处理机管理的主要功能

微机操作系统
❖ 单用户单任务OS：只允许一个用户上机、且 只允许用户程序作为一个任务运行。最具代表 性的是CP/M和MS-DOS。
❖ 单用户多任务OS：只允许一个用户上机、但 允许将一个用户程序分为若干个任务，使它们 并 发 执 行 。 最 具 代 表 性 的 是 OS/2 和 MSWINDOWS。
❖ 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。）
❖ 多用户多任务OS：允许多个用户通过各自的 终端使用同一台主机，共享主机的各类资源， 同时用户程序又可进一步分成几个任务，使它 们并发执行。最具代表性的是UNIX OS。
1.4 操作系统功能
❖ 1.4.1 处理机管理 ❖ 1.4.2 存储管理 ❖ 1.4.3 设备管理 ❖ 1.4.4 文件管理 ❖ 1.4.5 用户接口
电路时代
❖ 手工操作阶段（第一代电子计算机）
计算速度慢（几千次每秒），没有操作系统甚至没有任何软件 用户200独2年占8月计30算日，机我，国完联想全集手团工退出操“作深腾”超级计算机，运算速度可达1.027 纸带（卡片万）亿次输，达入到机目前50计0名算超机级计算机打排印行输榜中出的结第果24位 取走纸带
❖ 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。
操作系统的层次模型
操作系统：
操作系统是计算机的第一个软件，管理和控 制计算机系统中的硬件及软件资源、合理地组 织计算机工作流程，以便有效利用这个资源为 用户提供一个功能强大、使用方便和可扩充的 工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口 作用。
1.2操作系统的形成和发展
计算机发展分为四个阶段： 1946～50年代末：第一代，电子管时代 50年代末～60年代中：第二代，晶体管时代 60年代中～70年代中：第三代：集成电路时代 70年代中期～至今：第四代：大规模、超大规模集成
❖ 地址映射：在多道环境下，地址空间中的逻辑地址和内存空 间中的物理地址是不可能一致的。地址映射实现它们之间的 转换。
❖ 内存扩充：借助于虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量。 若内存中已没有足够的空间来装入调入程序的时候，系统能 将内存中的一部分暂时不用的程序和数据调道磁盘上，腾出 更多的内存空间。
设备管理
❖ 主要任务：完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设 备，提高CPU和I/O设备的利用率。
❖ 缓冲管理：管理好各类型的缓冲区，以缓和CPU和I/O 设备速度不匹配的矛盾
❖ 设备分配：根据用户的I/O请求，为之分配其所需的设 备。
❖ 设备处理：基本任务是实现CPU和设备之间的通信。 ❖ 虚拟设备：把每次只允许一个进程使用的物理设备变
脱机批处理
操作系统的特征
❖ 并发：指两个或两个以上事件在同一时间间 隔内发生。（与“并行”的区别）
❖ 共享：指系统中硬件和软件资源可为多 个用 户同时使用（互斥共享、同时访问）
❖ 虚拟：指物理上的一个实体变成逻辑上的多 个对应物。
❖ 异步性：指内存中的多个进程均按照各自独 立的、不可预知的速度向前推进。
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
机器”称之为“虚拟机”
如果是多用户的操作系统，那么经过扩充后，一 个实际的处理器就可以扩充成多个虚拟机，使得每 一个用户都拥有一个处理机
应用程序
调试程序 调试程序 编译程序 汇编程序 操作系统 裸机
调试程序 解释程序
编译程序百度文库
操作系统
解释程序
系统软件 语言处理系统 汇编程序
常用的例行程序 库连接程序
等
计算机软件
序
连接编译程
程序
诊断排错
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
❖ 文件的读、写管理：进行读写文件时，系统根据用户给出的 文件名去减缩文件目录，从中获得文件在外存中的位置，然 后利用文件读写指针，对文件进行读写，一旦读写完成便修 改读写指针，为下一次读写做准备。
就在前一周，日本研制成功演算速度每秒85.1万亿次杜超级计算机，称为目前
1个程序 计算机（一千世界次上/最秒快）的计3算0分机。钟完成 手工卸下3分钟 计算机（一万次/秒） 3分钟完成 手工卸下3分钟
于是出现了“早期的批处理”系统 ❖ 早起批处理系统（第二代计算机）
把若干个作业合成一批，调入计算机执行，完成后再调入下一 批作业 早期的批处理： 联机批处理
处理机管理
❖ 主要任务：是对处理机进行分配，并对其运行进行有效控制和管 理。在多道程序环境下，处理机的分配和运行都是以进程为基本 单位。
❖ 进程控制：多道程序环境下，要使作业运行，必须先为它创建一 个或几个进程，并给它分配必要的资源。进程结束的时候要立即 撤消这个进程，以便收回该进程所占用的各类资源，进程控制的 主要任务就是为作业创建进程，撤销已结束的进程以及控制进程 在运行中的状态转换
换为多个对应的逻辑设备，提高了设备的利用率，使 每个用户感觉自己在独占该设备。
文件管理
❖ 主要任务：是对用户文件和系统文件进行管理，方便用户的 使用。
❖ 文件存储空间的管理：为每个文件分配必要的外存空间，提 高外存的利用率。（一般以盘块为基本分配单位，通常512字 节～4K字节）
❖ 目录管理：系统为每个文件建立一个目录项，目录项包含文 件名、文件属性、文件在磁盘上的物理位置。用户只需要提 供文件名，对文件进行存取。