计算机操作系统课件

计算机科学与工程系
在操作系统中，可能存在着多个进程。而系统中一些资 源一次只允许一个进程使用，这类资源被称为临界资源。在 进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。当一个进程进 入临界区执行时，其它进程就不允许进入临界区执行，否则 就会导致错误结果。例如：
(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。
2021/4/9
10
教学进度
4.3 进程管理
计算机科学与工程系
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。
换句话说,在操作系统中，允许多个进程并发运行。然而， 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。
为了控制进程，操作系统就必须知道进程存储在哪里， 以及进程的一些属性。
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。
2021/4/9
8
教学进度
4.3 进程Βιβλιοθήκη 理计算机科学与工程系1. 传统计算环境 指普通意义下的独立或联网工作下所形成的计算环境。
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。
2021/4/9
5
教学进度
4.3 进程管理
计算机科学与工程系
4.3.1 进程的概念
2021/4/9
进程A
进程B
进程C
9
教学进度
4.3 进程管理
计算机科学与工程系
4.3.5 CPU调度及其准则
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。
1
教学进度
4.1 操作系统概念及构成
计算机科学与工程系
4.1.1 操作系统的概念 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
2021/4/9
2
教学进度
4.1 操作系统概念及构成
第四章 计算机操作系统
计算机科学与工程系
操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软
件，是控制计算机所有操作的软件。
本章主要讲述操作系统概念及构成；以点的
方式重点讲述操作系统中的几个基本功能及相关
概念，主要是：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。
2021/4/9
1 批处理系统 2 多道程序系统 3 分时系统 4 实时系统 5 桌面系统 6 多处理机系统 7 网络系统 8 分布式系统
9 嵌入式系统
2021/4/9
4
教学进度
4.2 操作系统类别与计算环境
计算机科学与工程系
4.2.2 计算环境
操作系统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：
中断
进程已完成
退出 终止
进程等待分配CPU
就绪
允许
运行
进程已分配到CPU， 正在被执行。
2021/4/9
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。
进程状态及转换图
7
教学进度
4.3 进程管理
计算机科学与工程系
4.3.3 进程控制块PCB(略)
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)
取缓冲区中的数据进行计算
等待B发回信号(再送数据到缓冲区)
给A发信号(缓冲区数据已取走)
2021/4/9
11
教学进度
4.3 进程管理
4.3.4 进程调度及队列图
在某一时刻，计算机的CPU(单核)只能运行一个进程，如 果存在多个进程，其它进程就需要等CPU空闲时才能被调度 执行。
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。
进程A 进程B 进程C CPU时间
4.1.2 操作系统的构成
计算机科学与工程系
就是对 CPU的 管理。
就是如何合 就是对文件 就是对外部各 主要是指对 理分配和使 及文件夹进 种输入输出设 硬盘进行管 用内存。 行管理。 备进行管理。 理。
② 内存管理 ③ 文件管理 ④ 输入/输出系统管理
① 进程管理
用户接口
2021/4/9
操作系统
什么是进程？它与程序有什么区别？
程序：用户为完成某一个特定问题而编写的操作步骤。
进程：可简单地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) 。
进程与程序的区别在于进程是动态的、有生命力的，而 程序是静态的。一个程序加载到内存，系统就创建一个进程， 程序执行结束后，该进程也就消亡了。
在计算机中，由于多个程序共享系统资源，就必然引发 对CPU的争夺。如何有效地利用CPU资源，如何在多个请求 CPU的进程中选择取舍，这就是进程管理要解决的问题。
2021/4/9
6
教学进度
4.3 进程管理
计算机科学与工程系
4.3.2 进程的状态转移
进程正在被创建
新的 允许
如CPU时间片被用完， 迫使进程让出CPU
⑤ 二级存储管理
⑥ 联网、保护系统和命令解释程序系统
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。
3
教学进度
4.2 操作系统类别与计算环境
计算机科学与工程系
4.2.1 操作系统的类别
经过多年的发展，操作系统多种 多样。早期，操作系统从批处理，多 道程序发展为分时操作系统；另外， 为满足计算机处理实时事件的需要， 就有了实时操作系统；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 多处理机操作系统；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。