计算机操作系统第三版PPT课件
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操作系统第三版第二章PPT共171页
DHU 白恩健
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操操作作系系统统课讲程义讲义
为了保证在平分CPU时间的进程之间能够正确执行, 必须在内存中开辟一个区域,将这些通用寄存器的 值和被中断地点的地址保存起来,已备再用。对于 这个区域,可用一个数据结构描述,它存放了对程 序的控制信息,包括:程序的起始地址、程序的断 点地址、通用寄存器的内容、程序的当前状态。 把 这个数据结构与对应的程序一起,命名为进程,这 个记录程序控制信息的数据结构称之为进程控制块。
DHU 白恩健
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操操作作系系统统课讲程义讲义
程序的并发执行
并发执行是指若干个程序(或程序段) 在一个处理 器上的交替执行,这种交替执行在宏观上表现为 同时执行。目的是为了提高资源利用率。 例3:一个程序由三个程序段组成:输入数据(I)、 计算(C)和结果打印(P)。四个相同类型程序并发执 行:
DHU 白恩健
DHU 白恩健
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操操作作系系统统课讲程义讲义
多个程序并发执行轮流占有CPU,这种情况下,被 中断的程序如果不把中断点的地址保存下来,不把 通用寄存器的内容保存下来,下次再轮到它执行时, 便不能保证能够从曾被中断的地方继续执行。即便 是从曾被中断的地方继续执行,也不能保证其结果 是正确的。因为在它被中断期间,已有别的程序在 执行,可能已经对通用寄存器的内容进行了变更。
操操作作系系统统课讲程义讲义
第二章 进程管理
本章主要讨论进程的基本概念,进程的描述和进程 控制,并引入了线程的基本概念。 学习要点: (1) 掌握进程的定义及特征 (2) 深入领会进程状态及引起状态变化的典型原因 (3) 掌握进程同步与互斥 (4) 能够灵活运用信号量描述同步问题
DHU 白恩健
1
操操作作系系统统课讲程义讲义
教材:《计算机操作系统(第三版)》汤小丹、汤子瀛等编西安电子科共60页PPT
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
第一章 操作系统引论
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令 (语言), 用户可通过键盘输入有关命令,来直接操纵 计算机系统。
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式 •穿孔--输入计算机--运行--输出结果 这种人工操作方式有以下两方面的缺点: (1) 用户独占全机。 (2) CPU等待人工操作。
第一章 操作系统引论 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 这种脱机I/O方式的主要优点如下: (1) 减少了CPU的空闲时间。 (2) (2) 提高I/O速度。
A完 成
程 序 B I /O 完 成 C I /O 完 成 C 再 被 调 度
程 序 D I /O 请 求
(b ) 四 道 程 序 运 行 情 况
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论
(2) 可提高内存和I/O设备利用率。 (3) 增加系统吞吐量。
第一章 操作系统引论
2. 多道批处理系统的特征 (1) 多道性。 (2) (2) 无序性。 (3) (3) 调度性。 (作业调度,进程调度)
致) (5) (5) 作业管理问题。(组织作业,计算型,IO型)
第一章 操作系统引论
1.2.4 分时系统
1. 分时系统(Time-Sharing System)的产生 •“用户的需求”是分时系统发展的动力。 •用户的需求具体表现在以下几个方面: (1) 人—机交互。(如调试程序) (2) 共享主机。 (3) 便于用户上机。 (终端直接连入)
计算机操作系统课件(第三版)第一章_操作
操 作 系 统
二、 操作系统的完善 1. 多道批处理系统
多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放多 多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放多 个作业,它们在管理程序控制之下交替执行, 个作业 ,它们在管理程序控制之下交替执行,共享系统 中的各种资源。 中的各种资源。 多道程序运行的特征: 多道程序运行的特征: 1)主存中存放多道程序; 主存中存放多道程序;
操 作 系 统
§1.2 操作系统的历史
一、 操作系统的产生 1.人工操作阶段
电子管时代,计算机的运算速度较慢, 没有操作系统, 电子管时代, 计算机的运算速度较慢 , 没有操作系统, 人们采用人工操作方式使用计算机。 人们采用人工操作方式使用计算机。
操 作 系 统
手工操作计算机
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操 作 系 统
2.成批处理阶段
操 作 系 统
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操 作 系 统
实时控制系统。 1. 实时控制系统。通常是指以计算机为中心的生产过程 控制系统。 控制系统。 实时控制系统的应用:对导弹发射、飞机飞行、 实时控制系统的应用:对导弹发射、飞机飞行、钢 铁生产、电力生产、石油化工生产过程的自动控制等。 铁生产、电力生产、石油化工生产过程的自动控制等。
第 一 章 操 作 系 统 引 论
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2. 实时信息处理系统。在这类系统中,用户通过终端提 实时信息处理系统。在这类系统中, 出服务请求, 出服务请求,计算机系统根据用户提出的问题对信息进行 检索和处理,并在很短的时间内通过终端对用户作出回答。 检索和处理,并在很短的时间内通过终端对用户作出回答。 实时信息处理系统的应用:情报检索系统、 实时信息处理系统的应用:情报检索系统、航空订票 系统、银行系统和图书管理系统等。 系统、银行系统和图书管理系统等。
计算机操作系统教程(第三版)左万历_课件
Y
终止所有子孙进程
从所在队列(索引表)撤消PCB
进程的终止过程
导航
结束
28
2.2.9 进程与程序的联系与差别
进程与程序的联系
进程包括一个程序 进程存在的目的就是执行这个程序
进程与程序的差别
程序静态,进程动态 程序可长期保存,进程有生存期 一个程序可对应多个进程,一个进程只能执行一个 程序
导航 结束
吞吐量
=
作业道数 全部 处部时间
Multi-programming
导航
结束
2
2.1.1 单道程序设计的缺点 2.1.2 多道程序设计的提出 2.1.3 多道程序设计的问题
导航
结束
3
2.1.1 单道程序设计的缺点
处理机利用率低 设备利用率低 内存利用率低
t1 CPU 设备1 t2
运行程序A
t5
运行程序A
作业步jobstep作业处理过程中一个相对独立的步骤一般一个作业步可由一个进程完成某些作业步之间可以并行作业分类批处理作业交互式作业导航结束47241作业控制语言jcl描述批处理作业控制意图的语言作业说明书jcl语句的序列一般一特殊符号起始jobj1fortnendjob作业控制程序解释并处理作业说明书的程序作业控制进程执行作业控制程序的进程48读入作业内容释放输入井空间顺取作业控制语句是结束语句执行该作业步可能创建子进程申请输出井空间输出作业结果进程自我终止导航结束49242帐户管理etcpasswd文件用户名口令用户根目录同组用户余额
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2.3 线程与轻进程
2.3.1 线程的引入 2.3.2 线程的概念 2.3.3 线程的结构 2.3.4 线程控制块 2.3.5 线程的实现 2.3.6 线程的应用 2.3.7 Java线程
终止所有子孙进程
从所在队列(索引表)撤消PCB
进程的终止过程
导航
结束
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2.2.9 进程与程序的联系与差别
进程与程序的联系
进程包括一个程序 进程存在的目的就是执行这个程序
进程与程序的差别
程序静态,进程动态 程序可长期保存,进程有生存期 一个程序可对应多个进程,一个进程只能执行一个 程序
导航 结束
吞吐量
=
作业道数 全部 处部时间
Multi-programming
导航
结束
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2.1.1 单道程序设计的缺点 2.1.2 多道程序设计的提出 2.1.3 多道程序设计的问题
导航
结束
3
2.1.1 单道程序设计的缺点
处理机利用率低 设备利用率低 内存利用率低
t1 CPU 设备1 t2
运行程序A
t5
运行程序A
作业步jobstep作业处理过程中一个相对独立的步骤一般一个作业步可由一个进程完成某些作业步之间可以并行作业分类批处理作业交互式作业导航结束47241作业控制语言jcl描述批处理作业控制意图的语言作业说明书jcl语句的序列一般一特殊符号起始jobj1fortnendjob作业控制程序解释并处理作业说明书的程序作业控制进程执行作业控制程序的进程48读入作业内容释放输入井空间顺取作业控制语句是结束语句执行该作业步可能创建子进程申请输出井空间输出作业结果进程自我终止导航结束49242帐户管理etcpasswd文件用户名口令用户根目录同组用户余额
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2.3 线程与轻进程
2.3.1 线程的引入 2.3.2 线程的概念 2.3.3 线程的结构 2.3.4 线程控制块 2.3.5 线程的实现 2.3.6 线程的应用 2.3.7 Java线程
第4章存储管理ppt课件计算机操作系统第三版
第4章 存储管理
4.2.1 单一连续分区存储管理 单一连续分区存储管理把整个内存空间的最低端
和最高端作为操作系统区,中间作为用户程序区。在 DOS操作系统中就采用了这种方法,如图4.7所示。
第4章 存储管理
0xFFF… 操作系统
0xFFF… ROM中 的 设 备
驱动程序
分配给用户 作业的空间
用户程序
动态地址再定位的优点是:程序在执行期间可以换 入和换出内存,这样可以缓解内存紧张的矛盾;可以把 内存中的碎片集中起来,以充分利用空间;不必给程序 分配连续的内存空间,可以较好地利用较小的内存块; 若干用户可以共享同一程序。
动态地址再定位的缺点:需要附加的硬件支持, 而且实现存储管理的软件算法比较复杂。
未用 0
用户程序
位 于 RAM中 的 操作系统 0
图4.7 单一连续分区存储管理的分配方式
第4章 存储管理
这种存储分配思想将内存分为两个区域:系统区 和用户区。应用程序装入到用户区,可使用用户区全 部空间。
单一连续分区的优点是:简单,适用于单用户、 单任务的操作系统(比如CP/M和DOS操作系统),不需 要复杂的硬件支持。
静态重定位示意图
0
0
100 LOAD 1,500
5 000
500 12 345
5 100LOAD 1,5 500
700 程 序 A的 地 址 空 间
5 500
12 345
5 700
程 序 A的 存 储 空 间
第4章 存储管理
静态地址再定位的优点是:无需硬件地址变化机 构支持,容易实现;无需硬件支持,它只要求程序本 身是可再定位的;它只对那些要修改的地址部分做出 某种标识,再由专门设计的程序来完成。在早期的操 作系统中大多数都采用这种方法。
全套课件计算机操作系统教程第三版
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1.4操作系统的硬件介绍
• 1.4.1中央处理器(CPU) • 1.4.2存储系统 • 1.4.3 中断机制 • 1.4.4 I/O设备
• 1.4.5 时钟
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1.4.1中央处理器(CPU)
• 计算机的“大脑”是CPU,它从内存中取出指令并执行。 在每个CPU的基本周期中,首先从内存中取出指令,解码 以确定其类型和操作数,然后执行。循环以上过程,程序 得以执行完毕。
机上覆盖一层I/O设备管理软件,用户便可以利用这层
I/O设备管理软件提供给用户的接口来进行数据的输入
和输出,那么用户此时看到的计算机是一台功能强大、
使用方便的计算机,但实际上,计算机的硬件丝毫没
有变化,这样的计算机称为软件扩充的机器,或称软
件虚拟机。
返回本节
1.1.2 作为资源管理的操作系统
• 从作为机器功能扩充的观点看,操作系统是为用户提供基 本的方便的接口,这是一种自顶向下的观点或是自内向外 的观点。但是从用户向机器的观点或自底向上的观点来看, 操作系统则用来管理一个复杂计算机系统的各个部分。现 代计算机包含处理器、存储器、时钟、磁盘、终端、网络 接口、打印机以及许多其他设备。从这个角度来看,操作 系统的任务是在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、 存储器以及其他I/O接口设备的分配。
1.4.2 存储系统
• 1、存储系统的层次结构
•
最高层是CPU中的寄存器,由于采用和CPU相同的材料制造,所以速度和CPU
一样快。但寄存器一般容量比较小,在1KB以下。
•
第二层是高速缓存,它主要被硬件控制使用。当一个程序要读一个存储字时,
通过硬件系统首先检查是否在高速缓存中。如果在,称为高速缓存命中,直接读
1.4操作系统的硬件介绍
• 1.4.1中央处理器(CPU) • 1.4.2存储系统 • 1.4.3 中断机制 • 1.4.4 I/O设备
• 1.4.5 时钟
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1.4.1中央处理器(CPU)
• 计算机的“大脑”是CPU,它从内存中取出指令并执行。 在每个CPU的基本周期中,首先从内存中取出指令,解码 以确定其类型和操作数,然后执行。循环以上过程,程序 得以执行完毕。
机上覆盖一层I/O设备管理软件,用户便可以利用这层
I/O设备管理软件提供给用户的接口来进行数据的输入
和输出,那么用户此时看到的计算机是一台功能强大、
使用方便的计算机,但实际上,计算机的硬件丝毫没
有变化,这样的计算机称为软件扩充的机器,或称软
件虚拟机。
返回本节
1.1.2 作为资源管理的操作系统
• 从作为机器功能扩充的观点看,操作系统是为用户提供基 本的方便的接口,这是一种自顶向下的观点或是自内向外 的观点。但是从用户向机器的观点或自底向上的观点来看, 操作系统则用来管理一个复杂计算机系统的各个部分。现 代计算机包含处理器、存储器、时钟、磁盘、终端、网络 接口、打印机以及许多其他设备。从这个角度来看,操作 系统的任务是在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、 存储器以及其他I/O接口设备的分配。
1.4.2 存储系统
• 1、存储系统的层次结构
•
最高层是CPU中的寄存器,由于采用和CPU相同的材料制造,所以速度和CPU
一样快。但寄存器一般容量比较小,在1KB以下。
•
第二层是高速缓存,它主要被硬件控制使用。当一个程序要读一个存储字时,
通过硬件系统首先检查是否在高速缓存中。如果在,称为高速缓存命中,直接读
计算机操作系统课件(第三版)第四章_
第 四 章 存 储 器 管 理
4.5分段存储管理
操 3、地址转换: 作 控制寄存器 系 统
段表始址 + 段号 段长 基址 0 1K 6K 1 6 00 4 K 2 5 00 8 K 3 2 00 9 20 0 + 段号S 2 位移量W 1 00 有效地址
越界 >
段表长度
第 四 章 存 储 器 管 理
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4.5分段存储管理
操 作 系 统 一、基本段式存储器管理 1、基本原理:一个段定义为一组逻辑信息,如主程序、过程、数组等都可 作为一个段,每个作业地址空间按其内在的逻辑关系分成若干段,每段 都有自己的段名,且段内都是从0开始编址的连续地址空间。 要点:*段的长度是不固定的、由相应逻辑组的大小决定 *段间的地址空间是不连续的,整个作业的地址空间是二维的。 *页式存储管理中提供连续的逻辑地址,有系统自动地进行分页;而在段式 存储管理中作业的分段由用户决定的,每段独立编程,因此,段间的逻 辑地址是不连续的。 *段式管理中,为作业的每一段分配一个连续的主存区域,作业的各段可被 封装到不相连的几个区域中。 *系统为每个作业建立一个段表(段名、长度、在主存中的起始地址等) *原理图示:(下页)
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4.4分页式存储器管理
操 作 系 4、淘汰算法 统 淘汰算法:也称臵换算法,当要访问的页面不在主存中,需要将其调入主 存,如果此时主存中无空闲页面,则需要将内存中某页面移植外存,被 移出的页面称作淘汰页面,用来选择淘汰页面的算法称作淘汰算法。 (1)最佳淘汰算法:淘汰以后不会再需要的页面,或者在最长的时间以后 才会用到的页面。(缺页率低、不是一种实际的算法,因页面访问的未 第 来顺序不能预先确定,可作为评价其他算法优劣的一种算法) 四 (2)先进先出淘汰算法:基于CPU按线性顺序访问地址空间,易于理解编 章 程,但效率低,而且有异常现象,事实上许多时候CPU不是按线性顺序 存 访问的。 储 器 (3)最近最久未使用页面臵换算法:淘汰最近一段时间内最久不用的页面 管 予以淘汰,(实现方法:计时法(访问计时器)、堆栈法(见教材P106 理 页)。 (4-)最近最不常用调度算法:将最近访问次数最少的淘汰(计数器)
操作系统教程(第三版)课件
操作系统的基本概念
要点一
总结词
操作系统的基本概念
要点二
详细描述
操作系统的基本概念包括进程、线程、内存管理、文件系 统等。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;线程是进程内的一条执行路径,是系 统调度的基本单位。内存管理负责分配和回收内存空间, 以及管理内存中的程序和数据。文件系统负责管理磁盘存 储空间和文件,以及提供文件访问接口。
用户界面设计的基本原则 用户友好、易于使用、一致性、可靠性等。
系统桌面环境
系统桌面的定义 系统桌面是操作系统中提供给用户的主要界面,包括图标、 菜单、窗口等元素。
系统桌面的功能 系统桌面提供了一系列功能,如启动应用程序、管理文件 和目录、设置系统参数等。
系统桌面的个性化设置 用户可以根据自己的习惯和喜好,对系统桌面进行个性化 设置,如调整背景颜色、添加小工具等。
设备的回收处理
03
在设备回收后,需要进行一些处理工作,如关闭设备驱动程序、
释放系统资源等。
设备的虚拟化技术
设备虚拟化技术的概念
设备虚拟化技术是一种将物理硬件资源虚拟化为多个独立资源的 技术,使得多个虚拟资源可以共享物理硬件资源。
设备虚拟化的优点
设备虚拟化的优点包括提高硬件资源利用率、简化系统管理、提高 系统的可扩展性和可靠性等。
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。根据运行环境可以分为单机操作系 统和网络操作系统;根据使用性质可以分为通用操作系统和专用操作系统;根据处理方 式可以分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统;根据功能可以分为微机操
作系统和服务器操作系统等。
计算机操作系统第三版课件 第二章
第二章 处理机调度
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所示的前趋图, 对于图 2-2(a)所示的前趋图, 存在下述前趋关系: 所示的前趋图 存在下述前趋关系: P1→P2, P1→P3, P1→P4, P2→P5, P3→P5, P4→P6, P4→P7, P5→P8, P6→P8, P7→P9, P8→P9 或表示为: 或表示为: P={P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9} →={ (P1, P2), (P1, P3), (P1, P4), (P2, P5), (P3, P5), (P4, P6), (P4, P7), (P5, P8), (P6, P8), (P7, P9), (P8, P9)} 应当注意,前趋图中必须不存在循环,但在图2-2(b)中却有着 应当注意,前趋图中必须不存在循环,但在图 中却有着 下述的前趋关系: 下述的前趋关系: S2→S3, S3→S2
第二章 处理机调度
第二章 处理机调度
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2.1 进程的基本概念
2.1.1 程序的顺序执行及其特征
1. 程序的顺序执行 仅当前一操作(程序段)执行完后,才能执行后继操作。 例如,在进行计算时,总须先输入用户的程序和数据,然后 进行计算,最后才能打印计算结果。 S1: a∶=x+y; S2: b∶=a-5; S3: c∶=b+1;
第二章 处理机调度
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2.1.3 程序的并发执行及其2
I3
I4
C1
C2
C3
C4
P1
P2
P3
P4
图 2-3 并发执行时的前趋图
第二章 处理机调度
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在该例中存在下述前趋关系: 在该例中存在下述前趋关系: Ii→Ci,Ii→Ii+1, Ci→Pi, Ci→Ci+1,Pi→Pi+1 是重迭的,亦即在P 以及I 之间, 而Ii+1和 Ci及Pi-1是重迭的,亦即在 i-1和Ci以及 i+1之间,可以并 发执行。 对于具有下述四条语句的程序段: 发执行。 对于具有下述四条语句的程序段: S1: a∶=x+2 ∶ S2: b∶=y+4 ∶ S3: c∶=a+b ∶ S4: d∶=c+b ∶
计算机操作系统第三版课件
1.3.2 共享(Sharing)
在操作系统环境下,所谓共享是指系统中的资源可 供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。由于资 源属性的不同,进程对资源共享的方式也不同,目前主 要有以下两种资源共享方式。
1. 互斥共享方式
系统中的某些资源,如打印机、磁带机,虽然它们可以提 供给多个进程(线程)使用,但为使所打印或记录的结果不致造 成混淆,应规定在一段时间内只允许一个进程(线程)访问该资 源。为此,当一个进程A要访问某资源时,必须先提出请求, 如果此时该资源空闲,系统便可将之分配给请求进程A使用, 此后若再有其它进程也要访问该资源时(只要A未用完)则必须 等待。 仅当A进程访问完并释放该资源后, 才允许另一进程 对该资源进行访问。我们把这种资源共享方式称为互斥式共 享,而把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界 资源或独占资源。 计算机系统中的大多数物理设备,以及某 些软件中所用的栈、变量和表格,都属于临界资源,它们要 求被互斥地共享。
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语 言), 用户可通过键盘输入有关命令,来直接操纵计算 机系统。
(2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用,用户 可在自己的应用程序中通过相应的系统调用,来操纵 计算机。
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。 (3) 便于用户上机。
2. 分时系统实现中的关键问题
为实现分时系统,其中,最关键的问题是如何使用户 能与自己的作业进行交互,即当用户在自己的终端上键入 命令时, 系统应能及时接收并及时处理该命令,再将结 果返回给用户。 此后, 用户可继续键入下一条命令,此 即人—机交互。应强调指出,即使有多个用户同时通过自 己的键盘键入命令,
教材:《计算机操作系统(第三版)》汤小丹、汤子瀛等编西安电子科_版17样版.ppt
精品课件
第一章 操作系统引论 3. OS用作扩充机器
•裸机:一台完全无软件的计算机系统。 •扩充机器或虚机器:覆盖了软件的机器。 •若在裸机上覆盖上一层I/O设备管理软件,可用来进行数据 输入和打印输出。 •若再覆盖上一层文件管理软件,可用来进行文件的存取。 •若再覆盖一层面向用户的窗口软件,则用户便可在窗口环 境下方便地使用计算机,形成一台功能更强的虚机器。
1. 方便性(机器语言难使用, OS可编译) 2. 有效性 (改善资源的利用率及提高系统呑吐量) 3. 可扩充性 (层次化和模块化使之可扩充) 4. 开放性 (遵循同一标准,软硬件兼容)
精品课件
第一章 操作系统引论
1.1.2 操作系统的作用
1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口: OS处于用户与计算机硬件系统之间, 用户通过OS来使用计算机系统。 OS是一个系统软件,因而这种接口是软件接口。
精品课件
第一章 操作系统引论 2. 内存保护 内存保护:确保每道用户程序都只在自己的内存空间内
运行,彼此互不干扰。 一种比较简单的内存保护机制:设置两个界限寄存器。 须对访问的地址进行越界检查,越界则停止程序执行。
程序A
A完成
程序B I/ O请求
程序B
程序B I/ O完成
程序C I/ O请求
C I/ O完成 C 再 被 调 度
程序C
程序D I/O请求
程序D
调 度 程序
(b) 四 道 程 序 运 行 情 况 精品课件
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论 (2) 可提高内存和I/O设备利用率。 (3) 增加系统吞吐量。
1.2.4 分时系统
1. 分时系统(Time-Sharing System)的产生 •“用户的需求”是分时系统发展的动力。 •用户的需求具体表现在以下几个方面: (1) 人—机交互。(如调试程序) (2) 共享主机。 (3) 便于用户上机。 (终端直接连入)
第一章 操作系统引论 3. OS用作扩充机器
•裸机:一台完全无软件的计算机系统。 •扩充机器或虚机器:覆盖了软件的机器。 •若在裸机上覆盖上一层I/O设备管理软件,可用来进行数据 输入和打印输出。 •若再覆盖上一层文件管理软件,可用来进行文件的存取。 •若再覆盖一层面向用户的窗口软件,则用户便可在窗口环 境下方便地使用计算机,形成一台功能更强的虚机器。
1. 方便性(机器语言难使用, OS可编译) 2. 有效性 (改善资源的利用率及提高系统呑吐量) 3. 可扩充性 (层次化和模块化使之可扩充) 4. 开放性 (遵循同一标准,软硬件兼容)
精品课件
第一章 操作系统引论
1.1.2 操作系统的作用
1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口: OS处于用户与计算机硬件系统之间, 用户通过OS来使用计算机系统。 OS是一个系统软件,因而这种接口是软件接口。
精品课件
第一章 操作系统引论 2. 内存保护 内存保护:确保每道用户程序都只在自己的内存空间内
运行,彼此互不干扰。 一种比较简单的内存保护机制:设置两个界限寄存器。 须对访问的地址进行越界检查,越界则停止程序执行。
程序A
A完成
程序B I/ O请求
程序B
程序B I/ O完成
程序C I/ O请求
C I/ O完成 C 再 被 调 度
程序C
程序D I/O请求
程序D
调 度 程序
(b) 四 道 程 序 运 行 情 况 精品课件
图 1-4 单道和多道程序运行情况
第一章 操作系统引论 (2) 可提高内存和I/O设备利用率。 (3) 增加系统吞吐量。
1.2.4 分时系统
1. 分时系统(Time-Sharing System)的产生 •“用户的需求”是分时系统发展的动力。 •用户的需求具体表现在以下几个方面: (1) 人—机交互。(如调试程序) (2) 共享主机。 (3) 便于用户上机。 (终端直接连入)
计算机操作系统 第三版 第四章_存储器管理 ppt课件
的区域
重定位:逻辑地址转换为物理地址的操作(过程)
PPT课件
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4.2.1 程序的装入
1.绝对装入方式(Absolute Loading Mode) 2.可重定位装入方式(Relocation Loading Mode) 绝对装入方式只能将目标模块装入到内存中事先指定的 位置。在多道程序环境下,编译程序不可能预知所编译的目 标模块应放在内存的何处,因此,绝对装入方式只适用于单 道程序环境。在多道程序环境下,所得到的目标模块的起始 地址通常是从0开始的,程序中的其它地址也都是相对于起始 地址计算的。此时应采用可重定位装入方式,根据内存的当 前情况,将装入模块装入到内存的适当位置。
L+ M 模块C
N- 1 Retu rn;
L+ M+ N- 1 Retu rn;
(a) 目标模块
PPT课件
(b) 装入模块
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4.3 连续分配方式
• 程序执行时,要占用一定内存,将内存分配给程 序主要有以下几种方式
– 连续分配方式
(4.3 )
– 基本分页存储管理方式
(4.4 )
– 基本分段存储管理方式
PPT课件
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例题:存储管理算法题
• 假定主存中按地址顺序依次有五个 空闲区。空闲区大小依次为如右图: 32k,10k,15k,228k,100k。现有五 个作业J1,J2,J3,J4,J5。他们各需 要主存1k,10k,128k,28k,115k。
• 判断用最先适应分配算法,最坏适 应分配算法,最佳分配适应算法能 否将这五个作业顺序装入?
PPT课件
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快速适应算法
• 先将空闲分区按容量大小分类(如2KB、4KB、8KB),对于每类具有 相同容量的空闲分区单独设立空闲分区链表。
计算机操作系统(第三版) 第二章 ppt
强迫性中断 正在运行的程序所不期望 的,由于某种硬件故障或外部 请求引起的
中断类型(2/2)
访管指令/系统调用引发的中断 • 执行I/O,创建进程,分配内存 • 信号量操作,发送/接收消息 • 断点调试
自愿性中断 用户在程序中有意识安排的 中断,是由于用户在编制程序时 因为要求操作系统提供服务,有 意使用“访管”指令或系统调用, 使中断发生
操作系统高级
Operating Systems Advanced Class
北京大学软件与微电子学院 2009春季
第二讲 系统机制
讨论讨论操作系统设计者考虑的硬件问题 讨论操作系统设计者考虑的其他问题
• 中央处理器(CPU) • 中断机制 • 系统调用
一、中央处理器(CPU)
专门设计了一系列基本机制:
处理器中的寄存器
• 寄存器提供了一定的存储能力 • 速度比主存快得多 • 造价高,容量一般都很小 两类寄存器: • 用户可见寄存器,高级语言编译器通过算法分 配并使用之,以减少程序访问内存次数 • 控制和状态寄存器,用于控制处理器的操作 由OS的特权代码使用, 以控制其他程序的执行
用户可见寄存器
机器语言直接引用 包括数据寄存器、地址寄存器以及条件码寄存器 • 数据寄存器(data register)又称通用寄存器 主要用于各种算术逻辑指令和访存指令 • 地址寄存器(address register)用于存储数据 及指令的物理地址、线性地址或者有效地址,用 于某种特定方式的寻址 。如index register 、 segment pointer、stack pointer • 条件码寄存器保存CPU操作结果的各种标记位 如算术运算产生的溢出、符号等等
中断优先级设计原则:一般来说,高速设备的中 断优先级高,慢速设备的中断优先级低。因为高 速设备的中断被处理机优先响应时,可以让处理 机尽快地向它发出下一个I/O请求,提高高速设备 的利用率 如PDP-11机上的UNIX系统把中断级别分为: 时钟中断——中断优先级=6级 磁盘中断——中断优先级=5级 终端等其他外设中断——中断优先级=4级
中断类型(2/2)
访管指令/系统调用引发的中断 • 执行I/O,创建进程,分配内存 • 信号量操作,发送/接收消息 • 断点调试
自愿性中断 用户在程序中有意识安排的 中断,是由于用户在编制程序时 因为要求操作系统提供服务,有 意使用“访管”指令或系统调用, 使中断发生
操作系统高级
Operating Systems Advanced Class
北京大学软件与微电子学院 2009春季
第二讲 系统机制
讨论讨论操作系统设计者考虑的硬件问题 讨论操作系统设计者考虑的其他问题
• 中央处理器(CPU) • 中断机制 • 系统调用
一、中央处理器(CPU)
专门设计了一系列基本机制:
处理器中的寄存器
• 寄存器提供了一定的存储能力 • 速度比主存快得多 • 造价高,容量一般都很小 两类寄存器: • 用户可见寄存器,高级语言编译器通过算法分 配并使用之,以减少程序访问内存次数 • 控制和状态寄存器,用于控制处理器的操作 由OS的特权代码使用, 以控制其他程序的执行
用户可见寄存器
机器语言直接引用 包括数据寄存器、地址寄存器以及条件码寄存器 • 数据寄存器(data register)又称通用寄存器 主要用于各种算术逻辑指令和访存指令 • 地址寄存器(address register)用于存储数据 及指令的物理地址、线性地址或者有效地址,用 于某种特定方式的寻址 。如index register 、 segment pointer、stack pointer • 条件码寄存器保存CPU操作结果的各种标记位 如算术运算产生的溢出、符号等等
中断优先级设计原则:一般来说,高速设备的中 断优先级高,慢速设备的中断优先级低。因为高 速设备的中断被处理机优先响应时,可以让处理 机尽快地向它发出下一个I/O请求,提高高速设备 的利用率 如PDP-11机上的UNIX系统把中断级别分为: 时钟中断——中断优先级=6级 磁盘中断——中断优先级=5级 终端等其他外设中断——中断优先级=4级
最新计算机操作系统第三版ppt_重难点3
第三章 处理机调度与死锁
SJ(P)F
(1) 该算法对长作业不利,如作业C的周转时间由10增 至16,其带权周转时间由2增至3.1。更严重的是,如果有 一长作业(进程)进入系统的后备队列(就绪队列),由于调度 程序总是优先调度那些(即使是后进来的)短作业(进程),将 导致长作业(进程)长期不被调度。
(2) 该算法完全未考虑作业的紧迫程度,因而不能保证 紧迫性作业(进程)会被及时处理。
(3) 由于作业(进程)的长短只是根据用户所提供的估计 执行时间而定的,而用户又可能会有意或无意地缩短其作 业的估计运行时间,致使该算法不一定能真正做到短作业 优先调度。
第三章 处理机调度与死锁
3.2.2 高优先权优先调度算法
事 件出 现
进 程完 成
阻 塞, 挂 起队 列 事
件 出
挂起
现
阻 塞队 列
等 待事 件
图 3-3 具有三级调度时的调度队列模型
第三章 处理机调度与死锁
3.1.3 选择调度方式和调度算法的若干准则
1. 面向用户的准则
(1) 周转时间短。
可把平均周转时间描述为:
T
1 n
i i1
Ti
作业的周转时间T与系统为它提供服务的时间TS之比,即
第三章 处理机调度与死锁
第三章 处理机调度与死锁
3. 高响应比优先调度算法 优先权的变化规律可描述为:
优先权 等待要时求 间 要服求务服时务间时间
由于等待时间与服务时间之和,就是系统对该作业的响应 时间,故该优先权又相当于响应比RP。据此,又可表示为:
优先 等 权待 要时 求 要间ห้องสมุดไป่ตู้服 求务 服时 务 要 响 间 时 求 应 间 服 时 务 间 时
精编计算机操作系统第三版全部课件资料
• 多处理机系统
– 具有公共内存的多CPU系统
• 对称多处理机系统(SMP)
– 没有主从关系的多处理机系统
• 多处理机操作系统
– 有效管理和使用多个CPU的操作系统 – 复杂性:多个主动体(CPUs)
• 例子:
– UNIX, Linux, Windows
1.5 操作系统的功能
• 处理机管理 • 存储管理 • 设备管理 • 信息管理(文件系统管理) • 用户接口
1.4.2 分时操作系统(On-line)
HAL Time Sharing OS
终端 终端 …... 终端 界面1:交互式命令语言(eg. shell, command) 界面2:图形用户界面(GUI)
1.4.2 分时操作系统
• 特点:
– 多路性:一个主机与多个终端相连; – 交互性:以对话的方式为用户服务; – 独占性:每个终端用户仿佛拥有一台虚拟机。
2.4.2 Windows的命令控制界面
Windows的命令控制界面分为 两个部分:
窗口交互:通过键盘和鼠标在 图形上操作。
命令解释器:通过cmd.exe为 用户服务。
2.4.2 Windows的命令控制界面
图2.6相互调用批处理示例
2.5 系统调用
系统调用分为6类: 1 设备管理 2 文件管理 3 进程控制 4 进程通信 5 存储管理 6 线程管理
1.6 计算机硬件简介
1.6.1 计算机的基本硬件元素 构成计算机基本硬件元素包含以下4种:处理器、 存储器、输入输出控制与总线、外部设备。
计算机的基本硬件元素
1.6.2 与操作系统相关的几种 主要寄存器
1. 数据寄存器 2. 地址寄存器 3. 条件码寄存器 4. 程序计数器PC 5. 指令寄存器IR 6. 程序状态字PSW 7. 中断现场保护寄存器 8. 过程调用用堆栈
– 具有公共内存的多CPU系统
• 对称多处理机系统(SMP)
– 没有主从关系的多处理机系统
• 多处理机操作系统
– 有效管理和使用多个CPU的操作系统 – 复杂性:多个主动体(CPUs)
• 例子:
– UNIX, Linux, Windows
1.5 操作系统的功能
• 处理机管理 • 存储管理 • 设备管理 • 信息管理(文件系统管理) • 用户接口
1.4.2 分时操作系统(On-line)
HAL Time Sharing OS
终端 终端 …... 终端 界面1:交互式命令语言(eg. shell, command) 界面2:图形用户界面(GUI)
1.4.2 分时操作系统
• 特点:
– 多路性:一个主机与多个终端相连; – 交互性:以对话的方式为用户服务; – 独占性:每个终端用户仿佛拥有一台虚拟机。
2.4.2 Windows的命令控制界面
Windows的命令控制界面分为 两个部分:
窗口交互:通过键盘和鼠标在 图形上操作。
命令解释器:通过cmd.exe为 用户服务。
2.4.2 Windows的命令控制界面
图2.6相互调用批处理示例
2.5 系统调用
系统调用分为6类: 1 设备管理 2 文件管理 3 进程控制 4 进程通信 5 存储管理 6 线程管理
1.6 计算机硬件简介
1.6.1 计算机的基本硬件元素 构成计算机基本硬件元素包含以下4种:处理器、 存储器、输入输出控制与总线、外部设备。
计算机的基本硬件元素
1.6.2 与操作系统相关的几种 主要寄存器
1. 数据寄存器 2. 地址寄存器 3. 条件码寄存器 4. 程序计数器PC 5. 指令寄存器IR 6. 程序状态字PSW 7. 中断现场保护寄存器 8. 过程调用用堆栈
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-
6
用户
应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
-
7
(1) 命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语 言), 用户可通过键盘输入有关命令,来直接操纵计算 机系统。
(2) 系统调用方式。OS提供了一组系统调用,用户 可在自己的应用程序中通过相应的系统调用,来操纵 计算机。
新世纪计算机类本科系列教材
计算机操作系统
(修订版) 汤子瀛 哲凤屏 汤小丹 编著
西安电子科技大学出版社
-
1
目录
第一章 操作系统引论 第二章 进程管理 第三章 处理机调度与死锁 第四章 存储器管理 第五章 设 备 管 理 第六章 文件管理 第七章 操作系统接口 第八章 网络操作系统 第九章 系统安全性 第十章 UNIX系统内核结构
1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System)的处理过程
开始
还有 下 一个 作业 ?
是 把下一个作业的源 程序 转换 为目 标程 序
否
停止
是
源程 序
有错 吗?
否
运行 目标 程序
装配 目标 程序
-
14
图 1-3 单道批处理系统的处理流程
2.
单道批处理系统是最早出现的一种OS,严格地说, 它只能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解的OS。 尽管如此,该系统比起人工操作方式的系统已有很大进 步。
-
11
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1. 人工操作方式
从第一台计算机诞生(1945年)到50年代中期的计算机,属于 第一代,这时还未出现OS。这时的计算机操作是由用户(即程 序员)采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统,即由程序员 将事先已穿孔(对应于程序和数据)的纸带(或卡片)装入纸带输入 机(或卡片输入机),再启动它们将程序和数据输入计算机, 然 后启动计算机运行。当程序运行完毕并取走计算结果后, 才让 下一个用户上机。这种人工操作方式有以下两方面的缺点:
(Multiprogrammed Batch Processing System)。在该系统中,
用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,称
为“后备队列”;然后,由作业调度程序按一定的算法从
后备队列中选择若干个作业调入内存,使它们共享CPU和
系统中的各种资源。
-
16
在OS (1) 提高CPU的利用率。
当内存中仅有一道程序时,每逢该程序在运行中发出
I/O请求后,CPU空闲,必须在其I/O完成后才继续运行;尤
其因I/O设备的低速性,更使CPU的利用率显著降低。图 1-
(1) 用户独占全机。 (2) CPU- 等待人工操作。
12
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)
-
这种脱机I/O
(1) 减少了CPU的空闲时间。
(2) (2) 提高I/O速度。
输入设备
图 1 2 脱 机
外围机 主机ห้องสมุดไป่ตู้
I/O
示
意
图
-
外围机
磁盘 输 出 设 备 13
1.2.2 单道批处理系统
-
4
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 操作系统的目标
目前存在着多种类型的OS,不同类型的OS,其目 标各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的OS,其目
1. 方便性
2. 有效性
3. 可扩充性
4. 开放性
-
5
1.1.2 操作系统的作用
1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是: OS处于用户与计算机硬件系统之间,用户通过OS来使 用计算机系统。或者说,用户在OS帮助下,能够方便、 快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。 应注意,OS是一个系统软件,因而这种接口是软件接 口。
件存取命令,来进行文件的存取。此时,用户所看到的是台
功能更强的虚机器。如果我们又在文件管理软件上再覆盖一
层面向用户的窗口软件,则用户便可在窗口环境下方便地使
用计算机,形成一台功能更强的虚机器。
-
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1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
1. 不断提高计算机资源利用率 2. 2. 3. 3. 器件的不断更新换代 4. 4. 计算机体系结构的不断发展
(3) 图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图 标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
-
8
2. OS作为计算机系统资源的管理者
在一个计算机系统中,通常都含有各种各样的硬件和
软件资源。归纳起来可将资源分为四类:处理器、存储器、
I/O设备以及信息(数据和程序)。相应地,OS的主要功能也
正是针对这四类资源进行有效的管理,即:处理机管理,
能再强,也必定是难于使用的。如果我们在裸机上覆盖上一
层I/O设备管理软件,用户便可利用它所提供的I/O命令,来
进行数据输入和打印输出。此时用户所看到的机器, 将是一
台比裸机功能更强、使用更方便的机器。通常把覆盖了软件
的机器称为扩充机器或虚机器。如果我们又在第一层软件上
再覆盖上一层文件管理软件,则用户可利用该软件提供的文
(1) 自动性。
(2) 顺序性。
(3) 单道性。
-
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1.2.3 多道批处理系统
1. 多道程序设计的基本概念
在单道批处理系统中,内存中仅有一道作业,它无法
充分利用系统中的所有资源,致使系统性能较差。为了进
一步提高资源的利用率和系统吞吐量,在60年代中期又引
入了多道程序设计技术,由此而形成了多道批处理系统
用于分配和控制处理机;存储器管理,主要负责内存的分
配与回收;I/O设备管理,负责I/O设备的分配与操纵;文
件管理,负责文件的存取、共享和保护。可见,OS确是计
算机系统资源的管理者。事实上,当今世界上广为流行的
一个关于OS作用的观点,正是把OS作为计算机系统的资
源管理者。
-
9
3. OS
对于一台完全无软件的计算机系统(即裸机),即使其功
-
2
谢谢使用!
• 制 作:西安电子科技大学出版社 王品 • 联系人:马武装 • 电 话:029-8228788 • 传 真:029-8232746 • 主 页: • E-mail: xdupkj@
-
3
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计