操作系统概念(英文)(4)
操作系统概念(英文)
October 2012 Operating System Concepts- Chapter4 Threads 10
a traditional process as a single-thread
more than one thread in one process
Fig.4.1 Single and Multithreaded Processes
+
resource shared by all threads in the process
Traditional process, also named heavyweight process, has a single thread of control A thread is also called a lightweight process (LWP)
October 2012 Operating System Concepts- Chapter4 Threads 9
Basic concepts (cont.)
线程内容 tID 程序计数器 堆栈 寄存器组 状态 子线程
进程内容 PID 地址空间 全局变量 打开文件 子进程 定时器 信号 信号量 记账信息
October 2012
Operating System Concepts- Chapter4 Threads -
3
4.1 Overview
4.1.1Why thread needed As described in Chapter 3, the process is as the unit of resource allocation unit of CPU scheduling The costs of process management, such as costs of process creation, cancellation, process switch and process communication, are somewhat high, refer to Fig.3.4, and the concurrency (or multiprogramming degree) may be limited. To reduce costs of process management and improve degrees of concurrency and parallelism, the thread is presented
“操作系统”英语怎么说
“操作系统”英语怎么说名词解释：操作系统(Operating System，简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
你知道怎么用英语表达吗?Microsoft has decided to continue providing virus warnings for the ageing Windows XPoperating system until 2015.The warnings were due to end on 8 April 2014 when all other support for the software is scheduled to stop.However, the numbers still running the 12-year-old operating system convinced it to provide more help.About 30% of all desktop computers are still running XP, according to figures from a research firm.微软已经决定将继续为老一代操作系统Windows XP提供病毒警报直至2015年。
按原来的计划，Windows XP的安全警报以及其他支持服务会在2014年4月8日到期结束。
虽然XP已是12岁“高龄”，但是运行XP的电脑数量之多，证明仍有必要为其提供一些服务。
根据一家研究公司的数字，仍有约30%的台式电脑还在使用运行Windows XP操作系统。
【讲解】文中的operating system就是“操作系统”的意思，可以简写为OS。
其中operating是一个形容词，在这里解释为“操作的”，它还可以解释作“手术的”，如operating room或operating theatre(手术室)、operating table(手术台)。
操作系统概念OperatingSystemconcepts
操作系统概念OperatingSystemconceptsOS⼤题预测进程同步与信号量，对semaphore的定义，wait()和singal()操作进程调度策略，画Gantt图，求各个进程的轮转时间，等待时间，以及平均轮转时间，平均等待时间给出页⾯的引⽤串，根据不同的调度策略（LRU,Opt,FIFO,Clock）进⾏计算，得出缺页次数与缺页率死锁避免，银⾏家算法，系统安全状态（能否找到⼀个安全序列），对于进程的资源请求判断是否会造成死锁（避免算法）给定⽂件的索引结构，计算查找特定记录所需要的磁盘I/O次数，以及⽂件可存储的最⼤⼤⼩操作系统类型简单批处理系统多道程序批处理系统：⽆论何时都有程序在运⾏，从⽽使CPU的利⽤率达到最⼤。
分时系统(time-sharing)：在进程之间频繁切换CPU，以便⽤户在程序运⾏时能与其进⾏交互，特点是⽴即响应。
并⾏/多处理器系统：增加吞吐量（多个处理器加速⽐⼩于N），规模经济（资源共享减少开销），增加可靠性（⼀个处理器故障不会导致系统罢⼯）实时系统分布式系统：资源共享，计算加速，可靠性，通信系统调⽤System CallSystem call - the method used by a process to request action by the operating system.Usually takes the form of a trap (software interrupt).Control passes through an interrupt vector to a service routine in the OS, and the mode bit is automatically set to supervisor mode.The OS verifies that the parameters are correct and legal, executes the request, and returns control to the instruction following the system call.参数传递机制Passing parameters to the kernel for a system call must be performed differently than when using an ordinary functional call. This is because a system call is performed by the kernel itself, which typically runs in a completely different address space than the process which made the call. Thus it is not possible to simply place system call parameters onto the process’ stack as this will not be readily available to the kernel. There are three main methods to pass the parameters required for a system call:(1) Pass the parameters in registers (this may prove insufficient when there are more parameters than registers).(2) Store the parameters in a block, or table, in memory, and pass the address of block as a parameter in a register. This approach is used by Linux and Solaris.(3) Push the parameters onto a stack(内核栈); to be popped off by the OS. Block and stack methods do not limitt the number or length of parameters passed.中断InterruptThe occurrence of an event is usually signaled by a (an) interrupt from either the hardware or the software.Hardware may trigger it at any time by sending a signal to the CPU, usually by way of the system bus.硬件中断，⼜称外部中断，由CPU的外部硬件信号引发。
操作系统概念(英文)
December 2010
Operating System Concepts - Chapter9 Virtual Memory -
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Solution (cont.)
(2) 若再增加300K内存，系统可容纳４个进程同时并发执 行 4 此时，CPU的利用率为 (1— (80%) ) = (1— 0.4096) = 0.5904 所以，若再增加300K内存，cpu利用率可提高： (0.5904—0.488) / 0.488 = 20.98%
Operating System Concepts - Chapter9 Virtual Memory 1
December 2010
Solution
(1) 当系统内存为900K时, 系统可容纳3个进程同时并发执 行 根据题意，进程在执行过程中有80%的I/O等待时间, 表明进程等待I/O的时间占其生命周期时长的80%, 进 程处于waiting状态的概率为0.8 对系统内并发执行的n个进程, 当这n个进程同时处于 I/O等待时, cpu是空闲的 系统内3个并发进程同时处于I/O等待态而导致CPU空闲 的概率为(80%)3=0.512 因此，系统有51.2%的CPU时间被浪费掉了，系统CPU 的利用率为(1—51.2%)＝48.8%。
Operating System Concepts - Chapter9 Virtual Memory 4
December 2010
December 2010
Operating System Concepts - Chapter9 Virtual Memory -
3
Solution (cont.)
(3)根据题意，设系统内每个进程在其生命周期内处于 running态执行程序指令的总时间均为T 当系统内存为900K时, 系统可容纳3个进程并发执行。如 果3个进程全部执行完所需时间为L3，则： CPU的利用率=3T / L3=48.8%, L3 = 3T / (48.8%), , 系统吞吐量Th3=3/ L3= (48.8%) / T 当系统内存由900K增至1200K时，系统可容纳４个进程 同时并发执行。设4个进程全部执行完所需时间为L4，则: CPU的利用率 = 4T / L4=59.04%, L4=4T / (59.04%), 系统吞吐量Th4=4/ L4= (59.04%) / T 因此，若再增加300K内存，系统吞吐量可提高： ［(59.04%) / T —(48.8%) / T］/ [(48.8%) / T] = (0.5904—0.488) / 0.488 = 20.98% = 20.98%
操作系统概念operatingsystemconceptssixthedition
客户 － 服务器系统的通用结构
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1.6 集群系统（clustered system）
■ 集群系统将多个CPU集中起来完成计算任务 。然而， 集群系统与并行系统不同 ，它是由两个或多个独立的 系统耦合起来的。
■ 通常接受的定义是集群复读机共享存储并通过LAN网络 紧密链接
■ 通常用来提供高可用性（high availabilit y） ■ 非对称集群（asymmetric clustering）： 一 台机器处
■ Operating System － controls and coordinates the use of the hardware among the various application programs for the various users
■ Applications programs – define the ways in which the system resources are used to solve the computing problems of the users (compilers, database systems, video games, business programs)
■ 软件实时系统（soft real-time system） ■ 关键实时任务的优先级要高于其他任务的优先级 ，且在完成之前能保持其高优先 级 。与硬实时系统一样 ， 需要限制操作系统内核的延迟：实时任务不能无休止地 等待内核来执行它。 ■ 可以与分时系统集成在一起 ■ 在那些需要快速响应时间的应用程序（如多媒体、虚拟现实） 中是非常有用的。
■ 操作系统的两大目标：
■ 执行用户程序 ， 并且更易于解决用户问题； ■ 更便于使用计算机系统；
操作系统概念(英文)——Syllabus for Operating Systems
Beijing University of Posts and Telecommunications (BUPT)School of Computer Science and TechnologySyllabus for Operating Systems1. OverviewsCourse No.: 313.04103 Course Title: Operating Systems Course Credit: 4 Credits, required courseSemester and Year: Fall 2008 Class: 06406—06410 Teaching hours:z Class teaching: 64 hoursz After-class experiments: 17 hoursz Course design, or professional practice for this course:（操作系统综合课程设计）, 30 hours, 1 credits, conducted inthe 3rd semester.Prerequisites:z Data Structurez Computer Organization Principles2. Lecture MeetingsTime: Monday AM: 10:00 – 12:00Wensday AM: 10:00 – 12:00Location: Room 402, 4th Teaching Building3. FacultyInstructorz Name: Dr. Wen YE (叶文)z Office: Room 918, 3rd Teaching Buildingz Office Hours: Wednesday 3:00 to 4:30 PM,I am also available by appointment at a time more convenientfor you, especially at the end of this semesterz Phone: 86-10-62282633 (O)z E-mail: gryew@, yewen@Graduate Teaching Assistant:z Name: Cheng Yan （成艳），chengy352@Ma Haiying（马海印），mahaiyinmhy@ z Responsibility: checking homework, directing experimentsz Office: Room 918, 3rd Teaching Buildingz Office Hours: Wednesday 3:00 to 4:30 PM, or by appointment 4. Text Book1. Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne, Operating System Concepts(Seventh Edition), Higher Education Press and McGraw-Hill Companies, Beijing, May, 2007.References1.Andrew S.Tanenbaum, Modern Operating Systems, ChinaMachine Press and Prentice Hall, Beijing, Jan.1999.2.孙钟秀，费翔林，洛斌，谢立，操作系统教程（第3版），高等教育出版社，北京，2003年8月3.曹聪, 范廉明，操作系统原理与分析，科学出版社，北京，2003年9月。
操作系统概念(英文)
Process Concept (cont.)
3.1.5 Process vs program dynamic vs static process: lifecycle being created —— executing —— being deleted composition： program + data + PCB A program may correspond to several processes; a process may also contains several programs (e.g. main routines, subroutines and procedures )
The process is characterized with dynamic and concurrent features Roles of processes unit of running entity in system, i.e., CPU allocation unit of resource (e.g. memory, files, devices,…) allocation
3.1.2 Process Definition A process is a program in execution the unit of resources (CPU, memory, I/O devices) allocation runs concurrently with other processes
October 2012
Operating System Concepts- Chapter3 Processes -
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§3.2 Process Scheduling
操作系统概念(英文)
September 2012
§1.2 Computer-System Organization
1.2.1 Computer-System Operation Fig. 1.2 A modern computer system
Commonly acknowledged classifications of OS PC/Desktop OS : Windows, Linux，Mac OS X Server OS : Unix, Linux, Windows NT Mainframe OS : Unix, Linux——open source！！ Embedded OS : Vxworks, (Palm OS), (Symbian), (WinCE)/Windows Mobile/Phone, Android, iOS, embedded Linux (e.g. μcLinux)
September 2012 Operating System Concepts- Chapter1 Introduction 8
1.1.2 OS Concepts (cont.)
For OS definitions in other textbooks, refer to Appendix 1.B OS definitions
September 2012
Operating System Concepts- Chapter1 Introduction -
3
Fig.1.1-1 Components of a computer system
Application Software
操作系统介绍5000字内容
操作系统介绍5000字内容操作系统（Operating（System，OS）是计算机系统中的核心软件之一，它是管理和控制计算机硬件资源的系统软件。
操作系统提供了一个接口，使应用程序和用户能够与计算机硬件交互，并有效地利用计算机的资源。
以下是一个详细介绍操作系统的内容的介绍：1.（操作系统的概述操作系统是计算机系统中的关键组成部分，它负责管理和控制硬件资源，为应用程序提供运行环境。
操作系统通过各种功能和服务层为用户和应用程序提供了抽象的接口，隐藏了底层硬件的复杂性，使得用户可以更方便地与计算机交互。
操作系统 Operating（System，简称OS）是一种软件，它控制计算机硬件和软件资源，并为用户提供一种方便、高效的方式来使用这些资源。
它负责管理计算机系统的硬件和软件资源，包括CPU、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等。
操作系统使得用户可以更加方便地使用计算机，而不需要了解底层硬件和软件的细节。
2.（操作系统的功能2.1（进程管理操作系统负责管理进程的创建、调度、同步、通信和终止。
它为每个进程分配资源，并确保它们以安全、有效的方式运行。
操作系统负责管理和调度计算机中的进程，包括任务的创建、执行、暂停和终止等。
它还负责分配CPU时间，确保各个进程能够公平地共享系统资源。
2.2（内存管理操作系统管理计算机内存的分配和释放，以确保每个程序都能得到足够的内存空间，并且有效地使用内存资源。
操作系统负责管理计算机的内存空间，包括内存的分配、回收和释放等。
它还负责将物理内存映射到虚拟内存空间，使得程序可以使用比实际内存更大的空间。
2.3（文件系统文件系统负责管理计算机上的文件和目录。
操作系统提供了对文件的读取、写入、创建、删除和修改等功能，以及对文件系统进行组织和维护。
操作系统负责管理计算机中的文件系统，包括文件的创建、读取、写入、删除等操作。
它还负责维护文件系统的安全性和完整性。
2.4（设备管理操作系统管理和控制计算机的各种设备，包括输入/输出设备、存储设备、网络设备等，以确保它们能够有效地被应用程序使用。
操作系统课设参考文献
操作系统课设参考文献在编写操作系统课设时，参考文献是非常重要的。
合适的参考文献能够提供对当前主题的深入了解，引用相关研究结果、专家观点和实验数据，以及为课设提供必要的理论支持。
下面将介绍一些常见的操作系统相关参考文献。
一、经典教材1.《操作系统概念》（英文原著：Operating System Concepts）- 作者：Abraham Silberschatz等- 出版社：John Wiley & Sons- 研究方向：操作系统基本原理、设计和实现。
涵盖进程管理、内存管理、文件系统等操作系统核心概念。
2.《现代操作系统》（英文原著：Modern Operating Systems）- 作者：Andrew S. Tanenbaum等- 出版社：Pearson Education- 研究方向：深入介绍了操作系统的组成和功能，包括进程管理、内存管理、文件系统、输入输出系统等。
二、期刊论文1.《The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System》- 作者：Marshall Kirk McKusick等- 期刊：ACM Transactions on Computer Systems（ACM TOS）- 研究方向：介绍了FreeBSD操作系统的设计思想、内核架构和重要特性，对操作系统内核开发有一定参考价值。
2.《Linux Kernel：OS Structure in Detail》- 作者：Dorothy Derwin等- 期刊：Journal of Computer Science and Engineering- 研究方向：深入剖析了Linux内核的结构和组成，包括进程管理、内存管理、文件系统等关键部分。
对Linux内核开发有很高的参考价值。
三、国际会议和研讨会论文集1.《Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard-Real-Time Environment》- 作者：Liu C. L.，Layland J. W.- 会议：Journal of the ACM- 研究方向：介绍了在硬实时环境中多程序调度算法的研究和应用，对实时操作系统的设计和优化具有参考意义。
操作系统概念(英文)
•页面替换 •页面淘汰算法 •“抖动”(Thrashing)现象
影响缺页中断率的因素(1)
• 假定作业p共计n页，系统分配给它 的主存块只有m块（１≤m≤n）。 如果作业p在运行中成功的访问次数 为s， 不成功的访问次数为F，则总 的访问次数Ａ为： A=S+F 又定义： f=F/A
2)先进先出页面替换算法（FIFO)
• 基于程序总是按线性顺序来访问物 理空间这一假设。 • 算法总是淘汰最先调入主存的那一 页，或者说在主存中驻留时间最长 的那一页（常驻的除外）。
FIFO实现技术
• 系统中设臵一张具有m个元素的页号表， 它是Ｍ个数： P[0], P[1], …, P[m-1] 组成的数组，每个P[i] (i =0,1,…m-1) 存储一个在主存中的页面的页号。用 指针k指示当前调入新页时应淘汰的那 一页在页号表中的位臵。每当调入一 个新页后，执行 P[k] := 新页的页号; k := （k+1）mod m;
Page9 use=1
Page19 Use=1
Page1 Use=0
2
Page1 Use=0
2
下一个 帧指针
Page3 3 Use=1 Page222 Use=0
7
Page4 5 Use=1 Page191 Use=1 Page556 Use=0
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Page222 Use=0 Page3 3 Use=1
计算缺页中断实例(1)
• 假设固定分配,运行FORTRAN程序, 共有0.25×106 次页面引用，页面 大小为256个字。分给进程的页框 数分别为6、8、10、12和14。 • FIFO所产生的缺页中断基本上是 Opt的2倍,Clock则比较接近于LRU。
操作系统名词解释
操作系统(operating system)是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织工作流程以及方便用户的程序集合。
操作系统的特征1、并发性(Concurrence)并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
具有此特性的程序称并发程序。
在多道程序环境下，并发性是指在一段时间间隔内宏观上有多道程序同时运行，但在微观上可能是交替或顺序运行的。
并行性(parallel）是指两个或多个事件在同一时刻发生。
具有此特性的程序称并行程序。
并行执行意即同时执行。
并行是一种物理的、或微观的同时性概念。
并发是一种逻辑的、或宏观的同时性概念。
单处理机系统不能实现并行，但可实现并发。
多处理机系统既可实现并发，又可实现并行。
2共享性是指OS与多个用户程序共同使用计算机系统中的资源。
资源共享方式互斥共享：指某个资源在一段时间内只允许一个进程使用，这种资源称临界资源。
同时共享：指某个资源在一段时间内允许多个进程同时使用。
但这里的同时的概念是宏观的，微观上则可能是交替地对资源进行访问。
3、虚拟性虚拟是指将一个物理的实体变为若干个逻辑上的对应物。
前者是实的后者是虚的，是一种感觉性存在，如虚存、虚网、虚设备、虚文件等。
4、异步性又称:不确定性:多道程序环境下，进程以独立的、不可预知的速度向前推进，即为异步运行方式。
但只要运行环境相同，进程虽经多次运行，都会得到完全相同的结果。
注意：并发性和共享性是OS的两个最基本的特征，这两者之间又是互为存在条件的。
1.6 操作系统的分类批处理操作系统（多道批处理）分时操作系统实时操作系统（前三个为基本操作系统）嵌入式操作系统个人计算机操作系统网络操作系统分布式操作系统1.7 操作系统的功能1、处理机管理2、存储管理3、设备的管理4、文件管理5、用户接口进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。
作业：把一次业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的全部工作，称为作业进程状态间转换在进程运行过程中，由于进程自身进展情况及外界环境的变化，这三种基本状态可以依据一定的条件相互转换j 就绪—运行k 运行—就绪l 运行—等待m 等待—就绪利用P、V操作解决同步与互斥问题1、根据问题描述，列出各进程（实体）要执行的程序（行为步骤），找出临界资源。
操作系统概念
A program that acts as an intermediary between a user of a computer and the computer hardware.
在计算机用户和计算机硬件之间起媒介作用的一种程序。
Abstract View of System Components 系统部件的抽象观点
03
以一种有效率的方式使用硬件。
Operating System Definitions 操作系统的其他定义
Resource allocator资源分配者 – manages and allocates resources.管理和分配资源
Control program 控 制 程 序 – controls the execution of user programs and operations of I/O devices .控制用户程序的运行 和I/O设备的操作 Kernel 内 核 – the one program running at all times (all else being application programs).在全时运行的一个程序（其他的 是应用）
CPU是计算机硬件的核心，是计算机系统的心脏。
操作系统则是计算机软件的核心，是计算机系统 的大脑。
操作系统是整个计算机系统的控制中心，是计算机 系统中首要的、最重要的、最复杂的系统软件。
What is an Operating System? 什么是操作系统？
Operating system is a program that manage the computer hardware.西安交通大学ຫໍສະໝຸດ 软件学院操作系统原理