操作系统第七版第五章PPT
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第五章Windows 7 操作系统132-(教材)计算机基础知识--教学课件PPT
第五章 Windows 7 操作系统
一
操作系统的功能
Hale Waihona Puke 5.1.1 操作系统的功能 操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件资源和软件资源的系统软件，它直接运 行在“裸机”上，是人机交互的接口，也是计算机与其他软件的接口。 从资源管理的角度来看，操作系统的功能分为以下五个方面： 1.作业管理 作业是用户在一次算题过程中或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的总和,它是用户向计 算机系统提交一项工作的基本单位。操作系统对进入系统的所有作业进行组织和管理，以提高运行效率。
2.文件管理 文件管理又称为信息管理，把逻辑上具有完整意义的信息的集合称为文件，并分别给以文件名。从 系统角度来看，文件系统是对文件存储空间进行组织、分配和回收，负责文件的存储、检索、共享和保 护；从用户角度来看，文件系统主要是实现“按名取存”，文件系统的用户只要知道所需文件的文件名， 就可存取文件中的信息，而无需知道这些文件究竟存放在什么地方。 3.存储管理 存储管理的实质是对存储“空间”的管理，主要指对内存的管理。计算机的内存资源有限，而它处理问 题时所需的各种软件和数据都需要内存，操作系统必须对于这些资源的存放时间与地点进行合理分配和 管理，这是操作系统的重要工作。
5.分布式操作系统（Distributed Operating System） 分布式操作系统就是用于管理分布式计算机系统资源的操作系统。它具有任务分配功能，可将多个 任务分配到多个处理单元上，使这些任务并行执行，从而加速任务的执行。分布式操作系统通常能很好 地隐藏系统内部的实现细节，包括对象的物理位置、并发控制和系统故障等对用户都是透明的。例如， 当用户要访问某个文件时，只需提供文件名而无须知道它是驻留在哪个站点上。分布式操作系统支持系 统中所有用户对分布在各个站点上的软硬件资源的共享和透明方式访问。 分布式操作系统特点：它是一个统一的操作系统，力求实现资源的深度共享。
一
操作系统的功能
Hale Waihona Puke 5.1.1 操作系统的功能 操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件资源和软件资源的系统软件，它直接运 行在“裸机”上，是人机交互的接口，也是计算机与其他软件的接口。 从资源管理的角度来看，操作系统的功能分为以下五个方面： 1.作业管理 作业是用户在一次算题过程中或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的总和,它是用户向计 算机系统提交一项工作的基本单位。操作系统对进入系统的所有作业进行组织和管理，以提高运行效率。
2.文件管理 文件管理又称为信息管理，把逻辑上具有完整意义的信息的集合称为文件，并分别给以文件名。从 系统角度来看，文件系统是对文件存储空间进行组织、分配和回收，负责文件的存储、检索、共享和保 护；从用户角度来看，文件系统主要是实现“按名取存”，文件系统的用户只要知道所需文件的文件名， 就可存取文件中的信息，而无需知道这些文件究竟存放在什么地方。 3.存储管理 存储管理的实质是对存储“空间”的管理，主要指对内存的管理。计算机的内存资源有限，而它处理问 题时所需的各种软件和数据都需要内存，操作系统必须对于这些资源的存放时间与地点进行合理分配和 管理，这是操作系统的重要工作。
5.分布式操作系统（Distributed Operating System） 分布式操作系统就是用于管理分布式计算机系统资源的操作系统。它具有任务分配功能，可将多个 任务分配到多个处理单元上，使这些任务并行执行，从而加速任务的执行。分布式操作系统通常能很好 地隐藏系统内部的实现细节，包括对象的物理位置、并发控制和系统故障等对用户都是透明的。例如， 当用户要访问某个文件时，只需提供文件名而无须知道它是驻留在哪个站点上。分布式操作系统支持系 统中所有用户对分布在各个站点上的软硬件资源的共享和透明方式访问。 分布式操作系统特点：它是一个统一的操作系统，力求实现资源的深度共享。
操作系统ppt课件完整版
分时操作系统
分时操作系统采用时间片轮转的方式处理 多个用户的请求，保证了每个用户都能得 到及时的响应。
网络操作系统
网络操作系统具有强大的网络管理功能， 支持多种网络协议和网络服务，使得计算 机网络更加高效、可靠、安全。
实时操作系统
实时操作系统能够在规定的时间内对外部 输入的信息做出处理，并控制所有实时设 备和实时任务协调一致地工作。
动态分区
根据作业的大小动态地建 立分区，使分区大小正好 适应作业的需要。
分区的分配与回收
采用一定的算法将空闲分 区分配给请求者，当作业 完成后将作业占用的分区 回收。
页式存储管理
01 02
基本思想
将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页，而物理内存划分为同样大 小的页框。程序加载时，可将任意一页放入内存中任意一个页框，实现 离散分配。
中断处理的概念
中断处理是指当设备发出中断请求时，CPU暂 停当前任务并转去处理中断请求的过程。
ABCD
设备驱动程序的功能
包括设备的初始化、设备的打开和关闭、设备的 读写以及设备的状态查询等。
中断处理的流程
包括中断请求的响应、中断服务程序的执行以及 中断返回等步骤。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
THANKS
感谢观看
访问控制与安全策略
访问控制机制
操作系统通过用户认证、文件权限、访问控制列表（ACL）等机制 实现访问控制，防止未经授权的访问。
安全策略实施
操作系统应实施强制访问控制（MAC）、自主访问控制（DAC） 等安全策略，确保只有经过授权的用户才能访问敏感资源。
审计与监控
操作系统应具备审计和监控功能，记录用户的操作行为，以便事后分 析和追责。
2024版《操作系统第五章》ppt课件
提供更加丰富的网络服务和应用。
云计算、大数据等新技术对操作系统影响
要点一
云计算对操作系统的影响
要点二
大数据对操作系统的影响
云计算是一种基于互联网的计算方式，它将计算资源和服务 以虚拟化的形式提供给用户。云计算对操作系统提出了新的 要求，如支持虚拟化技术、提供弹性资源调度、保障数据安 全性等。
大数据是一种基于海量数据的存储和处理技术，它要求操作 系统能够提供高效的数据存储、管理和处理能力。为了适应 大数据的需求，操作系统需要采用一系列优化技术，如分布 式文件系统、内存数据库等，提高数据处理效率和可靠性。 同时，还需要加强对数据安全和隐私的保护。
要点二内 地址两部分组成。
要点三
内存分配
在为进程分配内存时，以块为单位将进 程中的若干个页分别装入到多个可以不 相邻接的物理块中。
分段存储管理方式
基本原理
地址结构
分段存储管理方式是按照用户进程中的 自然段划分逻辑空间。例如，用户进程 由主程序、两个子程序、符号表、栈和 一组数据组成，于是可以把这个用户进 程划分为5个段，每一段的起始地址由 用户给出。
进程通信
指进程之间的信息交换。进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此 各进程拥有的内存地址空间相互独立。为了保证安全，一个进程不能直接访问另一 个进程的地址空间。但是进程之间的信息交换又是必须实现的。
03
CATALOGUE
内存管理
内存基本概念及原理
01
内存定义
内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机
中断技术原理及应用
01
中断技术应用
02
实现多道程序并发执行。
03
实现实时处理。
云计算、大数据等新技术对操作系统影响
要点一
云计算对操作系统的影响
要点二
大数据对操作系统的影响
云计算是一种基于互联网的计算方式，它将计算资源和服务 以虚拟化的形式提供给用户。云计算对操作系统提出了新的 要求，如支持虚拟化技术、提供弹性资源调度、保障数据安 全性等。
大数据是一种基于海量数据的存储和处理技术，它要求操作 系统能够提供高效的数据存储、管理和处理能力。为了适应 大数据的需求，操作系统需要采用一系列优化技术，如分布 式文件系统、内存数据库等，提高数据处理效率和可靠性。 同时，还需要加强对数据安全和隐私的保护。
要点二内 地址两部分组成。
要点三
内存分配
在为进程分配内存时，以块为单位将进 程中的若干个页分别装入到多个可以不 相邻接的物理块中。
分段存储管理方式
基本原理
地址结构
分段存储管理方式是按照用户进程中的 自然段划分逻辑空间。例如，用户进程 由主程序、两个子程序、符号表、栈和 一组数据组成，于是可以把这个用户进 程划分为5个段，每一段的起始地址由 用户给出。
进程通信
指进程之间的信息交换。进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此 各进程拥有的内存地址空间相互独立。为了保证安全，一个进程不能直接访问另一 个进程的地址空间。但是进程之间的信息交换又是必须实现的。
03
CATALOGUE
内存管理
内存基本概念及原理
01
内存定义
内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机
中断技术原理及应用
01
中断技术应用
02
实现多道程序并发执行。
03
实现实时处理。
操作系统ppt第一章(第七版)
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What is an Operating System?
❖ A program that acts as an intermediary between a user of a
computer and the computer hardware ❖ Operating system goals: ✦ Execute user programs and make solving user problems easier ✦ Make the computer system convenient to use ✦ Use the computer hardware in an efficient manner
Chapter 1: Introduction
Chapter 1: Introduction
❖ What Operating Systems Do ❖ Computer-System Organization ❖ Computer-System Architecture ❖ Operating-System Structure ❖ Operating-System Operations ❖ Process Management ❖ Memory Management ❖ Storage Management ❖ Protection and Security ❖ Kernel Data Structures ❖ Computing Environments ❖ Open-Source Operating Systems
4
Computer System Structure
❖ Computer system can be divided into four components:
操作系统第五章第一节精品PPT课件
➢ 高速设备 ✓ 每秒数百K至数十M字节
✓ 磁盘机、磁带机、光盘机等
Operating System
2021/2/1
6
I/O设备
I/O设备的类型 ❖ 按信息交换的单位分类 ➢ 块设备(Block Device) ✓ 信息的存取总是以数据块为单位 ✓ 可寻址 ✓ 磁盘，每个盘块的大小为512 B~4 KB ➢ 字符设备(Character Device) ✓ 基本单位是字符 ✓ 不可寻址 ✓ 交互式终端、打印机
Operating System
2021/2/1
12
设备控制器
基本功能
❖ 接收和识别命令
➢ 应有控制寄存器存放接受的命令和参数，并对其译码
❖ 数据交换
➢ 实现CPU与控制器、控制器与设备之间的数据交换，需 设置数据寄存器
❖ 标识和报告设备的状态：需设置状态寄存器 ❖ 地址识别
➢ 识别所控制的设备，需设置地址译码器
2021/2/1
17
设备控制器
设备控制器的组成
CPU与控制器接口
数据线 地址线
数据寄存器
控制/状态 寄存器
控制线
控制器与设备接口
控制器 与设备 接口1
数据 状态 控制
… …
I/O逻辑
控制器 与设备 接口i
数据 状态 控制
Operating System
2021/2/1
18
I/O系统
I/O设备 设备控制器 I/O通道 总线系统
Operating System
2021/2/1
14
设备控制器
设备控制器的组成
❖ 设备控制器与处理机的接口
➢ 实现CPU与设备控制器之间通信 ➢ 三类信号线
✓ 磁盘机、磁带机、光盘机等
Operating System
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I/O设备
I/O设备的类型 ❖ 按信息交换的单位分类 ➢ 块设备(Block Device) ✓ 信息的存取总是以数据块为单位 ✓ 可寻址 ✓ 磁盘，每个盘块的大小为512 B~4 KB ➢ 字符设备(Character Device) ✓ 基本单位是字符 ✓ 不可寻址 ✓ 交互式终端、打印机
Operating System
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设备控制器
基本功能
❖ 接收和识别命令
➢ 应有控制寄存器存放接受的命令和参数，并对其译码
❖ 数据交换
➢ 实现CPU与控制器、控制器与设备之间的数据交换，需 设置数据寄存器
❖ 标识和报告设备的状态：需设置状态寄存器 ❖ 地址识别
➢ 识别所控制的设备，需设置地址译码器
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设备控制器
设备控制器的组成
CPU与控制器接口
数据线 地址线
数据寄存器
控制/状态 寄存器
控制线
控制器与设备接口
控制器 与设备 接口1
数据 状态 控制
… …
I/O逻辑
控制器 与设备 接口i
数据 状态 控制
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I/O系统
I/O设备 设备控制器 I/O通道 总线系统
Operating System
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设备控制器
设备控制器的组成
❖ 设备控制器与处理机的接口
➢ 实现CPU与设备控制器之间通信 ➢ 三类信号线
精品第五章操作系统讲解PPT课件
进程调度是操作系统中一项重要的功能，它 负责将CPU分配给就绪队列中的一个进程。 进程调度的主要目的是提高系统资源的利用 率和系统吞吐量，同时保证系统的实时性和 公平性。常见的进程调度算法有先来先服务 （FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调 度（Priority Scheduling）、时间片轮转（
安全更新与补丁策略
及时安装操作系统的安全更新和补丁 程序，修复已知的安全漏洞和缺陷， 提高系统的安全性。
THANKS
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规程特性
设备使用过程中的通信协议和交互方式。
设备的驱动与控制
定义
连接操作系统与硬件设备的软件接口 。
功能
实现设备初始化、数据传输、错误处 理等。
设备的驱动与控制
分类
字符设备驱动和块设备驱动。
轮询方式
CPU定期查询设备状态，效率低。
设备的驱动与控制
中断方式
设备完成后通过中断通知CPU，提高 CPU利用率。
外存。
段页式存储管理
结合分段和分页的优点 ，先将程序划分为若干 个逻辑段，再将每个段 划分为大小相等的页面 。程序执行时，将需要 的页面调入内存，不需 要的页面调出到外存。
04 文件系统
文件的概念与类型
文件的概念
文件是计算机中存储数据的基本单位，通常是一组相关数据 的集合，可以包含文本、图像、音频、视频等多种形式的数 据。
最短作业优先（SJF）
按作业长度分配设备，长度短的优先。
优先级高优先（HPF）
按优先级分配设备，优先级高的优先。
设备的分配与回收
正常结束回收
作业正常完成后回收设备。
异常结束回收
作业异常终止时回收设备，并进行相应处理。
《计算机操作系统》ppt课件完整版
线程的实现方式
1 2
用户级线程 在用户空间中实现的线程，内核对其无感知，线 程管理和调度由用户程序自己完成。
内核级线程 在内核空间中实现的线程，内核负责线程的创建、 撤销和调度等操作，线程管理开销较大。
3
混合实现方式 结合用户级线程和内核级线程的特点，将部分线 程管理功能交给用户程序完成，以提高效率。
进程的状态与转换
进程的基本状态包括就绪、执行和阻塞三种。
进程状态转换的典型情况包括：运行到就绪、就绪到运行、运行到阻塞、阻塞到就 绪等。
进程状态转换由操作系统内核中的进程调度程序完成。
进程控制与管理
进程控制包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
进程管理包括进程同步、进程通信、进程调度和进程死锁 等问题。
优点
提高了系统的并发性和响应速度，充分利用了多核处理器 的优势。
缺点
线程间的同步和通信可能增加编程的复杂度和出错概率。
对象管理技术
对象管理概念
对象管理是指操作系统 采用面向对象的思想来 管理系统的资源，如文 件、设备、进程等。
优点
提高了系统的模块化程 度，便于扩展和维护； 增强了系统的安全性， 通过封装和访问控制保 护对象。
THANKS
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嵌入式操作系统
嵌入式操作系统概念
嵌入式操作系统是用于嵌入式系统的专用操作系统， 负责管理和控制嵌入式设备的硬件和软件资源。
优点
嵌入式操作系统具有实时性、可靠性和可定制性等特 点，适用于各种嵌入式应用场景。
缺点
嵌入式操作系统的资源受限，如处理器速度、内存大 小和存储容量等，需要针对特定应用进行优化。
享内存等。
调度与分配
按照一定策略对进程进 行调度，分配处理机资
操作系统chapter5
第五章 设 备 管 理
5.1 I/O 系 统
5.1.1 I/O设备
使用特性
类型
传输速率 信息交换的单位 共享属性
(1) 按设备的使用特性分类
第五章 设 备 管 理
(2) 按传输速率分类
第五章 设 备 管 理
第一类是低速设备，键盘、 鼠标器、语音的输入和输出
等设备。
第二类是中速设备，行式打印机、激光打印机等。
第五章 设 备 管 理
(a)
9.6 Kb/s
1位 缓 冲
8位 缓 冲 寄 存 器
9.6 Kb/s (b)
送内 存
8位 缓 冲 寄 存 器
9.6 Kb/s (c)
图 5-10 利用缓冲寄存器实现缓冲
送内 存
5.3.2 单缓冲和双缓冲
1. 单缓冲(Single Buffer)
用户进程
(a)
处理(C) 工作区
第五章 设 备 管 理
设备控制器主要职责是控制一个或 多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机 之间的数据交换。
1. 设备控制器的基本功能
第五章 设 备 管 理
1) 接收和识别命令 2) 2) 数据交换 3) 3) 标识和报告设备的状态 4) 4) 地址识别 5) 5) 数据缓冲 6) 6) 差错控制
传送(M)
缓冲区
第五章 设 备 管 理
输入(T)
I/O设备
T1
T2
T3
T4
(b)
M1
M2
M3
C1
C2
C3
t
图 5-11 单缓冲工作示意图
2. 双缓冲(Double Buffer)
用户进程
(a)
工作区
操作系统第五单元课件
– Hybrid
Three kinds of I/O
• Separate I/O and memory space • Memory-mapped I/O • Hybrid
memory-mapped I/O
• Advantage of memory-mapped I/O: 1) First, an IO device driver can be written entirely
Operation of a DMA transfer
• Operation of a DMA transfer
DMA
• More complex DMA controller can be programmed to handle multiple transfers at once
• Some DMA controller can operate in two mode:
DMA
2) Second, the DMA controller initiates the transfer by issuing a read request over the bus to the disk controller
3) Third, the write to memory is another standard bus cycle 4) Fourth, when the write is complete, the disk controller
出题方式
• 输入输出相关概念的选择填空 • I/O软件层次及其功能的简答及画图 • DMA的工作步骤简答 • 磁盘调度算法及与此相关的寻道时间的
计算及画图
Input/output
• One of the main functions of an operating system is to control all the computer’s I/O devices, it must:
Three kinds of I/O
• Separate I/O and memory space • Memory-mapped I/O • Hybrid
memory-mapped I/O
• Advantage of memory-mapped I/O: 1) First, an IO device driver can be written entirely
Operation of a DMA transfer
• Operation of a DMA transfer
DMA
• More complex DMA controller can be programmed to handle multiple transfers at once
• Some DMA controller can operate in two mode:
DMA
2) Second, the DMA controller initiates the transfer by issuing a read request over the bus to the disk controller
3) Third, the write to memory is another standard bus cycle 4) Fourth, when the write is complete, the disk controller
出题方式
• 输入输出相关概念的选择填空 • I/O软件层次及其功能的简答及画图 • DMA的工作步骤简答 • 磁盘调度算法及与此相关的寻道时间的
计算及画图
Input/output
• One of the main functions of an operating system is to control all the computer’s I/O devices, it must:
管理信息系统(第七版)-PPT第5章 管理信息系统的系统分析
调查的方法可以采用：(1) 召开调查会；(2) 访问； (3) 发调查表；(4) 参加业务实践;（5）收集资料。
2021/5/15
第五章 管理信息系统的系统分析
12
3.1 管理业务调查
设计一个新的信息系统，应首先进行组织的重新设计，把建立新系统看成是对组织的一种有 目的的改变过程。因此对现行管理业务的调查十分重要，其中包括：
2021/5/15
第五章 管理信息系统的系统分析
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2.1 系统分析的目标
系统分析是信息系统开发过程中关键性一步，是奠定整个信息开发的基础。
系统分析的任务
管理信息系统分析的任务是彻底搞清用户要求，通过对选定的对象进行调查和 分析，在此基础上提出系统的初步模型(又叫逻辑设计)，并完成系统分析报告。 其中系统分析的主要任务包括：（1）管理业务调查分析；（2）数据流程调 查分析；（3）新系统模型的提出。
第五章 管理信息系统的系统分析
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4.2 绘制数据流程图
数据流程图是一种能全面地描述信息系统逻辑模型的主要工具，它可以用少数几种符号综合 地反映出信息在系统中的流动、处理和存储情况，其具有抽象性和概括性。
下图是某企业成品销售管理的数据流程图，反映了在销 售科所得下列情况：销售科负责成品销售及成品加管理。
第五章 管理信息系统的系统分析
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1.2 系统开发的结构化开发方法
结构化系统开发方法的系统分析是在生命周期法基础上发展而成的。其具体任务如下：
1.系统分析 系统分析是开发工作的第一个阶段，解决系统“做什么”问题。它以战略规划中提出的 目标为出发点,包括进行初步的系统调查和详细的系统调查,进行系统化的分析,建立信息 系统的逻辑模型等。系统分析阶段应写出系统分析报告作为下一开发阶段的工作基础。
第5章操作系统-PPT精选
5.1.2 操作系统的功能 操作系统的基本功能就是合理地、高效地管理计
算机系统的各种软硬件资源。在单用户系统中，资源 管理相对简单一些，而在多用户共用的系统中，资源 管理的任务就比较复杂。由于多用户要共享系统资源， 就带来了一些新的问题。如多个用户如何抢占CPU时 间，有限的存储空间特别是宝贵的内存空间如何分配， 如何竞争输入输出设备及软件资源等。
5.3.7 请求页式存储管理 5.6.1 操作系统与用户的接口
5.4 设备管理
5.6.2 作业的基本概念
5.4.1 设备管理概述
5.6.3 作业控制块和后备队列
5.4.2 I/O控制方式
5.6.4 作业调度与作业控制
5.4.3 设备分配
5.6.5 UNIX/XENIX操作系统 简介
5.4.4 I/O传输控制 5.4.5 磁盘调度
5.5.1 文件与文件系统 5.5.2 文件结构和存取方法 5.5.3 文件目录 5.5.4 文件存储空间的管理 5.5.5 文件存取控制
5.2 进程管理
5.2.1 多道程序设计 5.2.2 进程 5.2.3 进程间的通信 5.2.4 进程控制 5.2.5 进程高度调度 5.2.6 进程死锁
5.3.6 虚拟存储管理 5.6 作业管理
第5章 操作系统
第5章 操 作 系 统
5.1 概 述
5.3 存储管理
5.5 文件管理
5.1.1 操作系统的作用与地位 5.3.1 存储管理的功能
5.1.2 操作系统的功能 5.1.3 操作系统的类型 5.1.4 操作系统的基本特征
5.3.2 分区存储管理 5.3.3 页式存储管理 5.3.4 段式存储管理 5.3.5 段页式存储管理
第5章 操作系统
1．中央处理器管理 中央处理器即CPU，是计算机系统中最宝贵的硬 件资源。CPU管理指操作系统根据一定的调度算法对 处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。 为了提高CPU的利用率，采用了多道程序技术。如果 一个程序因等待某一条件而不能继续运行时，就把处 理器占用权转交给另一个可运行程序；或者，当出现 了一个比当前运行的程序更重要的可运行的程序时， 后者应能抢占CPU。为了描述多道程序的并发执行， 就要引入进程的概念，通过进程管理协调多道程序之 间的关系，解决对处理器分配调度策略、分配实施和 回收等问题，以使CPU资源得到最充分的利用。
算机系统的各种软硬件资源。在单用户系统中，资源 管理相对简单一些，而在多用户共用的系统中，资源 管理的任务就比较复杂。由于多用户要共享系统资源， 就带来了一些新的问题。如多个用户如何抢占CPU时 间，有限的存储空间特别是宝贵的内存空间如何分配， 如何竞争输入输出设备及软件资源等。
5.3.7 请求页式存储管理 5.6.1 操作系统与用户的接口
5.4 设备管理
5.6.2 作业的基本概念
5.4.1 设备管理概述
5.6.3 作业控制块和后备队列
5.4.2 I/O控制方式
5.6.4 作业调度与作业控制
5.4.3 设备分配
5.6.5 UNIX/XENIX操作系统 简介
5.4.4 I/O传输控制 5.4.5 磁盘调度
5.5.1 文件与文件系统 5.5.2 文件结构和存取方法 5.5.3 文件目录 5.5.4 文件存储空间的管理 5.5.5 文件存取控制
5.2 进程管理
5.2.1 多道程序设计 5.2.2 进程 5.2.3 进程间的通信 5.2.4 进程控制 5.2.5 进程高度调度 5.2.6 进程死锁
5.3.6 虚拟存储管理 5.6 作业管理
第5章 操作系统
第5章 操 作 系 统
5.1 概 述
5.3 存储管理
5.5 文件管理
5.1.1 操作系统的作用与地位 5.3.1 存储管理的功能
5.1.2 操作系统的功能 5.1.3 操作系统的类型 5.1.4 操作系统的基本特征
5.3.2 分区存储管理 5.3.3 页式存储管理 5.3.4 段式存储管理 5.3.5 段页式存储管理
第5章 操作系统
1．中央处理器管理 中央处理器即CPU，是计算机系统中最宝贵的硬 件资源。CPU管理指操作系统根据一定的调度算法对 处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。 为了提高CPU的利用率，采用了多道程序技术。如果 一个程序因等待某一条件而不能继续运行时，就把处 理器占用权转交给另一个可运行程序；或者，当出现 了一个比当前运行的程序更重要的可运行的程序时， 后者应能抢占CPU。为了描述多道程序的并发执行， 就要引入进程的概念，通过进程管理协调多道程序之 间的关系，解决对处理器分配调度策略、分配实施和 回收等问题，以使CPU资源得到最充分的利用。
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大部分的CPU执行期是比较短的Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.5
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Basic Concepts
Maximum CPU utilization obtained with multiprogramming CPU–I/O Burst Cycle – Process execution consists of a cycle of
种调度方式属于非抢先式调度。
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.6
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
CPU Scheduler
Selects from among the processes in memory that are ready to
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.10
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
5.3 Scheduling Algorithms
First-Come, First-Served (FCFS) Scheduling Shortest-Job-First (SJF) Scheduling Priority Scheduling Round-Robin Scheduling
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.15
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Scheduling under 1 and 4 is nonpreemptive
All other scheduling is preemptive
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.7
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Alternating Sequence of CPU And I/O Bursts
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.4
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Histogram of CPU-burst Times
per time unit
Turnaround time – amount of time to execute a particular
process
Waiting time – amount of time a process has been waiting
in the ready queue
P2
P3
0
24
27
30
Waiting time for P1 = 0; P2 = 24; P3 = 27 Average waiting time: (0 + 24 + 27)/3 = 17
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
CPU execution and I/O wait
CPU burst distribution
CPU执行期 I/O执行期 抢先 vs. 非抢先
如果一种CPU调度方式将一个CPU执行期分割成多个，那么这种调度方式就属于抢先式 调度；
如果一种CPU调度方式仅在一个进程执行完其一个CPU执行期时才引起进程调度，则这
5.12
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
FCFS Scheduling (Cont.)
Suppose that the processes arrive in the order P2 , P3 , P1 The Gantt chart for the schedule is:
Example of Non-Preemptive SJF
Process P1 P2 P3 Arrival Time 0.0 2.0 4.0 Burst Time 7 4 1
P4
SJF (non-preemptive)
5.0
4
P1 0 3 7
P3 8
P2 12
P4 16
Average waiting time = (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4
Dispatch latency – time it takes for the dispatcher to stop one
process and start another running
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
P2
P3
P1
30
0 3 6 Waiting time for P1 = 6; P2 = 0; P3 = 3 Average waiting time: (6 + 0 + 3)/3 = 3
Much better than previous case “公平” Convoy effect short process behind long process 有利于长作业，对短作业不利，系统吞吐量小
SJF is optimal – gives minimum average waiting time for a given
set of processes
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.14
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Chapter 5: CPU Scheduling
Chapter 5: CPU Scheduling
Basic Concepts Scheduling Criteria Scheduling Algorithms Multiple-Processor Scheduling Real-Time Scheduling Thread Scheduling Operating Systems Examples Java Thread Scheduling Algorithm Evaluation
Response time – amount of time it takes from when a
request was submitted until the first response is produced, not output (for time-sharing environment)
Dispatcher
Dispatcher module gives control of the CPU to the process
selected by the short-term scheduler; this involves:
switching context switching to user mode jumping to the proper location in the user program to restart that program
Multilevel Queue Scheduling
Multilevel Feedback-Queue Scheduling
Operating System Concepts – 7th Edition, Feb 2, 2005
5.11
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
First-Come, First-Served (FCFS) Scheduling
Process P1 P2 P3 The Gantt Chart for the schedule is: P1 Burst Time 24 3 3
Suppose that the processes arrive in the order: P1 , P2 , P3
5.8
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
5.2 Scheduling Criteria
CPU utilization – keep the CPU as busy as possible Throughput – # of processes that complete their execution
execute, and allocates the CPU to one of them
CPU scheduling decisions may take place when a process:
1. Switches from running to waiting state 2. Switches from running to ready state 3. Switches from waiting to ready 4. Terminates
these lengths to schedule the process with the shortest time
Two schemes:
nonpreemptive – once CPU given to the process it cannot be preempted until completes its CPU burst preemptive – if a new process arrives with CPU burst length less than remaining time of current executing process, preempt. This scheme is know as the Shortest-Remaining-Time-First (SRTF)