哈工大操作系统视频对应课件
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哈工大嵌入式操作系统课件—4_vxworks嵌入式操作系统
Watchdog Timers Calls
wd***()函数
WDOG_ID wdCreate (void) 创建一个看门狗定时器
返回值：如果成功则返回该看门狗定时器的ID， 否则返回ERROR。
wd***()函数
STATUS wdStart ( WDOG_ID wdId, int delay, FUNCPTR pRoutine, int parameter)
STATUS msgQSend ( MSG_Q_ID msgQId, char * buffer, UINT nBytes, int timeout, int priority)
发送一个消息到消息队列 msgQId ：接收消息的队列ID buffer：待发送消息存放的缓存 nBytes：消息长度（字节） timeout：任务期望等待的tick数
将写全局和变量的代码作为临界区，使用互斥 机制进行保护。
Task Variables
任务间通信
共享数据结构 互斥机制 信号量 消息队列 管道 基于网络的任务间通信 信号
共享数据结构
Global variables Pointers Linear buffers Ring buffers Linked lists
抢占锁
Less restrictive form of mutual exclusion. 除ISR外，任务调度被禁止。 在调用taskLock()的函数离开临界区前，任何
其他任务都不能执行，除非该任务进入等待态。
信号量
VxWorks提供的最快速的任务间通信机制。 存在3类信号量：
- Binary - Mutual exclusion - Counting
A subroutine is reentrant if a single copy of the routine can be called from several task contexts simultaneously without conflict.
哈工大威海 操作系统课件 第7章文件管理
length 2 3 6 4 2
21 25 29
30
图 7-7 磁盘空间的连续分配
第七章 文件管理
2. 连续分配的主要优缺点 连续分配的主要优点如下： (1) 顺序访问容易。 (2) 顺序访问速度快。 连续分配的主要缺点如下： (1) 要求有连续的存储空间。 (2) 必须事先知道文件的长度。
第七章 文件管理
序排序。
第七章 文件管理
3. 顺序文件的优缺点(了解) 顺序文件的最佳应用场合，是在对诸记录进行批量 存取时， 即每次要读或写一大批记录。此时，对顺序
文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；此外，也
只有顺序文件才能存储在磁带上， 并能有效地工作。 在交互应用的场合，如果用户(程序)要求查找或修改 单个记录，为此系统便要去逐个地查找诸记录。 另一缺点是， 如果想增加或删除一个记录， 都比 较困难。
以记录构成
第七章 文件管理
2. 无结构文件
流式文件，字符 序列构成文件
源程序、 可执行文件、 库函数等， 所采用的 就是无结构的文件形式，即流式文件。 其长度以 字节为单位。
对流式文件的访问，是采用读写指针来指出 下一个要访问的字符。可以把流式文件看作是记 录式文件的一个特例。在UNIX系统中，所有的文 件都被看作是流式文件；即使是有结构文件，也 被视为流式文件；系统不对文件进行格式处理。
7.1.3 文件操作
(1) 创建文件。 (2) 删除文件。
(3) 读文件。
(4) 写文件。 (5) 截断文件。 (6) 设置文件的读/写位置。
第七章 文件管理
1. 文件的“打开”和“关闭”操作
所谓“打开”，是指系统将指名文件的属性(包
括该文件在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打
哈工大威海 操作系统课件 第3章进程同步
第二章 进 程 管 理
算法2：双标志、先检查 其中Pi
While(flag[j]); Flag[i]=TRUE; Critical section Flag[i]=FALSE; Remainder section
flag[i]= flag[j]=FALSE
请写出Pj
<> <b>
<a> <b>
While(flag[i]); Flag[j]=TRUE; Critical section Flag[j]=FALSE; Remainder section
执行过程相当于 生产一点拿一点, 而不是消费完整 的产品
最后counter 的值为4,并且结果不可预见.
解决问题的关键是,把counter作为临界资源来处 理,即令生产者和消费者进程互斥访问变量counter.
第二章 进 程 管 理
3. 临界区(critical section)
3.1、临界区的定义与进入 • 临界区：把在每个进程中访问临界资源的那段代 码称为临界区(critical section)。 • 进入区： 在临界区前面增加一段用于进行临界资源检 查的代码，称为进入区 。 • 退出区：将临界区正被访问的标志恢复为未被访问 的标志。 • 剩余区：其余部分。
表示目前 缓冲区产 品已放满
第二章 进 程 管 理
虽然上面的生产者程序和消费者程序，在分别看时 都是正确的，而且两者在顺序执行时其结果也会是正确
的，但若并发执行时，就会出现差错，问题就在于这两
个进程共享变量counter。
第二章 进 程 管 理
• 生产者对它做加1操作，消费者对它做减1操 作，这两个操作在用机器语言实现时， 常可 用下面的形式描述：
哈工大大学计算机基础课件4.操作系统
操作系统的作用(3/3)
作用3 操作系统是计算机系统的资源管理者。 • 在计算机系统中，能分配给用户使用的各种硬件和软件设 施的总称称为资源。 那么，操作系统是如何进行资源管理的？
• 对资源进行抽象研究 • 有序地管理计算机中的硬件、软件资源 • 跟踪资源的使用情况，监视资源的状态，满足用户对资源的需求， • 协调各程序对资源的使用冲突 • 研究使用资源的统一方法，为用户提供简单、有效的资源使用手段， • 最大限度地实现各类资源的共享，提高资源利用率
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分布式操作系统
输入 计算 输出
特点：在分布式 •处理器 系统中管理、控制和 •存储器 分配资源，将任务均 分给多个处理机共同 完成。 •处理器 •存储器 •处理器 •存储器 •处理器 •存储器
•处理器 •存储器
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嵌入式操作系统
• 嵌入式系统是指操作系统和功能 软件集成于计算机硬件系统之中。 简单的说就是系统的应用软件与 系统的硬件一体化，类似与BIOS 的工作方式。 面向特定应用 具有软件代码小，高度自动化， 响应速度快等特点。特别适合于 要求实时的和多任务的体系。可 靠性、实时性 为了提高执行速度和系统可靠性， 嵌入式系统中的软件一般都固化 在存储器芯片或单片机中，而不 是存贮于磁盘等载体中。
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文件的扩展名与文件类型
文件扩展名表示文件的类型. 扩展名一般是由建立文件的程序自动加入的;
扩展名
.COM .EXE .BAT .BAS .C .OBL .MP3
类型
可执行的命令文件 可执行的程序文件 可执行的批处理文件 BASIC语言源程序 C语言源程序 源程序中间代码文件 音频文件
扩展名
操作系统在计算机系统中的地位
其它软件 操作系统
操作系统课件
Operating System
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哈工大计算机科学与技术学院
进程状态转换
在进程执行过程中，其状态会不断变化
运行
一个CPU上正 在执行的进程
就绪
准备运行的进程
Harbin Institute of Technology
Operating System
23
哈工大计算机科学与技术学院
进程状态转换
(1) 就绪 (2) 运行 运行: 该进程被配遣(Dispatch) 就绪: 运行并中断，如时间片用完
将其它资源加以限制后分配给不同的进程
如内存映射: Give each process their own address space 内核/用户模式: Arbitrary multiplexing of I/O through system calls
Harbin Institute of Technology
Harbin Institute of Technology
Operating System
16
哈工大计算机科学与技术学院
进程 vs. 程序
程序: 代码 + 数据
是静态的
int c; int main() { printf(“hello”); }
进程是程序关于某数据集 stack 上的一次运行活动
Harbin Institute of Technology
Operating System
7
哈工大计算机科学与技术学院
并发引出的问题
多个用户对资源的共享
单一的CPU,单一的DRAM,单一的I/O设如何分配 如何让用户(程序员)感觉到是独占机器
操作系统需要协调所有的活动
哈工程操作系统第二个
哈工程操作系统第二个————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：操作系统实验报告课程名称操作系统实验课程编号实验项目名称操作系统的启动学号年级三计算机科学姓名专业与技术计算机科学与技学生所在学院指导教师初妍术实验实验室名称地点哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院第二讲操作系统的启动一、实验概述1. 实验名称操作系统的启动2. 实验目的（1）跟踪调试EOS在PC机上从加电复位到成功启动的全过程，了解操作系统的启动过程。
（2）查看EOS启动后的状态和行为，理解操作系统启动后的工作方式。
3. 实验类型（验证、设计）验证4. 实验内容（1）准备实验(2) 调试EOS操作系统的启动过程二、实验环境EOS操作系统、Bochs模拟器、Virtual PC虚拟机软件、NASM汇编、BIOS（Basic Input/Output System）三、实验过程1.准备实验（1）启动OS Lab（2）新建一个EOS Kernel项目（3）在“项目管理器”窗口中打开boot文件夹中的boot.asm和loader.asm两个汇编文件。
（4）生成项目（5）生成完成后，使用Windows资源管理器打开项目文件夹中的Debug文件夹。
找到boot.asm生成的软盘引导扇区程序boot.bin文件，该文件的大小是512字节。
找到由loader.asm生成的loader.bin文件，记录下此文件的大小1566字节，在下面的实验中会用到。
找到由其它源文件生成的操作系统内核文件kernel.dll 2.调试EOS操作系统的启动过程（1）使用Bochs做为远程目标机（2）调试BIOS程序在Console窗口中输入调试命令sreg后按回车，CS寄存器的值为0xf000。
输入调试命令r后按回车，显示当前CPU中各个通用寄存器的值输入调试命令xp/1024b 0x0000，查看开始的1024个字节的物理内存。
哈工大操作系统课件11-20(全)
解： （2）mutex：用于互斥的信号量，初 值为1。 各进程代码如下：
进程A： ... P（mutex） 申请打印机 使用打印机
进程B： ... P（mutex） 申请打印机 使用打印机
V（mutex）
...
V（mutex）
...
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操作系统 第12讲
张英涛
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学远程教育课程
程 放弃 处理机。
解答题
进程和程序的主要区 别是什么？
答：进程是动态的，程序是静态的；进程 具有并发性，而程序具有顺序性；进程具有 独立性，是资源分配和调度的基本单位，而
程序无此特性；进程和程序间没有一一对应
关系；进程异步运行，会相互制约，程序不 具备此特性。
有两个用户进程 A 和 B ，在运行过程中都
课 堂 练 习 1
操作系统是 控制和管理计算机系统内各
种硬件和软件资源、有效地 组织多道程序运行的系统软 件(或程序集合),是用户与计算
机之间的接口。
操作系统的基本职能是（
A. 控制和管理系统内各种资源， 有效地组织多道程序的运行 B.提供用户界面，方便用户使用 C.提供方便的可视化编辑程序 D.提供功能强大的网络管理工具
平均周期时间：
T=1/n[∑ Ti]
i=1
n
带权周转时间:
W=T/Ts T：作业的周期时间 Ts：系统为提供为它提 供服务的时间（真正 运行时间）。
在CPU上执行的 时间，比周转时 间短或相等（理 想情况下）
平均带权周转时间 ：
W=1/n[∑ Ti/Tsi ]
i=1
越小越好
n
例:有如下三道作业。系统为它们服务的顺序 是：1、2、3。求平均周转时间和平均 带权周转时间。
哈工大张英涛操作系统视频对应课件3_10(全)
进程定义
进程是进程实体的运行过程， 是系统进行资源分配和调度 的基本单位。
进程和程序的关系
（1）进程是一个动态概念，程序是一个静态 概念。 （2）进程具有并行特征，程序没有。 （3）进程是竞争资源的基本单位 （4）一个程序对应多个进程，一个进程为多 个程序服务。
进程的三种基本状态
就绪状态 执行状态 阻塞状态
临界资源
一次仅允许一个进程使用的 共享资源 如：打印机、磁带机、表格
临界区
在每个 进程 中访 问临 界 资源的那段程序
进程必须互斥进入临界区
访问临界区的循环进程描述
repeat
进入区 临界区
检查临界资源是否能访问
退出区
剩余区
until false;
将临界区标志设为未访问
同步机制遵循的原则
空闲让进 ② 忙则等待 ③ 有限等待 ④ 让权等待
处理机中主要的寄存器： （1）通用寄存器 8-32个，暂存信息用 （2）指令计数器 要访问的下一条指令地址 （3）程序状态字PSW 条件码、执行方式、 中断屏蔽标志 （4）用户栈指针 用户进程拥有的系统栈， 存放过程和系统调用参数及调用地址。
进程调度信息
进程状态 进程优先级 与调度算法有关信息 事件 如：阻塞原因
进程控制信息
程序和数据地址 进程同步和通信机制 资源清单：除CPU之外的所需资源与 已经分配资源清单 链接指针：本进程PCB所在队列的下 一个地址。
PCB的组织方式
（1）链接方式 把统一状态的PCB，用其中的链接字链接成 一个队列。如：就绪队列、阻塞队列（根 据不同阻塞原因）、空白队列。 （2）索引方式 建立就绪索引表、阻塞索引表等。把索引表 在内存的首地址放在内存的专用单元中。
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第28,29讲(全)
逻辑地址结构
外层页号 外层页内地址 页内地址
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22 21
12
11
0
基本分段存储管理方式
分段存储的引入 分段系统的基本原理 信息共享 段页式存储管理方式
分段存储的引入
1）方便编程 2）信息共享 3）信息保护 4）动态增长 5）动态链接
分段
在分段存储管理方式中， 作业的地址空间被划分为若 干个段，每个段定义一组逻 辑信息。
进程1
页表
主存 0
ed1 … ed40 data1 … data10
进程2
21 60 61 … 70
页表
ed1 … ed40 data1 … data10
21 … 60 71 … 80
… ed1 ed2 … ed40 data1 … data10 data1 .. data10
21 22 60 61 70 71 80
快表通常只存放16~512个页表项 大型作业只能将其一部分页表项 放入其中 从快表能找到所需页表项的命中 率可达90%。
例：
检索联想存储器的时间为20ns，访问 内存的时间为100 ns。如果能在联想 存储器中检索出页号，则CPU存取数 t1＝120 ns。 据总共需要 如果不能在联想存储器中找到该页号， t2＝220 ns 则总共需要 。再假定访问 联想存储器的命中率分别为o％，5o％， 80％，90％，98％，计算有效访问 时间.
快表引入原因
CPU存取一个数据时要两次访问内
存， 第一次是访问页表， 找到指定页的物理块号，再将块号 与页内偏移量W拼接形成物理地址。 第二次访问内存是从所得地址中获 得所需数据（或向此地址中写入数 据）。
为提高地址变换速度：
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第56讲
I/O请求
释放
活动 阻塞
执行
挂起 调度
活动 就绪
激活
挂起
挂起 激活
静止 就绪
释 放
静止 阻塞
进程控制块
进程结构
PCB
进程控制块
程序段 数据段
Process Control Block
进程控制块
PCB是OS中最重要的记录型结构。 OS用PCB对并发进程进行管理和控制。 PCB是进程存在的唯一标志。 PCB常驻内存。 OS专门开辟PCB区将所有的PCB组
进程的创建
原语CREAT（）按下述步骤创建一个新进 程:
（1） 申请空白PCB。 （2） 为新进程分配资源。 （3） 初始化进程控制块。 （4） 将新进程插入就绪队列 。
PCB的初始化
①初始化标识信息。 ②初始化处理机状态信息。 ③初始化处理机控制信息。
引 正常结束 起 进 程 终 异常结束 止
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操作系统 第6讲
哈尔滨工业大学 张英涛
醒 原
入口
语
从等待队列中摘下被唤醒进程
置该进程为就绪 态
WAKEUP
进入就绪队列
完 成
转进程调度或返回
注意
BLOCK和WAKEUP是一队作用相反的原语。 如果在某进程中调用了阻塞原语，则必须
在与之相合作的另一进程中或其他相关的 进程中，安排唤醒原语，以能唤醒阻塞进 程；否则，被阻塞进程将会因不能被唤醒 而长久地处于阻塞状态，从而再无机会继 续运行。
一个地址。
PCB的组织方式
（1）链接方式 把统一状态的PCB，用其中的链接字链接成 一个队列。如：就绪队列、阻塞队列（根 据不同阻塞原因）、空白队列。 （2）索引方式 建立就绪索引表、阻塞索引表等。把索引表 在内存的首地址放在内存的专用单元中。
哈工大嵌入式操作系统课件—1 嵌入式系统简介
嵌入式操作系统 - Linux
嵌入式Linux种类 - Hard Hat Linux: Monta Vista - RTLinux: New Mexico Institute of Technology - Embedix: Lineo
Agenda
嵌入式系统概述 嵌入式系统硬件基础 嵌入式系统软件基础 嵌入式系统开发过程
目标板是一个独立的开发系统，包含了引导、 操作以及开发额外软件所必须的软件。 非常适合以PC为主的高级嵌入式系统开发应 用。
独立式开发环境
宿主机/目标设备
*引导加载程序 *内核 *完整的根文件系统 *开发环境
嵌入式软件开发工具
应用软件开发： 1. Windriver公司Tornado for VxWorks 2. 嵌入式Linux的开发工具链gcc，gdb和make
在实时系统中，系统的正确性不仅仅依赖于计 算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间 实时操作系统必须在指定的时间内对外部或内 部的事件进行响应和处理 需要高效的中断处理能力来处理异步事件和高 效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收 发应用
实时操作系统的性能参数
系统响应时间(System response time ) 系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。 任务切换时间(Context-switching time) 是任务之间切换而使用的时间。 中断延迟(Interrupt latency ) 是计算机接收到中断信号到操作系统作出响 应，并转入中断服务程序的时间。
Agenda
嵌入式系统概述 嵌入式系统硬件环境 嵌入式系统软件基础 嵌入式系统开发过程
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第7,8讲(全)
Procedure signal(s) Var S:semaphore; begin S.value:= S.value+1; If S.value≤0 then wakeup(s,L) end
S.value≥0：表示系统中可用的 资源数量 S.value<0：其绝对值表示已阻塞 的进程数量 S.Value初值为1时：只允许一个 进程访问临界资源，是互斥信号 量
Pa：
Pb：
... wait（Emutex） wait（Dmutex） ...
...
wait（Dmutex） wait（Emutex） ...
会造成死锁的僵持状态
AND型信号量
基本思想：将进程在整个运行 中需要的所有资源，一次性 全部分配给进程，待进程使 用完后一起释放。
在wait中加入AND条件， 又称AND同步或同时wait操作：Swait Swait(S1，S2，…Sn) If S1≥1 and Sn≥1 then for i:=1 to n do Si:= Si-1; endfor else 当发现第一个Si<1就把该进程放入等待队列 并将其程序计数器置于Swait操作的开始位置
进程A
资源
进程B
直接制约：
进程间由于合作而形成的相互制约。
进程A 进程B
进程的两大关系
互斥
同步
互斥
互斥是并发执行的 多个进程由于竞争同一 资源而产生的相互排斥 的关系
同步
同步是进程间共同 完成一项任务时直接 发生相互作用的关系
——同步进程间具有合作关 系
——在执行时间上必须按一 定的顺序协调进行
S
Value L
S.value为资源信号量其初值：某类资源的 数目 wait操作：申请一个单位资源
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第讲
摒弃“环路等待”条件的 缺点
（1）序号必须相对稳定，限制了新设备 类型的增加。
（2）作业(进程)使用资源顺序与系统规 定的顺序不同而造成资源的浪费。
例如，某进程先用磁带机．后用打 印机，但按系统规定该进程应先申请打 印机而后申请磁带机，使先打印机长期 闲置。
（3）限制了用户编程。
系统安全状态
指系统能按某种顺序如(P1， P2，…，Pn) ，来为每个进程分配 其所需资源，直至最大需求，使每 个进程都可顺序完成。若系统不存 在这样一个安全序列、则称系统处 于不安全状态。
…
P2:… Release(s2); Request(s1);
…
P3:… Release(s3); Request(s2);
…
P1:… Request(s3); Release(s1);
…
P2:… Request(s1); Release(s2);
…
P3:… Request(s2); Release(s3);
请求和保持条件
指进程已经保持至少一个资源， 但又提出了新的资源请求， 而该资源又已被其他进程占 有，此时请求进程阻塞，但 又对自己已获得的其它资源 保持不放。
不剥夺条件
指进程已获得的资源，在 未使用完之前，不能被剥夺， 只能在使用完时自己释放。
环路等待条件
指在发生死锁时，必然存在一 个 进 程 —— 资 源 的 环 性 链 ， 即 进 程 集 合 {P0 ， P1 ， P2 ， —— ， P的n}资中源的；P0P正1正在在等等待待一P2个占用P1占的用资 源 用的，资—源—。，Pn正在等待已被P0占
打印机1
P1 打印机2
P2
处理死锁的基本方法
（1）预防死锁 （2）避免死锁 （3）检测死锁 （4）解除死锁
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第34,35讲(全)
缺段中断处理过程
请 求 分 段 地 址 变 换 过 程
共享段表
（1）共享进程计数COUNT。 （2）存取控制字段。对于一个共享段， 应给不同的进程以下不同的存取权限。 （3）段号。对于一个共享段，不同的 进程可以各用不同的段号去共享该段。
共享段表项
共享段的分配
对第一个请求使用该共享段的进程，为该段分 配一个物理区把共享段调入该区，同时将该区 的始址填入该进程的段表中。 在共享段表中增加一表项，把count置为1； 其他进程调用该共享段时．在进程的段表 中．增加一表项，填入该共享段的物理地址； 在共事段的段友小，坝7调用进程名、存取控 制等，再执行count ：＝1十count操作．
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 34讲
主讲人：张英涛
请求分段存储管理
请求分段中的硬件支持
分段的共享与保护
请求分段中的硬件支持
段表机制
缺段中断机制
地址变换机制
段 表
段段 段 名长 的 基 址 存 访问 修 存 增 外 取 字段 改 在 补 存 位 位 位 始 方 式 址
存取方式。表示本段属性：只读、 只执行、允许读/写 访问字段A。访问频率 修改位M。用于表示该页在进入内存后， 是否被修改过，供置换页面时参 考。 存在位P。指示本段是否已调入内存，供 程序访问时参考。 增补位。特有的字段，用于本段在运行 过程中，是否做过动态增长。 外存始值。本段在外存中的起始地址，即 起始盘块号。
存取控制检查
通常的访问方式有： 只读，即只允许进程对该段中的程序 或数据进行读访问。 只执行，即只允许进程调用该段去执 行，但不准读该段的内容，也不允许 对该段执行写操作。 读/写，即允许进程对该段进行读写访 问
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第30,31讲(全)
分页请求系统硬件支持 [1] 请求分页的页表机制 [2] 缺页中断机构 [3]地址变换机构
某虚拟存储器的用户编程空间 共32个页面，每页为1KB，内存
16KB。假定某时刻一用户页表中
已调入内存的页面的页号和物理块
号的对照表如下：
页号
物理块号
0
1 2 3 8
3
7 11
则逻辑地址0A5C(H)所对应 的物理地址是什么？
请求分段的硬件支持
（1）请求分段的段表机制。 （2）缺段中断机制。 （3）地址变换机制。
虚拟存储器特征
1．多次性 2．对换性 3．虚拟性
请求分页存储理方式
请求分页中的硬件支持
内存分配策略和分配算法
调页策略
页表机制
基本作用是将逻辑地址变换为 物理地址，在页表中再增加若干项， 供换进换出时参考。
常规存储器管理方式特征
（1）一次性。即作业在运行前需一 次性全部装入内存。 （2）驻留性。作业装入内存后，便 一直驻留在内存中，直至作业运行 结束。
局部性原理
程序在执行时将呈现出局部性 规律，即在一较短时间内，程 序的执行仅限于某个部分且所 访问的存储空间也局限于某个 区域。
局部性原理几个论点
请求分页系统中每当所要访问的页面 不在内存时，便要产生缺页中断、请 求将所缺之页调人内存。 与一般中断的区别： （1）在指令执行期间产生和处理中断信 号。 （2）一条指令在执行期间，可能产生多 次缺页中断。
内存分配的三个问题
最小物理块数
物理块的分配策略
物理块的分配算法
最小物理块数
能保证进程正常运行所需的最少物 理块数。若系统为进程所分配的物 理块数少于此值时进程将无法运行。 最少物理块数与计算机的硬件结构 有关．取决于指令的格式、功能和 寻址方式。
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（2）独立调度和分派的基本单位。 线程的切换非常迅速、开销小。
（3）可并发执行。 （4）共享进程资源。
精品 可修改
课堂练习1
精品 可修改
操作系统是
控制和管理计算机系统内各 种硬件和软件资源、有效地 组织多道程序运行的系统软 件(或程序集合),是用户与计算 机之间的接口精品。可修改
操作系统的基本职能是（ A ）
精品 可修改
高级通信分类
共享存储器系统 消息传递系统 管道通信
精品 可修改
共享存储器系统
(1)共享数据结构的通信方式 进程之 间通过某种数据结构，如缓冲池进行 通信属于低级通信方式； (2)共享存储区通信方式 为了传送大 量信息，在存储器中划出一块共享存 储区，进程可通过对共享存储区进行 读或写来实现通信，属于高级通信方 式。
精品 可修改
引入线程目的
➢进程是可拥有资源的独立单位和可独立
调度和分派的基本单位。
➢创建、撤消和切换中，系统必须为之付
出较大的时空开销。故进程，其数目不 宜过多，进程切换的频率也不宜过高。
➢进程不应同时作为拥有资源的单位和可
独立调度和分派的基本单位，应该“轻 装上阵”；
精品 可修改
线程的属性
（1）轻型实体。线程中的实体基本 上不拥有系统资源
从指定信箱中接收一个消息
精品 可修改
信箱分类
❖ 私用信箱。 ❖ 公用信箱。 ❖ 共享信箱。
精品 可修改
私用信箱
用户进程建立，作为该进程的一部分。 拥有者有权读消息．其他用户只能发
送。 采用单向通信链路。 进程结束时信箱也消失。
精品 可修改
公用信箱
它由OS创建． 提供给系统中的所有核准进程使用。 进程既发送也可取出。 采用双向通信链路的信箱来实现。 系统运行期间始终存在。
(3)判别对方是否存在．只有确定了对方存 在时方能进行通信精品。可修改
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操作系统 第11讲
哈尔滨工业大学 张英涛
精品 可修改
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 12 讲
主讲人：张英涛
精品 可修改
线程
进程:使多个程序能并发执行，以提高资源 利用率和系统吞吐量
引入线程，是为了减少程序在并发执行时 所付出的时空开销，使OS具有更好的并发 性
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 11 讲
精品 可修改
进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换 交换的信息量 一个状态或数值
上千个字节
精品 可修改
进程通信分类
1) 低级通信：进程的互斥和同步 2)高级通信： 指用户可直接利
用os提供的一组通信命令，高 效地传送大量数据的一种通信 方式。对用户透明。
精品 可修改
共享信箱
由某进程创建，创建时提供共享进程 (用户)的名字。
信箱的拥有者和共享者，都有权从信 箱中取走发送给自己的消息。
精品 可修改
信箱通信时发送进程和接收进程的关系：
一对一关系。建立一条专用的通信链路。
多对一关系。服务进程与多个用户进程 之间进行交互，又称客户／服务器交互。
一对多关系。一个发送进程与多个接进 程进行交互，使发送进程可用广播形式sumer the item in nextc;
until false;
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间接通信方式
进程之间的通信需要通过某种中间实体， 该实体用来暂存发送进程发送给目标进 程的消息；接收进程则从该实体中取出 对方发送给自己的消息。
这种中间实体称为信箱。
消息在信箱中可以安全地保存．只允许 核准的目标用户随时读取，故可实现非 实时通信。
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消息传递系统
信息交换的单位是消息或报文， 分成两种：
1．直接通信方式 2．间接通信方式 计算机网络中将消息称为报文。
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直接通信方式
发送进程直接把消息发送给目标 进程
发送进程和接收进程都以显式方 式分别提供对方的标识符。
系统提供两条通信原语 Send(Receiver,message); Receive(Send,message);
A.控制和管理系统内各种资源， 有效地组织多道程序的运行
B.提供用户界面，方便用户使用 C.提供方便的可视化编辑程序 D.提供功能强大的网络管理工具
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操作系统的基本特 征 是 并发 、 共享 和 虚__拟___、 异步性 。
精品 可修改
操作系统中引入“进程”概念
的主要目的是（ B ）。
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管道通信
必需的协调能力
(1)互斥 当一个进程正在对管道进行读／ 写操作时，另一进程必须等待。
(2)同步 当写(输入)进程把一定量的数据 (如4K)写入管道后，便去睡眠等待，直 到读(输出)进程取走数据后再把它唤醒。 当读进程发现管道空时也应睡眠等待， 直至写进程将消息写入管道后，才将它 唤醒．
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例如: Send(P2,m1); Receive(P1,m1);
精品 可修改
解决生产者一消费者问题
repeat
…
produce an item in nextp;
…
Send(consumer,nextp);
until false;
repeat
Receive(producer, nextp);
A.改善用户编程环境 B.描述程序动态执行过程的性 质 C.使程序与计算过程一一对应 D.提高程序的运行速度
精品 可修改
某进程由于需要从磁盘上读入数据 而处于阻塞状态。当系统完成了所需的 读盘操作后，此时该进程的状态将
（D ）
A. 从就绪变为运行 B．从运行变为就绪 C．从运行变为阻塞 D．从阻塞变为就绪
多对多关系。建立一个公用信箱，多个 进程投递并取走自己的消息。
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管道通信
管道通信方式建立在文件系统 的基础上，利用共享文件来连 接两个相互通信的进程，此共 享文件称为管道(Pipe)。
管道是指用于连接一个读进程 和一个写进程，以实现它们之 间通信的共享文件
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读进程
管道
写进程
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信箱的创建和撤消
进程用信箱创建原语来建立一个新 信箱。创建者进程应给出信箱名字、 信箱属性(公用、私用或共享)；对 于共享信箱，还应给出共享者的名 字。
用信箱撤消原语来撤消。
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消息的发送与接收 Send(mailbox,message)：
将一个消息发送到指定信箱；
Receive (mailbox,message)
（3）可并发执行。 （4）共享进程资源。
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课堂练习1
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操作系统是
控制和管理计算机系统内各 种硬件和软件资源、有效地 组织多道程序运行的系统软 件(或程序集合),是用户与计算 机之间的接口精品。可修改
操作系统的基本职能是（ A ）
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高级通信分类
共享存储器系统 消息传递系统 管道通信
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共享存储器系统
(1)共享数据结构的通信方式 进程之 间通过某种数据结构，如缓冲池进行 通信属于低级通信方式； (2)共享存储区通信方式 为了传送大 量信息，在存储器中划出一块共享存 储区，进程可通过对共享存储区进行 读或写来实现通信，属于高级通信方 式。
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引入线程目的
➢进程是可拥有资源的独立单位和可独立
调度和分派的基本单位。
➢创建、撤消和切换中，系统必须为之付
出较大的时空开销。故进程，其数目不 宜过多，进程切换的频率也不宜过高。
➢进程不应同时作为拥有资源的单位和可
独立调度和分派的基本单位，应该“轻 装上阵”；
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线程的属性
（1）轻型实体。线程中的实体基本 上不拥有系统资源
从指定信箱中接收一个消息
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信箱分类
❖ 私用信箱。 ❖ 公用信箱。 ❖ 共享信箱。
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私用信箱
用户进程建立，作为该进程的一部分。 拥有者有权读消息．其他用户只能发
送。 采用单向通信链路。 进程结束时信箱也消失。
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公用信箱
它由OS创建． 提供给系统中的所有核准进程使用。 进程既发送也可取出。 采用双向通信链路的信箱来实现。 系统运行期间始终存在。
(3)判别对方是否存在．只有确定了对方存 在时方能进行通信精品。可修改
谢谢收看
操作系统 第11讲
哈尔滨工业大学 张英涛
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哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 12 讲
主讲人：张英涛
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线程
进程:使多个程序能并发执行，以提高资源 利用率和系统吞吐量
引入线程，是为了减少程序在并发执行时 所付出的时空开销，使OS具有更好的并发 性
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 11 讲
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进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换 交换的信息量 一个状态或数值
上千个字节
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进程通信分类
1) 低级通信：进程的互斥和同步 2)高级通信： 指用户可直接利
用os提供的一组通信命令，高 效地传送大量数据的一种通信 方式。对用户透明。
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共享信箱
由某进程创建，创建时提供共享进程 (用户)的名字。
信箱的拥有者和共享者，都有权从信 箱中取走发送给自己的消息。
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信箱通信时发送进程和接收进程的关系：
一对一关系。建立一条专用的通信链路。
多对一关系。服务进程与多个用户进程 之间进行交互，又称客户／服务器交互。
一对多关系。一个发送进程与多个接进 程进行交互，使发送进程可用广播形式sumer the item in nextc;
until false;
精品 可修改
间接通信方式
进程之间的通信需要通过某种中间实体， 该实体用来暂存发送进程发送给目标进 程的消息；接收进程则从该实体中取出 对方发送给自己的消息。
这种中间实体称为信箱。
消息在信箱中可以安全地保存．只允许 核准的目标用户随时读取，故可实现非 实时通信。
精品 可修改
消息传递系统
信息交换的单位是消息或报文， 分成两种：
1．直接通信方式 2．间接通信方式 计算机网络中将消息称为报文。
精品 可修改
直接通信方式
发送进程直接把消息发送给目标 进程
发送进程和接收进程都以显式方 式分别提供对方的标识符。
系统提供两条通信原语 Send(Receiver,message); Receive(Send,message);
A.控制和管理系统内各种资源， 有效地组织多道程序的运行
B.提供用户界面，方便用户使用 C.提供方便的可视化编辑程序 D.提供功能强大的网络管理工具
精品 可修改
操作系统的基本特 征 是 并发 、 共享 和 虚__拟___、 异步性 。
精品 可修改
操作系统中引入“进程”概念
的主要目的是（ B ）。
精品 可修改
管道通信
必需的协调能力
(1)互斥 当一个进程正在对管道进行读／ 写操作时，另一进程必须等待。
(2)同步 当写(输入)进程把一定量的数据 (如4K)写入管道后，便去睡眠等待，直 到读(输出)进程取走数据后再把它唤醒。 当读进程发现管道空时也应睡眠等待， 直至写进程将消息写入管道后，才将它 唤醒．
精品 可修改
例如: Send(P2,m1); Receive(P1,m1);
精品 可修改
解决生产者一消费者问题
repeat
…
produce an item in nextp;
…
Send(consumer,nextp);
until false;
repeat
Receive(producer, nextp);
A.改善用户编程环境 B.描述程序动态执行过程的性 质 C.使程序与计算过程一一对应 D.提高程序的运行速度
精品 可修改
某进程由于需要从磁盘上读入数据 而处于阻塞状态。当系统完成了所需的 读盘操作后，此时该进程的状态将
（D ）
A. 从就绪变为运行 B．从运行变为就绪 C．从运行变为阻塞 D．从阻塞变为就绪
多对多关系。建立一个公用信箱，多个 进程投递并取走自己的消息。
精品 可修改
管道通信
管道通信方式建立在文件系统 的基础上，利用共享文件来连 接两个相互通信的进程，此共 享文件称为管道(Pipe)。
管道是指用于连接一个读进程 和一个写进程，以实现它们之 间通信的共享文件
精品 可修改
读进程
管道
写进程
精品 可修改
信箱的创建和撤消
进程用信箱创建原语来建立一个新 信箱。创建者进程应给出信箱名字、 信箱属性(公用、私用或共享)；对 于共享信箱，还应给出共享者的名 字。
用信箱撤消原语来撤消。
精品 可修改
消息的发送与接收 Send(mailbox,message)：
将一个消息发送到指定信箱；
Receive (mailbox,message)