计算机操作系统

② 内存管理
③ 文件管理
④ 输入/输出系统管理
① 进程管理
操作系统
⑤ 二级存储管理
就是提供对网 络管理、对进 程工作过程的 保护及提供用 户与操作系统 的接口程序。
用户接口
⑥ 联网、保护系统和命令解释程序系统
4.2 操作系统类别与计算环境
4.2.1 操作系统的类别（略）
经过多年的发展，操作系统多种 多样。为提高大型计算机系统的资源 利用率，操作系统从批处理，多道程 序发展为分时操作系统。为了满足计 算机处理实时事件的需要，就有实时 操作系统。为适应个人计算机系统的 需要又出现了桌面操作系统。为适应 并行系统的需要，就有了多处理器操 作系统。为满足网络和分布计算的需 要，就有了网络操作系统和分布式操 作系统。此外，还有为支持嵌入式计 算机的嵌入式操作系统。
4.1 操作系统概念及构成
操作系统：是管理计算机软硬件资源的程序，同 时它又是用户与计算机硬件的接口。
没有操作系 统，应用软 件如同空中 楼阁，无法 运行。
用户 系统程序和应用程序 操 作 系 统 硬 件 层
操作系统可以看成是现实世界管理方法的模拟
1. 计算机资源繁多，如何有效的组织和 管理？
分类管理，用表格/档案组织资源
进程状态及转换图
4.3 进程管理
4.3.3 进程控制块PCB(略) PCB 相当于是我们在派出所的人口户籍登记， CPU是通过PCB来感知进程的存在的。 进程控制块是进程实体的一部分，是操作系 统中记录进程的专用数据结构。一个新的进程创 建时，操作系统就会为该进程建立一个进程控制 块。操作系统根据进程控制块对并发进程进行控 制。
4.3 进程管理 4.3.1 进程的概念 什么是进程？它与程序有什么关系？
1. 程序：用户为完成某一个特定问题而编写的操 作步骤。 2. 进程：可以简单地被看作是正在执行的程序。 但是进程需要一定的资源来完成它的任务(例如 CPU时间、内存、文件和I/O设备) 。
打个比方：程序可以看成是一个详细记录了做某菜过程的 步骤，而进程就是按着这个步骤的一次具体实施。
计算机操作系统
操作系统（OS）：是配置在计算机硬件上的 第一层软件，是最基础和最重要的系统软件。 主要内容：本章主要讲述操作系统概念及构 成，主要模块包括：进程管理、内存管理、文件 管理、输入/输出系统管理；最后介绍几个典型的 操作系统产品。 学习方法：本章内容和篇幅较多，考试基本 以概念为主。由于课时限制（2课时），课堂主要 讲授操作系统的核心概念，部分内容（如：只需 要死记硬背的，或考试不涉及的）会省略。请同 学课后，针对习题再系统的复习一下本章。
1 2 3 批处理系统 多道程序系统 分时系统
4
5 6 7
实时系统
桌面系统 多处理机系统 网络系统
8
9
分布式系统
嵌入式系统
4.2 操作系统类别与计算环境
4.2.2 计算环境（略） 从计算机诞生至今，操作系统总是与具体的计算环 境相联系，它总是在某种计算环境中设置和使用，就 目前来看计算环境可分为以下几类： 1. 传统计算环境 指普通意义下的独立或联网工作的通用计算机 所形成的计算环境。 2.基于Web的计算环境 互联网的普及使得计算被延伸到Web环境。 3.嵌入式计算环境 嵌入式计算机就是安装在某些设备上的计算部 件，其计算相对比较简单。
4.3.6 CPU调度算法（略）
轮转法：分时系统专用的调度算法。
4.3 进程管理
4.3.7 进程的同步与互斥
进程的同步就是指相互协作的进程不断调整它们 之间的相对速度，以实现共同有序地推进。
有些进程之间本身存在某种联系，它们在系统中需要一种协作， 以保证进程能正确有序地执行并维护数据的一致性。
例:A、B两进程同步工作如下图（A进程负责从键盘读数据到缓冲区，B进程从缓冲 区取数据并计算。 A进程
B进程 把数据从键盘送入缓冲区 等待A信号(等待取数据并计算) 给B发信号(缓冲区已满) 等待B发回信号(再送数据到缓冲区) 取缓冲区中的数据进行计算 给A发信号(缓冲区数据已取走)
4.3 进程管理
– 现实应用中存在大量的类似实例
2. 计算机资源相对用户数量来说是有限 的，如何公平有效的分配资源？
排队方法。想想现实生活中有哪些排队策略。
4.1 操作系统概念及构成
4.1.2 操作系统的构成
就是对 CPU的 管理。
就是如何合 就是对文件 就是对外部各 行管理。 备进行管理。 主要是指对 硬盘进行管 理。
4.3 进程管理
4.3.4 进程调度 当一个进程处于等待或CPU时间片用完时，操作 系统就会从该进程中拿走CPU控制权，然后再交给 其它进程使用，这就是进程的调度。
4.3 进程管理
4.3.5 CPU调度准则
在设计CPU调度程序时主要应该考虑的准则包括： (1) CPU使用率。让CPU尽可能地忙。 (2) 吞吐量。让CPU在一定时间内完成的进程数尽可能多。 (3) 周转时间。让进程从提交到运行完成的时间尽可能短。 (4) 等待时间。让进程在就绪队列中等待所花时间之和尽可 能短。 (5) 响应时间。让进程从提交请求到产生第一响应之间的时 间尽可能短。
4.3 进程管理 4.3.1 进程的概念 • 引入进程的目的：使得多个程序能在计 算机中并发执行，从而提高cpu的利用率。
进程A 进程B 进程C CPU时间 进程A
进程B
进程C
4.3 进程管理
4.3.1 进程的概念
进程与程序的区别：
• 进程是动态的、有生命力的，而程序是静态 的； • 进程是有生命周期的（见下页图），是一个 从创建到消亡的过程，而程序是脱机长期保 存的； • 进程可以包含多个程序（调用），程序也可 以对应多个进程（多次执行）
4.3 进程管理
4.3.2 进程的状态转移
进程正在被创建 。
新的
进程等待分配CPU 。
允许
如CPU时间片被用完， 迫使进程让出CPU
进程已完成 。
中断
退出 运行
终止
进程已分配到CPU， 正在被执行。
就绪 允许
I/O操作或事件的完成
I/O操作或事件的等待
等待
进程等待一些事件的出现。 如进程可能要使用某个I/O设备而进入等待状态，等待 使用相应的设备，当 I/O完成后进程进入就绪队列。