、文件管理和设备管理等方面。
1. 处理器管理：操作系统负责处理器的分配和调度，可以控制多个进程（程序的执行实例）之间的并发执行，提高系统的吞吐量和响应速度。
2. 内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，负责内存的分配和回收，实现虚拟内存技术，使得用户程序可以以逻辑连续的方式运行，同时可以利用磁盘空间作为辅助存储。
3. 文件管理：操作系统通过文件管理功能，提供对文件的存储、共享和保护等操作。
它负责文件的组织、存储和检索，为用户提供了方便的文件操作接口。
4. 设备管理：操作系统管理计算机的各种输入输出设备，包括硬盘、打印机、键盘、鼠标等。
通过设备管理功能，操作系统可以提供设备的驱动程序，方便用户访问和使用设备。
二、用户接口功能操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机系统。
用户接口通常分为命令行界面和图形用户界面两种形式。
1. 命令行界面：操作系统提供了命令行界面，用户可以通过输入命令来操作计算机系统。
命令行界面通常通过字符终端或控制台提供，具有简洁、高效的特点。
2. 图形用户界面：操作系统提供了图形用户界面，用户可以通过鼠标、窗口、菜单等图形化元素进行操作。
图形用户界面通常具有直观、友好的特点，适用于大多数普通用户。
三、进程管理功能操作系统通过进程管理功能，实现对进程的创建、撤销、调度和同步等操作，确保多个进程可以并发运行，同时不会相互干扰或冲突。
进程是指正在执行的程序及其相关的资源。
1. 进程调度：操作系统根据一定的算法，确定哪些进程可以获得处理器的使用权，以提高处理器的利用率和系统的响应速度。
操作系统的主要功能
操作系统的主要功能操作系统是计算机系统中最基本的软件之一，它具有许多重要的功能，为计算机用户提供了便利与安全保障。
本文将探讨操作系统的主要功能，并对其进行详细描述。
一、资源管理功能操作系统负责管理计算机系统中的各种资源，包括处理器、内存、磁盘、输入输出设备等。
通过对资源的分配和调度，操作系统可以合理地利用计算机的资源，提高系统的性能和效率。
1.处理器管理：操作系统通过进程调度算法，控制各个进程对处理器的使用，确保进程按照一定的顺序运行，实现多任务处理能力。
2.内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，进行内存的分配和回收，控制进程对内存的访问，保证各个进程之间的内存隔离，防止相互干扰。
3.文件系统管理：操作系统管理计算机的磁盘空间，负责文件的存储、读取和管理，保证文件的安全性和完整性。
4.设备管理：操作系统管理计算机的输入输出设备，包括打印机、鼠标、键盘等，负责设备的分配、控制和调度，实现各个设备的并发工作。
二、用户接口功能操作系统是计算机用户与计算机硬件之间的接口，它提供了一种用户友好的界面，使得用户可以通过图形界面或命令行界面与计算机进行交互。
1.图形用户界面（GUI）：操作系统提供了图形化的界面，通过鼠标点击和拖拽等操作，用户可以方便地进行各种任务，如文件管理、软件安装和配置等。
2.命令行界面（CLI）：操作系统提供了命令行界面，用户可以通过输入指令来操作计算机，进行各种任务和配置，如查看系统信息、运行程序等。
三、作业管理功能操作系统负责管理计算机中的作业，将用户提交的任务进行排队和分配，保证每个任务都能在合适的时候得到执行。
作业管理功能包括作业的提交、调度、执行和撤销等。
1.作业调度：操作系统根据作业的优先级和相应的算法，将作业分配给处理器，合理安排作业的执行顺序，减少系统的响应时间和资源浪费。
2.作业控制：操作系统对作业进行控制和监视，防止作业出错或耗费过多资源，提高计算机系统的稳定性和安全性。
操作系统的五大功能
操作系统的五大功能在我们日常使用的计算机和各种智能设备中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个幕后的大管家，默默地协调着硬件和软件的工作，为我们提供了一个稳定、高效、便捷的计算环境。
操作系统具有五大主要功能，分别是处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。
接下来，让我们逐一了解一下这五大功能。
首先是处理器管理。
处理器，也就是我们常说的 CPU，是计算机的核心部件，它的工作速度非常快，但在同一时刻只能执行一个任务。
而我们在使用计算机时，往往会同时运行多个程序，比如一边听音乐，一边浏览网页，还可能在后台进行文件下载。
这时，操作系统的处理器管理功能就发挥作用了。
它负责合理地分配处理器的时间，让各个程序都能得到执行的机会，并且能够快速地在不同的程序之间进行切换，使得我们感觉好像多个程序在同时运行。
为了实现这个功能，操作系统会采用进程和线程的概念。
进程是一个正在运行的程序实例，而线程则是进程中的执行单元。
操作系统会根据进程和线程的优先级、等待时间等因素，来决定哪个进程或线程能够获得处理器的使用权。
其次是存储器管理。
存储器，包括内存和外存，是用于存储程序和数据的地方。
内存的速度快，但容量有限；外存的容量大，但速度相对较慢。
操作系统需要合理地管理存储器，以确保程序和数据能够被正确地存储和访问。
在内存管理方面，操作系统会负责分配和回收内存空间，避免内存泄漏和内存碎片的产生。
它还会采用虚拟内存技术，将部分外存空间作为内存的扩展，使得计算机能够运行比实际内存更大的程序。
在外存管理方面，操作系统会负责文件的存储和检索，以及磁盘空间的分配和回收。
它会采用目录和文件系统的结构，来组织和管理外存中的数据，使得用户能够方便地查找和访问所需的文件。
设备管理是操作系统的另一个重要功能。
计算机系统中连接着各种各样的设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机、网络接口等。
操作系统需要对这些设备进行有效的管理，使其能够正常工作，并为用户提供良好的服务。
windows资源管理
二.文件和文件名
文件是指存储在磁盘上的程序或文档。每个文件都有一 个文件名。计算机对文件是按名存储的。 文件名是由主文件名和扩展名两部分组成，中间用“.” 隔开。主文件名用来表示文件的名称，可以由英文字符、汉 字、数字以及其他一些符号组成，但不能使用“\、/、|、：、 *、？、”、<、>”九个符号。扩展名用来区分文件的类型。 Windows文件命名最多可以输入255个字符或127个汉字。
文件夹和文件路径
文件夹是存放和管理文件的“盒子”，文件夹中可以包 含若干个文件和下一级文件夹。每个文件夹必须有文件夹名。 文件夹的命名规则与文件命名相同。 多极文件夹构成树状层次结构，也确定了文件保存的文 件路径。文件路径用于指定Windows中的文件或文件夹的 位置。在树状文件夹结构中的文件，通常以路径加文件名的 形式确定。 例如：C:\Program Files\Internet Explorer\IEXPLORE.EXE。
一.浏览资源管理器 二.文件和文件夹 三.文件和文件夹的操作 四.神奇的回收站
一.浏览资源管理器中的资源
打开资源管理器：方法一：执行“开始 — 程序—附件 —Windows 资源 管理器”。 方法二:右击“我的电脑” 选择 “资源管理器”命令。 菜单栏
标题栏 工具栏
左 窗 格
右 窗 格
(1)浏览窗格中的内容 “+”号 ：表示该文件夹含有子文件夹 ， “-”号： 表示子文件夹已显示， 如果文件夹或磁盘前没有符号，那说明这个文件夹没有子文件 夹。 （2）资源的分层结构 (3)改变右窗格中资源的显示方式 显示方式有五种：缩略图、平铺、图标、列表和详细信息。 修改文件及文件夹的排序方式，执行“查看→排列图标”在 子菜单中可按名称、类型、大小、修改时间和自动排列等选 项
处理器管理
8
四、处理器的状态
根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将处理器设 置为不同状态，处理器状态又称为处理器模式。
多数系统将处理器工作状态划分为核心态和用户态。
1.核心态（Kernel Mode)
CPU执行操作系统程序时所处的状态。较高的特权级别，又 称为特权态（特态）、系统态 、管态。
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2.中断屏蔽
在CPU上运行的程序，有时由于种种原因， 不希望其在执行过程中被别的事件所中断， 称为中断屏蔽。
在PSW中设置中断屏蔽位以屏蔽某些指定的中 断类型 各设备接口中也有中断禁止位，以禁止该设 备的中断
27
3.多个中断的处理
若中断处理过程中又发生中断，引起多中断处理问题。
两种策略方法：
一、进程的概念
计算机出现以来，“程序”是使用广泛的一个概念， 在多道程序设计技术出现之前，程序是顺序执行的。
1.程序的顺序执行
例：在系统中有n个作业，每个作业都有三个处理步骤： 首先输入用户的程序和数据（Ii），然后进行计算（Ci）， 最后将结果打印出来（Pi ）。
在计算机系统中只有一个程序在运行，这个程序独占 系统中所有资源，其执行不受外界影响。一道程序执行完 后另一道才能开始。
5
三、特权指令和非特权指令 1.处理器执行指令过程
处理器依据在程序计数器中的指令地址从存 储器中取一条指令 取到的指令放在指令寄存器（IR）中 处理器解释并执行指令 自动将程序计数器的值变成下条指令的地址
6
2.五类指令
(1)数据处理类指令； (2)转移类指令； (3)数据传送类指令； (4)移位与字符串类指令； (5)I/O类指令。
操作系统的资源管理
操作系统的资源管理随着计算机的快速发展，操作系统成为了计算机系统中必不可少的一部分。
操作系统起到了管理和控制计算机硬件和软件资源的重要作用。
其中，资源管理是操作系统的核心功能之一。
本文将就操作系统的资源管理进行探讨。
一、资源管理的概述资源管理指的是操作系统对计算机硬件和软件资源进行调度、分配和利用的过程。
主要包括对内存、处理器、磁盘、输入输出设备等各种资源的管理。
资源管理的目标是合理高效地分配和利用计算机资源，以满足用户的需求，提高系统的性能。
二、内存管理内存是计算机系统中最重要的资源之一，操作系统需要合理管理内存以保证系统的正常运行。
内存管理包括内存的分配和回收、内存的保护和共享等方面。
常见的内存管理方式有连续内存管理和非连续内存管理。
连续内存管理是指将内存划分为若干大小相等的分区，每个分区可以分配给一个进程。
常见的连续内存管理算法有首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法。
非连续内存管理是指将内存分为若干不连续的分区，每个分区可以不连续地分配给一个进程。
非连续内存管理的主要算法有页式存储管理和段式存储管理。
三、处理器管理处理器是计算机系统中执行指令的部件，操作系统需要对处理器进行管理。
处理器管理主要包括进程调度和进程同步。
进程调度是指操作系统根据一定的调度算法，从就绪队列中选择一个进程分配给处理器执行。
常见的调度算法有先来先服务调度算法、短作业优先调度算法和时间片轮转调度算法等。
进程同步是指多个进程之间的协调和合作。
在并发执行的环境中，多个进程共享资源时可能会导致资源竞争和数据不一致的问题，操作系统通过引入信号量、互斥锁等机制来解决这些问题。
四、磁盘管理磁盘是计算机系统中存储大量数据的设备，操作系统需要对磁盘进行管理以实现高效的数据存取。
磁盘管理主要包括文件系统管理和磁盘调度。
文件系统管理是指操作系统对文件进行组织和管理。
常见的文件系统有FAT、NTFS、EXT等。
磁盘调度是指操作系统根据一定的调度算法，将磁盘上的数据按照一定的顺序读取或写入。
2.1处理器管理
三、特权指令与非特权指令 (2)
(4)移位与字符串指令：算术、逻辑、循环移位；字符串的传 送、比较、查询、转换。
(5)I/O类指令：用于启动外围设备，让主存和外围设备之间交 换数据。
3.指令使用权限分类
引入操作系统后，从资源管理和控制程序执行的角度出发， 必须把指令系统中的指令分作两部分：特权指令和非特权指 令。
特权指令是指只能提供给操作系统的核心程序使用的指令， 如启动I/O设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、清内存、建立 存储键，加载PSW（程序状态字）等。只有操作系统才能执 行指令系统中的全部指令（特权指令和非特权指令），用户 程序只能执行指令系统中的非特权指令。
三、特权指令与非特权指令 (3)
如，置程序状态字指令属于特权指令；启动外围设备进行输入 /输出的指令也属于特权指令，只能在操作系统程序中执行， 否则会出现多个用户程序竞争使用外围设备而导致I/O混乱。
•进程切换的完整过程
•简化的：
进程1
中断
CPU（用户中断
内核
CPU（核心态）
加载程序状态字
进程2 CPU（用户态）
五、程序状态字寄存器
计算机如何知道当前处于何种状态？这时能否执行特权指令？ 通常操作系统都引入程序状态字PSW（Program Status Word） 来区别不同的处理器状态。
1.单处理器系统：一个计算机系统只包括一个运算处理器。
2.多处理器系统：一个计算机系统有多个运算处理器。
3.串行和并行
•早期计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器，程序员 编写串行执行的代码，让其在处理器上串行执行，每条指令 的执行也是串行的（取指令、取操作数、执行操作、存储结 果）。
•提高计算机处理速度，发展了流水线系统，以至于发射体系 结构，计算机向并行化发展。
操作系统的功能
操作系统操作系统一般都具有以下功能：（1）进程管理：主要是对处理器（CPU）进行处理，又称为处理器管理。
CPU是计算机系统的核心部件，是最宝贵的资源，它的利用率高低将直接影响到计算机的处理效率。
当有一个（或多个）用户提交作业请求服务时，操作系统对进城的管理是协调各作业之间的运行，充分发挥CPU的作用，为所有的用户服务，提高计算机的使用效益，使CPU的资源得到充分利用。
（2）存储管理：是对内存储器管理，只有当程序和数据调入内存中，CPU才能直接访问和执行。
操作系统对内存储器的管理主要体现在两方面：①对内存储器资源的统一管理，以达到合理利用内存空间的目的，当程序和数据装入内存时，操作系统首先要分配存储空间，任务完成后要收回存储空间供其他程序使用。
②对内存中的程序和数据进行保护当程序和数据装入内存后，防止一个用户干扰或破坏另一个用户的程序和数据，存储管理使程序的运行和数据的访问相对对独立和安全。
（3）设备管理：设备管理是计算机外部设备与用户之间的借口。
其功能是对设备资源进行统一管理，负责分配、回收尾部设备和控制设备运行。
用户使用外部设备时不是直接调用该设备，而是通过输入命令或程序提出的要求向操作系统提出申请，由操作系统中的设备管理程序负责该任务分配设备并控制运行。
任务完成后，操作系统及时回收资源。
（4）文件管理:文件管理是对计算机系统软件资源的管理。
用户的程序和数据都是以文件的形式存放在外存储器上，使用时从外存储器中调入内存，机器才能执行。
操作系统负责对文件的组织、存取、删除、保护等管理，以便用户能方便、安全地访问文件。
（5）作业管理：作业就是用户提交给计算机的程序和处理的原始数据。
作业管理的功能表现为作业控制和作业调度，使用户的作业能顺利完成，同时为用户提供一个使用计算机系统的友好界面，使用户能方便地运行自己的作业。
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解答：
习题二
思考题
1.PSW(Progran Status Word),程序状态字，主要作用是实现程序状态的保护和恢复。
2.存储在主存中的机器指令代码，处理器根据程序计数器的指向从主存中取指令到指令寄存器，然后译码并执行。
3.可以扩展操作系统的保护权限，避免不必要的一些侵害。
4.
5.配置操作系统之后，操作系统内核程序拥有较高级别的特权，可以使用全部的机器指令，应用程序的权限较低，只能使用指令系统的子集。
这是应为应用程序在执行有关资源管理的机器指令时易于导致系统混乱，造成系统或用户信息被破坏。
6.硬件事件如电源故障、通路校验错误，主存出错等。
CPU 响应，即发现中断源、保护现场、转向中断/异常事件的处理程序、恢复现场。
接着进行中断事件处理。
7.中断事件的性质分：强迫性中断和自愿性中断
8.中断事件的来源和实现分：硬中断和软中断
9.中断事件的实现分：
10.中断处理程序是发现中断源，保护现场，转向中断事
件的处理程序，恢复现场。
13.优先级是按照中断请求的轻重缓急程度，若得不到及时响应将造成计算机出错的严重程度来界定的。
对中断事件进行分级是如果系统正在执行某优先级的中断服务程序，那么只有更高优先级的中断请求才能中断此服务程序。
14.嵌套是因为允许高优先级中断打断低优先级中断的处理，但递归是不行的。
16.中断装置能改变处理器内操作的执行顺序，中断是现代操作系统实现并行性的基础之一，引入中断机制，操作系统在让应用程序访求控制权或从何应用程序获得控制权时将具有更大的灵活性。
中断的作用:主机与外部设备并行工作、实现实时处理、硬件故障处理、实现多道程序和分时操作。
32.进程是操作系统中最基本、重要的概念，是多道程序系统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念，所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。
操作系统引入进程的目的：一是刻画系统的动态性，发挥系统的并发性，提高资源利用率。
二是它能解决系统的“共享性”，正确描述程序的执行状态。
33.进程属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发性。
34.进程最基本的状态：运行态(running)、就绪态(ready)、等待态(wait)。
引起进程状态转换的具体原因:
运行态→等待态：等待使用资源或某事件发生
等待态→就绪态：资源得到满足或事件发生
运行态→就绪态：运行时间片到；出现有更高优先权进程
就绪态→运行态：CPU空闲时选择一个就绪进程
35.新建态：对应进程刚被创建的状态，为一个新进程创建必要的管理信息，它并没有被提交执行，而是在等待操作系统完成创建进程的必要操作。
终止态：进程的终止，首先，等待操作系统进行善后处理，然后，退出主存，进入终止态的进程不再执行，但依然临时保留在系统中等待善后，一旦其他进程完成了对终止态进程的信息抽取之后，系统将删。
36.首先，OS执行一些必需的辅助工作，将标识号关联到进程。
当进程处于新建状态时，OS所需要的关于该进程的信息保存在主存中的进程表中，但进程本身还没有进入主存。
如果系统中有足够的内存资源时，或者系统需要提交一个进程时，处于新建态的进程被提交进入就绪态，代码加载到内存。
37.挂起状态就是暂时不参与低级调度，起到平滑系统负载的目的。
挂起进程具有如下特征：该进程不能立即被执行。
挂起进程可能会等待事件，但所等待事件是独立于挂起条件
的，事件结束并不能导致进程具备执行条件。
进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程本身阻止它的运行。
结束进程挂起状态的命令只能通过操作系统或父进程发出。
40.进程组成的基本要素：进程映像(某时刻进程的内容及其状态集合称为进程映像)，进程控制块(Prcoss Control Block,PCB.进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。
进程控制块包括了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所处的状态、断点等信息)，进程队列及其管理(处于同一状态的所有PCB链接在一起的数据结构称为进程队列(Process Queues))
41.进程控制块(PCB)：进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。
进程控制块包括了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所处的状态、断点等信息。
包含三类信息：标识信息，现场信息，控制信息。
42.把处于同一状态的所有进程的PCB链接在一起是数据结构称为进程队列(process queue).一个进程从所在队列中退出的事件称为出对。
一个进程排入指定队列中的事件称为入队。
45.在操作系统中，进程物理实体和支持进程运行的环境合称进程上下文。
进程上下文由三部分组成：用户级上下文，寄存器上下文，系统级上下文。
46.进程切换是让处于运行态的进程中断运行，让出处理器，这时要做一次进程上下文切换、即保存老进程状态而装入被保护了的新进程的状态，以便新进程运行。
进程切换的步骤
保存被中断进程的处理器现场信息
修改被中断进程的进程控制块的有关信息，如进程状态等
把被中断进程的进程控制块加入有关队列
选择下一个占有处理器运行的进程
修改被选中进程的进程控制块的有关信息
根据被选中进程设置操作系统用到的地址转换和存储保护信息
根据被选中进程的信息恢复处理器现场
47.模式的切换是指用户态到核心态或者核心态到用户态的转变，是CPU模式的改变，而不是进程上下文切换。
模式切换不同于进程切换，它不一定会引起进程状态的转换，在大多数情况下，也不一定引起进程切换，在完成系统调用或中断处理后，可通过逆向模式切换来恢复被中断进程的运行。
54.操作系统引入进程概念后，再引入线程的概念，则是
为了程序并发执行时所付出的时空开销，使得并发粒度更
细、并发性更好。
57.线程控制块(Thread Control Block.TCB)：
71.防管指令是非特权指令，应用程序只能使用非特权指
令；特权指是指仅供内核程序使用的指令。
73.处理器调度可分为三个级别：高级调度、中级调度、
低级调度。
高级调度发生在新进程的创建中，它决定一个进程能否被创建，或者创建后能否被置成就绪状态
中级调度反映到进程状态上就是挂起和解除挂起，它根据系统的当前负荷情况决定停留在主存中进程数
低级调度决定哪一个就绪进程占有CPU
74.衡量一个处理器调度算法优劣的主要标准：资源利用
率、吞吐率、公平性、响应时间、周转时间、截止时间的保
证、优先权原则。
二．应用题
4.许多操作系统重新计算进程优先数在时钟中断处理例
程中进行，由于中断是随机碰到哪个进程，就插入哪个进程
中运行处理程序，并把处理时间记在这个进程的账上。
16.
作业FCFS SJF HRRF
20. 开始 完成 周转 带权周
时间 时间 时间 转时间 开始 完成 周转 带权周 时间 时间 时间 转时间 开始 完成 周转 带权周 时间 时间 时间 转时间
1 2 3
4 8:00 10:00 120 1 10:00 10:50 170 3.4 10:50 11:00 180 18 11:00 11:20 200 20 8:00 11:20 200 5/3 8:50 9:50 130 2.6 9:00 9:10 70 7 9:50 10:10 130 6.
5 8:00 10:00 120 1 10:00 10:10 130 13 10:10 10:30 150 7.5 10:30 11:20 200 4
平均周转时间=
T=(120+170+180+200)/4= 167.5
T=(200+130+70+130)/4
=132.5 T=(120+130+150+200)/4=150 带权平均周转时间=
W=(1+3.4+18+20)/4=10.
6
W=(5/3+2.6+7+6.5)/4= 4.4 W=(1+13+7.5+4)/4= 6.375 作业 提交时间 估计运行
时间
开始执行时间 作业完成时间 作业周转时间 1
8:00 60 8:00 10:35 155 2
8:20 35 8:20 9:55 95 3
8:25 20 8:25 8:45 20 4
8:30 25 9:00 9:25 55 5
8:35 5 8:45 8:50 15 6 8:40 10 8:50 9:00 20
平均作业周转时间T=(155+95+20+55+15+20)/6=60。