操作系统导论
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停止状态（Stop state） • 行程执行完毕，等待被注销
死结状态（Deadlock state） • 行程可能在等待一个永远无法获得的资源，并继续无止境等待
14
行程生命周期
15
行程生命周期
挂起等待状态（Suspend waited state） • 当CPU工作负荷过重且难以承受时，会选择某些行程将其挂起，并进入挂起等待状 态。甚至行程的程序与数据可能会被置换出去到外部辅助内存(Swap out)
分时处理系统（Time-sharing system）
将CPU运行时间平均分配给每一个用户，让多个程序可以共享CPU 所以无论程序大小，只要ㄧ小段的时间用完，而不论工作是否执行完毕， 都必须要换下一个程序使用
9
操作系统的种类
多任务处理系统（Multi-task system） 多处理机系统（Multi-processor system）
第0章 操作系统导论
内容：
操作系统简介 行程管理 处理机排班 内存管理 虚拟内存管理 输入/输出装置管理 文件系统管理
1
0-1操作系统简介
内容
何谓操作系统 计算机系统的架构 操作系统的功能 操作系统的种类
第0-1章 操作系统简介
2
操作系统简介(1)
0-1-1何谓操作系统 ？
用户与计算机硬件间的沟通桥梁，提供使用者ㄧ个执行及操作程序的环境，让用户 能够很方便且迅速的操作计算机
延伸机器（Extended machine）
使用者不需利用0/1操作计算机，只要使用接近人类的语言就可以控制计 算机，进一步让计算机更接近人类的逻辑思维来处理事务
资源管理者（Resource manager）
负责将CPU、内存空间、磁盘空间、打印机与数据等资源分配给用户程序， 为了避免冲突发生，OS必须快速且合适地分配资源
通常Unix/Linux的核心可让用来自百度文库选择所欲加载的函数，这是Unix/Linux系统最 引以为傲的地方，而widows就望尘莫及
7
操作系统的功能
控制程序（Control program）
OS提供控制所有接口设备的功能
人机界面（User-machine interface）
使用者透过OS所提供的人机接口工具方便的操作计算机 此类型工具大多称之为【命令】(command)
挂起预备状态（Suspend ready state） • 被挂起的行程欲再次进入运行时间，须先到挂起预备状态，然后等待进入预备状态。
16
行程的命令
建立（fork）
Fork系统呼叫会产生一个子行程(Child Process)，产生行程者称为父行程
主机与操作系统
MS-DOS操作系统 • 单一使用者/单一工作 的工作平台
Windows操作系统 • Win95.98.Me是单一使用者/多工作 的平台 • WinNT开始 是多使用者/多工作 的平台
Linux操作系统 • 完全免费且于网络上公开原始码的操作系统 • Fedora
3
主机与操作系统
4
计算机系统的架构
硬件（含韧体）
硬件为计算机的实体装置，包含内存、磁盘驱动器、磁带机、屏幕、键盘、鼠标 等设备；这些设备都需透过适当的驱动程序来操作 ㄧ般计算机都将管理程序刻录在主板上的EPROM，并保持随时可以启动，称之为 【韧体】(Firmware)
核心
依照韧体提供的功能，编写一些较容易链接的函数，以供其他程序链接并透过它 来存取接口设备，这些函数的整合体称为【核心】(Kernel)
ㄧ部计算机中有多个CPU同时处理 • 提供快速运算环境
实时系统（Real-time system）
每ㄧ个程序都有其优先权(优先顺序)，优先权高的工作有优先处理的特权 必须在限定的时间内完成，否则逾时可能不具任何实质意义
10
内容
何谓行程 ？ 行程的生命周期 行程的同步 行程的死结 行程的通讯
行程管理(1)
8
操作系统的种类
批处理系统（Batch processing system）
早期计算机资源昂贵，多利用整批方式输入给系统一起处理
多元处理系统（Multi-programming system）
多个程序同时存在内存中，CPU以某选定策略轮流执行这些程序 用户会感觉好像多个程序同时被执行(实际某时刻只有ㄧ个程序执行)
外壳
编写可以存取核心的程序，好让ㄧ般使用者操作，这就是【外壳】(Shell)
应用程序
用户利用核心与外壳的标准接口程序来编写应用软體(Application Program)，大部 分情况与硬件无关，程序设计师可以完全不用理会周边硬件
5
计算机系统架构
6
系统程序与系统呼叫
我们会将硬件控制程序与最基本的计算机运作程序整合成一个称之为【系 统程序】(System Program)，该程序提供计算机最根本的运作平台，再由 此平台扩充功能，整合ㄧ个强大的【操作系统】 系统程序提供许多关于外围设备的函数，一般称为【系统呼叫】(System call)，藉由这些函数的呼叫，用户就可以轻易存取接口设备 我们习惯将常驻于内存的库存函数称为『核心』，因为这些函数随时会被 呼叫
11
行程管理(2)
何谓行程(Process)？
行程--执行中的程序，属于主动组件 • 程序–属于被动组件
行程在执行当中，会根据需要产生其他子行程(Child Process)，交付给子 行程所要执行的工作 行程又可分为【操作系统行程】与【使用者行程】
• 操作系统行程执行『系统程序代码』 • 使用者行程执行『使用者程序代码』
行程生命周期
因为同ㄧ时间仅有一个行程被选入执行，所以一个行程从产生到执行完毕 通常需要几回合的执行周期才可以完成。
执行状态(Running state) • 行程执行中
预备状态（Ready state） • 行程已经取得所需的资源，正准备进入CPU执行
等待状态（Wait state） • 在执行当中可能因为无法获得某些资源或者逾时退出执行，就会进入等待
12
行程的特性与现象
行程的特性
行程序一个动态的概念 行程是程序与数据的结合体 行程可并行处理
• CPU速度够快，可视为所有行程都正在执行中
行程的现象
以象棋为范例 行程间会互相竞争
• 因为CPUㄧ次仅能执行一个行程，所以系统中的行程可能需要经过竞争， 才能得到CPU资源，所以会涉及行程的排班问题
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死结状态（Deadlock state） • 行程可能在等待一个永远无法获得的资源，并继续无止境等待
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行程生命周期
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行程生命周期
挂起等待状态（Suspend waited state） • 当CPU工作负荷过重且难以承受时，会选择某些行程将其挂起，并进入挂起等待状 态。甚至行程的程序与数据可能会被置换出去到外部辅助内存(Swap out)
分时处理系统（Time-sharing system）
将CPU运行时间平均分配给每一个用户，让多个程序可以共享CPU 所以无论程序大小，只要ㄧ小段的时间用完，而不论工作是否执行完毕， 都必须要换下一个程序使用
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操作系统的种类
多任务处理系统（Multi-task system） 多处理机系统（Multi-processor system）
第0章 操作系统导论
内容：
操作系统简介 行程管理 处理机排班 内存管理 虚拟内存管理 输入/输出装置管理 文件系统管理
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0-1操作系统简介
内容
何谓操作系统 计算机系统的架构 操作系统的功能 操作系统的种类
第0-1章 操作系统简介
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操作系统简介(1)
0-1-1何谓操作系统 ？
用户与计算机硬件间的沟通桥梁，提供使用者ㄧ个执行及操作程序的环境，让用户 能够很方便且迅速的操作计算机
延伸机器（Extended machine）
使用者不需利用0/1操作计算机，只要使用接近人类的语言就可以控制计 算机，进一步让计算机更接近人类的逻辑思维来处理事务
资源管理者（Resource manager）
负责将CPU、内存空间、磁盘空间、打印机与数据等资源分配给用户程序， 为了避免冲突发生，OS必须快速且合适地分配资源
通常Unix/Linux的核心可让用来自百度文库选择所欲加载的函数，这是Unix/Linux系统最 引以为傲的地方，而widows就望尘莫及
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操作系统的功能
控制程序（Control program）
OS提供控制所有接口设备的功能
人机界面（User-machine interface）
使用者透过OS所提供的人机接口工具方便的操作计算机 此类型工具大多称之为【命令】(command)
挂起预备状态（Suspend ready state） • 被挂起的行程欲再次进入运行时间，须先到挂起预备状态，然后等待进入预备状态。
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行程的命令
建立（fork）
Fork系统呼叫会产生一个子行程(Child Process)，产生行程者称为父行程
主机与操作系统
MS-DOS操作系统 • 单一使用者/单一工作 的工作平台
Windows操作系统 • Win95.98.Me是单一使用者/多工作 的平台 • WinNT开始 是多使用者/多工作 的平台
Linux操作系统 • 完全免费且于网络上公开原始码的操作系统 • Fedora
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主机与操作系统
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计算机系统的架构
硬件（含韧体）
硬件为计算机的实体装置，包含内存、磁盘驱动器、磁带机、屏幕、键盘、鼠标 等设备；这些设备都需透过适当的驱动程序来操作 ㄧ般计算机都将管理程序刻录在主板上的EPROM，并保持随时可以启动，称之为 【韧体】(Firmware)
核心
依照韧体提供的功能，编写一些较容易链接的函数，以供其他程序链接并透过它 来存取接口设备，这些函数的整合体称为【核心】(Kernel)
ㄧ部计算机中有多个CPU同时处理 • 提供快速运算环境
实时系统（Real-time system）
每ㄧ个程序都有其优先权(优先顺序)，优先权高的工作有优先处理的特权 必须在限定的时间内完成，否则逾时可能不具任何实质意义
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内容
何谓行程 ？ 行程的生命周期 行程的同步 行程的死结 行程的通讯
行程管理(1)
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操作系统的种类
批处理系统（Batch processing system）
早期计算机资源昂贵，多利用整批方式输入给系统一起处理
多元处理系统（Multi-programming system）
多个程序同时存在内存中，CPU以某选定策略轮流执行这些程序 用户会感觉好像多个程序同时被执行(实际某时刻只有ㄧ个程序执行)
外壳
编写可以存取核心的程序，好让ㄧ般使用者操作，这就是【外壳】(Shell)
应用程序
用户利用核心与外壳的标准接口程序来编写应用软體(Application Program)，大部 分情况与硬件无关，程序设计师可以完全不用理会周边硬件
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计算机系统架构
6
系统程序与系统呼叫
我们会将硬件控制程序与最基本的计算机运作程序整合成一个称之为【系 统程序】(System Program)，该程序提供计算机最根本的运作平台，再由 此平台扩充功能，整合ㄧ个强大的【操作系统】 系统程序提供许多关于外围设备的函数，一般称为【系统呼叫】(System call)，藉由这些函数的呼叫，用户就可以轻易存取接口设备 我们习惯将常驻于内存的库存函数称为『核心』，因为这些函数随时会被 呼叫
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行程管理(2)
何谓行程(Process)？
行程--执行中的程序，属于主动组件 • 程序–属于被动组件
行程在执行当中，会根据需要产生其他子行程(Child Process)，交付给子 行程所要执行的工作 行程又可分为【操作系统行程】与【使用者行程】
• 操作系统行程执行『系统程序代码』 • 使用者行程执行『使用者程序代码』
行程生命周期
因为同ㄧ时间仅有一个行程被选入执行，所以一个行程从产生到执行完毕 通常需要几回合的执行周期才可以完成。
执行状态(Running state) • 行程执行中
预备状态（Ready state） • 行程已经取得所需的资源，正准备进入CPU执行
等待状态（Wait state） • 在执行当中可能因为无法获得某些资源或者逾时退出执行，就会进入等待
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行程的特性与现象
行程的特性
行程序一个动态的概念 行程是程序与数据的结合体 行程可并行处理
• CPU速度够快，可视为所有行程都正在执行中
行程的现象
以象棋为范例 行程间会互相竞争
• 因为CPUㄧ次仅能执行一个行程，所以系统中的行程可能需要经过竞争， 才能得到CPU资源，所以会涉及行程的排班问题
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