操作系统课件Chapter3-Design&Implementation

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第三单元操作系统课件

第三单元操作系统课件

设备的分配与回收
设备的分配
当用户程序需要使用设备时,操作系 统需要为其分配相应的设备资源。分 配的依据包括设备的类型、数量、使 用时间等。
设备的回收
当用户程序不再需要使用设备时,操 作系统需要将设备回收,以便其他程 序可以使用。回收时需要考虑设备的 状态、使用时间和优先级等因素。
THANKS
感谢观看
调的重要手段,有助于提高系统的可靠性和效率。
进程的优先级与调度
要点一
总结词
优先级决定了进程的执行顺序,调度程序负责按照优先级 进行进程切换。
要点二
详细描述
每个进程都有一个优先级,用于确定其在可执行状态时的 执行顺序。高优先级的进程会优先于低优先级的进程执行 。调度程序负责按照优先级进行进程切换,选择当前可执 行状态中最高优先级的进程执行。调度算法有多种,如先 来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先等。合理的 优先级设置和调度算法选择可以提高系统的性能和响应速 度。
进程的同步与通信
总结词
进程同步是协调并发进程的行为,防止发生与时间有关的错误;进程通信是实现并发进 程间的信息交换。
详细描述
进程同步是操作系统的一种机制,用于协调并发进程的行为,确保它们能够按照一定的 顺序和规则执行,避免发生与时间有关的错误。进程通信是实现并发进程间信息交换的 一种手段,通过消息传递、共享内存等方式实现。进程同步和通信是实现并发控制和协
进程的创建与终止
总结词
进程可以通过系统调用、作业调度等方式创建,也可 以因为完成、异常、资源不足等原因终止。
详细描述
进程的创建可以通过系统调用或作业调度实现。系统调 用提供了一组接口,允许用户程序请求操作系统为其创 建一个新进程。作业调度则根据一定的策略选择一个或 多个作业,为其分配必要的资源并创建进程。进程的终 止原因有多种,如正常结束、异常结束、资源不足等。 当进程完成其任务或异常结束时,操作系统会回收其占 用的资源并销毁该进程。当系统资源不足时,操作系统 可能会选择终止某些进程以释放资源。

操作系统课件 第三章(专业教育)

操作系统课件 第三章(专业教育)

事件出现 挂起
等待事件
处理机调度与死锁
3.1.3选择调度方式和算法的若干准则
❖ 一、面向用户的准则 ‫ ٭‬1.周转时间短(常用于批处理系统) ▪ 概念:作业从提交――> 完成的时间.分为: ▪ (1)驻外等待调度时间 ▪ (2)驻内等待调度时间 ▪ (3)执行时间 ▪ (4)阻塞时间
处理机调度与死锁
处理机调度与死锁
图3-5多级队列反馈调度算法
就绪队列1 就绪队列2 就绪队列3 就绪队列n
S1
至CPU
S2
至CPU
S3
至CPU
Sn
至CPU
时间片:S1<S2<S3
处理机调度与死锁
3.3实时调度
❖ 3.3.1实现实时调度的基本条件 ‫ ٭‬1.提供必要的调度信息 ▪ (1)就绪时间; ▪ (2)开始/完成截止时间; ▪ (3)处理时间; ▪ (4)资源要求; ▪ (5)优先级;
❖ 3.2.1先来先服务和短作业(进程)优先调度算法 ‫ ٭‬1.FCFS ▪ 特点:简单,有利于长作业 即CPU繁忙性作业 ‫ ٭‬2.短作业进程优先调度算法:SJ(P)F ▪ 提高了平均周转时间和平均带权周转时间(从而提 高了系统吞吐量) ▪ 特点:对长作业不利,有可能得不到服务(饥饿) ▪ 估计时间不易确定
处理机调度与死锁

进程名 到达时 服务时 开始执 完成时 周转时 带权周


行时间 间

转时间
A
0
1
0
1
1
1
B
1
100 1
101 100 1
C
2
1
101 102 100 100
C
3

操作系.ppt

操作系.ppt

……
[ X]段 (已经连接)


Y
200


200 12456
段名-段号对照表
段名
段号
MAIN 0
A
1
W
2
X
3


连接后
§4.1.4存储管理的机制和策略
在多道环境下,存储管理不但要为进程提供内存资 源,还要为内存的使用提供安全保障机制,如防止 进程非法访问不属于自已的空间。
为了提高内存资源的利用率,存储管理还要提供共 享机制,也就是当若干个进程调用同一段代码或数 据时,系统应为共享的代码或数据保留一个副本而 不是多个。
【存储管理的功能】
1.内存的分配与回收
每一个进程运行时都需要内存资源, 因此内 存空间的分配和回收是存储管理的基本功能。在 进程创建时按照一定的存储策略为其分配内存空 间,进程运行结束时,再将其所占用的内存空间 收回。
为了记录内存的使用情况,存储管理会依据存 储策略采用相应的数据结构,标识哪些区域尚未 分配,哪些区域已经分配以及分配给哪些进程等。 每一个进程运行时都需要内存资源, 因此内存 空间的分配和回收是存储管理的基本功能。系统 通过所采用的数据结构来管理内存空间。
(2)静态地址重定位
静态地址重定位是在程序执行之前由操作系统的重定位装入程 序完成的。在装入一个作业时,把作业中的指令地址全部转 换为绝对地址(地址转换工作是在作业执行前集中一次完成 的)在作业执行过程中就无须再进行地址转换工作。
静态地址重定位示例
静态地址重定位的优点
相对地址
是容易实现,无需硬件
支持,它只要求程序本 0
离散
段页式 虚拟页式
虚存 虚拟段式

操作系统教程(第三版)课件

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操作系统的基本概念
要点一
总结词
操作系统的基本概念
要点二
详细描述
操作系统的基本概念包括进程、线程、内存管理、文件系 统等。进程是程序的一次执行过程,是系统进行资源分配 和调度的基本单位;线程是进程内的一条执行路径,是系 统调度的基本单位。内存管理负责分配和回收内存空间, 以及管理内存中的程序和数据。文件系统负责管理磁盘存 储空间和文件,以及提供文件访问接口。
用户界面设计的基本原则 用户友好、易于使用、一致性、可靠性等。
系统桌面环境
系统桌面的定义 系统桌面是操作系统中提供给用户的主要界面,包括图标、 菜单、窗口等元素。
系统桌面的功能 系统桌面提供了一系列功能,如启动应用程序、管理文件 和目录、设置系统参数等。
系统桌面的个性化设置 用户可以根据自己的习惯和喜好,对系统桌面进行个性化 设置,如调整背景颜色、添加小工具等。
设备的回收处理
03
在设备回收后,需要进行一些处理工作,如关闭设备驱动程序、
释放系统资源等。
设备的虚拟化技术
设备虚拟化技术的概念
设备虚拟化技术是一种将物理硬件资源虚拟化为多个独立资源的 技术,使得多个虚拟资源可以共享物理硬件资源。
设备虚拟化的优点
设备虚拟化的优点包括提高硬件资源利用率、简化系统管理、提高 系统的可扩展性和可靠性等。
操作系统的分类
总结词
操作系统的分类
详细描述
根据不同的分类标准,操作系统可以分为多种类型。根据运行环境可以分为单机操作系 统和网络操作系统;根据使用性质可以分为通用操作系统和专用操作系统;根据处理方 式可以分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统;根据功能可以分为微机操
作系统和服务器操作系统等。

操作系统课件ppt课件

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操作系统是裸机之上的第1层软件,它只在 核心态模式下运行。
通常把经过软件扩充功能后的机器称为 “虚拟机”
1.3 操作系统的发展历程
1.3.1 操作系统的形成
1.手工操作阶段 2.早期批处理阶段
●早期联机批处理 ●早期脱机批处理
3.多道批处理系统
多道批处理系统
●多道程序设计:
在内存中同时存放多道程序,在管理程序的控制 下交替地执行。这些作业共享CPU和系统中的 其他资源。
1.作业 是用户定义的、由计算机完成的工作单位。
它通常包括一组计算机程序、文件和对操 作系统的控制语句。 作业步 由作业控制语句明确标识的计算机程序的 执行过程
2.工作流程
多道批处理系统中的作业流程
批处理系统
3.特点
●多道:系统在内存中存放多个作业,并且在外 存上还保存大量的后备作业。 ●成批:系统按批次调度作业,而在系统运行过程 中不允许用户和机器之间发生交互作用。 批处理系统的主要优点:
1.进程概念的引入
多道程序并发执行所引发的一系列新情况
2.进程概念
●进程最根本的属性是动态性和并发性 进程定义:程序在并发环境中的执行过程 进程和程序的区别
(1)动态性 (2)并发性 (3)非对应性 (4)异步性
进程概念
3.进程的基本特征 (1)动态性
(2)并发性 (3)调度性
2.2 进程的状态和组成
进程通信
2.1 进程概念
2.1.1 多道程序设计
1.顺序程序活动的特点
●顺序性 ●封闭性 ●可再现性
2.多道程序设计
■程序并发执行
●提高系统资源利用率 ●增加作业吞吐量
多道程序设计
3.程序并发执行的特征
① 失去封闭性 ② 程序与计算不再一一对应 ③ 并发程序在执行期间相互制约

操作系统课件.ppt

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学习重点

控制面板
上面我们了解了一些电脑里面的操作已经程序,现在我们看 看在电脑中的一部分快捷键: ALT+BACKSPACE 或 CTRL+Z 撤销上一步的操作 ALT+SHIFT+BACKSPACE 重做上一步被撤销的操作
Windows键+M 最小化所有被打开的窗口。
Windows键+CTRL+M 重新将恢复上一项操作前窗口的大小 和位置
学习重点

现有的操作系统位数区别
如果现在市场上的CPU全部是64位的平台开发的, 那么现在的所有软件都使用不了,因为目前大部分 的软件都是基于32位开发的,目前我们说的64位的 windows7系统也只是在32位系统的基础上添加了一 些64位的寻址功能,其实对于我们来说64位的CPU ,操作系统意义不大,毕竟我们使用的内存大 部分 还是2G,使用的也是常用软件,对于运算速度的要 求也不大。64位主要应用于大型机械或大型服务站 。所以32位和64位相比,64位的速度更快,但是 32 位更适合我们,如果你装了64位的操作系统,你会 发现,很多软件使用不了
学习重点

系统驱动
驱动系统,应该叫驱动程序,全称为 “设备驱动程序”是一种可以使计算 机和设备通信的特殊程序,可以 说相 当于硬件的接口,操作系统只有通过 这个接口,才能控制硬件设备的工作 ,假如某设备的驱动程序未能正确安 装,便不能正常工作。 因此,驱动程 序被誉为“ 硬件的灵魂”、“硬件的 主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁 ”等。
学习重点

基本操作:办公软件
Microsoft Office是微软公司开发 的一套基于 Windows 操作系统 的办公软件套装。常用组件有 Word、Excel、Powerpoint等。 最新版本为Office 365(Office 16) 。

操作系统课件第3章

操作系统课件第3章

操作系统课件第3章第三章处理调机与度锁死第三章理处调机与死锁度3.1处理机调度层的次3.2调度列队型模调和准则度.33调算度法3.实时调度34.5产生死锁的因和必原条要件36预.防死的方法3锁7.死锁检测与的解除第三处理机调度与死锁章3.处1理调度机层的次不同作业系的统,常通需要经不历的处同机理度调,作才能获业处理机得而执。

批量型行作:业需后经先历业作调度高(调级)度进程、调(低级度度)调才能,得处理机获。

终端作型业只:经过进程调需。

在度完较的操善系统作,往中还设置往了级调度中。

第章三处机调度与死理锁.1处理3机度的层次3调..1高1调级度.1作业作业和步(1)业作Job)(。

业是一作个比序程为广泛更概念,的它不仅包了含通的常程和数序,而据还且应配一有份作说业书,明统系据根说明该书来程对序运行的进控制行在。

处批理统系,是中以业为作基本位从外单存入调存的内。

第三章理处机调与度锁死第章三理处机调度与锁2死.作业控块制JB(JobCoCnrotlBlok)c为管了理调和作度,在业多道批理系处统为中每作个业设了一置个作业控块,制同进程如控制是进块在系统中程存在的志一标样,是作业它系在中存在的标统,其中保志了存系对作统进业管理和行调度需的所全信部息在。

JCB所中含包的内因系容统而异,通应常包的内容含有作业标:、识用名称户、用户帐户作、业类(型CPU繁忙型I/O、繁忙、批量型型终、端)型、作状态、调度业信息优先(级、作已运业时行间)、资源需求预(计行时间、要求运内存小、要大求/OI备设的型类和量等)、进数入系统时间、开处始理时间作、完成业时、间业作出时退、资源间使情况用等。

三章第理处调机度与死锁每当作进业系统入,系时统便为个每业建立一作J个C,B根据作业型类将插入相它应的后队备列。

作中调业度程依据一序定的度算法来调度它们,被调度到调的作业将装入会内。

在存业运作行期间系统,按照JC就B的中信对息业作进行制控当一。

操作系统原理ppt课件

操作系统原理ppt课件
单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲 池等。
03
02
缓冲区的作用
缓解CPU与外设之间速度不匹配的 矛盾,提高数据传输效率。
缓冲区的管理策略
缓冲区分配、缓冲区回收、缓冲区 满和空的处理等。
04
06
现代操作系统技术
微内核操作系统
微内核架构
微内核仅包含最基本的 功能,如进程调度、内 存管理和进程间通信等 ,其他服务以用户态进 程形式存在。
操作系统的分类与发展
分类
根据使用环境和应用需求,操作系统 可分为批处理系统、分时系统、实时 系统、网络操作系统等。
发展
随着计算机技术的飞速发展,操作系 统也在不断演进,从早期的简单批处 理系统发展到现代的多用户、多任务 、多媒体操作系统。
操作系统的基本特征
并发性
共享性
操作系统可以同时处理多个任务或事件。
I/O控制方式
程序直接控制方式
CPU直接控制外设,进行数据 的输入输出操作。
中断控制方式
外设准备就绪后,向CPU发出 中断请求,CPU响应中断后进 行数据传输。
DMA控制方式
在外设和内存之间开辟直接的 数据交换通道,减少CPU的干 预。
通道控制方式
CPU通过通道来控制外设,实 现更高效的数据传输。
请求分段存储管理
在段式存储管理的基础上,增加请求调段和段置换功能。
请求分页存储管理
在页式存储管理的基础上,增加请求调页和页面置换功能 。
虚拟存储的优缺点
扩大内存容量、提高内存利用率、方便用户编程等;但需 要额外的软硬件支持、可能增加系统开销等。
04
文件管理
文件与文件系统
文件的概念
文件是存储在外部介质上的数据集合,是操作系统进行管理和操作 的基本单位。

操作系统课件第三章1剖析

操作系统课件第三章1剖析

Operating System
调度队列模型
作业 调度 后 备 队 列 时间片完 进程调度 进程完成
就 绪 队 列
CPU
事件1出现
阻 塞 队 列
1
等待事件1
事件2出现
… 事件n 出现
Operating System
阻 塞 队 列 …
2
等待事件2 …
阻 塞 队 列
与上一模型的主要区别:就绪队列的形式; 设置多个阻塞队列
Page 9
高级、中级和低级调度
高级调度(High Scheduling)
作业调度或长程调度(Long-Term Scheduling) 主要任务是按一定的原则对外存上处于后备 状态的作业进行选择,给选中的作业分配内 存、输入/输出设备等必要的资源,并建立相 应的进程,放入就绪队列,以使该作业的进 程获得竞争处理机的权利 也称为接纳调度(Admission Scheduling) 高级调度的时间尺度通常是分钟、小时或天
2018/10/26 Page 2
Operating System
第三章 处理机调度与死锁
知识点
处理机调度及调度算法
多处理机环境下的进程(线程)调度方式 产生死锁的原因和必要条件
预防死锁的方法,死锁的检测与解除
银行家算法
Operating System
2018/10/26
Page 3
2018/10/26
Page 28
处理机调度的基本概念
高级、中级和低级调度 进程调度的任务 确定算法的原则 进程调度方式 调度队列模型
选择调度方式和调度算法的若干准则
如果你是用户,你希望系统如何为你服务,如何考虑?? 如果你是调度者,从系统整体角度出发,应如何考虑??

操作系统教程第三版课程设计

操作系统教程第三版课程设计

操作系统教程第三版课程设计一、概述本文档是针对操作系统教程第三版课程设计的指导文档。

操作系统是计算机科学中的重要学科,操作系统教程课程的目的是为本专业的同学提供系统、深入的操作系统知识,为以后进一步学习相关课程提供基础。

本课程设计围绕操作系统的应用展开,主要包括两部分:1) 操作系统的理论学习;2) 操作系统的实践应用。

二、课程设计目标本课程设计的主要目标是让同学们掌握操作系统的原理和应用技术,并且能够熟练地应用操作系统进行程序设计和系统分析。

同时,通过本课程设计的学习,同学们应该能够深刻理解操作系统与计算机硬件的关系,了解操作系统对计算机的作用和重要性。

三、课程设计内容本课程设计主要分为两部分,分别是操作系统的理论部分和操作系统的实践应用部分。

操作系统的理论学习操作系统的理论学习应该包括以下几个方面: - 操作系统的基本概念和原理;- 操作系统的结构和组成; - 进程、线程、进程调度、同步与互斥、死锁等概念;- 存储管理、文件系统管理等内容。

操作系统的实践应用操作系统的实践应用主要包括以下两个部分: - 程序设计:使用C或C++编写一个基于操作系统的简单程序; - 操作系统分析:对一个开源的操作系统进行分析并提交操作系统分析报告。

四、课程设计要求1. 学习要求•学习操作系统第三版全书,尤其是上述理论学习内容部分;•阅读相应的操作系统实验指导书,完成课程实践应用部分的内容要求;2. 提交要求•对于程序设计部分,需要提交源码以及执行结果;•对于操作系统分析,需要提交操作系统分析报告,包括操作系统的基本情况、操作系统的结构和组成、操作系统的调度算法、同步机制、文件系统等方面的内容,分析报告要求不少于1500字。

五、课程设计评分方式共100分,其中: - 理论学习部分:40分; - 实践应用部分:60分,其中程序设计占30分,操作系统分析报告占30分; - 提交时间和格式:10分。

六、参考文献1.操作系统(第三版),Andrew S. Tanenbaum,Hua Wei译,人民邮电出版社2.计算机操作系统实验指导,清华大学出版社以上为操作系统教程第三版课程设计的指导文档,希望同学们能够认真学习理论部分,积极投入实践应用中,并且按时提交实验作业。

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May
remove a page from a process that needs it

Example: P217 Figure 3-23 c)
Variable Allocation, Local Scope



May be the best combination (used by Windows NT) Allocate at load time a certain number of frames to a new process based on application type Use either pre-paging or demand paging to fill up the allocation When a page fault occurs, select the page to replace from the resident set of the process that suffers the fault Example: working set model
Replacement Scope (2)

Example
Processes A,
B, and C make up the set of runnable processes. Suppose A gets a page fault.
Figure 3-23 Local versus global page replacement (a) Original configuration (b) Local page replacement (c) Global page replacement

Design Issues for Paging System

Resident Set Manag Nhomakorabeament
Replacement
Scope Resident Set Size

Page Fault Frequency (PFF) Load Control Page Size Separate Instruction and Data Space Shared Pages Shared Libraries Memory Mapped Files Cleaning Policy
Resident Set Size (2)

Variable Allocation Policy
The
number of frames for a process may vary over time Increase if page fault rate is high Decrease if page fault rate is very low Requires OS overhead to assess behavior of active processes
Resident Set Management (2)

Resident Set
Set
of a process' pages which are in main memory

Resident Set Management
Replacement

Scope
Local Replacement Global Replacement
Page Fault Frequency Algorithm (PFF)




Define an upper bound U and lower bound L for page fault rates Allocate more frames to a process if fault rate is higher than U Allocate fewer frames if fault rate is < L The resident set size should be close to the working set size W Suspend a process if the PFF > U and no more free frames are available
thrashing
Add frames
Decrease frames
Load Control (1)

Despite good designs, system may still thrash
Whenever
the combined working sets of all processes exceed the capacity of memory, thrashing can be expected.
Fixed Allocation, Local Scope

Frame number per process is decided beforehand and can't be changed
Determined
at load time and depends on application
type
Resident

Set Size
Fixed Allocation Variable Allocation
Replacement Scope (1)


The set of frames to be considered for replacement when a page fault occurs Local Replacement Policy Choose only among frames allocated to the process that faulted Global Replacement Policy Any unlocked frame in memory is candidate for replacement High priority process might be able to select frames among its own frames or those of lower priority processes

Example: P217 Figure 3-23 b)
Variable Allocation, Global Scope

Easiest to implement
Adopted
by many OS (like Unix SVR4)

When a page fault occurs, a free frame is added to the resident set of the process who experiences a page fault and the page is brought up in that frame Harder to determine who should lose a page; the selection is made among all the frames in the memory (except the locked ones), there is no discipline to determine which process should loose a page from its resident set
Replacement Scope(3)

Comparison
Local

Might slow a process unnecessarily as less used memory not available for replacement
Global
Process can’t control own page fault rate – depends also on paging behaviour of other processes (erratic execution times) Generally results in greater throughput More common method
Allocation vs Scope
Fixed Allocation Local Replacement Number of frames per process is fixed Replacement is chosen from process' frames Number of frames per process will change to maintain the working set Replacement is chosen from process' frames Global Replacement Not Possible
Resident Set Management (1)

The OS must decide how many frames to allocate to each process
Allocating
small number permits many processes in memory at once Too few frames results in high page fault rate Too many frames/process gives low multiprogramming level Beyond some minimum level, adding more frames has little effect on page fault rate

Problem: difficult to determine ahead of time a good number for the allocated frames
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