处理机管理的主要功能23页PPT
合集下载
2024版王道操作系统网课PPT整理(九)
段页式管理方式
段页式管理的基本概念
将进程先分段，每段再分页，即 先将用户程序分成若干个段，再 把每个段分成若干个页，并为每 一个段赋予一个段名。
段页式管理的地址结构
由段号、段内页号及页内位移三 部分所组成。
段页式管理的优缺点
结合了分段和分页的优点，既便 于实现、分段可共享、易于保护， 又能满足用户的要求；但增加了 系统开销，如地址变换复杂等。
04
文件管理
Chapter
文件和文件系统
文件的定义
文件是具有符号名的、在逻辑上具有 完整意义的一组相关信息项的有序序 列。
文件系统的定义
操作系统中负责存取和管理文件的信 息的机构，称为文件管理系统，简称 文件系统。
文件系统的功能
从系统角度来看，文件系统是对文件 存储器的存储空间进行组织、分配和 回收，负责文件的存储、检索、共享 和保护；从用户角度来看，文件系统 主要是实现“按名取存”，文件系统 的用户只要知道所需文件的文件名， 就可存取文件中的信息，而无需知道 这些文件究竟存放在什么地方。
02
对称加密和非对称 加密的原理和优缺 点比较。
03
数字签名和数字证 书的原理和应用。
04
加密技术在操作系 统中的应用：文件 加密、磁盘加密、 网络通信加密等。
操作系统安全漏洞与防范
操作系统安全漏洞的类型
缓冲区溢出、整数溢出、格式化字符串漏洞等。
操作系统安全加固的方法
关闭不必要的服务和端口、限制用户权限、定期 更新补丁等。
只能用于单用户、单 任务的操作系统中。
02
固定分区分配
将内存划分为若干个 固定大小的区域，每 个分区只装入一道作 业。
03
动态分区分配
计算机设备管理PPT教案
第8页/共112页
设备
1、I/O设备的类型 按使用特性分 存储设备：用以存储信息的主要设备 输入输出设备：输入设备,输出设备,交互
式设备
2021/8/2
第9页/共112页
I/O设备的分类
按传输速率分 低速设备：每秒几个到数百字节。如键盘、
鼠标 中速设备：每秒数千到数万字节。如打印
机 高速设备：每秒数百K到数兆。如磁盘、磁
2021/8/2
I/O 系 统 结构
在大型 计算机 系统中 较为典 型 的 I/O 系统结 构是主 机、通 道、控 制器和 外部设 备。
2021/8/2
通道
第30页/共112页
“瓶颈”问题
存储器
通道1
控制器1 控制器2
通道2
图 5-4 单通路I/O系统
控制器3 控制器4
第31页/共112页
2021/8/2
…
A1A2A3…子通道A 控制器A
设备
B1B2B3…子通道B 控制器B
C1C2C3…子通道C 控制器C
N1N2N3…子通道N
控制器D 控制器N
第27页/共112页
数组选择通道： 字节多路通道不适于连接高速设备，这推动了按数组方
式进行数据传送的数组选择通道的形成。这种通道虽然可 以连接多台高速设备，但由于它只含有一个分配型子通道， 在一段时间内只能执行一道通道程序， 控制一台设备进行 数据传送， 致使当某台设备占用了该通道后，便一直由它 独占， 即使是它无数据传送，通道被闲置， 也不允许其它 设备使用该通道， 直至该设备传送完毕释放该通道。它的 优点是传输速度高，缺点是一次只能控制一台设备进行I/O 操作，利用率低。它主要用来控制高速外设。如磁盘
处理机管理
New
A
Suspend
Ready Suspend
Activate
Admit
i dm
t
Suspend
Ready
Dispatch Timeout
Running
Release
Exit
Event Occurs
Event Occurs
t en t Ev ai W
Blocked Suspend
Activate
1. 时间片轮转算法
• 将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成 一个队列。 • 每次调度时将CPU分派给队首进程，让其执行 一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。 • 在一个时间片结束时，发生时钟中断。 • 调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到 就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前 的队首进程。 • 进程可以未使用完一个时间片，就出让CPU （如阻塞）。
3. SJF的变型
• "最短剩余时间优先"SRT(Shortest Remaining Time)
– 允许比当前进程剩余时间更短的进程来抢占
• "最高响应比优先"HRRN(Highest Response Ratio Next)
– 响应比R = (等待时间 + 要求执行时间) / 要求 执行时间 – 是FCFS和SJF的折衷
返回
4.2.1 先来先服务 (FCFS, First Come First Service)
这是最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。
1. FCFS算法
• 按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序， 分派CPU； • 当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞， 才出让CPU（非抢占方式）。 • 在作业或进程唤醒后（如I/O完成），并不立即 恢复执行，通常等到当前作业或进程出让CPU。 最简单的算法。
OS的主要功能
用户
程序员
应用程序及实用程序 系统调用，命令，图标，窗口
操作系统 计算机硬件
系统设计者
图1－1 OS作为接口的从层状示意图
操作系统的作用(2) ❖ 作为计算机系统资源的管理者
٭处理机管理：分配和控制处理机 ٭存储器管理：分配及回收内存 ٭I/O(Input/Output)设备管理：I/O分配与操作
❖ 特征
٭自动性、顺序性、单道性
图1－3
开始
还有下一
是
把下一个作业 的源程序转换
个作业？
为目标程序
否 行目标程序
装配目标程序
1.2.3 多道批处理系统
❖ 基本概念
٭多道：系统中同时驻留多个作业 ٭多道引入的优点：
▪ 提高CPU利用率（图1.4） ▪ 提高内存和I/O设备利用率 ▪ 提高了系统吞吐量
I/O请求 I/O请求
图1I/－O完4成
A完成 I/O完成
I/O请求
I/O完成
C再运行
I/O请求
调度程序
表示获得CPU
(b)四道程序运行情况
多道批处理系统 (2)
❖ 需解决的问题
▪ 处理机管理问题 ▪ 内存管理问题 ▪ I/O管理问题 ▪ 文件管理问题 ▪ 作业管理问题
1.2.4分时系统 ❖ 分时系统的产生
1.2.5实时系统
❖ 引入：要求及时处理的场合 ٭概念：
▪ 系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间 内完成对该事件的处理。
٭类型
▪ 实时控制 ▪ 实时信息处理
实时系统(2) ❖ 实时任务类型
٭按任务执行是否呈现周期性来划分 ▪ 周期性的（联系周期）； ▪ 非周期性的（联系开始或完成截止 时间）
机务管理的基本内容PPT教案
• 定义2：船旗国政府的船舶技术监督机构或其授权的组织依据《国际防止 船舶造成污染公约》的有关规定，对从事国际航行的船舶依法进行强制 性监督检验后所颁发的证明船舶结构、设备、系统、舾装、布置、材料
Your site here
及 其 状 况 等 符 合 公 约 要 求 的 合第格13证页书/共。41页
SMIS优势：基本吸收了AMOS5.1版机务管理功能的精华，融合了中远因素， 可以较好地满足中远旗下公司的常规管理需要。各远洋公司曾实施过 AMOS，具备较为丰富的船舶管理系统实施经验，当转到SMIS系统时比较 容易获得成功。
主要缺点：SMIS的研发理念和方法还基本是早期AMOS的基础，较多上远 管理模式，不同公司应用功能较多的重新开发，在管理上只能达到现有管 理模式的计算机化，难于达到更高层次的提升效果。存在知识产权、稳定 性、可持续性等方面的风险。
• 国际防止油污证书（International Oil Pollution Prevention CertificateIOPP）
• 定义1：船旗国政府法定检验机构或其授权的船级社，根据“国际防止船 舶造成污染公约”附则Ⅰ“防止油污规则”的规定，对从事国际航行的船 舶进行检验后所颁发的证明船舶结构、设备、系统、舾装、布置、材料 及其状况等各个方面均符合该规则要求的合格证书。
第17页/共41页
机务管理的基本内容
概念
通过督促实施船舶维修管理、船舶备件和物料管 理、油品管理、安全管理、机务费用管理、证书 管理、技术人员管理、技术文件管理、体系标准 管理等方法，从而实现船舶航行安全，防止和杜 绝海上污染事故的发生，降低和控制生产运营成 本，保证船舶生产效率，提高船舶适航能力，达 到追求船舶运营效益这一根本目标。
• 国际吨位证书(International Tonnage Certificate ) • 定义1：船旗国政府法定检验机构或其授权的船级社，根据“国际船舶吨位丈量公约”对从事国
Your site here
及 其 状 况 等 符 合 公 约 要 求 的 合第格13证页书/共。41页
SMIS优势：基本吸收了AMOS5.1版机务管理功能的精华，融合了中远因素， 可以较好地满足中远旗下公司的常规管理需要。各远洋公司曾实施过 AMOS，具备较为丰富的船舶管理系统实施经验，当转到SMIS系统时比较 容易获得成功。
主要缺点：SMIS的研发理念和方法还基本是早期AMOS的基础，较多上远 管理模式，不同公司应用功能较多的重新开发，在管理上只能达到现有管 理模式的计算机化，难于达到更高层次的提升效果。存在知识产权、稳定 性、可持续性等方面的风险。
• 国际防止油污证书（International Oil Pollution Prevention CertificateIOPP）
• 定义1：船旗国政府法定检验机构或其授权的船级社，根据“国际防止船 舶造成污染公约”附则Ⅰ“防止油污规则”的规定，对从事国际航行的船 舶进行检验后所颁发的证明船舶结构、设备、系统、舾装、布置、材料 及其状况等各个方面均符合该规则要求的合格证书。
第17页/共41页
机务管理的基本内容
概念
通过督促实施船舶维修管理、船舶备件和物料管 理、油品管理、安全管理、机务费用管理、证书 管理、技术人员管理、技术文件管理、体系标准 管理等方法，从而实现船舶航行安全，防止和杜 绝海上污染事故的发生，降低和控制生产运营成 本，保证船舶生产效率，提高船舶适航能力，达 到追求船舶运营效益这一根本目标。
• 国际吨位证书(International Tonnage Certificate ) • 定义1：船旗国政府法定检验机构或其授权的船级社，根据“国际船舶吨位丈量公约”对从事国
处理机管理
➢处理器状态
• 中央处理器怎么知道当前是操作系统还 是一般用户程序在运行呢?
• 处理器状态标志和设置处理器成不同状 态: 管理状态（特权状态、系统模式、 特态或管态）和用户状态（目标状态、 用户模式、常态或目态)
➢程序状态字寄存器
• 通常操作系统都引入程序状态字PSW（Program Status Word）来区别不同的处理器工作状态
平均作业周转时间 T = (Σti) / n
作业带权周转时间和平均作业带权周转时间
• 如果作业i的周转时间为ti，所需运行 时间为tk，则称wi=ti /tk为该作业的带 权周转时间。
• ti是等待时间与运行时间之和，故带权 周转时间总大于1。
平均作业带权周转时间W = (Σwi) / n
2.4 批处理作业的管理与调度
低级调度基本功能: (1)记住进程的状态。 (2)决定某个进程什么时候获得处理器， 以及占用多长时间。 (3)把处理器分配给进程。 (4)收回处理器。 低级调度基本方式：非抢占式、抢占式、 折衷方式
➢ 低级调度算法
1﹑先来先服务算法 2﹑时间片轮转调度算法
可防止那些很少使用外围设备的进程过长的占用处理器 而使得要使用外围设备的那些进程没有机会去启动外围设备。
先进入系统的作业优先被挑选。 算法容易实现，效率不高，只顾及作业等候
时间，没考虑作业要求服务时间的长短。不利于 短作业而优待了长作业 。
2 ﹑最短作业优先算法（SJF）
SJF算法以进入系统的作业所要求的CPU时间为标准， 总选取估计计算时间最短的作业投入运行。
算法易于实现，效率不高，主要弱点是忽视了作业 等待时间，会出现饥饿现象。SJF的平均作业周转 时间比FCFS要小，故它的调度性能比FCFS好。
《计算机操作系统》ppt课件完整版
线程的实现方式
1 2
用户级线程 在用户空间中实现的线程，内核对其无感知，线 程管理和调度由用户程序自己完成。
内核级线程 在内核空间中实现的线程，内核负责线程的创建、 撤销和调度等操作，线程管理开销较大。
3
混合实现方式 结合用户级线程和内核级线程的特点，将部分线 程管理功能交给用户程序完成，以提高效率。
进程的状态与转换
进程的基本状态包括就绪、执行和阻塞三种。
进程状态转换的典型情况包括：运行到就绪、就绪到运行、运行到阻塞、阻塞到就 绪等。
进程状态转换由操作系统内核中的进程调度程序完成。
进程控制与管理
进程控制包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
进程管理包括进程同步、进程通信、进程调度和进程死锁 等问题。
优点
提高了系统的并发性和响应速度，充分利用了多核处理器 的优势。
缺点
线程间的同步和通信可能增加编程的复杂度和出错概率。
对象管理技术
对象管理概念
对象管理是指操作系统 采用面向对象的思想来 管理系统的资源，如文 件、设备、进程等。
优点
提高了系统的模块化程 度，便于扩展和维护； 增强了系统的安全性， 通过封装和访问控制保 护对象。
THANKS
感谢观看
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统概念
嵌入式操作系统是用于嵌入式系统的专用操作系统， 负责管理和控制嵌入式设备的硬件和软件资源。
优点
嵌入式操作系统具有实时性、可靠性和可定制性等特 点，适用于各种嵌入式应用场景。
缺点
嵌入式操作系统的资源受限，如处理器速度、内存大 小和存储容量等，需要针对特定应用进行优化。
享内存等。
调度与分配
按照一定策略对进程进 行调度，分配处理机资
处理机管理的主要功能
计算机软件
连接编译程序
诊断排错程序
应用软件 ：火车售票系统、超市管理系统
硬件和软件的关系
裸机：没有配置任何软件的计算机
软件是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩充和完善
＋ 有定点运算
功能的计算机
浮点运算软件
可以进行浮点运算
虚拟机：一个裸机在每加上一层软件后，就变成了一
个功能更强的机器，我们把这种“功能更强 的
❖外部设备
是获取和输出数据程序的基本单位，包括数字设备 和模拟设备。
❖总线
总线是连接计算机各部件的通信线路 单总线：处理机、外设、存储器都连接在一起 多总线：CPU与内存分开连接分开连接外设与外存也 分开连接
❖P16页 指令的执行与中断 ❖算法的描述
➢本书中的描述算法的一些关键词介绍如下：
Begin End
❖ 进程同步。进程是以异步方式进行的，运行的速度不定。进程同 步的主要任务是对诸进程的运行进行协调。
➢ 进程互斥方式 ➢ 进程同步方式
❖ 进程通信：多道程序环境下，可由系统为应用程序建立多个进程。 这些进程相互合作共同完成同一任务，在这些相互合作的进程之 间需要交换信息。例如：三个相互合作的进程：输入进程、计算 进程、打印进程。
❖ 调度：从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一进程，把处 理机分配给它。
存储管理
主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境，提高 存储器的利用率
❖ 内存分配：为每道程序分配内存空间，减少不可用的内存 空间。
❖ 内存保护：确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行， 互不干扰。（设置两个界限寄存器。存放正在之行程序的 上界和下界。）
用户随便是用，有可能使系统系统陷入混乱 ➢ 非特权指令：用户只能使用非特权指令
处理机管理
▪ 通过操作系统的原语（primitive）来实现。 原语：用以完成特定功能的不可分割的一段程序，
原语的执行过程是不可中断的。
创建原语 撤销原语 阻塞原语 唤醒原语
一、创建原语：
实质是创建进程控制块
1
申请空闲 PCB
2
向 PCB 填入信息
3
设置进程为就绪状态
4
进程创建步骤
进程进入就绪队列
二、撤销原语
顺序执行
x =3
x =1
顺
y=x+2
y=x+5
序
执
printf(y)
printf(y) 行
t1
t2
t3
t4
t5
t6
结果： y = 5
y=6
并发执行（一）
并
发
x =3
执
x =1
y=x+2
行
y=x+5
printf(y) printf(y)
t1
t2
t3
t4
t5
t6
结果： y = 3
y=3
并发执行（二）
优先级算法
静态优先级算法 动态优先级算法
A. 静态优先级算法
进程的优先级在进程创建时确定，不再更改。
算法简单 系统开销相对动态优先级小 低优先级进程可能得不到调度
B. 动态优先级算法
在创建进程时确定一个基本优先级，在进 程执行过程中按照一定原则动态改变。
* 就绪等待进程优先级随等待时间增加而升高 * 执行进程的优先级随CPU占用时间增加而下降
前驱图
有向无环图 节点：表示一条语句，或一段程序 有向线段：表示语句之间的顺序关系 无环：当程序中出现循环时，一般将整个 循环作为一个节点
原语的执行过程是不可中断的。
创建原语 撤销原语 阻塞原语 唤醒原语
一、创建原语：
实质是创建进程控制块
1
申请空闲 PCB
2
向 PCB 填入信息
3
设置进程为就绪状态
4
进程创建步骤
进程进入就绪队列
二、撤销原语
顺序执行
x =3
x =1
顺
y=x+2
y=x+5
序
执
printf(y)
printf(y) 行
t1
t2
t3
t4
t5
t6
结果： y = 5
y=6
并发执行（一）
并
发
x =3
执
x =1
y=x+2
行
y=x+5
printf(y) printf(y)
t1
t2
t3
t4
t5
t6
结果： y = 3
y=3
并发执行（二）
优先级算法
静态优先级算法 动态优先级算法
A. 静态优先级算法
进程的优先级在进程创建时确定，不再更改。
算法简单 系统开销相对动态优先级小 低优先级进程可能得不到调度
B. 动态优先级算法
在创建进程时确定一个基本优先级，在进 程执行过程中按照一定原则动态改变。
* 就绪等待进程优先级随等待时间增加而升高 * 执行进程的优先级随CPU占用时间增加而下降
前驱图
有向无环图 节点：表示一条语句，或一段程序 有向线段：表示语句之间的顺序关系 无环：当程序中出现循环时，一般将整个 循环作为一个节点
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
处理机管理的主要功能
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
Байду номын сангаас
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
Байду номын сангаас