计算机软件技术基础4-1 操作系统

发布时间:2021-09-20 12:10:24

第四章 操作系统
§4.1 概论 §4.2 处理机管理 §4.3 存储管理 §4.4 设备管理 §4.5 文件管理 §4.6 作业管理与用户界面 §4.7 常见的操作系统 §4.8 小结
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4.1 概论
什么是操作系统? 4.1.1 什么是操作系统?
操作系统是最基本的系统软件,是用户和计算机之间的接口, 是控制和 管理计算机硬件和软件资源,合理的组织计算机工作流程以及方便用户的 程序的集合。 对操作系统的描述一般有以下二种观点: 一是虚拟机的观点:把硬件全部隐*鹄矗没峁┮桓鲇押玫摹 易于操作的界面。操作系统提供了系统调用,组成了虚拟机的高级指 令系统,实现多个用户可以同时使用一台机器. 二是资源管理的观点:操作系统管理计算机资源,并提供一个有序的 和可控的分配,使各种资源得到充分的使用和方便用户。 总之,操作系统是一种系统软件,由它来统一管理系统的资源和 控制程序的执行,是所有其它软件运行的基础,是用户使用计算机的 接口。
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4. 1 概论
4.1.2 操作系统的特性
1、并发性 ( Concurrence )
在多任务操作系统中,“并发”是宏观上的概念,是指两个或两个以上的 事件在同一时间间隔中发生。一段时间内,多个进程在“同时”运行,多个 计算机“事件”在“同时”发生。如果计算机只有一个处理器(即CPU), 该计算机在任何时刻都只能运行一个进程。如果多个进程在极短的时间内 交替执行,而使得用户察觉不到这种交替,就形成了一种宏观上的“并 发”。也就是在一个人类可以感觉的事件间隔内,这些进程的执行效果好 像是它们被同时执行一样,但进程之间仍是交替运行的。

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4.1 概论
2 共享性( Sharing)
资源的共享是指计算机系统中的硬件资源和软件资源不仅仅为某一程序 或者某一用户所独享,多个拥有授权的程序或用户都可以使用。资源共享是 为了提高计算机系统资源的利用率。从某种意义上讲,并发也可以看作是资 源共享的一种形式。根据资源属性的不同,资源共享的方式有两种: ? 互斥访问。计算机系统中的许多资源(比如打印机),虽然多个程序都能 够使用,但是在一段时间内却只能允许一个程序使用。 ? 同时访问。计算机系统中还有一类资源,允许多个进程在一段时间内同 时访问。当然,这里所说的“同时”,仍然是宏观上的。这类资源中,最有 代表性的当属磁盘了。 “并发”和“共享”是操作系统的两个最基本特征,它们互为存在条件, 即资源共享是以程序的并发执行为存在条件,没有并发执行,就不可 能有共享;反之,若不能很好地实现共享,则程序的并发执行必将受 到影响。
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4.1 概论
3 虚拟性(Virtual)
虚拟性的作用在于向用户提供一个方便、高效、易于使用的操作系统。 所谓“虚拟”,就是把物理实体映射为一个或者多个逻辑实体。物理 实体是实际存在的,硬件上的概念,而逻辑实体则是“虚拟”的,软 件上的概念,只是用户的一种看法和感觉。 比如在多任务操作系统中,虽然只有一个CPU处理器,但是多个进程 比如在多任务操作系统中,虽然只有一个CPU处理器,但是多个进程 在极短的时间间隔中交替运行。

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4.1 概论
4.1.3 操作系统的功能
从资源管理的角度来看,操作系统通过对处理器、存储器、I/O设备和文 件等计算机资源进行合理的分配、调度,提高资源的利用率,最大限度 地发挥计算机的效能,提高计算机系统在单位时间内的信息处理能力(一 般把单位时间的处理能力叫做吞吐量),提供良好的用户界面。为此,操 作系统的主要功能有: ? 处理器管理。处理器管理的主要功能就是对处理器的分配、调度实施最 有效的管理,最大限度地提高它的处理能力。在多任务环境中,处理器 的分配、调度都是以进程为单位的,所以处理器的管理可以归结为进程 管理。 ? 存储器管理。内存管理为每个进程分配内存,当进程被撤消时回收分 配出去的内存是内存管理的主要内容。每个进程只能在自己的内存空间 中运行,否则会相互干扰甚至于破坏整个系统,所以内存保护也是内存 管理的内容之一。
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4.1 概论
? 设备管理。计算机系统中的设备主要指键盘、鼠标、显示器、打印机、 扫描仪、数码相机、磁盘、磁带、光盘驱动器等I/O设备。 ? 文件管理。计算机中的所有信息,譬如程序、文档、数据等都是以文 件的形式保存在硬盘、磁带、优盘、光盘等外部存储介质上,供授权用 户使用。 ? 作业管理。作业就是用户的一个完整的计算任务,即运行应用程序所 需要的数据以及控制应用程序执行的指令的集合。用户把应用程序和所 需的数据以作业的形式提交给操作系统,操作系统在执行完应用程序之 后,把结果输出给用户。

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4.1 概论
4.1.4 操作系统的发展
计算机初创时:这一阶段没有操作系统,采用人工操作方式。 50年代中期:用监控程序来管理用户所提交的程序,这种自动定序的处理 方式称为“批处理”方式,而且是串行执行作业,因此称为单道批处理。 60年代中后期:允许多个程序同时存在于内存中,由处理机以切换的方式 使多个程序可以同时运行。这时,管理程序已经迅速地发展成为一个重要 的软件分支--操作系统。 80年代中期:通过通信系统,把地理上分散的计算机群和工作站设备联结 起来,达到数据通信和资源共享的目的,发展成了网络操作系统。 操作系统进一步发展:随着计算机硬件技术的飞速发展、微处理机的出现 和发展,出现了分布式操作系统,分布式操作系统是由多个相互连接的处 理资源组成的计算机系统,它们在整个系统的控制下可合作执行一个共同 任务,最少依赖于集中的程序、数据或硬件。这些资源可以是物理上相邻 的,也可以是在地理上分散的。21世纪将是分布式系统的时代。
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4.1 概论
4.1.5 操作系统的类型
所有的操作系统,其目标都是一致的。但是不同种类的操作系统由于其应用领域 和侧重点的不同,导致了它们在功能、规模等方面的较大的差异。可以从不同的 角度来划分操作系统。从系统功能的角度,一般把操作系统分为:批处理操作系 统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统等几大类。

1、批处理操作系统
批处理:是指用户作业的成批输入并处理; 即系统将作业成批地输入系统并 暂存在外存中,组成一个后备作业队列,每次按一定的调度原则从后备作 业中挑选一个或多个装入主机处理,作业完成后退出主机和后备作业装入 主机运行均由系统自动实现。 它主要解决了用户操作速度慢与计算机处理速度快之间的矛盾,减少人工 操作、减少作业建立和结束过程的时间浪费,从而提高计算机系统的吞吐 量、提高了系统资源的利用率。其特点就是:“不需人工干预,进行批量 处理”。
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4.1 概论
2、分时操作系统(Time Sharing OS)
所谓“分时”:就是多个用户对系统资源进行时间上的分享。在分时系统 中,一般在内存中驻留若干作业,由系统根据某种策略(如优先权等)进行 调度,分配CPU资源,进行作业处理。操作系统将时间细分为一个个短的 时间片,如果一个作业的时间片已经用完,但处理尚未完成,系统将取消 该作业的CPU使用权,把CPU分配给另一个作业接着处理。这样轮流分配 CPU,轮流对作业进行处理。

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4.1 概论
3、实时操作系统(Real-Time OS)
所谓“实时”是表示“及时”的意思。系统对于外部的输入信息,能 够在极短的时间内做出响应,并完成对该输入请求的处理。其特征是: 简单的交互能力、及时性响应和高可靠性。 实时系统又分为实时控制系统和实时信息系统(航空定票系统、情报检 索系统、信息查询系统等。)二种。 实时操作系统与分时系统很类似,可以把实时系统看作是一种特殊的 分时系统。它们都采用了时间片分时技术,都具有及时性、多路性、 独立性和交互性等四个特征。不过,实时操作系统与分时系统之间还 是有很大的区别的。他们的主要区别在于: 实时系统一般是专用的,其交互能力比较差,只允许用户访问数量有 限的专用程序,但系统响应时间要求极高,一般是毫秒级的,甚至是 微秒级。 分时系统具有很强的通用性,有很强的交互功能,但响应时间可以稍 长,以不超过用户的忍受范围为限。
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4.1 概论
4、网络操作系统(Network OS)
网络操作系统除了具有基本类型操作系统中所应具备的管理功能和服务功能外,还具 有网络管理和服务功能,能够管理网络通信和网络共享资源,协调各个主机上任务的 运行,并向用户提供统一、高效、方便易用的网络接口,在网络系统软件的支持下, 实现更广泛的硬件资源、软件资源及信息资源的共享。Windows NT ,NetWare和 Unix是几个比较典型的网络操作系统。

5、分布式操作系统(Distributed System)
分布式操作系统更像是一种“单机化”的多计算机(或多处理机)系统。虽然分布式系 统由多个多计算机(处理机)组成,但是对用户来说,它只是一个“单机”处理系统, 一切都是“透明”的,用户不知道他的应用程序实际上在哪个处理机上执行,也不 知道他的文件保存在什么地方,这一切都由操作系统自行高效地完成。分布式操作 系统管理分布式系统中的所有资源,负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信 息传输、控制协调等,并为用户提供一个统一的界面。

分布式操作系统是当今操作系统发展的一个重要方向。
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4.2 处理机管理
4.2.1 进程与线程
在操作系统中处理机的管理被归结为进程管理(进程是操作系统分配 资源及运行调度的基本单位)。 进程管理的任务是:协调各进程之间的运行活动;为各进程合理分配 资源;为进程提供各种系统服务;使所有的进程都能够正确而有效地 运行。 在讨论进程管理之前,首先讲述几个基本概念:进程、线程等。

1、进程
“进程”这一术语是20世纪60年代初期在MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360 系统中首先引入的。其后,又有不少人从不同的角度对“进程”下过各式各样的 定义。例如:“进程是程序的一次执行”、“进程是一次可并发的计算”、“进 程是一个程序在其数据集上的一次执行”等。科学地讲:进程是一个可并发执行 : 的程序在其数据集上的一次运行,是操作系统进行资源分配的单位和运行单位。 进程表示资源的占用和所要做的工作,它是操作系统用于组织它必须完成的多项 任务、实现并发执行的一种手段。具有:动态性、并发性、独立性、异步性等特点. 任务、实现并发执行的一种手段。具有:动态性、并发性、独立性、异步性等特点.
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4.2 处理机管理
2、进程的基本特征
动态性:进程实质上是程序的一次执行过程。 并发性:多个进程能在一段时间内同时运行。 独立性:进程是一个能独立运行。独立分配资源和独立调度的基本单位。 异步性:每个进程按各自独立的,不可预知的速度向前* 结构特征:称为“进程控制块”的数据结构,简称为PCB。 进程与程序并不一一对应,一个程序可以对应一个进程,也可以对应 几个进程。反之,一个进程可以对应一个程序,也可以一段程序。

3、进程的实体
进程的实体是如何来表示一个进程存在。进程的实体由程序,数据集合, 进程控制块PCB(Process Control Block)及相应表格组成。
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4.2 处理机管理
4、线程
线程是处理机调度的独立单位.更好描述多机上进程的并发处理. 线程是进程中可独立执行的子程序,一个进程中可以有多个线程, 每个线程用唯一的标识符进行标识。线程可以并发执行,它们之间 的切换比进程之间的切换快得多,所以线程又称为“轻型进程”。 线程和进程的根本区别在于进程是系统作为资源分配的单位,而线 程是处理机进行调度和执行的单位。每个进程都有自已的内存空间, 同一进程的各线程共享该进程的内存空间,并且该进程中所有线程 对进程的整个内存空间都有存取权限。 目前,Mach、Windows NT、Windows 2000等操作系统都已有 管理线程的机制。

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4.2 处理机管理
4.2.2 进程的状态与转换
进程状态是指进程的当前行为。由于进程运行的间断性,决定了进 程至少具有三种状态。最基本的代表进程生命周期的状态有:就绪、运 行、阻塞。 (1)就绪状态(ready) 当进程已经获得除CPU之外 的所有运行必要资源。 (2)执行状态(runing) 指进程已经获得处理机,其程 序正在执行。 (3)阻塞状态(block) 进程因发生某事件(如请求 I/O。申请缓冲空间等)而暂停 执行的状态
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4.2 处理机管理
就绪、执行、阻塞是进程的三种基本状态。执行态进程是物理运行,就 诸态和阻塞状进程是逻辑运行,宏观上,它们都是活动的(即都处在运 行之中)。 进程在某个时刻总是处于某种状态,随着其自身的*屯饨缣跫谋 化,进程的状态也随之而变。状态之间的转换为进程控制。 就绪状态->执行状态:进程调度程序为之分配了处理机. 执行状态->就绪状态:因时间片已用完而被暂停执行时. 执行状态->阻塞状态:等待某事件发生而使进程的执行受阻. 阻塞状态->就绪状态:等待事件发生了。 说明: 1. 就绪进程有多个,形成就绪队列。 2. 进程调度是从就绪队列中挑选进程分配CPU。 3. 进程在阻塞结束后回到就绪队列。 除此基本状态外还有其它状态,在这里就不再一一介绍了。
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4.2 处理机管理
4.2.3 进程的控制和调度
1.进程控制
进程控制,就是对进程在整个生命周期中各种状态之间的转换进行有 效的控制。 进程控制的基本功能就是为作业创建进程、撤消进程,以及控* 在运行过程中的状态转换。 这些操作对应于一组程序,亦称为特殊的系统调用。这些特殊的系统 调用也称为原语。 原语(Primitive)是机器指令的延伸,一条原语由若干机器指令所组 成,有时也称之为“软指令”,用以完成特定功能的一段程序。为保 证操作的正确性和完整性,大多数原语的在执行必须是连续的,即一 条原语在执行中不允许被中断,大部分原语通过系统调用方式使用。
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4.2 处理机管理
2.进程调度
进程调度决定就绪队列中哪个进程先获得处理机,然后再由分派程序执行 将处理机分配给进程的操作。 进程调度程序一般在下述情况下发生的: 当正在运行的进程缺乏资源不能继续运行而进入阻塞状态时; 当运行的进程因时间片到而退回到就绪状态时; 当运行的进程因外部中断而暂停时; 当运行的进程提前结束时。 这些情况都会引起进程调度,重新分配处理机。进程调度按一定 算法,选择一新进程,把处理机分配给它,并为它设置运行现 场再投入运行。 进程调度要解决二个问题:(1)从就绪队列中选择哪个进程?(2)选中 进程之后,进程能占用CPU多久?
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4.2 处理机管理
3、进程调度的二种方式:
剥夺式调度:(抡占式调度)进程在运行时,系统可根据某种原则,剥夺已分配给 它的处理机,并分配给其它进程的一种调度方式。 剥夺的原则有: 优先权原则:优先权高的进程可以剥夺优先权低的进程而运行。 短进程优先原则:短进程到达后可以剥夺长进程的运行。 时间片原则:运行一个CPU时间片后重新调度。 非剥夺方式:以这种调度方式运行时,调度程序一旦把处理机分配给某进程后, 除非它自愿放弃,否则它就一直运行下去。

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4.2 处理机管理
4、几种进程调度算法*
(1)先进先出(First In First Out) (2)短执行进程优先(SCBF) (3)优先级调度(FPF) (4)时间片轮转法(RR) (5)多级反馈队列

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4.2 处理机管理
进程的协调和通信* 4.2.4 进程的协调和通信*
1、进程的同步与互斥
(1)同步与互斥现象 同步:指进程之间的一种直接的协同工作关系。如果系统中有若干个进程 要完成某一任务,那么它们相互之间必须协调配合。 互斥:是进程间的一种关系。当多个进程要求共享系统中某些硬件或软件 资源,而这些资源却又要求排它性适用时,往往引起由于多个进程竞争同 一资源使运行结果出现问题。 临界资源:一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源。 临界区:程序中使用临界资源的那段程序称为临界区;对临界区调用的原 则归纳为:有空则进、无空等待、有限等待。
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4.2 处理机管理
(2) 解决进程同步与互斥的工具
解决同步与互斥的工具有很多,可以由硬件或软件实现。例如:用P-V操作解决。 P 操作 P(s) s ←s-1 若 s≥ 0, 继续执行该进程 若 s<0, 则置该进程为阻塞状态,并使其在s信号量的队列中等待 注意:每执行一次 P 操作,意味着要求分配一个资源 V 操作 V(s) s ← s+1 若 s > 0, 继续执行该进程 若 s ≤0, 则释放s信号量队列中第一个等待者,改变其“阻塞”状态为 “就绪”状态 注意:每执行一次 V 操作,意味着释放一个资源

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4.2 处理机管理
(3) 用P-V操作实现进程互斥

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(4) 用P-V操作实现进程同步

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4.2 处理机管理
生产者与消费者问题是最著名的进程同步问题,生产者与消费者共享一 个有界缓冲池,生产者向池中投入消息,消费者从中取得消息。生产者— 消费者问题实际上是相互合作进程关系的一种抽象,常用于检验进程同步 机制。 假定缓冲池中具有n个缓冲区,每个缓冲区存放一个消息,可利用互斥信 号量mutex使进程对缓冲区实现互斥访问;利用资源信号量empty和full分 别表示缓冲池中空缓冲区及满缓冲区的数量。只要缓冲区未满,生产者便 可将消息送入缓冲区;只要缓冲池未空,消费者便可从缓冲池取走一个消 费。 信号量的初值:互斥信号量mutex=1,空缓冲区empty=n,满缓冲区 full=0。

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4.2 处理机管理

在生产者—消费者问题中应当注意: 1)在每个程序中用于实现互斥的P(mutex)和V(mutex)必须成对出现。 2)对资源信号量empty和full的P、V操作同样需要成对出现,但它们分别处于 不同的程序中。 3)在每个程序中的P操作顺序不能颠倒,否则可能引起进程死锁。V操作的次序 无关紧要。
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4.2 处理机管理
2.进程的通信
进程以各自独立的速度向前*K侵渚P枰换灰欢ㄊ莸 信息,以便协调一致共同完成指定的任务。所交换的信息量,少则一个 状态或数值,多则成百上千个字节。 进程间信息交换方式有: 低级通信: 交换少量数据。这种交换的方法常用变量,数组等。前面介绍的P,V 操作也可以交换少量信息。 高级通信: 进程间交换大量数据信息,也称为消息通信。常用有消息缓冲方式、 信箱通信、管道通信等方式,以较高的效率传输大批数据。

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4.2 处理机管理
实现进程高级通信的机制有: (1)消息缓冲:也称作直接通信方式,即一个进程直接发送一个消息给 接收进程。这种通信方式必须知道对方存在。靠原语send(发送)和 receive(接收)来实现。 (2)信箱通信:称作间接通信方式,指进程之间的通信需要通过某种中 间实体,通常把这种中间实体称为信箱。利用信箱可实现非实时通 信。 (3)管道通信:建立在文件系统的基础上,它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),因而这种通信方式也 称为管道通信。管道通信的实质是利用外存来进行数据通信,故具 有传送数据量大的优点。
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4.2 处理机管理
4.2.5死锁 4.2.5死锁
死锁是指在系统中,两个或两个以上的进程,因竞争共享资源而无休止地 相互等待,永远在无法前进的状态

1.死锁的产生
1)、产生死锁的主要原因有两点: 竞争资源而引起死锁 进程*坏币鹚浪 2)、产生死锁的四个必要条件: 互斥条件,所涉及的资源是非共享的。 请求和保持条件,进程在等待新资源时,继续占用已分配到的资源。 不剥夺条件,一个进程占有的资源不能被别的进程强行抢占。 循环等待条件,一个进程获得的资源同时被另一个进程所请求,从而形成 一个进程的循环链。
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4.2 处理机管理
2.死锁的解除与预防
目前用于解决死锁的办法有如下几种: (1)预防死锁: 破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个(除第一条件外的其它条 件),来防止死锁发生。 (2)回避死锁: 系统不需要采取各种限制措施去破坏产生死锁的必要条件。在资源的动 态分配中,采用某种方法防止系统进入不安全状态,以避免死锁的最终 发生,如著名的银行家算法。 (3)检测死锁: 系统运行过程事先不采取任何防止和避免的措施。但通过系统的检测机 构,及时检测出死锁的发生,采取措施清除。 (4)解除死锁: 一旦死锁发生,采取措施解除死锁,方法是撤消或挂起一些进程,或剥 夺资源,以便释放出一些资源。
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4.3 存储管理
4.3.1存储管理的概念及功能 4.3.1存储管理的概念及功能
1.系统存储器的配置
系统的存储器由内、外存储器组成。程序的指令和数据只有存放在CPU 能直接访问的内存中,这个程序或这个程序的部分才能够被执行。 系统使用的存储器由二部分组成:物理内存和逻辑内存。物理内存由系 统实际提供,容量受实际存储单元的限制。逻辑内存也称虚拟内存,它把 内存和外存统一进行管理,它的容量受计算机地址的位数和辅存容量限制。 内存的使用分为二部分,一部分为系统区,即系统程序使用的区域,主 要存放操作系统、一些标准子程序、例行程序和系统数据等。另一部分为 用户区。由操作系统存储管理系统管理。

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4.3 存储管理
2.存储空间的地址
高级语言编制的源程序,存在于由程序员建立的符号名字空间(名空间) 内,与存储器地址无任何直接关系,仅是符号名的集合,称作名空间。 源程序经编译后所形成的目标程序,其地址总是从零开始,因此称目标 程序中的地址为虚拟地址空间(地址空间)。 目标地址经过链接再装入内存时,其分配到的物理地址与编译后的相对 地址是不同的。称为物理地址空间,即绝对的地址集合(存储空间)。

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4.3 存储管理
3.地址重定位
用户在各自的逻辑空间内编程。一个作业在装入时分配到的存储空间和 它的编程地址空间是不一致的。即程序在运行时需要把逻辑地址转换为 物理地址。 地址重定位: 一个作业的逻辑地址向物理地址的转换。 重定位分为静态重定位和动态重定位。 静态重定位: 是在目标程序装入指定内存区的时候由装配程序在程序执行之前一次完 成逻辑地址至物理地址的转换,以后地址不再改变。 动态重定位: 是在目标程序执行中,每当形成一个访问内存的有效地址时,就动态进 行地址变换。由于每形成一条指令都需变换,所以需要硬件支持,如基 地址寄存器和限长寄存器等,以加快地址变换。
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4.3 存储管理
4.存储器管理的功能
存储器管理有两个基本目的: 一是方便用户;二是充分发挥内存的利用率。 存储器管理具有以下几个功能: (1)内存分配 (2)地址映射 (3)存储扩充 (4)存储共享和保护

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5.内存扩充技术 内存的扩充的二种方法:一是物理上的扩充,为系统配置更多的存储器芯 片。二是逻辑上的扩充,借用软件技术实现主存容量的扩充目的。 逻辑扩充技术有覆盖技术和交换技术二种。 覆盖技术:是指同一内存区可以被不同的程序段重复使用

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4.3 存储管理
交换技术:
是指在内外存之间交换程序和数据。在内存中只驻留一部分甚 至只是少数几个用户进程,其余用户进程驻在外存,当用到时 进入内存。 交换技术使用户可以得到大容量的存储器和内存的运行速度。 但从存储管理的角度,交换并不是一种独立的存储管理方案。 它与分区技术结合,形成交换式分区管理;也可以与分页或分 段技术结合,形成交换式分页或分段管理。 交换技术实质上是系统把内存和外存统一进行管理,形成一个 存储容量比实际内存大的存储器,这个存储器就是虚拟存储器。 它的最大容量受二个因素决定,一是由计算机的地址结构而定, 二是内外存容量之和所确定。
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4.3 存储管理
4.3.2分区式管理 4.3.2分区式管理
基本思想:将内存划分成若干连续区域(分区),每个分区中装入一个运行作业。

1.固定式分区(静态分区):系统初始化时,内存分为若干区,每个区的大小
可以不同,但每一个区中只能存放一个作业。一旦分好,则每个分区的大小和 分区总数均不再变化。
区号 1 2 3 4 5 分区大小 8k 16k 32k 64k 120k 起始地址 16k 24k 40k 72k 136k 使用状态 1 0 1 0 0

存储区的分配策略是顺序查找分区分配表,将满足作业请求容量的、 且未使用的第一个分区分配给该作业(将其使用状态置为“1”)。 回收时将分区表中的使用状态改为“0”即可.
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4.3 存储管理
2.可变分区(动态分区)
存储区的分配:预先不划分分区的大小,在装入作业时使分配的分区大小正好 适应作业的需要量,且分区的个数也不固定。系统初启时,除操作系统占据一 块内存外,其余为一个完整的大空闲区。有作业要求装入时,则分配作业要求 大小的空闲区,余下的为空闲区。如某时刻内存的状态为:

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4.3 存储管理
可变分区中对内存状态的记录和管理使用的方法-- 链表法: 用链表记录内存的占用或空闲情况。链表的每项的内容有:分配状态、 分区起始地址、分区大小、链接指针。链接指针可以是单向指针或双向 指针。链接表也可以分别设置为已分配链表和未分配链表。 链表记录通常有如下三种分配策方法: A.首次适配法(FF):把内存中的空闲区按起始地址递增顺序排列。分配内存时, 从链表首端开始查找,选择第一个满足要求的空闲块分配,而不管它究竟有多 大。剩余的空间仍留在空闲链中。 B.最佳适配法(BF):把内存中的空闲区按分区大小递增次序排列。分配内存时, 按链表顺序查找适合用户需求的空闲块,必定是最接*用户申请的块大小。然 后按用户申请量进行分配,残余部分留在链中,并重新排列。 C.最坏适配法(WF):把空闲块按其大小递减的顺序组成链表,大块在先,小 块在后。分配时先挑选大的进行分配,使剩余空间不致太小。
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4.3 存储管理
假设内存中现有两个空闲区:F1为110K,F2为60K。现依次有A、B、C 三个作业请求装入运行,它们的内存需求分别是20K、80K和50K。 若采用WF算法,作业A可获得F1中的20K,作业B获得F1中的80K,作 业C获得F2中的50K,三个作业的需求都得到了满足。 若采用BF算法,作业A获得F2中的20K,作业B获得F1中的80K,而作 业C的需求却不能满足。 若采用FF算法,如果F1的地址低于F2,可得到与WF算法同样的结果, 否则,则得到与BF算法同样的结果。这里,最坏适应算法倒是“最佳” 的。 分区管理实现了多道程序共享内存,提高了CPU的利用率,管理算法简 单,容易实现。但它导致内存碎片多,拼接又化费时间,降低了内存利 用率。
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4.3 存储管理
4.3.3分页式管理 4.3.3分页式管理
分页式管理的出发点是为了消除碎片而打破存储分配的连续性,使得 一个作业的地址空间可以分布在若干离散的内存块上,从而充分利用 内存空间,提高内存利用率。 页(页面):用户作业的空间划分为若干个大小相等的块。不足一块 的补齐为一页,页面大小通常为512字节至4K大小。所有的页从0开 始依次编号每个页内部相对于0连续编址。 页帧(页架、块):系统将内存空间中也划分与页大小相等的若干块。 页面大小=页帧大小。 于是作业地址空间构成一个二维地址空间,其中的任一逻辑地址都可 表示成(p,d),其中p是页号,d是页内位移量即相对地址。 系统装入作业时,以页为单位给作业分配页帧。因此,作业可以按页 为单位,离散地放在内存中不连续的页帧中。
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4.3 存储管理
1、简单页式管理(静态分页管理)
基本思想:如果内存当前可用页帧数不小于作业要求的页数,系统 就实施分配,否则不于分配。 简单页式用页表(PMT)来进行管理。每个作业有一张相应的页表, 如某作业有4页,内存中以1K为一帧进行分配,则可能的页表及对应 的页帧关系。

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4.3 存储管理
2、请求页式管理(动态分页管理) 实现原理:开始时把整个作业的一部分装入内存,其它部分则在运行过程
中动态装入。系统对页表进行扩充,扩充后的页表组成如下: 页帧号 1 2 3 说明: 存在位为0表示该页不在内存,存在位为1时表示在内存。 系统在运行时动态检查页表,当存在位为0时,系统就把所需的页调 入内存。但当内存中没有空闲页帧时,则先淘汰内存中的页,若淘 汰的页已被修改过(修改位为1),则回写磁盘,否则直接淘汰。
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存取控制 RWE RWE RE

存在位 1 1 0

访问位 1 1 0

修改位 1 0 0

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4.3 存储管理
系统淘汰页面时有常见的策略有:
(1)先进先出法(FIFO) 算法适合于程序按顺序访问地址空间。不适合于程序中有循环的情况。 (2)最*最少使用法(LRU) 过去一段时间内未被访问过的页,*期也可能不会被访问。该算法较为复杂。 实际中常使用*似的LRU算法,如最不经常使用的页面淘汰算法LFU及最*没 有使用页面淘汰算法NUR等。 颠簸: 对于刚被淘汰出去的页,进程可能马上又要访问它,故又需将它调 入,因无空闲内存页帧又要淘汰另一页,而后者很可能是即将被访问的页。 于是造成了系统需花费大量的时间忙于进行这种频繁的页面交换,致使系 统的实际效率很低,严重时将导致系统的瘫痪。 请求页式管理能有效地消除内存碎片,且作业地址空间不受内存容量大小 的限制,提高内存利用率。但由于建立和管理页表及动态地址,增大了系 统时间和空间开销,如算法选择不当可能引起系统“颠簸”,致使系统性 能下降。
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4.3 存储管理
3、分页管理的优缺点

优点:
不要求作业在内存中连续存放,较好的解决了碎片问题。 作业地址空间不受内存限制,对一些不常用的部分不必常驻内存, 为用户提供足够大存储空间,从而有利于多道程序作业。 要求一定的硬件支持,增加了成本。 系统要增加页表及其管理程序,从而增加了内存的开销。同时CPU 要占有一定时间来处理页面交换。

缺点:

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4.3 存储管理
4.3.4 段式管理
分页并不是依据作业内存的逻辑关系,而是对连续的地址空间一 种固定长度的连续划分。 实际上,一个作业通常是由若干逻辑程序段和数据段所组成,从 用户角度希望作业能按照自已的逻辑关系分成若干自然段,每段 都有自己的名子,且都从0开始编址的一维地址空间,这样有利于 程序设计,又可方便地按段名进行访问。 段式管理就是为了解决这个问题而提出的。 段式管理也分有二种形式:简单段式管理和段页结合式管理。

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4.3 存储管理
1、简单段式管理
一个段定义为一组逻辑信息。一个作业由若干个具有逻辑意义的段(如主 程序、子程序、数据、工作区等)组成。每个段有段名,且都从0开始编 址的连续空间。段的长度不固定,仅由相应逻辑信息组的大小所决定, 一个作业由(s,d)组成,其中s是二维地址空间中的段号,d是段内相对 地址。整个作业地址空间是二维的。 简单段式管理以段为单元进行内存分配,一段分配在一个连续的内存区, 各段的长度可以不同,段与段之间可不连续。一个作业的连续地址空间 可以对应若干个不连续的内存分区。 系统为每一个运行的作业建立一个段表(SMT) 。

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4.3 存储管理
段是逻辑意义的如:cos(x),sin(x)等。所以段式管理易实现共享同一 内存块里的程序或数据。不同的段表调用一个共享段时,共享段可以 具有不同的段号。也可以设置"共享段表"来实现段的共享。 为了保证各作业之间相互不干扰,系统设置段保护。一般的段保护措 施如下: 建立存取控制:段表中有“存取方式”项,存取方式有三种:写、读 和执行,用R、W、E表示。 段地址越界保护措施:段表中每段的表目中有段长值,以指明该段的 长度,使每个作业被限制在自己的地址空间中运行。 页式、段式管理提供了内外存统一管理的虚拟存储器的概念,为用户 提供了一个非常大的运行空间。段式管理中允许段长动态增长,便于 段的共享和保护,便于程序动态链接。但是段式管理需要更多硬件支 持,同时段长受内存限制,给系统增加了复杂性,也有可能产生“颠 簸”。
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4.3 存储管理
2、段页式结合管理
基本思想:是利用分段向用户提供二维的编程空间,以方便用户编程, 利用分页来管理内存空间,以提高内存利用率。 在段页式系统中,作业的地址仍按逻辑意义分段,是用户定义的二维逻 辑地址(s,d),其中s是段号,d是段内位移量,d又可以被系统变换为, (p,w)p是页号,w为页内位移量。这样形成三维地址映射。 段页式管理:系统为每个作业建立一个段表和若干个页表,页表的个数等 于段表的表目数。 访问主存的物理地址就要访问段表,页表和实际地址,所以访问主存中 的一条指令或一个数据,至少要访问内存三次。

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4.3 存储管理
3、段式管理与页式管理的比较:
段是信息的逻辑单位,分段是出于作业逻辑上的要求,对用户来说,分 段是可见的,分页是不可见的;页是信息物理单位,段是信息的逻辑单 位;分页并不是用户作业的要求,而仅仅是为了系统管理内存的需要。 也就是说,段是面向使用,页是面向管理。 分段地址空间是二维的,分页地址空间是一维的。 段的长度不固定,由用户决定;页的长度是等长的,由系统决定。 段页式管理实现了分段、分页管理的优势互补,方便了用户,提高了内 存利用率。但也增加了硬件成本和系统开销。

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4.3 存储管理
4、段式管理的优缺点:
1)、简单段式管理的优缺点 优点: 便于程序模块化处理; 便于处理变化的数据; 便于共享分段。 缺点: 要求一定的硬件支持,增加 了成本。 分段尺寸的大小受到主存的 限制。由于段的长度不固定, 会出现“碎片”问题,处理 机要为存储器的紧缩付出代 价。 2)、段页式管理的优缺点 优点: 段页式管理具有分页、分 段管理的优点,是使用的 最广泛、最灵活的一种存 储管理技术。 缺点: 需要更多的硬件支持,增 加了硬件的成本,同时也 增加了软件的复杂性和管 理开销。

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4.4 设备管理
4.4.1 设备的有关概念
1. 设备
系统的设备是指进行实际I/O操作的物理设备,及控制这些设备并进行I/O 操作的支持部件。 从数据组织的角度,设备可以分为: 块设备:以块为单位组织和传送数据。 字符设备:以字符为单位组织和传送数据。 从资源分配的角度,设备可以分为: 独享设备:在作业整个运行期间为此作业独占。 共享设备:允许若干用户同时共同使用的设备。 虚拟设备:通过假脱机技术,把原来的独享设备改造成共享设备。

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4.4 设备管理
2. 设备管理的任务
① 设备分配,根据各类设备的特点确定相应的分配策略,按照进程的请 求进行I/O分配。 ② 启动设备完成实际的输入/输出操作,I/O设备都有一个控制器,它直 接控制设备完成具体的输入/输出。 ③ 设备无关性,向用户提供一个统一、友好的使用界面,即对任何设备, 其逻辑接口都一样。 ④ 提高设备的利用率,常采用虚拟技术和缓冲技术。

3. 缓冲技术
目的:为解决高速的CPU与低速的外设之间的速度不匹配。 缓冲技术实质上是在内存中开辟一个具有n个单元的区域作为缓冲区。缓 冲区的大小可以按实际应用需要来确定。其结构形式可以有多种形式,有 循环队列形式、单缓冲区及多缓冲区形式、缓冲池结构等。
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4.4 设备管理
4. 中断的概念
中断是指计算机在执行期间,系统内发生急需处理事件,使得CPU暂时中断 当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序,待处理完毕后又返回 原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。 中断源:引起中断发生的事件。根据中断源产生的条件,可把中断分为硬 件中断和软件中断。 中断请求:中断源向CPU发出的请求中断处理信号. 中断响应:而CPU收到中断请求后转相应的事件处理程序。

5. 通道的概念
程序中断I/O方式中每处理一个字,要进行一次中断处理,当有大批数据 需要传递时,中断次数就很多。 通道的出现建立了I/O的独立管理机构,这时只要CPU发一条I/O指令给 通道,告诉通道要执行的I/O操作要访问的设备,通道便向内存索取通道 程序以完成I/O控制管理。
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4.4 设备管理
4.4.2 设备管理程序
1.逻辑设备与物理设备
设备的无关性: 用户可不必指定特定的设备,而代之指定逻辑设备。使得用 户程序与实际使用的物理设备无关,可以脱离具体的物理设备来使用设备。 逻辑设备: 为了方便用户使用设备,通常用符号名代替设备的类型名。如LPT 表示打印机。 为了实现与设备的无关性,系统中必须有一张联系逻辑设备和物理设备名称 的映象表。

2.设备分配程序

设备分配程序应按照一定的算法,决定把某一台设备分配给那一个要求该设 备的进程。设备分配时的算法有先请求先服务、优先数法等。

3.设备驱动程序
设备驱动程序实现I/O操作。
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4.4 设备管理
虚拟设备—假脱机系统 4.4.3 虚拟设备 假脱机系统
虚拟设备技术(Spooling技术): 利用高速的直接存储设备(一般使用硬盘)来模拟低速的独占设备,使独 占设备转化成共享设备。

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4.5 文件管理
4.5.1 文件及文件系统
1. 文件:文件是逻辑上具有完整意义的数据或字符序列的集合。 2. 文件系统:文件系统是负责存取和管理文件的机构。

4.5.2 文件结构及存取方式
1.文件的逻辑结构
(1)流式文件:流式文件是由一串连续的字符序列组成。 (2)记录式文件:记录式文件由若干个记录组成。

2.文件的物理结构
文件的物理结构是指文件在外存储器上的组织形式。文件的物理结构一般 有三种类型:连续结构、链结构和索引结构。

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4.5 文件管理
连续结构:把逻辑上连续的文件存放在一个连续的物理介质上。

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4.5 文件管理
链接结构:文件可以分别存放在物理介质的不同块中,块与块之间通过指针取 得联系。

索引结构:文件的全部记录分别存放在物理介质的不同块中,系统为每一个文 件建立一张索引表.

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4.5 文件管理
3.文件的存取方式
一般有顺序存取、随机存取两种方式。 顺序存取: 对文件的每次存取是在上次存取的基础上进行。对于记录式文件, 它总是在上次存取的基础上顺序存取下一个记录。而对流式文件, 则在读/写指针的当前位置顺序存取文件的下一串字符。 随机存取(直接存取): 以任意次序直接存取文件中某一个记录,对于流式文件,需要把读 /写指针调整到要访问的位置。同时,直接存取技术的具体实现还 与存取文件的物理介质结构有关。

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4.5 文件管理
4.5.3 文件存储空间管理
也称为外存管理,它和内存管理有许多相似之处,最大区别是内存 管理以字节为单位,而外存管理以字符块为单位。根据文件的物理 结构不同,文件在外存储器中存放的方式有连续和不连续两种。文 件存储空间管理常用的技术有以下几种:

1.空白文件目录
把一个连续的未分配的外存储区称为“空白文件”,系统为所有的“空白文 件”建立一个目录,表目的内容为空白块地址和空白块数目。
序号 1 2 3 4 第一个空白块号 2 9 15 .... 空白块个数 4 3 5 .... 表示的物理块号 2,3,4,5 9,10,11 15,16,17,18,19 ....
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4.5 文件管理
2.空闲块索引表
空闲块索引表的每个表目登记一个空闲块号,相邻表目中的块号不一定相 邻。分配时,从索引表的一个非空表目中取出一个空闲块号,分配后将该 块号从相应表目中删去,回收一个物理块时,将其块号填索引表的一个空 表目中。这种方法对物理块的分配和回收处理都比较容易,但索引表需要 占用较大的存储空间。

3.位示图
利用一个二进制位来表示一个物理块的分配状态,系统为文件的存储空间 建立一张位示图,其中每一位对应一个外存物理块,图中“1”表示对应 块已分配,“0”表示对应块为“空闲”。位示图方法既可用于非连续文 件,也可用于连续文件和分配,当进行连续文件分配时,需要在位示图中 找到足够多的连续为0的二进位。

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4.5 文件管理
4.5.4 文件目录
文件目录组织方式有: 1.一级目录结构 整个系统只设置一个目录表,目录表就是文件控制块。 2.二级目录结构 文件的目录被分成二部分,第一级是主目录表,第二级是用户目录表。 3.目录树结构 是一棵倒置的有根的树。树型结构目录可以更确切地反映系统内部文件 的分支系统,用户可将部分文件构成子树与其它部分分开以便处理。系 统或用户还可以规定不同层次或子树文件有不同的存取权限,以便更好 地对文件加以保护。

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4.5 文件管理
4.5.5 文件的保护
计算机系统中的文件是共享的,但不是无条件的,文件系统的存取控制机制 应能够防止未授权用户对文件的存取,并防止授权用户越权对文件进行操作, 以提高文件的安全性。但是由于不同系统对文件安全的理解不尽相同,并不 是所有的系统都提供完美的安全保障机制。 (1)存取控制矩阵
用一个二维矩阵,行坐标表示系统中全部用户,列坐标表示系统中全部文件,矩阵 元素aij的值为“1”时,表示用户i允许访问j文件。反之,当aij为“0”时,表示用户 i不允许访问j文件。

(2)按用户分类存取控制
系统中的用户往往分类为:a.文件主b.同组用户c.一般用户。在UNIX系统中,每个文 件的存取权力说明用一个9位二进制数表示,每类用户占3位,每一位代表读、写和 执行三种访问权力。

(3)口令
用户为自己的每一个文件规定一个口令,附在文件目录中,凡请求访问该文件的用 户,必须先提供口令。
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4.5 文件管理
4.5.6 文件的主要操作
最基本的命令有: 建立文件、打开文件、读文件、写文件、 关闭文件和撤消文件等。

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4.6 作业管理与用户界面
作业管理主要对用户作业进行合理调度,以提高系统的吞吐量和缩短作业的 周转时间,并提供用户与操作系统的接口。在实际操作中,用户通过输入设 备,如键盘、鼠标器、触摸屏等将用户要求“告诉”计算机,计算机收到这 些请求后再为用户服务。

用户是通过命令或者程序向计算机发出请求,多个用户的请求以用户作 业的方式在后备存储设备中等待。 计算机收到用户请求后,利用操作系统提供的命令解释和系统调用,以 及相应的处理程序,有序有效地使用系统提供的各种资源,完成用户作 业的处理。

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4.6 作业管理与用户界面
4.6.1 作业管理
作业管理主要包括作业的组织、作业的控制以及作业的调度等内容。

1.作业管理的概念
作业(job)是指用户在一次计算过程中,或者一次事物处理过程中,要求 计算机系统所作的工作的集合。通常,一个作业又可分为若干个顺序 处理的作业步,作业步的集合完成了一个作业。

2.作业的类型
从控制的角度可把作业分成脱机作业和联机作业。 脱机作业:是在整个作业运行过程中,根据作业说明书中的说明对作业进 行控制. 联机作业:通常是用键盘命令直接控制作业的运行。

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4.6 作业管理与用户界面
3.作业的状态
(1)进入状态 提交的作业通过某种输入方式将作业输入到外存上时,称此作业处于 进入状态。 (2)后备状态 由作业建立程序为之建立了作业控制块(PCB),并插入到后备作业队列 中等待调度运行为止。 (3)运行状态 作业调度程序从处于后备状态的作业队列中选出一个作业调入内存, 并为之建立相应的进程后,由于此时的作业已具有独立运行的资格, 如果处理机空闲,便可立即开始执行,故称此时的作业是进入了运行 状态。 (4)终止状态 当作业(进程)的运行正常或异常结束时,进程便自我终止,或被迫 终止,此时作业便进入终止状态。
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4.6 作业管理与用户界面
作业的状态及其转换:

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4.6 作业管理与用户界面
4.用户如何提交作业
① 交互式作业也称联机用户作业: 主要通过直接命令方式提供用户作 业。 ② 间接的方式也称脱机作业方式: 由用户事先写好作业步的说明,一 次提交给系统,由系统按照作业步说明依次处理。

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4.6 作业管理与用户界面
4.6.2 操作系统的用户接口
1.操作系统的程序接口
程序接口通常采用若干系统调用组成,也称编程接口。 用户通过在程序中使用这些系统调用命令来请求系统提供的服务。 用汇编语言编写程序可以直接使用这组系统调用命令,向系统提出各种 控制I/O等要求。 用高级语言则可以在程序中使用过程调用语句。这些调用语句在源程序 被编绎时翻译成有关的系统调用命令。

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4.6 作业管理与用户界面
2.操作系统的命令接口
命令接口由一组键盘操作或鼠标操作命令组成。通过控制台或终端打入操作 命令,向系统提出各种要求。命令接口有两个基本任务: (1)判别和解释用户键入的操作命令,并将相应的命令操作转向对应的命 令处理程序。 (2)接收从操作系统传来的信息,然后通过屏幕提示等方式提呈给用户。 命令接口有多种形式:有直接命令方式和间接命令方式。

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4.7 几种常见的操作系统
1、Windows 系统
Windows是一个为个人电脑和服务器用户设计的操作系统,有时也被 称为“视窗操作系统”。 其前身是DOS(Disk Operation System)于1981年微软公司为IBM-PC 开发的一种操作系统。经过多年的发展与完善,DOS又推出十几个版本。 随后在1985年11月,Windows 1.0发布,这是微软第一次对个人电脑 操作*台进行用户图形界面的尝试。 现在使用的最广泛的Windows2000和Windows XP以其灵活、强大的 功能和稳定可靠的性能成为了目前最重要的操作系统。 最新的Windows Vista问世,Windows在其基础上一步一步升级、改 进和发展而来,并最终获得了世界个人电脑操作系统软件的垄断地位。

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4.7 几种常见的操作系统
登录进程和会话 Windows NT体系结构 事件日志、调度 Win32 管理器 服务、SQL Server MS-DOS程序和 Win32程序

进程线程管理、 I/O和内存管理

将I/O函数调用转 换为I/O请求

将内核、设备驱动 线程调度、中断 程序和执行体分离 和异常处理 以适应不同的*台 合肥工业大学 计算机信息学院软件所

窗口和绘制
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4.7 几种常见的操作系统
2、Unix系统
1969 年 , AT&T 公 司 ( 美 国 电 话 电 报 公 司 )Bell 实 验 室 的 研 究 人 员 K.Thompson和D.M.Ritchie在PDP-7小型机上开发了第一个Unix系 统。D.M.Ritchie的工作使Unix 拥有了其他系统所没有的最大优势— —可移植性。 最初,贝尔实验室公开了Unix 系统的源代码,允许厂商在其提供的 源代码的基础上进行新的开发,这对Unix 系统的研究、开发、推广 和普及起到了推波助澜的作用,但也造成了Unix 系统版本众多,不 同厂家的Unix 系统版本之间兼容性不好等问题。 目 前 商 业 化 的 Unix 系 统 主 要 有 : IBM 公 司 的 AIX 系 统 , SUN 的 SunOS系统,HP公司的HP-UX系统,Compaq公司的Digital Unix 系统等,它们大都运行于公司自己的计算机系统上。 目前在Intel*台上,最主要的Unix 系统就是SCO公司的UnixWare 和Open Server系统以及各种发布版本的Linux 。
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4.7 几种常见的操作系统
Unix 系统核心结构

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4.7 几种常见的操作系统
3、Linux系统
1991年,一个芬兰大学生在Minix(面向教学的类UNIX操作系统) 的启发下,开发了一个类似Minix的以实用为目的的操作系统,秉承 了UNIX的优良传统,公开源代码。 1994年3月14日Linux1.0发布以来,由于其源代码完全公开,在世界 内有很多Linux产品,比较流行的有:Slackware Linux、Fedora Core和Suse Linux等,还有中国的Red Flag(红旗)。 Linux是UNIX系统在微机上的完整实现,是目前最流行的微机操作系 统之一。 其突出的特点包括:源代码公开、完全免费、稳定性好、可移置性好、 良好的用户界面和很好的网络功能。

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4.7 几种常见的操作系统
4、手机操作系统
手机已经成为我们必备的移动通信工具,随着移动多媒体时代的到来, 手机也从最初的简单通话功能逐渐向智能化发展。 其实智能手机与普通手机最简单的区别就是“是否拥有操作系统”。 当手机具备了一个开放性的操作系统,在这个操作系统*台上,就可 以安装更多的应用程序,从而可以使智能手机的功能得到无限的扩展。 借助丰富的应用软件,智能手机就变成了一个微型计算机。 智能手机的几种操作系统:Symbian操作系统、Windows Mobile操 作系统、Linux手机操作系统和Palm操作系统。

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4.7 几种常见的操作系统
5、Mac Os
作为Apple公司的旗舰操作系统,Mac Os X已拥有超过500万用户。 Mac Os X-一个基于Unix的大型操作系统,具有以Unix为基础的开 放源代码操作系统得几乎所有优点,提供了独特技术原理和简单操作 的完美结合,也受到越来越多的电脑爱好者的青睐。

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4.8 小结
操作系统是加在裸机上的第一层软件。它是系统应用程序和用户程序与
硬件之间的接口,而且是整个计算机系统的核心,起着控制和管理和中心作 用。 操作系统的主要类型:操作系统可分为批处理系统、分时系统、实时系统、 单用户交互系统、网络操作系统及分布式操作系统。 操作系统的功能:可被划分为处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管 理及作业管理五大部分。 处理机管理也称为进程管理。进程管理中重要的问题是处理好进程的同步与 互斥,同步是并发进程因相互合作而产生的一种制约关系,互斥是并发进程 因共享资源而产生的一种制约关系。

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4.8 小结
内存管理的基本目的是提高内存利用率以及方便用户使用,它涉及四个 基本问题:内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充。内存管理有各种 方法,有分区管理、分页管理、分段管理和段页式管理等。虚拟存储器是 广泛采用的内存扩充技术。 设备管理涉及主机之外的所有外设的管理。它的基本目标是:向用户提 供方便的设备使用接口以及充分发挥设备的利用率。缓冲区是I/O系统的 主要数据结构,缓冲区管理是逻辑I/O系统的基本功能之一。在SPOOLing 系统的管理下,独享设备的分配变为虚拟设备的分配。 文件管理负责存取和管理文件的机构。文件系统的目的是充分利用外存 储器和方便用户。为此,文件系统应能统一管理文件存储空间,实施外存 储空间的分配与回收;实现文件的按名存取;实现对文件的各种控制和存 取操作;实现文件信息的共享,并且提供可靠的文件保密的保护措施。 作业管理提供了操作系统与用户之间的使用接口。 最后 ,我们给大 家介绍了一 些当前常用 的操作系统 ,有 Windows、 UNIX、Linux等。
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谢谢
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