操作系统原理word版
windows操作系统原理
windows操作系统原理Windows操作系统原理是指Windows操作系统设计与实现的基本原理和机制。
Windows操作系统是由微软公司开发的一种面向个人计算机的操作系统。
Windows操作系统的原理包括以下几个方面:1. 多任务管理:Windows操作系统采用了抢占式的多任务处理机制,通过任务调度器来管理多个任务的执行。
每个任务独立运行在自己的进程中,操作系统根据进程的优先级和时间片来进行任务调度。
2. 内存管理:Windows操作系统使用虚拟内存管理机制,将物理内存划分为多个页框,每个进程有自己的虚拟地址空间。
操作系统通过分页机制将虚拟内存映射到物理内存中,以便实现进程间的隔离和保护。
3. 文件系统:Windows操作系统使用NTFS文件系统作为默认的文件系统。
NTFS文件系统支持文件和目录的权限控制、文件压缩和加密等功能。
4. 设备管理:Windows操作系统通过设备驱动程序来管理硬件设备。
每个设备驱动程序负责与特定设备的通信,并提供统一的接口供应用程序调用。
5. 网络通信:Windows操作系统支持TCP/IP协议栈,并提供了各种网络通信服务,如网络协议栈、网络接口、套接字接口等,以实现应用程序之间的网络通信。
6. 用户界面:Windows操作系统提供了图形用户界面(GUI),包括窗口管理、菜单、对话框等,使得用户可以通过鼠标、键盘等输入设备与计算机进行交互。
7. 安全性:Windows操作系统通过用户账户和权限管理来保护系统和用户数据的安全性。
每个用户都有自己的账户,并且可以通过权限控制来限制对文件和系统资源的访问。
这些原理和机制共同构成了Windows操作系统的核心。
通过合理地设计和实现,Windows操作系统能够提供稳定、安全、高效的计算环境,满足用户的各种需求。
windows操作系统原理
输出井作用
– 缓冲(速度匹配作用)
Buffering: 处理数据到达与离开 速度不一致
1.4.1 多道批处理系统(Cont.)
主机中作业合理搭配
– 目标1:提高资源利用率(eg. 计算型+IO型) – 目标2:提高吞吐量(throughput)
特点
– 多道:系统中同时容纳多个作业
– 成批:作业分批进入系统
– 扩展应用领域。
Foreground/Background System
常见模式:
– 分时(前台)+批处理(后台)(eg. GCOS-8) – 实时(前台)+批处理(后台)
1.4.5 单用户操作系统
同一时刻仅有一个用户使用的系统 应用领域:
– 台式机,笔记本,…….
特点:
– 单用户,多进程,多线程
– Win CE .NET(维纳斯) – PalmOS – HOPEN(女娲)
1.4.10 智能卡操作系统
智能卡
– CPU芯片 – ROM
面向Java的智能卡
– JVM解释程序 – 下载Java applet并执行
SC-OS
– 支持多个applet并发执行 – 必要的资源管理
1.5 操作系统运行环境
防止应用程序
– 侵界检查;
– 越权检查(对共享区域).
1.5.7 中断装置
发现并响应中断的硬件机构
– 当前(PSW,PC)系统栈 – 中断向量(PSW,PC)寄存器
1.5.8 通道与DMA
通道:负责IO操作的处 理机
– 通道指令系统 读写操作 控制操作 转移操作 – 通道运控部件 通道地址字CAW 通道命令字CCW 通道状态字CSW 通道数据字CDW
操作系统原理
操作系统原理操作系统是计算机系统中最重要的软件之一,它作为计算机与用户之间的桥梁,承担着管理、调度和协调计算机资源的重要任务。
本文将介绍操作系统的原理及其相关概念,以帮助读者更好地理解操作系统的工作原理。
一、操作系统的定义和作用操作系统是一种控制和管理计算机硬件与软件资源的软件系统,它负责协助用户使用计算机,并管理计算机的各项资源。
操作系统的主要作用包括以下几个方面:1. 资源管理:操作系统负责管理计算机的硬件资源,包括处理器、内存、磁盘、输入输出设备等,以及对这些资源的分配和调度。
2. 进程管理:操作系统通过进程管理,实现对各个程序的并发执行和协同工作,有效地利用计算机的处理能力。
3. 内存管理:操作系统负责管理计算机的内存资源,包括内存的分配、回收和保护,以提供给程序足够的内存空间。
4. 文件系统:操作系统通过文件系统对外提供了一个统一的文件访问接口,方便用户进行文件的管理和存取。
5. 设备管理:操作系统负责管理计算机的输入输出设备,包括设备的分配、调度和中断处理,以满足多个用户并发访问设备的需求。
二、操作系统的基本原理操作系统的工作原理可以分为以下几个基本原理:1. 并发:操作系统通过实现进程管理和线程管理,使得多个程序可以同时执行,提高了计算机系统的资源利用率和响应速度。
2. 共享:操作系统通过共享机制,实现了不同进程之间的资源共享,提高了计算机系统的效率和灵活性。
3. 虚拟:操作系统通过虚拟机制,为用户提供了一个与物理设备相似的、更方便、更安全的计算环境。
4. 异步:操作系统通过中断机制和事件驱动机制,实现了对不同程序的协调和响应,提高了计算机系统的灵活性和可靠性。
5. 持久性:操作系统通过文件系统和存储管理,实现了数据的持久存储和管理,保证了计算机系统的数据安全性和可靠性。
三、操作系统的分类根据不同的标准,操作系统可以分为以下几类:1. 批处理操作系统:批处理操作系统主要用于处理大规模的批量作业,通过一次性输入多个作业,按顺序执行,提高了计算机系统的资源利用率。
操作系统原理操作系统
操作系统原理操作系统操作系统原理操作系统是计算机系统中最重要的软件之一,它负责管理计算机的硬件资源、协调各个程序的执行以及提供用户界面等功能。
本文将介绍操作系统的基本概念、结构和功能,以及其在计算机系统中的重要作用。
一、操作系统的定义和分类操作系统是一种系统软件,它控制和管理计算机系统的硬件和软件资源,为用户提供一个方便、安全、高效的计算环境。
根据其所运行的计算机类型,操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等多种类型。
批处理操作系统主要用于处理大量的批量事务,它通过自动化处理程序实现对作业的批量处理,提高计算机的利用率和工作效率。
分时操作系统则允许多个用户共享同一台计算机,它能够根据用户的需求动态分配计算机资源,实现多任务的同时执行。
实时操作系统则用于处理实时任务,要求系统能够及时响应和处理各种事件。
二、操作系统的基本功能操作系统的基本功能主要包括文件管理、进程管理、存储管理和设备管理等。
1. 文件管理:操作系统负责管理计算机系统中的文件,包括文件的创建、打开、关闭、读写和删除等操作。
它还负责文件的组织和存储,确保文件的安全性和可靠性。
2. 进程管理:操作系统通过进程管理来控制程序的执行。
它负责创建进程、分配和管理进程的资源,以及调度进程的执行。
操作系统通过进程管理实现多任务的同时执行,并保证各个进程之间的资源共享和互斥访问。
3. 存储管理:操作系统负责管理计算机系统中的存储器,包括主存储器和辅助存储器。
它通过内存管理来分配和管理主存储器,以及虚拟存储技术来扩充主存储器的容量。
操作系统还负责文件的缓存和页面置换,以提高存储器的利用效率和系统的性能。
4. 设备管理:操作系统负责管理计算机系统中的各种设备,包括输入设备、输出设备和存储设备等。
它通过设备管理来控制设备的访问和使用,以及处理设备的中断和异常。
操作系统还通过设备驱动程序提供对设备的统一访问接口,简化应用程序与设备之间的交互。
windows操作系统原理
windows操作系统原理Windows操作系统是一种广泛应用于个人电脑和服务器的操作系统。
它的设计原理基于多任务处理、用户界面和系统资源管理。
多任务处理是Windows操作系统的核心原理之一。
它允许多个程序同时运行,并通过在它们之间快速切换来实现。
这意味着用户可以在同一时间运行多个程序,而不会出现冲突或互相干扰。
Windows使用一种称为“时间片轮转”算法来管理多任务处理,它为每个正在运行的程序分配一小段时间,在这段时间结束后,操作系统会切换到下一个程序。
另一个重要的原理是用户界面。
Windows采用了一种图形化用户界面(GUI),这使得用户可以通过鼠标和键盘来与系统进行交互。
用户可以通过点击窗口、菜单和图标来执行操作,这使得操作系统更加直观和易于使用。
用户界面还包括桌面,这是一个可放置图标和快捷方式的区域,用户可以从中启动程序或访问文件。
系统资源管理也是Windows操作系统的关键原理之一。
操作系统通过分配和管理系统的物理和虚拟资源来确保程序的正常运行。
物理资源包括处理器、内存和硬盘空间,而虚拟资源则是指操作系统通过使用虚拟内存和文件缓存等技术来对物理资源进行扩展和优化。
Windows的资源管理器可以监视和分配这些资源,以确保系统运行的稳定性和性能。
此外,Windows操作系统还包括许多其他原理,如设备驱动程序、文件系统和网络通信。
设备驱动程序负责管理硬件设备和操作系统之间的通信,使得设备能够与操作系统正常协作。
文件系统则负责管理和组织计算机上的文件和文件夹,使得用户可以方便地访问和存储数据。
网络通信使得计算机可以与其他计算机和服务器进行连接和通信,以实现数据传输和资源共享。
综上所述,Windows操作系统的设计原理基于多任务处理、用户界面和系统资源管理。
通过这些原理的应用,Windows操作系统可以为用户提供一个稳定、直观和高效的计算环境。
《Windows操作系统原理解析》
《Windows操作系统原理解析》Windows操作系统原理解析Windows操作系统是目前最广泛使用的个人计算机操作系统之一,它提供了图形用户界面、多任务处理、虚拟内存、文件系统等众多功能。
本文将深入探讨Windows操作系统的原理和内部机制。
一、操作系统基础知识1.1 操作系统的定义操作系统(Operating System,简称OS)是计算机系统中的一个软件,它是计算机硬件和应用软件之间的中介层,管理着计算机的各种资源,提供了各种服务和接口,使得应用软件能够方便地访问计算机硬件。
操作系统分为实时操作系统、批处理操作系统、分时操作系统和网络操作系统等多种类型。
1.2 操作系统的功能操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备驱动程序管理、网络管理等。
其中,进程管理是操作系统中最基本的管理功能,它负责管理进程的创建、调度、执行、挂起和终止等过程;内存管理是操作系统中最重要的管理功能之一,它负责管理内存的分配、回收和保护等过程;文件系统管理是操作系统中负责管理文件和目录结构的组成部分,它提供了文件的创建、读取、修改、删除和保护等功能;设备驱动程序管理是操作系统负责管理计算机设备驱动程序的组成部分,它支持各种设备的驱动程序和设备控制命令;网络管理是操作系统中的一项重要功能,它提供了网络接口、网络协议栈、应用接口等功能。
1.3 操作系统的结构操作系统的结构可以分为单体结构、分层结构、微内核结构、外核结构、虚拟机结构和混合结构等多种类型。
其中,单体结构是最早和最简单的操作系统结构,它将所有的功能集成在一个程序中,缺点是不够灵活和可靠;分层结构将操作系统分成若干个层次,每个层次负责一定的功能,层与层之间通过接口通信,缺点是层数多、接口复杂;微内核结构将操作系统内核分为核心和外围两部分,核心部分仅包含最基本的功能,外围部分则包含其他功能,核心和外围部分之间通过消息传递机制通信,是当前操作系统结构的主流;外核结构将操作系统内核从硬件上分离出来,通过硬件隔离实现内核进程与用户进程的隔离;虚拟机结构将物理机器分成若干虚拟机器,每个虚拟机器运行一个操作系统,实现了多个操作系统共享硬件的功能;混合结构是各种结构的综合体,针对特定的应用场景进行优化。
操作系统原理
操作系统原理计算机操作系统是计算机系统中最为重要的组成部分之一。
它扮演着管理和控制计算机系统所有资源的角色,以及为用户提供良好的用户界面和应用程序运行环境。
本文将主要从操作系统的基本概念、操作系统的组成、操作系统的功能、操作系统的分类以及操作系统的发展历程这几个方面来讲述操作系统原理。
一、操作系统的基本概念操作系统是一种可以管理计算机系统,并且管理资源、控制进程、提供用户界面、支持文件和I/O等基本功能的系统软件。
简单来说,它像是计算机系统的中间件,使得计算机系统里的各个硬件和软件间可以互相协调工作。
操作系统有两个核心功能,一是为计算机上的应用程序提供了一个资源管理器,可以管理和控制计算机上的时间片、内存、硬盘、输入设备、输出设备等资源;二是为用户提供了一个友好的用户界面,可以通过与操作系统进行交互来让应用程序工作。
二、操作系统的组成1. 内核(Kernel)操作系统内核是操作系统最为重要的组成部分。
内核也被成为操作系统的“核心”,主要负责管理和控制计算机系统所有资源,例如硬件设备、文件、进程和内存等。
内核还有两个重要的部分:系统调用(System call)和驱动程序(Driver)。
系统调用是操作系统提供给用户程序访问操作系统内核的接口,使得上层程序可以像下层程序一样来请求系统内核的服务。
驱动程序是操作系统管理硬件设备的一个重要组成部分,驱动程序可以直接与硬件设备进行通信,提供硬件操作的接口,并且将底层硬件操作的命令翻译成操作系统能够理解的命令进行执行。
2. 进程管理进程(Process)是指正在运行的一个程序。
进程管理主要负责进程的管理和控制,包括进程的创建、调度、撤销和状态转换等。
单任务操作系统只允许一个进程运行,而多任务操作系统可以运行多个进程。
每个进程有独立的系统资源分配和完全的运行环境。
3. 内存管理内存管理主要负责计算机的内存资源的调配和回收,并且还可以提供虚拟内存系统来扩展计算机的内存。
操作系统原理
操作系统原理操作系统是计算机系统中的核心软件之一,负责管理和控制计算机硬件和软件资源,提供良好的用户界面和应用程序接口。
它的作用极为重要,因为它决定了计算机系统的性能、稳定性和可靠性。
本文将介绍操作系统的基本原理和常见的工作机制。
一、操作系统的定义和作用操作系统是一种软件,它管理计算机系统的硬件和软件资源,为用户和应用程序提供一个接口。
它的主要作用有以下几个方面:1.资源管理:操作系统负责管理计算机的各种资源,包括处理器、内存、磁盘、输入输出设备等,以确保它们能够被应用程序合理利用,提高系统的效率和响应速度。
2.进程管理:操作系统负责管理和调度进程,确保它们能够按照规定的优先级和时间片进行执行,保证系统的稳定性和公平性。
3.存储管理:操作系统负责管理计算机内存的分配和回收,为应用程序提供合适的内存空间,防止内存冲突和溢出。
4.文件管理:操作系统负责管理计算机的文件系统,包括文件的创建、复制、删除、修改和存储等操作,为用户提供方便的文件访问接口。
5.设备管理:操作系统负责管理计算机的各种设备,包括输入输出设备、通信设备等,为用户和应用程序提供统一的设备接口和驱动程序。
二、操作系统的基本原理1.进程管理:操作系统通过进程管理实现多任务处理。
它将计算机的处理器划分为多个时间片,按照一定的调度算法使得多个进程能够交替执行,实现并发和并行处理。
2.存储管理:操作系统通过存储管理实现内存的有效利用和保护。
它将内存划分为多个页或块,按照一定的页面置换算法将进程的页置换到磁盘上,从而实现虚拟内存和内存保护。
3.文件管理:操作系统通过文件管理实现对文件的管理和存取。
它将磁盘划分为多个逻辑块,为每个文件分配一个索引节点,通过索引节点实现对文件的读写操作,并通过文件系统的目录结构实现文件的组织和管理。
4.设备管理:操作系统通过设备管理实现对硬件设备的管理和控制。
它为每个设备分配一个驱动程序,通过驱动程序实现对设备的访问和控制,并通过设备管理器实现设备的共享和资源分配。
操作系统原理
操作系统原理操作系统是计算机系统中的重要组成部分,负责管理和协调各种资源,提供程序运行环境,为用户提供友好的操作界面。
它是计算机的灵魂,直接影响着计算机系统的性能和稳定性。
本文将从操作系统的基本概念、功能和原理三个方面进行探讨。
一、操作系统的基本概念操作系统是指控制计算机硬件和软件资源,为用户和应用程序提供服务的系统软件。
它是计算机的核心和基石,负责管理和调度计算机的各项工作。
操作系统有着如下几个基本概念:1.1 内核内核是操作系统的核心部分,它直接运行在计算机硬件上,负责处理和分配计算机资源,控制各种设备的运行和管理。
内核包括了处理器管理、内存管理、文件管理和设备管理等功能。
1.2 用户界面用户界面是操作系统与用户之间的接口,可以分为命令行界面和图形化界面。
命令行界面是操作系统最早的形式,用户通过输入命令来操作计算机。
而图形化界面则更加直观和方便,有利于用户操作和交互。
1.3 进程和线程操作系统通过进程和线程来管理程序的执行。
进程是程序在计算机中的一次执行过程,包括了代码、数据和进程控制块等。
线程是进程中的一个执行单元,可以看作是轻型进程,它共享进程的资源,可以独立执行。
1.4 虚拟化技术虚拟化技术是操作系统的重要特性之一,它可以将一个物理资源划分为多个逻辑资源,实现资源的共享和隔离。
常见的虚拟化技术有虚拟内存、虚拟机和容器等。
二、操作系统的功能操作系统具有多种功能,包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和网络管理等。
2.1 进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一,它负责创建和撤销进程,控制进程的执行顺序,协调进程间的同步与通信等。
操作系统通过进程调度算法来实现进程的调度和分配,确保计算机资源的高效利用。
2.2 内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能,它负责管理和分配计算机的内存资源,包括内存的申请、分配和释放等。
操作系统通过虚拟内存技术来实现内存的扩展和管理,提高计算机的性能和稳定性。
必须知道的操作系统原理
必须知道的操作系统原理一进程概念是现在操作系统的基本概念,已经成为计算机科学中的一大成就。
什么是进程?进程的出现,是为了是操作系统可以以一种有序的方式管理应用的执行,以达到以下目的:资源对多个应用程序是可用的;物理处理器在多个应用程序之间切换以保证所有程序都在执行中;处理器和I/O设备能得到充分利用;所有现在操作系统采用的方法都是依据一个或者多个进程存在的应用程序执行的一种模型。
到底什么是进程呢?进程是一组元素组成的实体,它可以是一个正在执行中的程序,也可以是一个能分配给处理器并由处理器执行的实体。
进程的两个基本元素是:程序代码program code和代码相关联的数据集set of data。
在进程执行时,任意给定一个时间,进程都可以唯一地表征为以下元素:标识符:进程的唯一标识符,用来区别其他进程状态:进程在不同的生命周期有着不同的状态优先级:相对于其他进程的优先级程序计数器:程序中即将被执行的下一条指令的地址内存指针:包含程序代码和进程相关数据的指针,还有和其他进程共享内存块的指针I/O状态信息:包括显示的I/O请求、分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表等记账信息:可能包括处理器时间总和、使用的时钟数总和、时间限制、记账号等上述的列表信息被存放在一个称为进程控制块的数据结构中,该控制块由操作系统创建和管理。
进程状态在任何时刻,进程可以处于以下两种状态之一:运行态和未运行态,这是最简单的两状态模型。
在这个模型中,会有一个调度器dispatcher,使处理器从一个进程切换到另外一个进程。
由于存在着一些处于非运行状态但已经就绪等待执行的进程,而同时存在另外一些处于堵塞状态等待I/O操作结束的进程。
因此,解决这一问题比较自然的方法是使用五状态模型:运行态、就绪态、堵塞/等待态、新建态和退出态。
>>1被挂起的进程上述的基本状态提供了一种为进程建立系统模型的方法,并指导系统的实现。
但是,往这个模型中添加其他状态也是合理的。
《操作系统原理》
《操作系统原理》操作系统原理操作系统是一种控制和管理计算机硬件和软件资源的软件系统,是计算机系统的核心,具有管理资源、提供接口、调度任务、实现保护、支持扩展等诸多功能。
作为计算机科学中的经典课程,操作系统原理旨在教授学生关于操作系统的基本概念、原理和应用,培养学生的计算机系统分析和设计能力。
一、操作系统的定义和分类操作系统是一种系统软件,用于管理和控制计算机硬件和软件资源,提供给应用程序和用户一个简单、统一的接口,并且为多任务程序的同时进行提供协调和支持。
操作系统可以分为单任务操作系统和多任务操作系统;单用户操作系统和多用户操作系统;批处理操作系统和交互式操作系统;实时操作系统和非实时操作系统等多种分类方式。
二、操作系统的基本功能操作系统的基本功能包括进程管理、内存管理、文件管理、输入输出管理和安全管理。
进程管理负责创建、终止、调度和同步进程;内存管理负责内存分配、虚拟内存、内存保护和内存回收;文件管理负责文件的创建、读写、删除和保护;输入输出管理负责设备的驱动和数据传输;安全管理负责用户的身份验证、数据保护和系统完整性。
三、操作系统的设计和实现操作系统的设计和实现涉及到多个方面,包括操作系统结构、存储管理、中断处理、设备驱动、系统调用、进程同步和通信等。
操作系统的结构包括单体式结构、分层结构、微核心结构和客户机-服务器结构等多种结构;存储管理涉及物理内存、虚拟内存、页面置换、内存保护和内存映射等;中断处理负责处理硬件中断和软件中断;设备驱动负责设备的控制和管理;系统调用提供给应用程序的接口;进程同步和通信涉及进程间的互斥、同步和通信等。
四、操作系统的性能分析和优化操作系统的性能分析和优化是操作系统领域中的重要课题。
??分析工具? ??? ?? ?? ????? ?? (gcc, gprof, perf)??. ??? ???? ???? ???监视和性能测试两种主要方法。
系统监视可以通过查看操作系统的运行状态、进程状态和资源状态等来分析系统的性能瓶颈,而性能测试可以通过测试程序的运行时间、内存使用情况和CPU占用率等来评估系统的性能。
操作系统原理
操作系统原理一、引言操作系统是一种软件,它是计算机系统中的核心组成部分,负责管理和控制计算机硬件与软件资源的分配和使用。
操作系统起到了连接硬件与应用软件之间的桥梁作用,为用户提供了简单且友好的界面,使得计算机能够高效地运行。
本文将介绍操作系统的基本原理,包括进程管理、内存管理、文件系统和输入输出管理等方面的内容。
二、进程管理进程是计算机中正在运行的程序的实例,它是操作系统管理的基本单位。
进程管理涉及到进程的创建、调度、执行和终止等操作。
操作系统通过进程管理的有效实施,确保系统的稳定性和效率。
1. 进程的创建进程的创建是指在操作系统中新建一个进程的过程。
通常情况下,进程的创建是由操作系统在用户请求创建新进程时自动完成的。
具体来说,操作系统会为新进程分配一块内存空间,并加载该进程所需的代码和数据。
同时,操作系统还为新进程分配进程控制块(Process Control Block,PCB)来记录和管理进程的相关信息。
2. 进程的调度进程的调度是指操作系统按照一定的策略和算法,从就绪队列中选择一个进程分配给处理器执行的过程。
调度算法的选择对于系统的性能和响应时间有很大的影响。
常见的调度算法包括先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)和时间片轮转等。
3. 进程的执行进程的执行是指操作系统将处理器分配给进程,使其开始运行的过程。
在执行过程中,操作系统负责管理进程的运行状态、处理中断和异常,并为进程提供必要的资源。
操作系统还通过监控和控制进程的执行,确保系统资源的合理分配和使用。
4. 进程的终止进程的终止是指当一个进程完成了其任务或因错误而需要终止时,操作系统将其从系统中移除的过程。
操作系统会释放进程所占用的资源,并更新相应的数据结构和状态信息。
三、内存管理内存管理是操作系统的重要功能之一,它负责管理计算机系统中的物理内存资源。
内存管理的主要任务是为进程分配内存空间,并跟踪和维护内存的使用情况。
合理地管理内存资源可以提高系统的运行效率和可靠性。
操作系统原理.共62页文档
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操作系统原理.
56、极端的法规,就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要,人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益, 而是为 了公共 的利益 ;一部 分靠有 害的强 制,一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ,那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
操作系统原理
操作系统原理操作系统是计算机系统中的核心软件,负责管理计算机的硬件和软件资源,并为用户提供合适的工作环境。
操作系统的设计与实现是计算机科学的重要课题之一。
本文将介绍操作系统的原理,包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等方面的内容。
一、进程管理进程是计算机程序的执行实例,是操作系统中的基本概念之一。
进程管理主要包括进程的创建、调度、同步和通信等。
进程的创建是指操作系统为进程分配资源,并将其加入到进程队列中的过程。
进程调度是指操作系统根据一定的调度算法,决定哪个进程可以获得CPU的使用权。
进程同步是指操作系统提供机制,确保进程之间按照一定的顺序执行,避免出现竞态条件和其他并发问题。
进程通信是指操作系统提供的方式,用于进程之间的数据传输和共享。
二、内存管理内存管理是操作系统中的重要功能,主要负责对计算机的内存资源进行分配和管理。
内存管理包括内存的分配、地址转换、垃圾回收和虚拟内存等。
内存的分配是指操作系统为进程分配内存空间的过程,可以采用静态分配或动态分配的方式。
地址转换是指将进程的逻辑地址转换为物理地址的过程,可以通过分页、分段或段页式等方式实现。
垃圾回收是指操作系统自动回收无用内存空间的过程,避免内存的浪费。
虚拟内存是一种将虚拟地址空间转换为物理地址空间的技术,使得进程可以访问比实际内存空间更大的地址空间。
三、文件管理文件管理是操作系统中的重要功能之一,主要负责对文件的创建、读取、写入和删除等操作。
文件管理包括文件的组织结构、文件的物理存储和文件系统的实现等方面。
文件的组织结构可以采用顺序结构、索引结构或树形结构等方式实现。
文件的物理存储是指将文件的数据存储到磁盘上,并管理磁盘空间的分配和回收。
文件系统是一种用于管理文件的软件,提供了文件管理的接口和文件访问的权限控制等功能。
四、设备管理设备管理是操作系统中的另一个重要功能,主要负责对计算机的硬件设备进行管理和控制。
设备管理包括设备驱动程序的开发、设备分配和设备调度等方面。
操作系统原理
进程调度算法
先来先服务(FCFS)
按照进程到达的先后顺序进行调度,先到达 的进程先执行。
短作业优先(SJF)
根据进程的服务时间进行调度,服务时间短 的进程优先执行。
优先级调度
为每个进程分配一个优先级,优先级高的进 程优先执行。
时间片轮转(RR)
将CPU时间划分为固定大小的时间片,每个 进程分配一个时间片,轮流执行。
操作系统原理
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目录
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 用户界面与交互性支持
01
操作系统概述
定义与功能
• 定义:操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合 理组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。
定义与功能
功能 提供用户与计算机硬件系统之间的接口 管理计算机资源
在操作系统启动时,设备驱动程序会 被加载到内存中,并通过特定的机制 与设备进行通信。当应用程序需要使 用设备时,它会通过系统调用请求相 应的设备服务,操作系统则会根据设 备驱动程序提供的接口来调用相应的 服务例程,从而实现对设备的操作。
设备分配与回收策略
设备分配策略
操作系统在分配设备时需要考虑设备的类型、使用方 式以及当前的系统状态等因素。常见的设备分配策略 包括独占分配、共享分配和虚拟分配等。其中,独占 分配是指一个设备在一段时间内只能被一个进程使用 ;共享分配则允许多个进程同时使用一个设备;虚拟 分配则是通过虚拟技术将一个物理设备映射为多个逻 辑设备,使得每个进程都可以拥有自己的逻辑设备。
请求分页
将程序划分为固定大小的页面,按需加载到物理内存中。
页面置换算法
当物理内存空间不足时,选择合适的页面进行置换,如最 近最少使用(LRU)算法。
操作系统原理简述
操作系统原理简述操作系统是计算机系统中最基本、最重要的一部分。
它负责管理和控制计算机的硬件和软件资源,为用户提供方便、高效的计算环境。
本文将对操作系统原理进行简要概述。
一、操作系统的作用操作系统有三个基本功能:处理器管理、内存管理和设备管理。
1. 处理器管理:操作系统负责对计算机的处理器资源进行分配和调度,使不同的程序可以并行执行,并合理利用处理器资源,提高计算机系统的整体性能。
2. 内存管理:操作系统负责对计算机的内存资源进行分配和管理,控制程序和数据的加载、运行和卸载,确保系统的稳定性和高效性。
3. 设备管理:操作系统负责对计算机的各种硬件设备进行管理和控制,包括输入输出设备、磁盘和网络等,使它们能够按照用户程序的要求正常工作。
二、操作系统的基本原理1. 并发性:操作系统需要支持多个程序同时执行,实现并发操作。
为了保证程序的正确执行和数据的一致性,操作系统采用各种机制,如进程、线程、信号量等来进行进程间的通信和同步。
2. 共享性:多个程序需要共享计算机系统的资源,如内存、磁盘和打印机等。
操作系统通过实现资源的合理分配和调度,使不同的程序能够共享资源,并避免发生冲突和竞争。
3. 虚拟性:操作系统为每个程序提供一个虚拟的计算机环境,使程序可以独立运行,互不干扰。
通过虚拟机制,操作系统将物理资源抽象为逻辑资源,提供给程序使用,从而提高计算机系统的利用率。
4. 异步性:操作系统需要处理各种不确定的事件和中断,如用户的输入、外部设备的请求等。
操作系统采用中断机制和事件驱动的方式,实现程序的异步执行和响应,保证系统的稳定和可靠。
三、操作系统的主要类型操作系统可以分为多种类型,常见的有批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等。
1. 批处理操作系统:批处理操作系统主要用于处理大量的批量任务,如多媒体处理、数据分析等。
它具有高度的自动化和批量处理能力,但对响应时间要求不高。
2. 分时操作系统:分时操作系统主要用于支持多个用户同时访问计算机系统,提供快速响应和良好的交互性。
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操作系统原理-学习指南一、名词解释脱机处理 DMA FCFS Buffer Pool 死锁作业周转时间信号量系统调用 PCB 时间片位示图线程脱机处理:外设不与CPU直接连接,不受CPU控制儿处理。
DMA:直接内存存取控制器。
FCFS:先来先服务。
Buffer Pool:缓冲池。
死锁: 指多个进程因竞争资源二造成的一种僵局,若无外力的作用,这些进程将永远不能再向前推进。
作业周转时间:作业从开始,到作业完成并退出系统所经历的时间。
信号量:信号量是表示资源的实体,是一个与队列有关的整型变量,其值仅能由P,V 操作来改变。
系统调用: 由操作系统实现的所有系统调用所构成的集合即程序接口或应用编程接口(Application Programming Interface,API)。
是应用程序同系统之间的接口。
PCB:进程控制块。
时间片:CPU分配给各个程序的时间,每个进程被分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间,使各个程序从表面上看是同时进行的。
位示图:它是利用一个向量来描述自由块使用情况的一张表。
表中的每个元素表示一个盘块的使用情况,0表示该块为空闲块,1表示已分配。
线程: 是"进程"中某个单一顺序的控制流。
也被称为轻量进程(lightweight processes)。
二、填空题1.产生死锁的原因主要是竞争资源和进程间推进次序非法。
2.一台计算机有10台磁带机被m个进程竞争,每个进程最多需要三台磁带机,那么m为 4 时,系统没有死锁的危险。
3.实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为输入井和输出井的专门区域,以存放作业信息和作业执行结果。
4.虚拟存储器具有的主要特征为多次性、对换性和虚拟性。
5.按用途可以把文件分为系统文件、用户文件和库文件三类。
6.为文件分配外存空间时,常用的分配方法有连续分配、链接分配和索引分配三类。
7.如果以下四个条件同时具备,就会发生死锁:互斥、可剥夺、非抢占、循环等待。
8.常用的文件访问方式有两种: 顺序访问和直接访问。
9.进程是一个正在执行的程序,为了完成任务,进程需要某些资源,如处理机、内存、文件和外设等。
10.CPU调度的任务是从进程就绪队列中选择一个进程,把CPU分配给它。
FCFS是一种最简单的算法,短作业优先调度算法提供了最短的平均等待时间。
轮转法调度算法更适合分时系统,多队列反馈调度算法允许对不同类型的进程采用不同的调度算法。
11.采用交换技术获得好处是以牺牲时间和空间为代价的。
12.实现虚拟存储器的理论基础是局部性原理。
13.在操作系统中引入线程的主要目的是提高系统效率,提高系统资源利用率,减少进程并发执行时所付出的时空开销,使 OS 具有更好的并发性。
14.在分区分配算法中, 首次适应算法倾向于优先利用内存中低地址部分的空闲分区。
15.在进程中,访问临界资源的代码成为临界区。
16.每个索引文件都必须有一张索引结点表,其中的地址登记项用来指出文件在外存上的位置信息。
17.在一请求分页系统中,假如一个作业的页面走向为:4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5,当分配给该作业的物理块数为4时(开始时没有装入页面),采用LRU页面淘汰算法将产生 8次缺页中断。
18.信号量被广泛用于三个目的是同步、互斥和描述前趋关系。
19.程序并发执行时的特征是间断性、失去了封闭性、不可再现性和独立性。
三、判断题1.隐式链接结构可以提高文件存储空间的利用率,但不适合文件的随机存取。
T2.设备的独立性是指每类设备有自己的设备驱动程序。
F3.虚拟设备是指允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备。
T4.在内存中就绪等待接受调度的进程组成了等待队列。
F5.磁盘文件的访问时间与磁头的位置无关。
F6.系统调用的执行不能被中断。
F7.系统处于不安全状态必然导致死锁。
F8.文件系统中分配存储空间的基本单位不是记录。
T9.具有多道功能的操作系统一定是多用户操作系统。
F10.虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存储器,它并不是实际的内存,其大小可比内存空间大得多。
T11.批处理系统的(主要优点)是系统的吞吐量大、资源利用率高、系统的开销较小。
T12.文件的逻辑结构是将文件分为记录式文件和索引文件。
F13.位示图可用于文件目录的查找。
F14.操作系统为用户提供的程序级接口也称为系统调用。
T15.在进程基本调度状态转换时,不会出现的情况是从就绪到运行。
F16.进程调度方法有剥夺方式和非剥夺方式。
T17.输入输出设备分配调度通常采用先请求先服务与时间片轮转法两种算法。
F18.批处理系统的主要缺点是设备利用率高。
F19.顺序文件适合建立在顺序存储设备上,而不适合建立在磁盘上。
F20.SPOOLing系统实现设备管理的虚拟技术,即:将独占设备改造为共享设备。
它由专门负责I/O的常驻内存进程以及输入、输出井组成。
T21.系统调用是操作系统与外界程序之间的接口,它属于核心程序。
在层次结构设计中,它最靠近硬件。
F22.为了提高计算机和外部设备的利用率,把多个程序同时放入内存,使CPU与外设能并行工作,这种方法称为多道程序设计。
T23.一个单CPU的操作系统共有n个进程,系统中就绪进程的个数始终是 n-1个(不考虑进程状态过渡时的情况,也不考虑空转进程)。
F24.操作系统的不确定性是说在 OS 控制下多个进程的执行顺序和每个进程的周转时间是不确定的。
T25.在 Unix 文件系统中,文件名和它的i节点号是一一对应的。
T26.缓冲区的设置与管理使CPU 与 I/O 设备之间速度不匹配的情况得到改善,但并不减少中断 CPU 的次数。
F27.如果信号量的值是-4,则说明有4个进程在该信号量的等待队列中等待。
T28.CPU 调度算法不能影响进程使用 CPU 和 I/O 设备的时间,它只能影响进程的等待时间。
T四、选择题1.文件系统中用( D )管理文件。
A、堆栈结构B、指针C、页表D、目录2.为了允许不同用户的文件具有相同的文件名,通常在文件系统中采用( B )。
A、重名翻译B、多级目录C、约定D、文件名3.在多进程的并发系统中,肯定不会因竞争( C )而产生死锁。
A、打印机B、磁带机C、CPUD、磁盘4.一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是( C )。
A、先来先服务B、轮转C、最高响应比优先D、均衡调度5.两个进程合作完成一个任务。
在并发执行中,一个进程要等待其合作伙伴发来消息,或者建立某个条件后再向前执行,这种制约性合作关系被称为进程的( B )。
A、互斥B、同步C、调度D、伙伴6.当每类资源只有一个个体时,下列说法中不正确的是( C )。
A、有环必死锁B、死锁必有环C、有环不一定死锁D、被锁者一定全在环中7.数据文件存放在到存储介质上时,采用的逻辑组织形式是与( A )有关的。
A、文件逻辑结构B、存储介质特性C、主存储器管理方式D、分配外设方式8.在单处理器的多进程系统中,进程什么时候占用处理器和能占用多长时间,取决于( B )。
A、进程相应的程序段的长度B、进程自身和进程调度策略C、进程总共需要运行时间多少D、进程完成什么功能9.用户程序中的输入、输出操作实际上是由( B )完成。
A、程序设计语言B、操作系统C、编译系统D、标准库程序10.进程调度的对象和任务分别是( C )。
A、作业,从就绪队列中按一定的调度策略选择一个进程占用CPUB、进程,从后备作业队列中按调度策略选择一个作业占用CPUC、进程,从就绪队列中按一定的调度策略选择一个进程占用CPUD、作业,从后备作业队列中调度策略选择一个作业占用CPU11.支持程序浮动的地址转换机制是( A )A、动态重定位B、段式地址转换C、页式地址转换D、静态重定位12.在可变分区存储管理中,最优适应分配算法要求对空闲区表项按( C )进行排列。
A、地址从大到小B、地址从小到大C、尺寸从小到大D、尺寸从大到小13.设计批处理多道系统时,首先要考虑的是( B )。
A、灵活性和可适应性B、系统效率和吞吐量C、交互性和响应时间D、实时性和可靠性14.当进程因时间片用完而让出处理机时,该进程应转变为( B )状态。
A、等待B、就绪C、运行D、完成15.操作系统是一组( C )。
A. 文件管理程序B.中断处理程序C.资源管理程序D.设备管理程序16.为了描述进程的动态变化过程,采用了一个与进程相联系的( C )数据结构,根据它而感知进程的存在。
A.进程状态字B. 进程优先数C.进程控制块D. 进程起始地址17.一个进程被唤醒意味着( B )。
A. 该进程重新占有了CPUB.进程状态变为就绪C. 它的优先权变为最大D.其PCB移至就绪队列的队首18.进程间的同步与互斥,分别表示了各进程间的( B )。
A. 调度关系与同步算法B.协调与竞争C.不同状态D. 动态性与独立性19.系统出现死锁的原因是( B )。
A. 计算机系统发生了重大故障B. 有多个封锁的进程同时存在C. 若干进程因竞争资源而无休止地等待着,不释放已占有的资源D. 资源数大大少于进程数,或进程同时申请的资源数大大超过资源总数20.进程P1使用资源情况:申请资源S1,申请资源S2,释放资源S1;进程P2使用资源情况:申请资源S2,申请资源S1,释放资源S2,系统并发执行进程P1,P2,系统将(B )。
A. 必定产生死锁B.可能产生死锁C.不会产生死锁D.以上说法都不对21.关于操作系统的叙述 D 是不正确的。
(A)管理资源的程序(B)管理用户程序执行的程序(C)能使系统资源提高效率的程序(D)能方便用户编程的程序22.设计多道批处理系统时,首先要考虑的是 C 。
(A)灵活性和可适应性(B)交互性和响应时间(C)系统效率和吞吐量(D)实时性和可靠性23.当进程调度采用最高优先级调度算法时,从保证系统效率的角度来看,应提高 B 进程的优先级。
(A)以计算为主的(B)在就绪队列中等待时间长的(C)以I/O为主的(D)连续占用处理器时间长的24.进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是 A 。
(A)时间片用完(B)被选中占有CPU(C)等待某一事件(D)等待的事件已经发生25.作业进入内存后,则所属该作业的进程初始时处于 A 状态。
(A)就绪(B)运行(C)挂起(D)阻塞26.进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构,一个进程 A 。
(A)只能有惟一的进程控制块(B)可以有多个进程控制块(C)可以和其他进程共用一个进程控制块(D)可以没有进程控制块27.实时系统中的进程调度,通常采用 B 算法。
(A)高响应比优先(B)抢占式的优先数高者优先(C)时间片轮转(D)短作业优先28.计算机系统中同时存在五个进程,处于阻塞状态的进程最多可有 C 个。