浙江大学 高级操作系统课件
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《高级操作系统》课件
高级操作系统
本课程介绍高级操作系统的各个方面，包括操作系统的类型、组成和管理， 并探讨未来发展趋势和与云计算的关系。
什么是高级操作系统
高级操作系统是一种更复杂和功能更强大的操作系统，它具备更强的并发性、 更高的性能和更好的安全性等特性。
操作系统的发展历程
1
单任序。
2 内存保护
防止进程或线程越界访问其他进程或操作系统的内存。
3 内存回收
及时回收不再使用的内存，提供给其他进程使用。
文件系统
文件系统负责管理存储设备上的文件，提供文件的创建、读取、修改和删除 等操作。
2
多任务操作系统
出现了可以同时运行多个程序的操作系统。
3
分布式操作系统
支持多台计算机协同工作的操作系统。
操作系统的类型及区别
单用户操作系统
只能同时为一个用户提供服务。
多用户操作系统
可以同时为多个用户提供服务。
实时操作系统
能够及时响应对外部事件的请求。
操作系统的基本组成
操作系统由内核和外壳组成。内核负责管理硬件资源和提供基本的功能，外壳提供用户界面和应用程序接口。
进程管理
进程调度
进程通信
操作系统负责按照一定的策略和 算法，合理调度进程的执行顺序。
不同进程之间进行信息交换和共 享。
进程同步
保证多个进程之间的操作按照一 定的顺序进行。
线程管理
线程是进程的执行单元，操作系统负责管理线程的创建、调度和销毁，并提供线程间的通信和同步机制。
内存管理
1 内存分配
操作系统负责将内存分配给进程或线程，并管理内存的使用情况。
本课程介绍高级操作系统的各个方面，包括操作系统的类型、组成和管理， 并探讨未来发展趋势和与云计算的关系。
什么是高级操作系统
高级操作系统是一种更复杂和功能更强大的操作系统，它具备更强的并发性、 更高的性能和更好的安全性等特性。
操作系统的发展历程
1
单任序。
2 内存保护
防止进程或线程越界访问其他进程或操作系统的内存。
3 内存回收
及时回收不再使用的内存，提供给其他进程使用。
文件系统
文件系统负责管理存储设备上的文件，提供文件的创建、读取、修改和删除 等操作。
2
多任务操作系统
出现了可以同时运行多个程序的操作系统。
3
分布式操作系统
支持多台计算机协同工作的操作系统。
操作系统的类型及区别
单用户操作系统
只能同时为一个用户提供服务。
多用户操作系统
可以同时为多个用户提供服务。
实时操作系统
能够及时响应对外部事件的请求。
操作系统的基本组成
操作系统由内核和外壳组成。内核负责管理硬件资源和提供基本的功能，外壳提供用户界面和应用程序接口。
进程管理
进程调度
进程通信
操作系统负责按照一定的策略和 算法，合理调度进程的执行顺序。
不同进程之间进行信息交换和共 享。
进程同步
保证多个进程之间的操作按照一 定的顺序进行。
线程管理
线程是进程的执行单元，操作系统负责管理线程的创建、调度和销毁，并提供线程间的通信和同步机制。
内存管理
1 内存分配
操作系统负责将内存分配给进程或线程，并管理内存的使用情况。
浙大操作系统 (2)
OS Components: Secondary-storage management
Since main memory (primary storage,内存) is volatile and too small to accommodate all data and programs permanently, the computer system must provide secondary storage （外存） to back up main memory. Most modern computer systems use disks as the principle on-line storage medium, for both programs and data. The operating system is responsible for the following activities in connection with disk management: Free space management Storage allocation Disk scheduling
OS SERVICES
Program execution – system capability to load a program into memory and to run it. I/O operations – since user programs cannot execute I/O operations directly, the operating system must provide some means to perform I/O. File-system manipulation – program capability to read, write, create, and delete files. Communications – exchange of information between processes executing either on the same computer or on different systems tied together by a network. Implemented via shared memory or message passing. Error detection – ensure correct computing by detecting errors in the CPU and memory hardware, in I/O devices, or in user programs.
浙大操作系统10PPT教学课件
（2）MS-DOS的接口
1． MS-DOS层次模块结构 MS-DOS采用层次模块结构，它有三个层次模块和一个引导程 序组成。这三个模块是命令处理程序（）、文件 系统(MS-DOS.SYS)和输入输出系统。其中基本输入输出系统 又由驻在ROM中的基本输入输出系统BIOS和系统盘上的BIOS接 口模块（IO.SYS）两部分组成。引导程序在盘引导区中。三 个模块的层次关系如图所示。（返1）
2020/12/09
1
（一）用户与操作系统的接口
（1）用户接口
用户接口是计算机系统与用户之间进行交互作用和通信 的通路。对绝大多数用户而言，一个计算机系统的可接受性 在很大程度上取决于这个用户接口。用户接口分为命令接口 和程序接口两类。 1。命令接口
命令接口是籍助于在用户和操作系统之间提供高级通信来 控制一组程序的处理。这个接口之所以称命令接口，是因为 用户可以通过打入或在作业中发出一系列命令，告诉OS执行 那些功能。这一类接口是用于作业控制的，其中又分联机用 户接口和脱机用户接口。 联机用户接口：联机用户接口也叫交互式用户接口，它用于 联机作业控制，它是由一组键盘操作命令组成。交互式用户 202接0/1口2/09交互方式又分成二类，一类是字符方式，终端命令， 2
第十课 操作系统接口
教学目的： OS向用户提供“用户与操作系统的接口”，该接口支持用户 与OS之间进行交互，该接口分为命令接口和程序接口两类。 掌握用户与OS接口可使用户更全面掌握OS使用。
教学要求： 熟悉用户与操作系统的两类接口：命令接口和程序接口。了 解MS-DOS、WINDOWS98和UNIX的接口。 了解中文操作系统的原理和接口。
作业说明书也是用作业控制语言来表达用户对作业控制意识 的，在形式上同用高级编程语言编制的程序相似。相对于作 业控制卡分散的缺点它具有集中、便于修改、灵活等优点。 202美0/1国2/091905机GEOGE语言是典型的高级算法的作业控制语言。3
浙江大学操作系统课件,徐宗元
从软件分层、扩允机器的观点-1
O S O S /4 0 0 O S /4 0 0 3 .1 V 3R6 微 技术独立机器接口 码 特许内码 系统特许内码 层 （ L IC ） （ S L IC ） 硬 C IS C 指 令 集 R IS C 指 令 集
件
C IS C A S /4 0 0 R IS C A S /4 0 0
操作系统的历史
4．第三代（60年代中－70年代中）多模式系统 这一代计算机系统是通用系统，这一代操作系统 是多模式系统，即一个系统同时支持批处理、分时 处理、实时处理和多重处理。 5。第四代（70年代中－ ）网络操作系统和分布式操 作系统 网络操作系统实现在计算机网络上进行信息交 换、资源共享和互操作等功能。分布式操作系统将 地域上分散的各系统互连成一个具有整体功能的系 统，并可将一个任务分布地在各系统上运行，实现 分布式处理。
教学目的： 操作系统（OS）是最重要的系统软件，本章 从OS的作用、发展史、类型、特征和功能等多 方面介绍OS。
教学要求：
• 熟悉操作系统作用和定义，一般了解操作系统的历 史。 • 了解二类计算机硬件系统结构，熟悉现代操作系统 的硬件基础——通道和中断。 • 熟练掌握多道程序设计技术的概念，掌握批处理系 统、分时系统及实时系统三种操作系统基本类型， 了解微机操作系统、网络操作系统和分布式操作系 统。 • 掌握操作系统并发性、共享性、虚拟性和异步性等 特征，了解现代操作系统特征,熟悉操作系统功能。
摘要幻灯片
• • • • • • • • • • 第一课 第二课 第三课 第四课 第五课 第六课 第七课 第八课 第九课 第十课 操作系统引论 进程的描述和控制 进程的同步和通讯 调度和死锁 存储器管理 虚拟存储器 设备管理 文件系统 磁盘存储器管理 操作系统接口
浙大操作系统 (8)
Background: Overlays for a Two-Pass Assembler
SWAPPING（交换）
A process can be swapped temporarily out of memory to a backing store（备份仓库）, and then brought back into memory for continued execution. Backing store – fast disk large enough to accommodate the copies of all memory images for all users; must provide direct access to these memory images. Roll out, roll in – swapping variant used for prioritybased scheduling algorithms; lower-priority process is swapped out so higher-priority process can be loaded and executed.
Background: Memory-Management Unit (MMU)
What is seen is not always true. Hardware device that maps virtual to physical address. In MMU scheme, the value in the relocation register is added to every address generated by a user process at the time it is sent to memory. The user program deals with logical addresses; it never sees the real physical addresses.
高级操作系统AdvancedOperatingSystem课件
分布式操作系统概述
随着计算机网络的普及和发展，分布式操作系统成为实现大规模计算的关键技术之一。本节课将介绍分 布式操作系统的设计原理和分布式计算的基本概念，帮助你更好地理解和应用分布式系统技术。
实时操作系统概述
实时操作系统是一种具有严格时间约束的操作系统，广泛应用于航天、工业自动化等领域。在本节课中， 我们将深入研究实时操作系统的特点、调度算法和关键技术，帮助你理解实时系统的设计和应用。
操作系统演化
操作系统的发展经历了多个阶段和演化过程，从最早的批处理系统，到现代 的多核处理器支持的分布式系统。了解操作系统的演化历程有助于我们更好 地理解和应用现代操作系统的概念和特性。
传统操作系统概述
传统操作系统是计算机系统中不可或缺的核心组件。它负责管理硬件资源，提供进程调度、内存管理、 文件系统等功能。通过本节课，我们将深入研究传统操作系统的工作原理和关键特性。
高级操作系统 AdvancedOperatingSystem课件
本课程介绍高级操作系统的定义和概述，旨在帮助学生更好地了解操作系统 的发展和应用。通过涵盖的主题，我们将深入探讨传统操作系统、分布式操 作系统、实时操作系统和网络操作系统的特征和功能。
学习目标
通过本课程，你将能够：
1. 理解高级操作系统的基本概念和原理 2. 掌握传统操作系统的核心功能和特点 3. 了解分布式操作系统的设计和实现 4. 熟悉实时操作系统的特性和应用 5. 探索网络操作系统的工作原理和应用场景
网络操作系统概述
网络操作系统是为了满足分布式网络环境下的计算需求而设计的操作系统。本节课将介绍网络操作系统 的工作原理和关键特性，帮助你理解和应用网络操作系统的相关技术。
结语
通过学习高级操作系统，你将深入了解操作系统的核心概念和原理，Байду номын сангаас握传统操作系统、分布式操作系 统、实时操作系统和网络操作系统的工作原理和应用场景。祝你在课程中有愉快的学习体验！
浙大操作系统(0)
DESKTOP SYSTEMS
Personal computers computer system dedicated to a single user. I/O devices – keyboards, mice, display screens, small printers. Individuals have sole use of computer and do not need advanced CPU utilization of protection features. User convenience and responsiveness not maximizing CPU and peripheral utilization Can adopt some of the technology developed for larger operating system. Not much of utilization Protection, and so on Many possible OSes: (Windows, MacOS, UNIX, Linux)
Operating Systems (操作系统原理)
Text book: Dinosaur book （恐龙书） 操作系统概念 (中译本) Teacher: 郑扣根（Zheng Kougen） Prof. Dr. Mr. … zhengkg@ zkg@ TA lxhzju@ “OS Homework”
Operating Systems (操作系统原理)
Refs: Kernighan and Pike, The UNIX Programming Environment, Prentice-Hall, 1984. W.R. Stevens, Advanced Programming in the UNIX Environment, Prentice-Hall, 1992 W.R. Stevens, UNIX Network Programming I, Prentice-Hall, 1997. W.R. Stevens, UNIX Network Programming II, Prentice-Hall, 1998.
浙大操作系统 (3)
CHAPTER 4: PROCESSES
Process concept Process scheduling Process operations Process cooperating Inter-process communication Communication in client-server systems
Process operation: Process creation
Parocesses, which, in turn create other processes, forming a tree of processes.
Process operation: Process creation
Process operation: Process creation
Address space The child process is a duplicate of the parent process. The child has a program loaded into it. The DEC VMS example Creating a new process and loading a specified program into that process and starting it running. The UNIX example fork system call creates new process exec system call used after a fork to replace the process’ memory space with a new program.
Process concept: Five state model
Process concept Process scheduling Process operations Process cooperating Inter-process communication Communication in client-server systems
Process operation: Process creation
Parocesses, which, in turn create other processes, forming a tree of processes.
Process operation: Process creation
Process operation: Process creation
Address space The child process is a duplicate of the parent process. The child has a program loaded into it. The DEC VMS example Creating a new process and loading a specified program into that process and starting it running. The UNIX example fork system call creates new process exec system call used after a fork to replace the process’ memory space with a new program.
Process concept: Five state model
浙大操作系统 (4)
CHAPTER 5: THREADS (线程)
Overview Multithreading Models (多线程模型) Thread Implementation Issues (线程实现事项) Pthreads Solaris 2 Threads W2K Threads Linux Threads Java Threads
Overview: User and Kernel Threads
User Threads Provided by a thread library at the user level, Fast/Blocking, POSIX Pthreads, Mach C-threads, Solaris UICUIthreads. Kernel Threads Provided by the OS directly, Fast/Nonblocking, Linux Solaris2, Windows, BeOS.
MULTITHREADING MODELS
Many-toMany-to-one model One-toOne-to-one model Many-toMany-to-many model
Multithreading models: Many-to-one model
Many user-level threads mapped to single kernel thread. userUsed on systems that do not support kernel threads. Example: Green threads for Solaris2.
Thread implementation issues
Signal handling Signal is generated by the occurrence of a particular event. A generated signal is delivered to a process. Once delivered, the signal must be handled. Two types: synchronous or asynchronous signals. Signal handling: default or user-defined signal handler. userWhere should a signal be delivered in multithreaded. programs? To the thread to which the signal applies To every thread in the process To certain threads in the process Assign a specific thread to thread all signals for the process.
Overview Multithreading Models (多线程模型) Thread Implementation Issues (线程实现事项) Pthreads Solaris 2 Threads W2K Threads Linux Threads Java Threads
Overview: User and Kernel Threads
User Threads Provided by a thread library at the user level, Fast/Blocking, POSIX Pthreads, Mach C-threads, Solaris UICUIthreads. Kernel Threads Provided by the OS directly, Fast/Nonblocking, Linux Solaris2, Windows, BeOS.
MULTITHREADING MODELS
Many-toMany-to-one model One-toOne-to-one model Many-toMany-to-many model
Multithreading models: Many-to-one model
Many user-level threads mapped to single kernel thread. userUsed on systems that do not support kernel threads. Example: Green threads for Solaris2.
Thread implementation issues
Signal handling Signal is generated by the occurrence of a particular event. A generated signal is delivered to a process. Once delivered, the signal must be handled. Two types: synchronous or asynchronous signals. Signal handling: default or user-defined signal handler. userWhere should a signal be delivered in multithreaded. programs? To the thread to which the signal applies To every thread in the process To certain threads in the process Assign a specific thread to thread all signals for the process.
浙大操作系统2-2
（五）操作系统结构 （OS structure）
（1） 操作系统采用结构程序设计的必要性
由于OS日趋庞大，结构日益复杂，错误增加以至不可避免。 例如IBM/360操作系统第一版化了5000人年，但在以后每个 新版中都纠错多处。Microsoft的浏览器程序Ixplorer也面 临一群潜在性地涉及到严重隐私和安全问题的臭虫，为此发 布了三个补丁程序包含在IE5.01中。 其次由于OS存在并发性，进程间执行序列数量巨大，推进序 列不确定性，程序错误的某种表现形式不重复出现，可能使 人误解为一次偶然性机器的故障。这给OS调试带来了困难。 为了使OS高可靠、高效能、可理解和可修改，操作系统必须 采用结构程序设计方法。
Windows 2000/XP系统模型
• 融合了分层操作系统和微内核操作系统的设 计思想，使用面向对象的分析与设计，采用 整体式的实现 • Windows 2000/XP通过硬件机制实现了核心态 以及用户态两个特权级别 。对性能影响很大 的操作系统组件运行在核心态。核心内没有 保护。 • 设计充分体现了机制与策略分离的思想
Structure of Windows 2000
• Shaded area is executed • Boxes, D, are device drivers • Service processes are system daemons
系子系统
2.文本文件操作命令：
more 逐屏显示文件 cat 显示文件或合并多个文件 grep [-y……] pattern [file……]文本文件搜索 sort [-nr……][+ position-[position]][file……] 文本文件排序 cut –flist[-dchar][file1……] 文本文件选择列 paste [-dchar] file1 file2… 文本文件列合并 join 文本文件按关键列合并 cmp 比较俩非文本文件 comm 比较俩文本文件相同 diff 比较俩文本文件不同 wc –lwc file 计数文件的行、字 、字符 pr 打印 > 输出重定向 >> 附加输出到文件 < 输入重定向 | 管道
（1） 操作系统采用结构程序设计的必要性
由于OS日趋庞大，结构日益复杂，错误增加以至不可避免。 例如IBM/360操作系统第一版化了5000人年，但在以后每个 新版中都纠错多处。Microsoft的浏览器程序Ixplorer也面 临一群潜在性地涉及到严重隐私和安全问题的臭虫，为此发 布了三个补丁程序包含在IE5.01中。 其次由于OS存在并发性，进程间执行序列数量巨大，推进序 列不确定性，程序错误的某种表现形式不重复出现，可能使 人误解为一次偶然性机器的故障。这给OS调试带来了困难。 为了使OS高可靠、高效能、可理解和可修改，操作系统必须 采用结构程序设计方法。
Windows 2000/XP系统模型
• 融合了分层操作系统和微内核操作系统的设 计思想，使用面向对象的分析与设计，采用 整体式的实现 • Windows 2000/XP通过硬件机制实现了核心态 以及用户态两个特权级别 。对性能影响很大 的操作系统组件运行在核心态。核心内没有 保护。 • 设计充分体现了机制与策略分离的思想
Structure of Windows 2000
• Shaded area is executed • Boxes, D, are device drivers • Service processes are system daemons
系子系统
2.文本文件操作命令：
more 逐屏显示文件 cat 显示文件或合并多个文件 grep [-y……] pattern [file……]文本文件搜索 sort [-nr……][+ position-[position]][file……] 文本文件排序 cut –flist[-dchar][file1……] 文本文件选择列 paste [-dchar] file1 file2… 文本文件列合并 join 文本文件按关键列合并 cmp 比较俩非文本文件 comm 比较俩文本文件相同 diff 比较俩文本文件不同 wc –lwc file 计数文件的行、字 、字符 pr 打印 > 输出重定向 >> 附加输出到文件 < 输入重定向 | 管道
浙大操作系统 (5)
SCHEDULING CONCEPTS
To maximize CPU utilization with multiprogramming CPU–I/O Burst Cycle: Process execution consists of a sequence of CPU execution and I/O wait. CPU burst I/O wait CPU burst I/O wait ….
P2 P3 P1
0
3
6
30
Waiting time for P1 = 6; P2 = 0; P3 = 3. Average waiting time: (6 + 0 + 3)/3 = 3 (ms) Much better than previous case.
Scheduling algorithms: FCFS
Scheduling concecepts: CPU Scheduler (调度器)
CPU scheduler selects a process from the ready processes and allocates the CPU to it. When to use CPU scheduler? 1. When a process terminates. 2. When a process switches from running to waiting state. 3. When a process switches from running to ready state. 4. When a process switches from waiting to ready. Scheduling under 1 and 2 only is non-preemptive(非抢占). Win 3.x Scheduling under all conditions is preemptive(抢占). Win 9x, Win NT/2K/XP, Linux
浙大操作系统 (1)
STORAGE STRUCTURE
Main memory – only large storage media that the CPU can access directly. Secondary storage – extension of main memory that provides large nonvolatile storage capacity. Magnetic disks – rigid metal or glass platters covered with magnetic recording material (See the next slide) Disk surface is logically divided into tracks, which tracks, are subdivided into sectors. sectors. The disk controller determines the logical interaction between the device and the computer. Magnetic tapes: sequential access, large capacity.
Computer System Operation
An operating system is interrupt driven. Interrupt transfers control to the interrupt service routine generally, through the interrupt vector, vector, which contains the addresses of all the service routines. Interrupt architecture must save the address of the interrupted instruction. Incoming interrupts are disabled while another interrupt is being processed to prevent a lost interrupt. interrupt. A trap is a software-generated interrupt caused softwareeither by an error or a user request.
浙江大学操作系统课件徐宗元
结构特征：从结构上，进程实体由程序段、数据段和
进程控制块三部分组成，UNIX中称为“进程映象”。
(练习)
整理ppt
9
（二）进程的描述
（1）进程状态及其转换
(Process State and Transition)
1. 进程的三个基本状态
运行态（Running）：当一个进程在处理机上运行时， 则称该进程处于运行状态。
Prin ；
N=N+1 ；
N=0 ；
N=N+1 ；
N=0 ；
结果各不相同:
打印n+1，N=0； 打印n，N=整1；理ppt
打印n，N=0； 7
（3）进程的引入
• 由于程序在并发执行时，各次执行的结果不同，所 以用“程序”这个概念已无法描述程序的并发执行， 所以必须引入新的概念-进程来描述程序的并发执行。 进程这一术语最早由麻省理工学院著名的操作系统 MULTICS中提出。
在计算机系统支持并行操作时，如采用多道程序设
计技术，则内存中多道程序处于并发执行状态。如上述
有三个程序段的作业类，虽然每个作业有前趋关系的各
程序段不能在系统CPU和输入输出各部件并行执行，但
一个作业没有前趋关系的程序段或不同作业的程序段可
以分别在CPU和各输入输出整理部ppt件上并行执行。
4
进程的引入-2
• 前趋图（Predecessor Graph）是一个有向无循环图，
图由结点和结点间有向边组成，结点代表各程序段操作， 而结点间的有向边表示两程序段操作之间存在的前趋关 系（“→”）。两程序段Pi和Pj的前趋关系表示成Pi → Pj，Pi是Pj的前趋，Pj是Pi的后继。
I1
C1
I2
浙大操作系统8
File Logical Structure Hashed
Sequential Indexed Sequential Indexed Logical I/O Logical I/O Basic I/O Supervisor Basic (Physical) File System
Disk Device Driver
Tree-Structured Directories
目录结构－－多级目录-2
bin
boo t
uni x
usr
mnt
etc
tmp
教学要求：
掌握文件和文件系统的定义，了解文件系统的类 型、文件系统模型。 掌握文件的逻辑结构，熟悉五种记录文件。 掌握文件控制块和多级目录结构，掌握UNIX树型 带勾连的目录结构可装卸文件系统，和熟悉操作 系统( Windows98/NT 、Linux )对多种文件系 统的支持，了解Windows98 VFAT目录结构。熟 悉目录查询技术，掌握内存的目录管理表，掌握 文件操作与目录管理关系。 掌握基于索引节点的共享方式和利用符号连接的 文件共享。 掌握文件的存取控制，熟悉分级安全管理，了解 文件的转储和恢复，了解WindowsNT安全性。
返回
（二）文件的逻辑结构
文件的逻辑结构：从用户观点出发观察到的文件组织结构称 为文件的逻辑结构，逻辑结构的文件称逻辑文件。 逻辑文件从结构上分成二种形式，一种是无结构的流式文件， 另一种是有结构的记录式文件。流式文件是指对文件内信息 不再划分单位，它是依次的一串字符流构成的文件。记录式 文件是用户把文件内的信息按逻辑上独立的含义划分信息单 位，每个单位称为一个逻辑记录（简称记录）。所有记录通 常都是描述一个实体集的，有着相同或不同数目的数据项， 记录的长度可分为定长和不定长记录两类。 记录文件有顺序、索引、索引顺序、直接、分区和堆文件几 种。
《高级操作系统》课件
访问控制与权限管理
访问控制
访问控制是操作系统安全机制的核心，它通过控制用户对系统资源（如文件、网络资源等）的访问权限，防止未 授权的访问和数据泄露。
权限管理
权限管理是对用户和应用程序访问系统资源的权限进行管理的机制，通过设置不同的权限级别，确保只有经过授 权的用户和应用程序才能执行相应的操作。
数据加密与解密技术
《高级操作系统》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 安全与保护机制
01
操作系统概述
操作系统的定义与功能
总结词
操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理计算机硬件和应用程序的资源，提 供用户与计算机交互的界面。
进程的同步与通信
总结词
同步机制与通信方式
VS
详细描述
进程同步是协调并发进程的行为，保证它 们能够正确地共享资源。常见的同步机制 包括信号量、消息队列和条件变量等。进 程间通信（IPC）是实现进程间信息交换 和协同工作的手段，包括管道、消息传递 、共享内存和远程过程调用等方式。
进程的调度与死锁
总结词
标识
为每种设备分配唯一的标识符，以便在系统中进行识 别和管理。
设备的驱动程序与I/O控制方式
要点一
驱动程序
要点二
I/O控制方式
操作系统为每种设备提供相应的驱动程序，以实现设备的 控制和数据传输。
根据设备的特性和需求，选择合适的I/O控制方式，如轮询 、中断、DMA等。
设备的分配与回收
分配
根据用户需求和系统资源情况，合理分配设备资源， 确保用户请求得到及时响应和处理。
高级操作系统AdvancedOperatingSystem008.ppt
4.1分布式路由算法导论 进程间通信类型
有效的进程间通信对分布式系统的性能很重要 根据目标个数的不同，进程间通信的类型有：
一对一（单播） 一对多（组播） 一对所有（广播）
4.1分布式路由算法导论： 通信延迟及其原因
在基于消息传递的分布式系统中，消息一般在 到达目标节点之前可能要通过一个或多个中间 节点，故存在通信延迟。
死锁避免型路由算法
通过仔细设计的路由算法，保证不发生死锁。
非死锁避免型路由算法
没有特别的设施来预防或避免死锁。 可能发生死锁，也可能不发生死锁。
4.1分布式路由算法导论： 路由函数
路由函数
定义一个消息如何从源节点路由到目标节点。 每个PE在收到一个消息以后，都将决定：
1）把这条消息传送到本地存储器，还是 2）转发到一个邻接的PE
交换
这是一个实际的机制，它决定消息如何从一个输人信道 转到一个输出信道。
4.1分布式路由算法导论： 路由算法类型
路由算法类型包括：
特殊 vs. 一般 最短 vs. 非最短 确定型 vs. 适应型 源路由 vs. 目标路由 容错型 vs. 非容错型 冗余型 vs. 非冗余型 死锁避免型 vs. 非死锁避免型
P2
D(3)=min{D(3),D(2)+l(2,3)} =min{4, 3+3}=4。
4
1
P1
3
P4 2 P5
5
2 20
P3
4.2.1 Dijkstra集中式算法： 算法举例（cont‘d）
4. 取D(1),D(3)中具最小值的对应节点P3加入到集合N中, N= { P5,P4,P2,P3}
对不在N中的其它节点P1更新
1 (P5, 2) (P5, 2)
浙大操作系统11
1034#
三次间接块
. . . . . .
（5）成组链接法
UNIX S V操作系统采用成组链接法管理磁盘空闲块，该方 法是空闲表法和空闲块链接法的结合，具备分配回收方便， 不需专用块来存放分配表等优点。 • 成组链接法将磁盘空闲块分成若干组，如将每100个盘块作 为一组，该组空闲块总数和各空闲块块号存入下一组的第一 个空闲块中。最后不满100块的那组空闲块总数和各空闲块 块号记入磁盘区专用管理块的空闲块管理的数据结构： s_nfree和s_free[100]中，如下图所示。
成组链接法-1
盘专用管理块 100 150 149 . . . 51
s_nfree 0 1 s_free[100]
38 99
39 50 49
100 .
. . . . . . .
100 0 499 . . . 351
449块
. 12
50块
150块
350块
49块
149块
12块
51块
251块
351块
(6) 文件系统安装-- UNIX可装卸文件系统
检验和 X 07 78 00 FF FF FF
00 FF
FF FF
FF FF e 65 00
01 T h 54 00 68 i c 69 00 63 00 短 文 T H E Q 创建 最后存 日期 取日期
00 20 k 6B 00 00 件 名 U I ~ 1 第一簇 最后修 高 16 位 改时间
索引节点
Books mbox …… 92 60 …..
I=60 mbox
ls
返8
(4) UNIX直接间接混合寻址方式
由于80％以上文件是小文件，为了解决能高速存取小文件 和管理大文件的矛盾，UNIX将直接寻址、一级索引、二级索 引和三级索引结合起来，形成了混合寻址方式，如下图所示。 在UNIX S V的索引结点中设有13个地址项di_addr[13] （Linux的ext2设有15个地址项）它们把所存的地址项分成 两类，其中最后三个地址项分别是一级索引、二级索引和三 级索引的指针，而前面10个（ext2为12个）为直接寻址的地 址项，即存放文件逻辑块第0－9块的盘块号。如每个盘块大 小为4KB时，当文件不大于40KB时，便可直接从索引结点中 读出该文件全部盘块号，这样读小文件时速度快；如文件大 于 40KB时，系统再逐步增加一级索引、二级索引和三级索 引，这样最大管理的文件为40KB＋4MB＋4GB＋4TB，达到管 理大文件的目标。
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Presentation + report (40%) Weblog article (25%) Class participation (5%)
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus
Schedule or Syllabus
Teacher Lectures:
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus Reference Book
References III
Curt Schimmel. UNIX Systems for Modern Architectures. Addison-Wesley, New Jersey, first edition, 1994. Abraham Silberschatz, Peter Bear Galvin, and Peter Gagne. Operating System Concepts. John Wiley and Sons, New York, seventh edition, 2007. W. Richard Stevens and Stephen A. Rago. Advanced Programming in the UNIX Environment. Addison-Wesley, New Jersey, second edition, 2005. Andrew S. Tanenbaum. Operating Systems Design and Implementation. Prentice Hall, New Jersey, third edition, 2006.
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Advanced Operating System
Outline
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1 Course Description 2 Highlights of this Course
Topics of Presentation Support Website 3 Grade 4 Schedule or Syllabus Reference Book .
Windows/ReactOS 源代码分析; 开源操作系统改进.
.. Back
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Advanced Operating System Highlights of this Course Support Website
Support Website
国家级精品课程网站
/k/505/
Presentations given by students cover topics from project groups; Projects are initiated by students according to their research interests, and comes with following rules:
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Advanced Operating System Course Description
Course Description
This course helps students on the operating system concepts, the abilities of operating system development, and the knowledge of advanced topics:
Advanced Operating System
Advanced Operating System
Introduction Qian Hui qianhui@
College of Computer Science, Zhejiang University
September 7, 2010
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This course is divided into four blocks:
Lectures part 1: Overview of Operating System Concepts; Lectures part 2: Case studies: Real OS based case studies; Class seminar: Presentations of student's projects; Weblog seminar: Broader topics;
Student Presentation：
Schedule
2010-10-19, 2010-10-26; 2010-11-02, 2010-11-16, 2010-11-23, 2010-11-30; 2010-12-07, 2010-12-14, 2010-12-28; 2011-01-04;
1∼ 2 groups per class; Additional score policy (for 10-19 +9,10-26 +7,11-02 +5,11-16 +3,11-23 +1).
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus Reference Book
References II
Wolfgang Mauerer. Professional Linux Kernel Architecture. Wrox, New York, first edition, 2008. Richard McDougall and James Mauro. Solaris Internals. Prentice Hall, New Jersey, first edition, 2006. Marshall Kirk McKusick, Keith Bostic, Michael J. Karels, and John S. Quarterman. The Design and Implementation of the 4.4 BSD Operating System. Addison-Wesley Longman, New Jersey, first edition, 1996.
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus Reference Book
References IV
Andrew S. Tanenbaum. Modern Operating Systems. Prentice Hall, New Jersey, third edition, 2007. 李善平, 季江民, and 尹康凯. 学 LINUX . 浙江大学出版社, 杭州, second edition, 2008. 毛德操. Windows 分析 开源代码 ReactOS. 电子工业出版社, 北京, first edition, 2009. 毛德操 and 胡希明. LINUX 源代码 分析. 浙江大学出版社, 杭州, first edition, 2001.
Graduate level course; Projects centered; No official textbook for this course.
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Advanced Operating System Highlights of this Course
Highlights of this Course
Topics of Presentation
Linux 源代码分析
/Linux_2_6_xy (31 >= xy >=12)； Proceedings of the Linux Symposium (after 2004)， 要有一定量 的代码分析部分;
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus Reference Book
References I
Maurice J. Bach. The Design of the UNIX Operating System. Prentice Hall, New Jersey, first edition, 1986. Daniel P. Bovet and Marco Cesati. Understanding the Linux Kernel. O'Reilly Media, Cambridge, MA, third edition, 2005. Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, and Greg Kroah-Hartman. Linux Device Drivers. O'Reilly Media, Cambridge, MA, third edition, 2005. John Lions and H. Salus Peter. Lions' Commentary on Unix 6th Edition. Peer-to-Peer Communications Inc., Virginia, first edition, 1977.
2010-09-07: Introduction and Overview of OS Concepts; 2010-09-14: Memory Management and Virtual Process Memory; 2010-09-21: Process, Kernel Activities, System Call and Time Management; 2010-09-28: File System, I/O Management and Modules; 2010-10-12: Cache and Data Synchronization.
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus
Schedule or Syllabus
Teacher Lectures:
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus Reference Book
References III
Curt Schimmel. UNIX Systems for Modern Architectures. Addison-Wesley, New Jersey, first edition, 1994. Abraham Silberschatz, Peter Bear Galvin, and Peter Gagne. Operating System Concepts. John Wiley and Sons, New York, seventh edition, 2007. W. Richard Stevens and Stephen A. Rago. Advanced Programming in the UNIX Environment. Addison-Wesley, New Jersey, second edition, 2005. Andrew S. Tanenbaum. Operating Systems Design and Implementation. Prentice Hall, New Jersey, third edition, 2006.
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Windows/ReactOS 源代码分析; 开源操作系统改进.
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This course helps students on the operating system concepts, the abilities of operating system development, and the knowledge of advanced topics:
Advanced Operating System
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Introduction Qian Hui qianhui@
College of Computer Science, Zhejiang University
September 7, 2010
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This course is divided into four blocks:
Lectures part 1: Overview of Operating System Concepts; Lectures part 2: Case studies: Real OS based case studies; Class seminar: Presentations of student's projects; Weblog seminar: Broader topics;
Student Presentation：
Schedule
2010-10-19, 2010-10-26; 2010-11-02, 2010-11-16, 2010-11-23, 2010-11-30; 2010-12-07, 2010-12-14, 2010-12-28; 2011-01-04;
1∼ 2 groups per class; Additional score policy (for 10-19 +9,10-26 +7,11-02 +5,11-16 +3,11-23 +1).
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References II
Wolfgang Mauerer. Professional Linux Kernel Architecture. Wrox, New York, first edition, 2008. Richard McDougall and James Mauro. Solaris Internals. Prentice Hall, New Jersey, first edition, 2006. Marshall Kirk McKusick, Keith Bostic, Michael J. Karels, and John S. Quarterman. The Design and Implementation of the 4.4 BSD Operating System. Addison-Wesley Longman, New Jersey, first edition, 1996.
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References IV
Andrew S. Tanenbaum. Modern Operating Systems. Prentice Hall, New Jersey, third edition, 2007. 李善平, 季江民, and 尹康凯. 学 LINUX . 浙江大学出版社, 杭州, second edition, 2008. 毛德操. Windows 分析 开源代码 ReactOS. 电子工业出版社, 北京, first edition, 2009. 毛德操 and 胡希明. LINUX 源代码 分析. 浙江大学出版社, 杭州, first edition, 2001.
Graduate level course; Projects centered; No official textbook for this course.
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Linux 源代码分析
/Linux_2_6_xy (31 >= xy >=12)； Proceedings of the Linux Symposium (after 2004)， 要有一定量 的代码分析部分;
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Advanced Operating System Schedule or Syllabus Reference Book
References I
Maurice J. Bach. The Design of the UNIX Operating System. Prentice Hall, New Jersey, first edition, 1986. Daniel P. Bovet and Marco Cesati. Understanding the Linux Kernel. O'Reilly Media, Cambridge, MA, third edition, 2005. Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, and Greg Kroah-Hartman. Linux Device Drivers. O'Reilly Media, Cambridge, MA, third edition, 2005. John Lions and H. Salus Peter. Lions' Commentary on Unix 6th Edition. Peer-to-Peer Communications Inc., Virginia, first edition, 1977.
2010-09-07: Introduction and Overview of OS Concepts; 2010-09-14: Memory Management and Virtual Process Memory; 2010-09-21: Process, Kernel Activities, System Call and Time Management; 2010-09-28: File System, I/O Management and Modules; 2010-10-12: Cache and Data Synchronization.