计算机操作系统课件第四版
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汤小丹《计算机操作系统》官方课件 第四版
汤小丹《计算机操作系 统》官方课件 第四版
汇报人： 202X-01-05
contents
目录
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理
计算机操作系统概
01
述
操作系统的定义与功能
总结词
操作系统的定义与功能
详细描述
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软件资源，提供用户与计算机之间的接口。操作系统 的功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面管理等。
操作系统的分类
总结词
操作系统的分类
详细描述
根据不同的分类标准，操作系统可以分为多种类型。根据运行环境，操作系统可以分为单机操作系统 和网络操作系统；根据功能，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和通 用操作系统；根据规模，操作系统可以分为个人操作系统和多用户操作系统等。
进程管理
内存管理
03
内存管理的概念与功能
内存管理概念
内存管理是操作系统中用于管理计算 机内存的子系统，负责分配和回收内 存空间，以及管理内存中的数据。
内存管理功能
内存管理的主要功能包括内存分配、 内存回收、地址转换和内存保护等。
内存的分配策略
静态分配
在程序运行前，系统根据程序的大小 和需求一次性分配所需的内存空间， 程序运行期间不再进行内存的重新分 配。
文件的访问控制机制
文件的访问控制机制包括访问控制表（ACL）、能力表（ Capabilities）等，用于限制用户对文件的访问权限。
文件的访问安全
文件的访问安全是指通过访问控制机制来确保文件的安全性和完整 性，防止未经授权的访问和修改。
设备管理
汇报人： 202X-01-05
contents
目录
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理
计算机操作系统概
01
述
操作系统的定义与功能
总结词
操作系统的定义与功能
详细描述
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软件资源，提供用户与计算机之间的接口。操作系统 的功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面管理等。
操作系统的分类
总结词
操作系统的分类
详细描述
根据不同的分类标准，操作系统可以分为多种类型。根据运行环境，操作系统可以分为单机操作系统 和网络操作系统；根据功能，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和通 用操作系统；根据规模，操作系统可以分为个人操作系统和多用户操作系统等。
进程管理
内存管理
03
内存管理的概念与功能
内存管理概念
内存管理是操作系统中用于管理计算 机内存的子系统，负责分配和回收内 存空间，以及管理内存中的数据。
内存管理功能
内存管理的主要功能包括内存分配、 内存回收、地址转换和内存保护等。
内存的分配策略
静态分配
在程序运行前，系统根据程序的大小 和需求一次性分配所需的内存空间， 程序运行期间不再进行内存的重新分 配。
文件的访问控制机制
文件的访问控制机制包括访问控制表（ACL）、能力表（ Capabilities）等，用于限制用户对文件的访问权限。
文件的访问安全
文件的访问安全是指通过访问控制机制来确保文件的安全性和完整 性，防止未经授权的访问和修改。
设备管理
汤小丹 计算机操作系统 官方课件 第四版
(2) 进程是一个程序及其 数据在处理机上顺序执行时所 发生的活动。
(3) 进程是具有独立功能 的程序在一个数据集合上运行 的过程，它是系统进行资源分 配和调度的一个独立单位。
所没有的PCB结构外，还具有 下面一些特征：
(1) 动态性。 (2) 并发性。 (3) 独立性。 (4) 异步性。
运行过程中呈现间断性的运行 规律，所以进程在其生命周期 内可能具有多种状态。一般而 言，每一个进程至少应处于以 下三种基本状态之一：
直接后继。在前趋图中，把没 有前趋的结点称为初始结点 (Initial Node)，把没有后继的 结点称为终止结点(Final Node)。此外，每个结点还具 有一个重量(Weight)，用于表 示该结点所含有的程序量或程 序的执行 时间。
P7→P9，P8→P9 或表示为：
P={P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9}
，即程序运行时独占全机资源 ，资源的状态(除初始状态外) 只有本程序才能改变它，程序 一旦开始执行，其执行结果不 受外界因素影响；③ 可再现性
：指只要程序执行时的环境和 初始条件相同，当程序重复执 行时，不论它是从头到尾不停 顿地执行，还是“停停走走” 地执行，都可获得相同的结果 。程序顺序执行时的这种特性 ，为程序员检测和校正程序的 错误带来了很大的方便。
个有向无循环图，可记为 DAG(Directed Acyclic Graph) ，它用于描述进程之间执行的 先后顺序。图中的每个结点可 用来表示一个进程或程序段， 乃至一条语句，结点间的有向 边则表示两个结点之间存在的 偏序(Partial Order)或前趋关系 (Precedence Relation)。
终结，它将进入终止状态。进 入终止态的进程以后不能再执 行，但在操作系统中依然保留 一个记录，其中保存状态码和 一些计时统计数据，供其他进 程收集。一旦其他进程完成了 对其信息的提取之后，操作系 统将删除该进程，即将其PCB 清零，并将该空白PCB返还系 统。图2-6示出了增加了创建 状态和终止状态后进程的五种 状态及转换关系图。
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第2章 操作系统用户界面
接耦合方式的原理如图2.3所示。
图2.3 直接耦合输入方式
4. SPOOLING系统
SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。SPOOLING系统的工作原理如图2.4 所示。
在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个 独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程,负责 把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种终端,也可以是
vi 编辑文件 ：wq filename 保存文件 ：q! 不保存退出
Gcc test.c 编译test.c 生成a.out 文件 ./a.out 运行a.out
Find / -name ls 在根目录下查找ls文件 Grep –F test /etc/passwd 查找test用户
建立并且运行一个脚本
的编译、链接、装入和执行等。
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求 描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用的编程语言名、允许的最大处理 时间等。而作业控制描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描 述包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处理时间、所需库
其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。
图2.4 SPOOLING系统
5. 网络输入方式
网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台 主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网 络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨
脚本基础
哪个Shell来执行脚本？
图2.3 直接耦合输入方式
4. SPOOLING系统
SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。SPOOLING系统的工作原理如图2.4 所示。
在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个 独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程,负责 把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种终端,也可以是
vi 编辑文件 ：wq filename 保存文件 ：q! 不保存退出
Gcc test.c 编译test.c 生成a.out 文件 ./a.out 运行a.out
Find / -name ls 在根目录下查找ls文件 Grep –F test /etc/passwd 查找test用户
建立并且运行一个脚本
的编译、链接、装入和执行等。
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求 描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用的编程语言名、允许的最大处理 时间等。而作业控制描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描 述包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处理时间、所需库
其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。
图2.4 SPOOLING系统
5. 网络输入方式
网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台 主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网 络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨
脚本基础
哪个Shell来执行脚本？
计算机操作系统第四版ppt课件
计算机操作系统第 四版ppt课件
目录
• 引言 • 进程管理 • 内存管理 • 文件管理 • 设备管理 • 并行与分布式处理系统
01
CATALOGUE
引言
计算机操作系统概述
01
02
03
定义
计算机操作系统是一种系 统软件，它是计算机上的 一个关键组成部分。
作用
操作系统管理和控制计算 机的硬件和软件资源，为 用户提供方便、高效的使 用环境。
04
共享性
操作系统中的资源可以被多个程序共 同使用。
06
异步性
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行， 但由于资源有限，进程的执行顺序和执行时间 都是不确定的。
02
CATALOGUE
进程管理
进程的概念和特征
进程是程序的一次执 行过程，是系统进行 资源分配和调度的基 本单位。
进程由程序、数据和 进程控制块（PCB） 三部分组成。
通道控制方式
通道独立控制I/O操作，实现了 CPU、通道、I/O设备的并行工
作。
设备分配策略及实现方法
设备分配中的数据结构
设备控制表、设备队列、系统设备表等。
设备分配策略
先进先出、优先级高者先等分配策略。
设备分配算法
基于设备请求队列的分配算法、基于设备优先级的分配算法等。
设备分配的安全性
死锁的预防、避免和检测与恢复。
实现多道程序的并发执行，提高内存 利用率和系统吞吐量。
分区存储管理方案
固定分区
将内存划分为若干个固定大小的区域，每个 区域只能装入一个作业。
分区分配算法
首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适 应算法等。
可变分区
根据作业大小动态划分内存区域，提高内存 利用率。
目录
• 引言 • 进程管理 • 内存管理 • 文件管理 • 设备管理 • 并行与分布式处理系统
01
CATALOGUE
引言
计算机操作系统概述
01
02
03
定义
计算机操作系统是一种系 统软件，它是计算机上的 一个关键组成部分。
作用
操作系统管理和控制计算 机的硬件和软件资源，为 用户提供方便、高效的使 用环境。
04
共享性
操作系统中的资源可以被多个程序共 同使用。
06
异步性
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行， 但由于资源有限，进程的执行顺序和执行时间 都是不确定的。
02
CATALOGUE
进程管理
进程的概念和特征
进程是程序的一次执 行过程，是系统进行 资源分配和调度的基 本单位。
进程由程序、数据和 进程控制块（PCB） 三部分组成。
通道控制方式
通道独立控制I/O操作，实现了 CPU、通道、I/O设备的并行工
作。
设备分配策略及实现方法
设备分配中的数据结构
设备控制表、设备队列、系统设备表等。
设备分配策略
先进先出、优先级高者先等分配策略。
设备分配算法
基于设备请求队列的分配算法、基于设备优先级的分配算法等。
设备分配的安全性
死锁的预防、避免和检测与恢复。
实现多道程序的并发执行，提高内存 利用率和系统吞吐量。
分区存储管理方案
固定分区
将内存划分为若干个固定大小的区域，每个 区域只能装入一个作业。
分区分配算法
首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适 应算法等。
可变分区
根据作业大小动态划分内存区域，提高内存 利用率。
计算机操作系统课件(第四版)第6章
（2）设备驱动程序 是进程和设备控制器之间的通信程序。将上层发
来的抽象请求转化为对设备的具体参数和命令，装入 控制器中。
（3）设备独立性软件 即设备无关性软件。 I/O软件独立于具体使用的
物理设备。
2021/2/14
8
6.1.3、I/O系统接口
I/O系统与高层之间的接口中，根据设备类型不同， 分为块设备接口、流设备接口、网络接口。
设备控制表dct为每台设备配置一张控制器控制表coct通道控制表chct系统设备表sdt653设备分配端白酒文化战略从中国白酒第一坊向中国高尚生活元素的高端文化转变从白酒文化提升至生活文化提升品牌影响力2020112349端白酒文化战略从中国白酒第一坊向中国高尚生活元素的高端文化转变从白酒文化提升至生活文化提升品牌影响力20201123502设备分配时应考虑的因素1设备的固有属性虚拟设备2设备分配算法优先级高者优先3设备分配中的安全性端白酒文化战略从中国白酒第一坊向中国高尚生活元素的高端文化转变从白酒文化提升至生活文化提升品牌影响力20201123511基本的设备分配程序分配设备分配控制器分配通道2设备分配程序的改进1增加设备的独立性逻辑设备名请求io
当设备完成一个字符的读入（如字符设备）， 设备控制器向处理机发送一个中断请求信号，请求 处理机将字符读入内存。处理机执行完当前指令后 都要检测是否有未响应的中断信号。
（2）保护被中断进程的CPU环境 保存程序状态字PSW和程序计数器PC中下一条
指令的地址，入中断保留区（栈）中。所有CPU寄 存器的内容入栈。
2021/2/14
30
3、设备驱动程序的特点 驱动程序主要是指在请求I/O的进程与设备控制器 之间的一个通信和转换程序。
驱动程序与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密 相关，因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程 序。
来的抽象请求转化为对设备的具体参数和命令，装入 控制器中。
（3）设备独立性软件 即设备无关性软件。 I/O软件独立于具体使用的
物理设备。
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6.1.3、I/O系统接口
I/O系统与高层之间的接口中，根据设备类型不同， 分为块设备接口、流设备接口、网络接口。
设备控制表dct为每台设备配置一张控制器控制表coct通道控制表chct系统设备表sdt653设备分配端白酒文化战略从中国白酒第一坊向中国高尚生活元素的高端文化转变从白酒文化提升至生活文化提升品牌影响力2020112349端白酒文化战略从中国白酒第一坊向中国高尚生活元素的高端文化转变从白酒文化提升至生活文化提升品牌影响力20201123502设备分配时应考虑的因素1设备的固有属性虚拟设备2设备分配算法优先级高者优先3设备分配中的安全性端白酒文化战略从中国白酒第一坊向中国高尚生活元素的高端文化转变从白酒文化提升至生活文化提升品牌影响力20201123511基本的设备分配程序分配设备分配控制器分配通道2设备分配程序的改进1增加设备的独立性逻辑设备名请求io
当设备完成一个字符的读入（如字符设备）， 设备控制器向处理机发送一个中断请求信号，请求 处理机将字符读入内存。处理机执行完当前指令后 都要检测是否有未响应的中断信号。
（2）保护被中断进程的CPU环境 保存程序状态字PSW和程序计数器PC中下一条
指令的地址，入中断保留区（栈）中。所有CPU寄 存器的内容入栈。
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30
3、设备驱动程序的特点 驱动程序主要是指在请求I/O的进程与设备控制器 之间的一个通信和转换程序。
驱动程序与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密 相关，因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程 序。
计算机操作系统第四版课件
计算机操作系统第四版课件一、教学内容本节课的教学内容选自计算机操作系统第四版教材，主要讲解操作系统的基本概念、功能和分类。
具体包括操作系统的定义、作用、进程管理、内存管理、文件管理和用户接口等方面的内容。
二、教学目标1. 使学生了解操作系统的概念，理解操作系统的基本功能和作用。
2. 培养学生掌握操作系统的基本原理，提高分析和解决实际问题的能力。
3. 增强学生对计算机操作系统的兴趣，激发其进一步学习计算机知识的热情。
三、教学难点与重点重点：操作系统的概念、功能和分类。
难点：进程管理、内存管理、文件管理等方面的原理和实现。
四、教具与学具准备教具：计算机、投影仪、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、彩色笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：以Windows操作系统为例，让学生观察并描述操作系统的启动过程，引出操作系统的概念。
2. 概念讲解：讲解操作系统的定义、作用，以及操作系统的基本功能和分类。
3. 原理分析：分析进程管理、内存管理、文件管理等方面的原理和实现。
4. 例题讲解：以Linux操作系统为例，讲解进程管理、内存管理、文件管理等方面的具体实现。
5. 随堂练习：（1）操作系统的主要功能有哪些？（2）进程管理的基本原理是什么？（3）内存管理的基本策略有哪些？（4）文件管理的主要任务是什么？6. 板书设计：操作系统的概念、功能和分类；进程管理、内存管理、文件管理的原理和实现。
7. 作业设计（1）请简要描述操作系统的启动过程。
（2）请列举操作系统的基本功能。
（3）请解释进程、线程的概念及其关系。
（4）请阐述内存管理的任务和基本策略。
（5）请描述文件管理的 main 任务。
8. 课后反思及拓展延伸本节课通过讲解操作系统的概念、功能和分类，使学生了解了操作系统的基本知识。
在讲解进程管理、内存管理、文件管理等方面的原理和实现时，要注意引导学生思考，提高其分析和解决问题的能力。
同时，激发学生对计算机操作系统的兴趣，为后续课程的学习打下基础。
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第11章 Windows的设备管理和文件系统
Windows支持多种文件系统格式，包括：CDFS, UDF, FAT12, FAT16 ,FAT32和NTFS。
CDFS和UDF
–CDFS(CD-ROM文件系统) 是一个支持CD-ROM文件的只读文件系统 ，最大支持的文件大小为4GB，最多支持65,535个目录。UDF(通用磁
盘格式文件系统)主要提供了对DVD文件的支持。
返回到调用程序，等I/O请求处理完后，再进行数据同步。
–快速I/O：为了提高系统访问文件或高速缓存的速度，Windows还提供了一种直 接访问文件系统驱动和缓存管理器的I/O处理器制。这种I/O处理避免了发送I/O请
求包而带来的延时，可以提高访问的效率。
–映射文件I/O：通过映射文件， Windows可以将磁盘上的文件当作进程的虚拟空 间的一部分。应用可以将文件当作一个大的数组来直接访问，而内存管理器通过 映射文件I/O来完成映射文件到磁盘文件的转换。在核心操作系统服务中，映射文
FAT
–FAT（文件分配表文件系统）是一个简单的文件系统，它最初是为 DOS操作系统设计的。它适用于小容量的磁盘，文件目录也比较简单 。为了向后兼容，Windows NT体系结构的操作系统仍然支持FAT文件
系统。
–FAT文件系统是根据其组织形式（文件分配表）而命名的，文件分配 表位于卷的开头。为了防止文件系统遭到破坏，FAT文件系统保存了两 个文件分配表，当其中一个遭到破坏时，另外一个可以作为备份。而 且，文件分配表和根目录必须放在磁盘的一个固定的位置，这样系统
11.1.1设计目标
Windows I/O系统为应用程序和操作系统服务提供了一个操作设备的抽象 层，它由若干个运行在核心态的系统服务组成。我们可以从Windows I/O
系统的设计目标来了解它的主要特点：
CDFS和UDF
–CDFS(CD-ROM文件系统) 是一个支持CD-ROM文件的只读文件系统 ，最大支持的文件大小为4GB，最多支持65,535个目录。UDF(通用磁
盘格式文件系统)主要提供了对DVD文件的支持。
返回到调用程序，等I/O请求处理完后，再进行数据同步。
–快速I/O：为了提高系统访问文件或高速缓存的速度，Windows还提供了一种直 接访问文件系统驱动和缓存管理器的I/O处理器制。这种I/O处理避免了发送I/O请
求包而带来的延时，可以提高访问的效率。
–映射文件I/O：通过映射文件， Windows可以将磁盘上的文件当作进程的虚拟空 间的一部分。应用可以将文件当作一个大的数组来直接访问，而内存管理器通过 映射文件I/O来完成映射文件到磁盘文件的转换。在核心操作系统服务中，映射文
FAT
–FAT（文件分配表文件系统）是一个简单的文件系统，它最初是为 DOS操作系统设计的。它适用于小容量的磁盘，文件目录也比较简单 。为了向后兼容，Windows NT体系结构的操作系统仍然支持FAT文件
系统。
–FAT文件系统是根据其组织形式（文件分配表）而命名的，文件分配 表位于卷的开头。为了防止文件系统遭到破坏，FAT文件系统保存了两 个文件分配表，当其中一个遭到破坏时，另外一个可以作为备份。而 且，文件分配表和根目录必须放在磁盘的一个固定的位置，这样系统
11.1.1设计目标
Windows I/O系统为应用程序和操作系统服务提供了一个操作设备的抽象 层，它由若干个运行在核心态的系统服务组成。我们可以从Windows I/O
系统的设计目标来了解它的主要特点：
计算机操作系统第四版课件
计算机操作系统第四版课件contents •计算机操作系统概述•进程管理•内存管理•文件系统•设备管理•操作系统安全与保护目录01计算机操作系统概述存储器管理处理机管理程控制、进程同步、进程通信和定义设备管理设备，包括设备驱动、设备无关性、缓冲管理和虚拟设备等。
文件管理早期操作系统批处理系统分时系统030201实时系统系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
网络操作系统和分布式操作系统网络操作系统是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用；分布式操作系统是管理分布式系统资源的软件，它负责分布式系统中全部软、硬件资源的分配与调度，保证系统高效、可靠地运行，并提供各种系统服务。
计算机硬件与软件的关系硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂。
没有软件的计算机被称为“裸机”，裸机是无法工作的。
硬件和软件相互依存，缺一不可。
硬件和软件协同发展，共同推动计算机技术的进步。
随着半导体技术、集成电路技术和微处理器技术的发展，计算机硬件的性能不断提高，成本不断降低，使得计算机软件的开发和应用得以广泛普及。
同时，软件技术的不断发展也促进了硬件技术的不断进步，例如操作系统的发展推动了计算机体系结构的变革，数据库技术的发展促进了存储技术的进步等。
02进程管理进程的概念与特性010203进程的状态与转换进程的状态就绪状态、执行状态、阻塞状态。
进程的状态转换就绪->执行、执行->阻塞、阻塞->就绪。
进程状态转换的原因时间片到、等待事件发生、资源分配等。
进程控制块PCB PCB包含的信息PCB的作用1 2 3进程同步进程通信实现进程同步与通信的机制进程同步与通信03内存管理位于CPU 内部，速度最快，容量最小，用于存放指令和数据。
寄存器高速缓存（Cache ）主存（内存）磁盘（外存）位于CPU 和主存之间，速度较快，容量较小，用于存放CPU 近期可能用到的数据和指令。
计算机操作系统(第四版)第四五章PPT幻灯片课件
5
4.2 程序的装入和链接
从源程序到程序执行 地址空间的概念 重定位的概念 程序的装入 程序的链接
6
1、从源程序到程序执行
编译：编译程序
由编库译程序（Compiler）将用户源代码编译
成若干个目标模块。 主
主
链接：主链接程序
库
库
汇编
编译
由 目链 标子接 模1 程 块序 ，链（以接程L及序i它nk们er所）子1需将要编的译装入库后程函形序 数成链的接一子1在组
11
5、程序的装入
含义：就是把链接好的装入模块装入“内存”。
装入方式分类： 绝对装入 可重定位装入（静态重定位） 动态运行时装入（动态重定位）
提示：通常链接、装入程序是一体的。
12
4.3 连续分配存储管理方式
为用户程序分配一个连续的内存空间。曾被广泛应 用，且现在仍被采用。
单一连续分配 固定分区分配 动态分区分配 基于顺序搜索的动态分区分配算法 基于索引搜索的动态分区分配算法 动态可重定位分区分配
找到符合要求的分区，并进行标记。
15
作业1进入，大小30K 作业2进入，大小500K 作业3进入，大小8K
系统区 分区 1 分区 2
分区 3
分区 4
分区 5
分区号 大小 起址 状态
1 8 K 512K 已未使用 2 32 K 520K 已未使使用用 3 32 K 552K 未使用 4 128 K 584K 未使用 5 512 K 712K 未已使用 …… … …
程。
L 模块B
具 体对工相M0-作对1 ：地RC模eat址块lul rCBn的;; 修改；变链接换外部L调+LM+用M-1 符JSRR号模e”tL块u。+rCnM;”;
4.2 程序的装入和链接
从源程序到程序执行 地址空间的概念 重定位的概念 程序的装入 程序的链接
6
1、从源程序到程序执行
编译：编译程序
由编库译程序（Compiler）将用户源代码编译
成若干个目标模块。 主
主
链接：主链接程序
库
库
汇编
编译
由 目链 标子接 模1 程 块序 ，链（以接程L及序i它nk们er所）子1需将要编的译装入库后程函形序 数成链的接一子1在组
11
5、程序的装入
含义：就是把链接好的装入模块装入“内存”。
装入方式分类： 绝对装入 可重定位装入（静态重定位） 动态运行时装入（动态重定位）
提示：通常链接、装入程序是一体的。
12
4.3 连续分配存储管理方式
为用户程序分配一个连续的内存空间。曾被广泛应 用，且现在仍被采用。
单一连续分配 固定分区分配 动态分区分配 基于顺序搜索的动态分区分配算法 基于索引搜索的动态分区分配算法 动态可重定位分区分配
找到符合要求的分区，并进行标记。
15
作业1进入，大小30K 作业2进入，大小500K 作业3进入，大小8K
系统区 分区 1 分区 2
分区 3
分区 4
分区 5
分区号 大小 起址 状态
1 8 K 512K 已未使用 2 32 K 520K 已未使使用用 3 32 K 552K 未使用 4 128 K 584K 未使用 5 512 K 712K 未已使用 …… … …
程。
L 模块B
具 体对工相M0-作对1 ：地RC模eat址块lul rCBn的;; 修改；变链接换外部L调+LM+用M-1 符JSRR号模e”tL块u。+rCnM;”;
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5 17 8 5 15 4
带权周转时间 1 15/8 4/3
D 平均
8 1 1 9 1 6.25 1 1.3
2) 动态优先权 在进程创建时创立的优先权，可随进程的推进或等待 时间的增加而改变。如等待时间长，优先权升高。
优先权
优先权
t(等待)
t(运行)
3、高响应比优先调度算法(HRRN) 为每个进程引入动态优先权，随着等待时间增 加优先权提高。
n i1
Ti
带权周转时间：
W T Ts
周转时间
服务时间
平均带权周转时间：
W
1 n
n i1
Ti Ts
（2）响应时间快——评价分时系统 响应时间：从用户通过键盘提交一个请求开始直 至系统首次产生响应为止。
包括三部分时间： 1）从键盘输入的请求信息传送到处理机的时间 2）处理时间 3）响应信息回送终端的时间
（3）截止时间保证——评价实时系统 截止时间：任务必须开始执行的最迟时间，
或必须完成的最迟时间。
（4）优先权准则——三种系统中皆适用
2、面向系统的准则 系统吞吐量高——评价批处理系统 处理机利用率好——针对大中型系统 各类资源的平衡利用——对大中型系统
3.3 调度算法
先来先服务和短作业（进程）优先调度 算法 高优先权先调度算法 基于时间片的轮转调度算法
之分配处理机，使之投入运行。 直到运行完成进程才会让出处理机--非抢占式。 有利于长作业，而不利于短作业。
性能评价：
周转时间
= 完成时间 – 到达时间
带权周转时间 = 周转时间 / 服务（运行）时间
进程 到达 服务 开始执 完成 周转 带权周
名 时间 时间 行时间 时间 时间 转时间
A
0
1
0
1
3
时优 间先 片级 小高 －－ －－ －－ －－
大低
多级反馈队列调度算法的性能 多级反馈队列调度算法能较好地满足各种类型用 户（进程）的需要： 终端（交互）型作业用户 短批处理作业用户 长批处理作业用户
3.3.4、基于公平原则的调度算法
1、保证调度算法 如果系统中有n个相同类型的进程同时运行，保 证每个进程都获得相同的处理机时间1/n。
4
4 7 12 14 18
FCFS
周转时间
4 6 10 11 14
9
带权周转时间 1
2
2 5.5 3.5 2.8
完成时间
4
9 18 6
13
周转时间
4 8 16 3
9
8
FJS
带权周转时间 1 2.67 3.1 1.5 2.25 2.1
周转时间
= 完成时间 – 到达时间
带权周转时间 = 周转时间 / 服务时间
主要用于批处理系统
抢占式优先权算法
新的就绪进程i，优先权Pi。正在执行的进程j，优 先权Pj。若Pi<=Pj，原进程j继续执行。若Pi>Pj， 做进程切换。新进程i执行。
优点：能更好的满足紧迫作业的要求。主要用于 比较严格的实时系统。
2、优先权的类型 1）静态优先权 在进程创建时确定的，在进程整个运行期间保持不变
3.3.2、高优先权先调度算法
1、优先权调度算法的类型
既能用于作业调度，也可用于进程调度。 作业调度：从后备队列中选择若干个优先权最高的 作业装入内存。 进程调度：把处理机分配给就绪队列中优先权最高 的进程 两种占用CPU的方式：非抢占式优先权算法
抢占式优先权算法
非抢占式优先权算法
系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高 的进程后，该进程就一直执行下去，直至完成； 或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统方 可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。
3.2.2、选择调度方式和算法的选择准则
1、面向用户的准则 （1）周转时间短——评价批处理系统
周转时间：是指从作业被提交系统开始，到作业 完成为止的这段时间间隔。
包括四部分时间： 1）等待作业调度时间 2）等待进程调度时间 3）执行时间 4）进程等待I/O操作完成时间
平均周转时间：
T
1 n
等待时间 + 要求服务时间 优先权 = ------------------------------------
要求服务时间
等待时间 + 要求服务时间 响应时间
响应比(Rp) = ------------------------------------ = -------------------
要求服务时间
处理机分配给它，使它立即执行。 直到运行完成进程才会让出处理机--非抢占式。 缺点： 对长作业不利，有可能长期不被调度； 完全没考虑作业的紧迫程度（某些特殊的）； 用户做出的估计时间带有很大的主观性。
作 调业
度情 算况 法
进程名
到达时间 服务时间 完成时间
AB
C
D
E 平均
01
2
3
4
43
5
2
3、进程调度方式 非抢占方式 抢占方式
1）非抢占方式： 一旦进程获得处理机，则一直执行，直到该进程完 成或被阻塞 此方式下，可能引起进程调度的因素： （1）正在执行的进程执行完毕，或因发生某事件不 能再继续执行 （2）执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行 （3）在进程通信或同步过程中执行了某原语，P操 作等 优点：简单、系统开销小，适合大多数批处理系统 缺点：无法满足紧急任务的需要，不适合实时系统
3.2.1、先来先服务和短作业（进程）优先 调度算法
1、先来先服务（FCFS）调度算法 可用于作业调度和进程调度 用于作业调度： 每次从后备作业队列中选择最先进入的作业，将
它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然 后挂到就绪进程队列上。
用于进程调度： 每次从就绪进程队列中选择最先进入的进程，为
1
1
B
1
100
1 101 100
1
C
2
1 101 102 100 100
D
3
100 102 202 199 1.99
2、短作业 / 进程优先（SJF/SPF）
短作业优先（SJF） 从后备队列中选择估计运行时间最短的作业，调
入内存运行。 短进程优先（SPF） 从就绪队列中选出估计运行时间最的进程，将
2）抢占方式： 允许调度程序根据某原则，暂停正在执行的进程， 将处理机重新分配
抢占原则： 优先权原则 就绪的高优先权进程有权抢占低优先权进程的CPU 短作业优先原则 就绪的短作业(进程)有权抢占长作业(进程)的CPU 时间片原则 一个时间片用完后，系统重新进行进程调度
3.1.3、中级调度
中级调度（中程调度） 目的：提高内存利用率和系统吞吐量 按一定的算法将外存上已具备运行条件的挂起进
仅当第一级队列空闲时，调度程序才调度第二级 队列中的进程运行，依次类推……；新进程可抢 占低级进程的处理机。
时间 片完
时间 片完
就绪队列一 就绪队列二 就绪队列三
进程
调度
进程完成
CPU
时间 片完
…… 就绪队列 n 多级反馈队列调度算法示意图
运行
2
等待
5
1
1 级 就绪队列 空
4
2 级 就绪队列
3 级 就绪队列
AB C D
0
1
2
3
4
3
4
2
15 12 16 9
RR
周转时间 15 11 14 6
q=1
带权周转时间 3.75 3.67 3.5 3
完成时间
4
7 11 13
RR
周转时间
4
6
9 10
q=4
带权周转时间 1 2 2.25 5
周转时间
= 完成时间 – 到达时间
带权周转时间 = 周转时间 / 服务时间
E 平均
1、时间片轮转法 1）基本原理 系统将所有的就绪进程按FIFO原则排成一个队 列，将CPU分配给队首进程，执行一个时间片。 在时间片内进程未完，则插入就绪队列未尾， CPU交给下一个进程。
2）时间片大小的确定 时间片略大于一次典型的交互所需要的时间。
作 调业
度情 算况 法
进程名
到达时间 服务时间 完成时间
3.1.2、低级调度
低级调度（进程 / 短程调度） 决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再
由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作 是最基本的调度，在三种类型的OS中都必须配置
1、低级调度的功能 保存处理机的现场信息 按照某种算法选取进程 把处理机分配给进程
2、进程调度中的三个基本机制 排队器 分派器（分派程序） 上下文切换机制
优先权高） 带权周转时间 1 1.17 2.25 2.8 3.5 2.14
RC＝1+(9-4)/4=2.25
RD＝1+(13-6)/5=2.4
RD＝1+(9-6)/5=1.6 RE＝1+(9-8)/2=1.5
RE＝1+(13-8)/2=3.5
执行顺序：A－>B－>C－>E－>D
3.3.3、基于时间片的轮转调度算法
提供更详细的调度信息：
就绪时间、开始截止时间或完成截止时间、处理时间 、资源要求、优先级等；
含有硬实时任务的实时系统中，广泛采用基于优先级 的抢占式调度策略
实时调度算法分类：
非抢占式轮转调度算法：只适用于一般实时信息处理系统
非抢占式优先级调度算法：优先级最高的实时任务排在就 绪队列队首，当前任务终止或完成后才被调度。
第三章 处理机调度与死锁
第一节 处理机调度的层次 第二节 调度队列模型和调度准则 第三节 调度算法 第四节 实时调度 第五节 产生死锁的原因和必要条件 第六节 预防死锁的方法 第七节 死锁的检测和解除