第3章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)

1、第第3 3章章 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述 操作系統(tǒng)的功能模塊操作系統(tǒng)的功能模塊 典型操作系統(tǒng)概述典型操作系統(tǒng)概述本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)本章基本要求本章基本要求基本知識(shí)點(diǎn)基本知識(shí)點(diǎn)： (1) (1) 了解操作系統(tǒng)的定義、發(fā)展和分類；了解操作系統(tǒng)的定義、發(fā)展和分類； (2) (2) 了解操作系統(tǒng)的基本功能；了解操作系統(tǒng)的基本功能； (3) (3) 掌握操作系統(tǒng)的操作界面和工作方式。掌握操作系統(tǒng)的操作界面和工作方式。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)與難點(diǎn)：操作系統(tǒng)的基本功能和基本特性。操作系統(tǒng)的基本功能和基本特性。進(jìn)程的概念及基本特性。進(jìn)程的概念及基本特性。地址變換。地址變換。v操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)

2、(Operating System(Operating System，OS)OS)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它們管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它們管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用硬件及軟件資源，為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境。方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境。v它是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對(duì)硬件它是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對(duì)硬件功能的擴(kuò)充。功能的擴(kuò)充。v操作系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中具有極其重要的特殊操作系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中具有極其重要的特殊地位，它不僅是硬件與其他軟件系統(tǒng)的接口，也是地位，它不僅是硬件

3、與其他軟件系統(tǒng)的接口，也是用戶和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行用戶和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行“交流交流”的界面的界面 3.1.1 3.1.1 什么是操作系統(tǒng)什么是操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件和用戶的關(guān)系計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件和用戶的關(guān)系3.1.2 3.1.2 操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)的分類 u批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng) u分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)u實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng) u通用操作系統(tǒng)通用操作系統(tǒng) u個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)u嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)u網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)u分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)u智能化操作系統(tǒng)智能化操作系統(tǒng)CPUCPU時(shí)間片時(shí)間片程序程序1程序程序2 2程序程序N N.程序程序1 1

4、程序程序3程序程序3 3程序排隊(duì)隊(duì)列程序排隊(duì)隊(duì)列CPUCPU分時(shí)分時(shí)OS多用戶、多道程序共享一個(gè)多用戶、多道程序共享一個(gè)CPUCPU的的OSOS。將將CPUCPU劃分為很小的時(shí)間片，采用循環(huán)輪作方式將這些劃分為很小的時(shí)間片，采用循環(huán)輪作方式將這些CPUCPU時(shí)間片分配給排隊(duì)隊(duì)列中等待處理的每個(gè)程序的處理時(shí)間片分配給排隊(duì)隊(duì)列中等待處理的每個(gè)程序的處理方式。方式。 側(cè)重于側(cè)重于及時(shí)性及時(shí)性和交互性和交互性實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)OS實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)OS是是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的統(tǒng)稱。的統(tǒng)稱。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)用于過(guò)程控制。例如，控制飛行器、導(dǎo)彈實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)用于過(guò)程控制。例如，控制飛行器、導(dǎo)彈發(fā)射

5、、飛行過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)。發(fā)射、飛行過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)。實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)主要指對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)的處理。例如，利實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)主要指對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)的處理。例如，利用計(jì)算機(jī)預(yù)訂飛機(jī)票、火車票或輪船票等。用計(jì)算機(jī)預(yù)訂飛機(jī)票、火車票或輪船票等。分布式分布式OS分布式操作系統(tǒng)是指通過(guò)分布式操作系統(tǒng)是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)將大量計(jì)算機(jī)連接在一起，將大量計(jì)算機(jī)連接在一起，以獲取極高的運(yùn)算能力、廣泛的數(shù)據(jù)共享以及實(shí)現(xiàn)分散以獲取極高的運(yùn)算能力、廣泛的數(shù)據(jù)共享以及實(shí)現(xiàn)分散資源管理等功能為目的的一種資源管理等功能為目的的一種OSOS。它的優(yōu)點(diǎn)是它的優(yōu)點(diǎn)是：分布性分布性。它集各分散結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)資源為一體，以較低。它集各分散結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)資

6、源為一體，以較低的成本獲取較高的運(yùn)算性能。的成本獲取較高的運(yùn)算性能?？煽啃钥煽啃?。由于在整個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)。由于在整個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)CPUCPU系統(tǒng)，因此當(dāng)系統(tǒng)，因此當(dāng)某一個(gè)某一個(gè)CPUCPU系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍舊能夠工作。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍舊能夠工作。并發(fā)性并發(fā)性: :在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)，計(jì)在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)中有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行。算機(jī)中有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行。共享性共享性: :是指多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序可以共享系統(tǒng)中的資源。是指多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序可以共享系統(tǒng)中的資源。 虛擬性虛擬性: :是指通過(guò)虛擬技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槎鄠€(gè)邏輯上是指

7、通過(guò)虛擬技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槎鄠€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)際存在的，而邏輯上的對(duì)應(yīng)物是虛的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)際存在的，而邏輯上的對(duì)應(yīng)物是虛的，是用戶感覺(jué)上的東西。通過(guò)虛擬技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)虛擬處的，是用戶感覺(jué)上的東西。通過(guò)虛擬技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)虛擬處理器、虛擬內(nèi)存、虛擬外部設(shè)備等。理器、虛擬內(nèi)存、虛擬外部設(shè)備等。異步性異步性: :程序執(zhí)行順序、完成時(shí)間等都是不可預(yù)知的程序執(zhí)行順序、完成時(shí)間等都是不可預(yù)知的。 3.1.4 3.1.4 操作系統(tǒng)的基本功能操作系統(tǒng)的基本功能現(xiàn)代操作系統(tǒng)功能示意圖現(xiàn)代操作系統(tǒng)功能示意圖操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用戶接口用戶接口處理器管理處理器管理存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理設(shè)備管理設(shè)備管

8、理文件管理文件管理操作系統(tǒng)的基本功能操作系統(tǒng)的基本功能v處理器管理處理器管理的目的是為了讓的目的是為了讓CPUCPU有條不紊地工作。有條不紊地工作。由于系統(tǒng)內(nèi)一般都有多道程序存在，這些程序都要由于系統(tǒng)內(nèi)一般都有多道程序存在，這些程序都要享用享用CPUCPU資源，而在同一時(shí)刻，資源，而在同一時(shí)刻，CPUCPU只能執(zhí)行其中一只能執(zhí)行其中一個(gè)程序，故需要把個(gè)程序，故需要把CPUCPU的時(shí)間合理地、動(dòng)態(tài)地分配的時(shí)間合理地、動(dòng)態(tài)地分配給各道程序，使給各道程序，使CPUCPU得到充分利用，同時(shí)使得各道得到充分利用，同時(shí)使得各道程序的需求也能夠得到滿足。程序的需求也能夠得到滿足。 操作系統(tǒng)的基本功能操作系統(tǒng)

9、的基本功能v存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理是指操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存的管是指操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存的管理，目的是使用戶合理地使用內(nèi)存。它包括：合理，目的是使用戶合理地使用內(nèi)存。它包括：合理分配內(nèi)存和及時(shí)回收內(nèi)存；存儲(chǔ)保護(hù)；擴(kuò)充內(nèi)理分配內(nèi)存和及時(shí)回收內(nèi)存；存儲(chǔ)保護(hù)；擴(kuò)充內(nèi)存。存。 v設(shè)備管理設(shè)備管理指對(duì)除指對(duì)除CPUCPU和內(nèi)存外所有外部設(shè)備的管理。和內(nèi)存外所有外部設(shè)備的管理。設(shè)備管理的目標(biāo)是保證用戶方便的使用各種設(shè)備；設(shè)備管理的目標(biāo)是保證用戶方便的使用各種設(shè)備；采用先進(jìn)的技術(shù)比如通道技術(shù)、虛擬設(shè)備技術(shù)、采用先進(jìn)的技術(shù)比如通道技術(shù)、虛擬設(shè)備技術(shù)、緩沖技術(shù)、中斷技術(shù)等盡可能實(shí)現(xiàn)設(shè)備并行工作緩沖技術(shù)、中斷

10、技術(shù)等盡可能實(shí)現(xiàn)設(shè)備并行工作的能力，合理分配設(shè)備。的能力，合理分配設(shè)備。操作系統(tǒng)的基本功能操作系統(tǒng)的基本功能v文件管理文件管理是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟件資源的管理，目的是為用戶是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟件資源的管理，目的是為用戶創(chuàng)造一個(gè)方便安全的信息使用環(huán)境。創(chuàng)造一個(gè)方便安全的信息使用環(huán)境。文件管理功能包括文件管理功能包括：文件的結(jié)構(gòu)及存取方法；文件的目錄機(jī)構(gòu)：文件的結(jié)構(gòu)及存取方法；文件的目錄機(jī)構(gòu)及有關(guān)處理；文件存儲(chǔ)空間的管理；文件的共享和保護(hù)；文件及有關(guān)處理；文件存儲(chǔ)空間的管理；文件的共享和保護(hù)；文件的操作和使用。的操作和使用。v用戶接口用戶接口有兩種類型：有兩種類型：命令接口命令接口：用戶通過(guò)交互命令方

11、式直接或間接地對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行：用戶通過(guò)交互命令方式直接或間接地對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作。操作。程序接口程序接口：是為用戶程序在執(zhí)行中訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的。程：是為用戶程序在執(zhí)行中訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的。程也稱為應(yīng)用程序編程接口也稱為應(yīng)用程序編程接口(Application Programming (Application Programming InterfaceInterface，API)API)，用戶通過(guò)，用戶通過(guò)APIAPI可以調(diào)用系統(tǒng)提供的例行程序，可以調(diào)用系統(tǒng)提供的例行程序，實(shí)現(xiàn)既定的操作。實(shí)現(xiàn)既定的操作。3.2.1 3.2.1 進(jìn)程及處理器管理進(jìn)程及處理器管理進(jìn)程進(jìn)程: : 進(jìn)程是執(zhí)行起來(lái)的程

12、序，是系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)程是執(zhí)行起來(lái)的程序，是系統(tǒng)進(jìn)行資源調(diào)度和分配的一個(gè)獨(dú)立單位。行資源調(diào)度和分配的一個(gè)獨(dú)立單位。進(jìn)程進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊(PCB)(PCB)三部分組成。三部分組成。 3.2.1 3.2.1 進(jìn)程及處理器管理進(jìn)程及處理器管理u程序是用于描述進(jìn)程所要完成的功能。程序是用于描述進(jìn)程所要完成的功能。u數(shù)據(jù)是進(jìn)程執(zhí)行時(shí)的操作對(duì)象。數(shù)據(jù)是進(jìn)程執(zhí)行時(shí)的操作對(duì)象。u進(jìn)程控制塊進(jìn)程控制塊PCBPCB包含了有關(guān)進(jìn)程的描述信息、控包含了有關(guān)進(jìn)程的描述信息、控制信息以及資源信息量。制信息以及資源信息量。PCBPCB是進(jìn)程的標(biāo)志。是進(jìn)程動(dòng)態(tài)特性變化的集中反映是進(jìn)程的標(biāo)志。是進(jìn)程

13、動(dòng)態(tài)特性變化的集中反映。操作系統(tǒng)就是通過(guò)操作系統(tǒng)就是通過(guò)PCBPCB實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)程的控制和管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)程的控制和管理。PCBPCB存于系統(tǒng)空間，只有操作系統(tǒng)能夠?qū)ζ浯嫒?，用戶程存于系統(tǒng)空間，只有操作系統(tǒng)能夠?qū)ζ浯嫒?，用戶程序是不能訪問(wèn)的，實(shí)際上用戶甚至感覺(jué)不到序是不能訪問(wèn)的，實(shí)際上用戶甚至感覺(jué)不到PCBPCB的存的存在。在。進(jìn)程是運(yùn)行著的程序，具有一定的生命周期。進(jìn)程是運(yùn)行著的程序，具有一定的生命周期。：引入進(jìn)程的目的就是為了使其進(jìn)程實(shí)體能和其他進(jìn)引入進(jìn)程的目的就是為了使其進(jìn)程實(shí)體能和其他進(jìn)程實(shí)體并發(fā)執(zhí)行。程實(shí)體并發(fā)執(zhí)行。是指進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立進(jìn)行資源分配和是指進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立

14、進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。調(diào)度的基本單位。是指進(jìn)程按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。是指進(jìn)程按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。：為了管理進(jìn)程，系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建一套數(shù)據(jù)結(jié)：為了管理進(jìn)程，系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄該進(jìn)程有關(guān)的狀態(tài)信息。構(gòu)，記錄該進(jìn)程有關(guān)的狀態(tài)信息。：由于系統(tǒng)資源有限，多個(gè)進(jìn)程在并發(fā)執(zhí)行過(guò)程中相由于系統(tǒng)資源有限，多個(gè)進(jìn)程在并發(fā)執(zhí)行過(guò)程中相互制約。互制約。在任何時(shí)刻，任何進(jìn)程都處于以下三種基本狀態(tài)之一。在任何時(shí)刻，任何進(jìn)程都處于以下三種基本狀態(tài)之一。 就緒狀態(tài)就緒狀態(tài)。進(jìn)程已經(jīng)獲得除進(jìn)程已經(jīng)獲得除CPU之外的其他資源，只之外的其他資源，只要再獲得要再獲得CPU

15、，就立即執(zhí)行的狀態(tài)。，就立即執(zhí)行的狀態(tài)。執(zhí)行狀態(tài)。執(zhí)行狀態(tài)。進(jìn)程獲得了需要的所有資源正在處理機(jī)上進(jìn)程獲得了需要的所有資源正在處理機(jī)上執(zhí)行的狀態(tài)。執(zhí)行的狀態(tài)。阻塞狀態(tài)阻塞狀態(tài)，也稱為也稱為等待狀態(tài)。阻塞狀態(tài)是指正在執(zhí)行的等待狀態(tài)。阻塞狀態(tài)是指正在執(zhí)行的進(jìn)程由于發(fā)生某事件而暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。進(jìn)程由于發(fā)生某事件而暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。就緒就緒等待等待運(yùn)行運(yùn)行調(diào)度調(diào)度I/O完成完成I/O等待等待時(shí)間片到時(shí)間片到進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖進(jìn)程與程序進(jìn)程與程序 u程序是進(jìn)程的軀體，是進(jìn)程的組成部分，程序是進(jìn)程的軀體，是進(jìn)程的組成部分，一個(gè)進(jìn)程存在一個(gè)進(jìn)程存在的目的就是執(zhí)行其所對(duì)應(yīng)的程序，

16、沒(méi)有程序，進(jìn)程就失的目的就是執(zhí)行其所對(duì)應(yīng)的程序，沒(méi)有程序，進(jìn)程就失去了其存在的意義。但進(jìn)程與程序不一一對(duì)應(yīng)。一個(gè)程去了其存在的意義。但進(jìn)程與程序不一一對(duì)應(yīng)。一個(gè)程序可以多次執(zhí)行，可以產(chǎn)生多個(gè)不同的進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程序可以多次執(zhí)行，可以產(chǎn)生多個(gè)不同的進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)程序。也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)程序。u程序是靜態(tài)的程序是靜態(tài)的，它描述的是靜態(tài)的指令集合及相關(guān)的數(shù)它描述的是靜態(tài)的指令集合及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序可以脫離機(jī)器長(zhǎng)期保存，即使不執(zhí)行的程據(jù)結(jié)構(gòu)，程序可以脫離機(jī)器長(zhǎng)期保存，即使不執(zhí)行的程序也是存在的，所以程序是無(wú)生命的。而序也是存在的，所以程序是無(wú)生命的。而進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，它描述程序執(zhí)

17、行起來(lái)的動(dòng)態(tài)行為，所以進(jìn)程有生存期，它描述程序執(zhí)行起來(lái)的動(dòng)態(tài)行為，所以進(jìn)程有生存期，有創(chuàng)建后存在、撤銷后消亡的特性。有創(chuàng)建后存在、撤銷后消亡的特性。進(jìn)程與程序進(jìn)程與程序u程序不具有并發(fā)性程序不具有并發(fā)性，不占用，不占用CPUCPU、存儲(chǔ)器及輸、存儲(chǔ)器及輸入輸出設(shè)備等系統(tǒng)資源，所以不會(huì)受到其他入輸出設(shè)備等系統(tǒng)資源，所以不會(huì)受到其他程序的制約和影響。而程序的制約和影響。而進(jìn)程具有并發(fā)性，進(jìn)程具有并發(fā)性，在并在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于需要使用系統(tǒng)資源，受到其他發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于需要使用系統(tǒng)資源，受到其他進(jìn)程的制約和影響。進(jìn)程的制約和影響。進(jìn)程控制進(jìn)程控制u進(jìn)程從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)都是在操作系進(jìn)程從一個(gè)狀態(tài)

18、轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)都是在操作系統(tǒng)的控制下進(jìn)行。這種控制通過(guò)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)。統(tǒng)的控制下進(jìn)行。這種控制通過(guò)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)。u所謂所謂原語(yǔ)原語(yǔ)是機(jī)器指令的延伸，它是由若干條機(jī)器是機(jī)器指令的延伸，它是由若干條機(jī)器指令構(gòu)成的用于完成特定功能的指令構(gòu)成的用于完成特定功能的一段程序一段程序。為了。為了保證操作的正確性，規(guī)定在一個(gè)原語(yǔ)執(zhí)行期間不保證操作的正確性，規(guī)定在一個(gè)原語(yǔ)執(zhí)行期間不許插入任何其他操作。許插入任何其他操作。u用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)主要有用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)主要有創(chuàng)建原語(yǔ)、撤銷原語(yǔ)、創(chuàng)建原語(yǔ)、撤銷原語(yǔ)、等待原語(yǔ)和喚醒原語(yǔ)等待原語(yǔ)和喚醒原語(yǔ)等。等。 創(chuàng)建原語(yǔ)。創(chuàng)建原語(yǔ)。一般在操作系統(tǒng)中，都采用樹型結(jié)構(gòu)來(lái)表示進(jìn)程

19、之間一般在操作系統(tǒng)中，都采用樹型結(jié)構(gòu)來(lái)表示進(jìn)程之間的關(guān)系。一個(gè)進(jìn)程可以創(chuàng)建若干個(gè)新進(jìn)程，創(chuàng)建者稱為父進(jìn)程，的關(guān)系。一個(gè)進(jìn)程可以創(chuàng)建若干個(gè)新進(jìn)程，創(chuàng)建者稱為父進(jìn)程，被創(chuàng)建者稱為子進(jìn)程。父進(jìn)程為完成指定的任務(wù)創(chuàng)建若干子進(jìn)程，被創(chuàng)建者稱為子進(jìn)程。父進(jìn)程為完成指定的任務(wù)創(chuàng)建若干子進(jìn)程，子進(jìn)程也可以再去創(chuàng)建自已的子進(jìn)程，如此下去，構(gòu)成一個(gè)進(jìn)程子進(jìn)程也可以再去創(chuàng)建自已的子進(jìn)程，如此下去，構(gòu)成一個(gè)進(jìn)程家族。家族。創(chuàng)建進(jìn)程的主要任務(wù)就是建立進(jìn)程控制塊創(chuàng)建進(jìn)程的主要任務(wù)就是建立進(jìn)程控制塊PCBPCB。 撤銷原語(yǔ)撤銷原語(yǔ)。若干個(gè)進(jìn)程在完成指定的任務(wù)后或因某種原因不再需。若干個(gè)進(jìn)程在完成指定的任務(wù)后或因某種原因不再

20、需要時(shí)由撤銷原語(yǔ)將其撤銷，以便釋放它所占用的資源。要時(shí)由撤銷原語(yǔ)將其撤銷，以便釋放它所占用的資源。 撤銷進(jìn)程的本質(zhì)就是刪除進(jìn)程控制塊撤銷進(jìn)程的本質(zhì)就是刪除進(jìn)程控制塊PCBPCB。進(jìn)程控制進(jìn)程控制 等待原語(yǔ)。等待原語(yǔ)。一個(gè)處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程因等待一個(gè)處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程因等待某一事件某一事件( (如等待輸人輸出完成、等待另一如等待輸人輸出完成、等待另一進(jìn)程發(fā)來(lái)消息等進(jìn)程發(fā)來(lái)消息等) )而中止執(zhí)行時(shí)，可使用等待而中止執(zhí)行時(shí)，可使用等待原語(yǔ)將自己轉(zhuǎn)變?yōu)榈却隣顟B(tài)。原語(yǔ)將自己轉(zhuǎn)變?yōu)榈却隣顟B(tài)。 喚醒原語(yǔ)。喚醒原語(yǔ)。處于等待狀態(tài)而暫停執(zhí)行的進(jìn)程，處于等待狀態(tài)而暫停執(zhí)行的進(jìn)程，當(dāng)其所等待的事件出現(xiàn)或所受的制約消

21、失時(shí)，當(dāng)其所等待的事件出現(xiàn)或所受的制約消失時(shí)，由喚醒原語(yǔ)將其喚醒，變換為就緒狀態(tài)。由喚醒原語(yǔ)將其喚醒，變換為就緒狀態(tài)。進(jìn)程控制進(jìn)程控制進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度即處理器調(diào)度進(jìn)程調(diào)度即處理器調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是為了。進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是為了控制、協(xié)調(diào)進(jìn)程對(duì)控制、協(xié)調(diào)進(jìn)程對(duì)CPUCPU的競(jìng)爭(zhēng)，按照一定的調(diào)度算的競(jìng)爭(zhēng)，按照一定的調(diào)度算法使就緒狀態(tài)的某一進(jìn)程獲得法使就緒狀態(tài)的某一進(jìn)程獲得CPUCPU，使該進(jìn)程轉(zhuǎn)換，使該進(jìn)程轉(zhuǎn)換成運(yùn)行狀態(tài)。成運(yùn)行狀態(tài)。 p先來(lái)先服務(wù)法。先來(lái)先服務(wù)法。進(jìn)程調(diào)度總是把處理機(jī)分配進(jìn)程調(diào)度總是把處理機(jī)分配給最先進(jìn)入就緒隊(duì)列的進(jìn)程。剛進(jìn)入就緒隊(duì)給最先進(jìn)入就緒隊(duì)列的進(jìn)程。剛進(jìn)入就緒隊(duì)列

22、的進(jìn)程排在隊(duì)尾，每次調(diào)度總是從就緒隊(duì)列的進(jìn)程排在隊(duì)尾，每次調(diào)度總是從就緒隊(duì)列中，選擇隊(duì)頭進(jìn)程為之分配處理機(jī)，使之列中，選擇隊(duì)頭進(jìn)程為之分配處理機(jī)，使之投入運(yùn)行。該進(jìn)程一直運(yùn)行到完成或發(fā)生某投入運(yùn)行。該進(jìn)程一直運(yùn)行到完成或發(fā)生某事件而阻塞后，才放棄處理機(jī)。事件而阻塞后，才放棄處理機(jī)。幾種進(jìn)程調(diào)度算法幾種進(jìn)程調(diào)度算法v最高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度法。最高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度法。進(jìn)程調(diào)度總是把進(jìn)程調(diào)度總是把CPUCPU分配給就緒隊(duì)列中具有最高優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程。分配給就緒隊(duì)列中具有最高優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程。最高優(yōu)先權(quán)可在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)設(shè)定，并在進(jìn)程最高優(yōu)先權(quán)可在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)設(shè)定，并在進(jìn)程的生存期內(nèi)保持不變。也可在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)給的生存期內(nèi)

23、保持不變。也可在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)給一個(gè)初值，隨進(jìn)程的推進(jìn)或隨其等待時(shí)間的一個(gè)初值，隨進(jìn)程的推進(jìn)或隨其等待時(shí)間的增加而改變。前者稱為增加而改變。前者稱為靜態(tài)優(yōu)先權(quán)靜態(tài)優(yōu)先權(quán)，后者稱，后者稱為為動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)。幾種進(jìn)程調(diào)度算法幾種進(jìn)程調(diào)度算法。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法主要在分時(shí)系統(tǒng)中時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法主要在分時(shí)系統(tǒng)中采用。系統(tǒng)將所有就緒進(jìn)程按先來(lái)先服務(wù)的原則排采用。系統(tǒng)將所有就緒進(jìn)程按先來(lái)先服務(wù)的原則排成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)，將成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)，將CPUCPU的使用權(quán)分配給隊(duì)的使用權(quán)分配給隊(duì)頭進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。所謂時(shí)間片是指頭進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。所謂時(shí)間片是指系統(tǒng)規(guī)定進(jìn)程每次執(zhí)行的最長(zhǎng)時(shí)間系

24、統(tǒng)規(guī)定進(jìn)程每次執(zhí)行的最長(zhǎng)時(shí)間( (例如例如100 ms)100 ms)，處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程時(shí)間片用完后即被剝奪處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程時(shí)間片用完后即被剝奪CPUCPU的使的使用權(quán)，并排到就緒隊(duì)列的末尾用權(quán)，并排到就緒隊(duì)列的末尾。幾種進(jìn)程調(diào)度算法幾種進(jìn)程調(diào)度算法3.2.2 3.2.2 存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理的主要對(duì)象是內(nèi)存。存儲(chǔ)器管理的主要對(duì)象是內(nèi)存。計(jì)算機(jī)的內(nèi)存空間計(jì)算機(jī)的內(nèi)存空間一般分為系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)和用戶存儲(chǔ)區(qū)兩個(gè)部分，一般分為系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)和用戶存儲(chǔ)區(qū)兩個(gè)部分，系統(tǒng)系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)區(qū)存放操作系統(tǒng)以及一些標(biāo)準(zhǔn)子程序和例行程存放操作系統(tǒng)以及一些標(biāo)準(zhǔn)子程序和例行程序，序，用戶存儲(chǔ)區(qū)用戶存儲(chǔ)區(qū)存放用戶的

25、程序和數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)管理存放用戶的程序和數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)管理實(shí)際上是對(duì)用戶存儲(chǔ)區(qū)的管理。實(shí)際上是對(duì)用戶存儲(chǔ)區(qū)的管理。內(nèi)存分配與回收內(nèi)存分配與回收內(nèi)存共享與保護(hù)內(nèi)存共享與保護(hù)地址變換地址變換內(nèi)存擴(kuò)充內(nèi)存擴(kuò)充 存儲(chǔ)器管理的任務(wù)存儲(chǔ)器管理的任務(wù)內(nèi)存分配有靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩種方式。在現(xiàn)代多道內(nèi)存分配有靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩種方式。在現(xiàn)代多道程序系統(tǒng)中，主要采用動(dòng)態(tài)分配方式。程序系統(tǒng)中，主要采用動(dòng)態(tài)分配方式。內(nèi)存空間的共享內(nèi)存空間的共享: :是指兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共用內(nèi)存中相同是指兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共用內(nèi)存中相同的區(qū)域。共享的目的是節(jié)省內(nèi)存空間，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)的區(qū)域。共享的目的是節(jié)省內(nèi)存空間，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。

26、進(jìn)程間的通信。內(nèi)存保護(hù)內(nèi)存保護(hù): :在多道程序運(yùn)行的環(huán)境下，為避免內(nèi)存中若在多道程序運(yùn)行的環(huán)境下，為避免內(nèi)存中若干道程序間的相互干擾，必須對(duì)內(nèi)存采取保護(hù)措施。干道程序間的相互干擾，必須對(duì)內(nèi)存采取保護(hù)措施。對(duì)于用戶程序經(jīng)過(guò)編譯或匯編后形成的目標(biāo)代碼，通對(duì)于用戶程序經(jīng)過(guò)編譯或匯編后形成的目標(biāo)代碼，通常采用的是相對(duì)地址形式，首地址為零，這個(gè)相對(duì)地常采用的是相對(duì)地址形式，首地址為零，這個(gè)相對(duì)地址稱為址稱為邏輯地址或虛擬地址。邏輯地址或虛擬地址。內(nèi)存中某個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)稱為內(nèi)存中某個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)稱為物理地址。物理地址。地址變換，也被稱為地址重定位，是指當(dāng)系統(tǒng)將用戶地址變換，也被稱為地址重定位，是指當(dāng)系

27、統(tǒng)將用戶程序裝入內(nèi)存時(shí)，為確保程序裝入內(nèi)存時(shí)，為確保CPUCPU執(zhí)行程序指令時(shí)能正確執(zhí)行程序指令時(shí)能正確地訪問(wèn)內(nèi)存單元，需要將用戶程序的邏輯地址轉(zhuǎn)換為地訪問(wèn)內(nèi)存單元，需要將用戶程序的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的物理地址的過(guò)程。地址重定位分為靜態(tài)重定內(nèi)存中的物理地址的過(guò)程。地址重定位分為靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位。位和動(dòng)態(tài)重定位。 內(nèi)存擴(kuò)充是指將外存作為內(nèi)存的擴(kuò)充部分提供給內(nèi)存擴(kuò)充是指將外存作為內(nèi)存的擴(kuò)充部分提供給程序使用，使程序得到比實(shí)際內(nèi)存容量大得多的程序使用，使程序得到比實(shí)際內(nèi)存容量大得多的“內(nèi)存內(nèi)存”空間?？臻g。存儲(chǔ)管理的方法存儲(chǔ)管理的方法 1) 1) 單一連續(xù)分配存儲(chǔ)管理單一連續(xù)分配存儲(chǔ)管理v這

28、是最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)管理方式，只適用于單用戶、這是最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)管理方式，只適用于單用戶、單任務(wù)的操作系統(tǒng)。單任務(wù)的操作系統(tǒng)。 2) 2) 分區(qū)存儲(chǔ)管理分區(qū)存儲(chǔ)管理v分區(qū)存儲(chǔ)管理的基本原理是給內(nèi)存中的每一個(gè)運(yùn)行分區(qū)存儲(chǔ)管理的基本原理是給內(nèi)存中的每一個(gè)運(yùn)行的進(jìn)程劃分一塊適當(dāng)大小的存儲(chǔ)區(qū)，以連續(xù)存儲(chǔ)各的進(jìn)程劃分一塊適當(dāng)大小的存儲(chǔ)區(qū)，以連續(xù)存儲(chǔ)各程序的進(jìn)程和數(shù)據(jù)，使各進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行。按分區(qū)程序的進(jìn)程和數(shù)據(jù)，使各進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行。按分區(qū)的時(shí)機(jī)，分區(qū)存儲(chǔ)管理分為固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分區(qū)。的時(shí)機(jī)，分區(qū)存儲(chǔ)管理分為固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分區(qū)。3) 3) 虛擬存儲(chǔ)管理虛擬存儲(chǔ)管理v虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的基本思想是把有限的內(nèi)存空間與大

29、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的基本思想是把有限的內(nèi)存空間與大容量的外存統(tǒng)一管理起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)遠(yuǎn)大于實(shí)際內(nèi)容量的外存統(tǒng)一管理起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)遠(yuǎn)大于實(shí)際內(nèi)存的、虛擬的存儲(chǔ)器。存的、虛擬的存儲(chǔ)器。 虛擬存儲(chǔ)管理虛擬存儲(chǔ)管理3.2.3 3.2.3 文件管理文件管理v文件管理的主要任務(wù)文件管理的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)按名存?。粚?shí)現(xiàn)對(duì)文件的共享、保護(hù)和保密，保證是實(shí)現(xiàn)按名存??；實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的共享、保護(hù)和保密，保證文件的安全性；并提供給用戶一套方便操作文件的命令文件的安全性；并提供給用戶一套方便操作文件的命令。 v文件的分類文件的分類 按文件性質(zhì)和用途可分為系統(tǒng)文件、用戶文件和庫(kù)文件。按文件性質(zhì)和用途可分為系統(tǒng)文件、用戶文件和庫(kù)文件。

30、 按文件的操作保護(hù)可分為只讀文件、讀寫文件、執(zhí)行文按文件的操作保護(hù)可分為只讀文件、讀寫文件、執(zhí)行文件和不保護(hù)文件。件和不保護(hù)文件。 按文件中的數(shù)據(jù)形式可分為源文件、目標(biāo)文件和可執(zhí)行按文件中的數(shù)據(jù)形式可分為源文件、目標(biāo)文件和可執(zhí)行文件。文件。 文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu) (1)(1)文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)v文件的邏輯結(jié)構(gòu)反映了文件的組織方式。文件的邏輯結(jié)構(gòu)反映了文件的組織方式。v文件的邏輯結(jié)構(gòu)分為兩大類：文件的邏輯結(jié)構(gòu)分為兩大類：一類是記錄式的有結(jié)構(gòu)文件，它由若干個(gè)相關(guān)記一類是記錄式的有結(jié)構(gòu)文件，它由若干個(gè)相關(guān)記錄組成。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)文件。錄組成。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)文件。另一

31、類是字符流式的無(wú)結(jié)構(gòu)文件，它是指由字符另一類是字符流式的無(wú)結(jié)構(gòu)文件，它是指由字符流組成的文件，其基本信息單位是字節(jié)或字。例流組成的文件，其基本信息單位是字節(jié)或字。例如，大量的源程序、庫(kù)函數(shù)文件。如，大量的源程序、庫(kù)函數(shù)文件。( (2)2)文件的物理結(jié)構(gòu)文件的物理結(jié)構(gòu)v文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在外存上的存儲(chǔ)形式，與存文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在外存上的存儲(chǔ)形式，與存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)性能有關(guān)。儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)性能有關(guān)。v通常把文件存儲(chǔ)設(shè)備通常把文件存儲(chǔ)設(shè)備( (如磁盤如磁盤) )劃分為大小相等的物理劃分為大小相等的物理塊，以物理塊作為存儲(chǔ)分配的基本單位。例如，一個(gè)塊，以物理塊作為存儲(chǔ)分配的基本單位。例如，一個(gè)物

32、理塊為物理塊為10241024個(gè)字節(jié)或個(gè)字節(jié)或512512個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。常見的文件物理結(jié)構(gòu)形式 連續(xù)文件。連續(xù)文件。其特點(diǎn)是文件存放在存儲(chǔ)設(shè)其特點(diǎn)是文件存放在存儲(chǔ)設(shè)備的相鄰的物理塊中，即連續(xù)存放。備的相鄰的物理塊中，即連續(xù)存放。 串聯(lián)文件串聯(lián)文件。它采用非連續(xù)的物理塊來(lái)存。它采用非連續(xù)的物理塊來(lái)存放文件信息，每一個(gè)物理塊都有一個(gè)指放文件信息，每一個(gè)物理塊都有一個(gè)指針，塊之間通過(guò)指針鏈接。針，塊之間通過(guò)指針鏈接。 索引文件。索引文件。要求系統(tǒng)為每一個(gè)文件建立要求系統(tǒng)為每一個(gè)文件建立一張索引表，表中每一欄目指出文件的一張索引表，表中每一欄目指出文件的邏輯塊號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。索引邏輯塊號(hào)和與

33、之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。索引表的物理地址則由文件說(shuō)明信息項(xiàng)給出。表的物理地址則由文件說(shuō)明信息項(xiàng)給出。文件目錄文件目錄 (1) (1) 文件控制塊文件控制塊v在文件系統(tǒng)中采用文件控制塊在文件系統(tǒng)中采用文件控制塊(FCB)(FCB)來(lái)管理和來(lái)管理和標(biāo)識(shí)文件。標(biāo)識(shí)文件。FCBFCB包括了文件名、文件類型、存包括了文件名、文件類型、存儲(chǔ)位置、長(zhǎng)度、訪問(wèn)權(quán)限、文件建立日期和儲(chǔ)位置、長(zhǎng)度、訪問(wèn)權(quán)限、文件建立日期和時(shí)間等。在文件系統(tǒng)中，每個(gè)文件在時(shí)間等。在文件系統(tǒng)中，每個(gè)文件在FCBFCB中都中都有一個(gè)目錄項(xiàng)。有一個(gè)目錄項(xiàng)。 (2) (2) 文件目錄結(jié)構(gòu)文件目錄結(jié)構(gòu)v文件目錄結(jié)構(gòu)的組織，關(guān)系到文件系統(tǒng)的存文件目錄

34、結(jié)構(gòu)的組織，關(guān)系到文件系統(tǒng)的存取速度、共享性和安全性。目前常用的目錄取速度、共享性和安全性。目前常用的目錄結(jié)構(gòu)形式有單級(jí)目錄、二級(jí)目錄和多級(jí)目錄。結(jié)構(gòu)形式有單級(jí)目錄、二級(jí)目錄和多級(jí)目錄。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu) v這是最簡(jiǎn)單的目錄結(jié)構(gòu)，在整個(gè)系這是最簡(jiǎn)單的目錄結(jié)構(gòu)，在整個(gè)系統(tǒng)中只建立一個(gè)目錄表，每個(gè)文件統(tǒng)中只建立一個(gè)目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)。占一個(gè)目錄項(xiàng)。v單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是查找速度單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是查找速度慢、不允許文件重名，不便于實(shí)現(xiàn)文件慢、不允許文件重名，不便于實(shí)現(xiàn)文件共享。因而，只適用于單用戶環(huán)境。共享。因而，只適用于單用戶環(huán)境。二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)二級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 在二級(jí)目錄

35、結(jié)構(gòu)中，整個(gè)系統(tǒng)建立兩級(jí)目錄表：在二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，整個(gè)系統(tǒng)建立兩級(jí)目錄表：v一級(jí)是主文件目錄表一級(jí)是主文件目錄表(Master File Directory(Master File Directory，MFD)MFD)，每個(gè)用戶目錄文件占一個(gè)目錄項(xiàng)，目錄，每個(gè)用戶目錄文件占一個(gè)目錄項(xiàng)，目錄項(xiàng)中包括用戶名以及指向該用戶目錄文件的指項(xiàng)中包括用戶名以及指向該用戶目錄文件的指針。針。v二級(jí)是為每一個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件二級(jí)是為每一個(gè)用戶建立一個(gè)單獨(dú)的用戶文件目錄表目錄表(User File Directory(User File Directory，UFD)UFD)，由用戶，由用戶所有文件的文件

36、控制塊組成，所有文件的文件控制塊組成， 多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu) v多級(jí)目錄構(gòu)成了樹形結(jié)構(gòu)，第一級(jí)目錄稱為根目錄，多級(jí)目錄構(gòu)成了樹形結(jié)構(gòu)，第一級(jí)目錄稱為根目錄，其他目錄為子目錄。其他目錄為子目錄。 v在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，只在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄到任何數(shù)據(jù)文件，只有唯一的路徑，用戶要訪問(wèn)某個(gè)文件時(shí)往往使用該有唯一的路徑，用戶要訪問(wèn)某個(gè)文件時(shí)往往使用該文件的路徑名來(lái)標(biāo)記文件。文件的路徑名來(lái)標(biāo)記文件。v文件的路徑名又分絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑；文件的路徑名又分絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑；v絕對(duì)路徑是指從根目錄出發(fā)到指定文件所在位置的絕對(duì)路徑是指從根目錄出發(fā)到指定文件所在位置的路徑；路徑；

37、v相對(duì)路徑是從當(dāng)前目錄出發(fā)到指定文件所在位置的相對(duì)路徑是從當(dāng)前目錄出發(fā)到指定文件所在位置的路徑。路徑。v當(dāng)前目錄是用戶正在使用的目錄。當(dāng)前目錄是用戶正在使用的目錄。文件的存取控制文件的存取控制 v存取控制可采用存取控制矩陣、存存取控制可采用存取控制矩陣、存取控制表、口令和密碼的方法進(jìn)行取控制表、口令和密碼的方法進(jìn)行存取驗(yàn)證，以確定用戶權(quán)限存取驗(yàn)證，以確定用戶權(quán)限。 3.2.4 設(shè)備管理設(shè)備管理v設(shè)備管理的對(duì)象主要是指所有輸入輸出設(shè)備管理的對(duì)象主要是指所有輸入輸出(I/O)(I/O)設(shè)備、設(shè)備、控制器和通道。控制器和通道。v設(shè)備管理的目的是完成用戶提出的設(shè)備管理的目的是完成用戶提出的I/OI/O

38、請(qǐng)求，讓用戶請(qǐng)求，讓用戶方便有效地使用方便有效地使用I/OI/O設(shè)備，同時(shí)提高設(shè)備的利用率以設(shè)備，同時(shí)提高設(shè)備的利用率以及提高及提高CPUCPU與與I/OI/O設(shè)備之間的并行工作能力。設(shè)備之間的并行工作能力。v I/OI/O設(shè)備分類設(shè)備分類按傳輸速度的高低，按傳輸速度的高低，I/OI/O設(shè)備分為低速設(shè)備、中速設(shè)備分為低速設(shè)備、中速設(shè)備和高速設(shè)備三類設(shè)備和高速設(shè)備三類按資源特點(diǎn)，按資源特點(diǎn)，I/OI/O設(shè)備分為獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備和設(shè)備分為獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備三類。虛擬設(shè)備三類。 按信息交換的單位，按信息交換的單位，I/OI/O設(shè)備分為塊設(shè)備和字符設(shè)設(shè)備分為塊設(shè)備和字符設(shè)備兩類。備兩類。

39、數(shù)據(jù)傳送控制方式數(shù)據(jù)傳送控制方式v常用的傳送數(shù)據(jù)的方式有：常用的傳送數(shù)據(jù)的方式有：程序直接控制方式、中斷控制方程序直接控制方式、中斷控制方式、直接存儲(chǔ)器存取方式式、直接存儲(chǔ)器存取方式(DMA)(DMA)和通道方式。和通道方式。 程序直接控制方式程序直接控制方式: :是由用戶進(jìn)程來(lái)控制是由用戶進(jìn)程來(lái)控制CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備的數(shù)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸和操作。據(jù)傳輸和操作。 中斷控制方式中斷控制方式: :當(dāng)當(dāng)I/OI/O設(shè)備需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，便主動(dòng)給設(shè)備需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，便主動(dòng)給CPUCPU發(fā)發(fā)一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。只有當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。只有當(dāng)CPUCPU接到接到I/OI/O設(shè)備中斷請(qǐng)求后，才設(shè)備中斷

40、請(qǐng)求后，才處理處理I/OI/O操作。這種控制方式具有支持多道程序處理和操作。這種控制方式具有支持多道程序處理和I/OI/O設(shè)設(shè)備并行操作的功能，提高了資源的利用率。但是備并行操作的功能，提高了資源的利用率。但是I/OI/O操作依操作依賴于賴于CPUCPU，可能會(huì)發(fā)生因中斷次數(shù)劇增，可能會(huì)發(fā)生因中斷次數(shù)劇增CPUCPU無(wú)法及時(shí)響應(yīng)而造無(wú)法及時(shí)響應(yīng)而造成數(shù)據(jù)丟失的情況。成數(shù)據(jù)丟失的情況。數(shù)據(jù)傳送控制方式數(shù)據(jù)傳送控制方式 DMADMA方式。方式。DMADMA方式無(wú)需方式無(wú)需CPUCPU通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)控制通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)控制I/OI/O數(shù)據(jù)傳輸，而數(shù)據(jù)傳輸，而是由是由DMADMA控制器硬件來(lái)控制數(shù)據(jù)在控

41、制器硬件來(lái)控制數(shù)據(jù)在I/OI/O設(shè)備與內(nèi)存之間直接傳輸。這設(shè)備與內(nèi)存之間直接傳輸。這種傳輸方式傳輸速度快，占用種傳輸方式傳輸速度快，占用CPUCPU資源也低。資源也低。 通道控制方式?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)中采用通道控制方式。通道是一個(gè)通道控制方式。現(xiàn)代操作系統(tǒng)中采用通道控制方式。通道是一個(gè)獨(dú)立于獨(dú)立于CPUCPU的專管輸入輸出的硬件的專管輸入輸出的硬件( (也稱也稱I/OI/O處理機(jī)處理機(jī)) )，它控制設(shè)備與，它控制設(shè)備與內(nèi)存直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在采用通道方式的內(nèi)存直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在采用通道方式的I/OI/O系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，CPUCPU有兩個(gè)有兩個(gè)作用：一是將作用：一是將I/OI/O操作任務(wù)下達(dá)給某個(gè)

42、通道，由通道代替操作任務(wù)下達(dá)給某個(gè)通道，由通道代替CPUCPU專門處專門處理理I/OI/O工作；二是隨時(shí)了解通道、控制器和工作；二是隨時(shí)了解通道、控制器和I/OI/O設(shè)備工作的情況。通設(shè)備工作的情況。通道控制方式采用了通道技術(shù)之后，不僅道控制方式采用了通道技術(shù)之后，不僅CPUCPU與設(shè)備之間能并行工作，與設(shè)備之間能并行工作，而且設(shè)備與設(shè)備之間也能并行工作，極大提高了資源的利用率。而且設(shè)備與設(shè)備之間也能并行工作，極大提高了資源的利用率。設(shè)備分配程序設(shè)備分配程序 v在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)設(shè)備不允許用戶自行使用，必在多道程序環(huán)境下，系統(tǒng)設(shè)備不允許用戶自行使用，必須由系統(tǒng)統(tǒng)一分配，當(dāng)進(jìn)程發(fā)出須由系統(tǒng)統(tǒng)

43、一分配，當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/OI/O操作申請(qǐng)后，設(shè)備操作申請(qǐng)后，設(shè)備分配程序按照一定的分配策略，把用戶指定的設(shè)備分配分配程序按照一定的分配策略，把用戶指定的設(shè)備分配給該進(jìn)程。給該進(jìn)程。v設(shè)備分配的原則是：設(shè)備分配的原則是： 充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率；充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率； 應(yīng)避免由于不合理的分配方法造成進(jìn)程死鎖；應(yīng)避免由于不合理的分配方法造成進(jìn)程死鎖； 當(dāng)進(jìn)程需要設(shè)備時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，由設(shè)備分配程當(dāng)進(jìn)程需要設(shè)備時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，由設(shè)備分配程序根據(jù)分配策略對(duì)所需設(shè)備進(jìn)行分配。序根據(jù)分配策略對(duì)所需設(shè)備進(jìn)行分配。設(shè)備處理程序設(shè)備處理程序 u設(shè)備處理程序包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和設(shè)備處理程序包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I

44、/OI/O中斷中斷處理程序。處理程序。u其主要任務(wù)是直接控制設(shè)備完成實(shí)際其主要任務(wù)是直接控制設(shè)備完成實(shí)際I/OI/O操操作，當(dāng)在作，當(dāng)在I/OI/O操作過(guò)程中遇到中斷請(qǐng)求時(shí)操作過(guò)程中遇到中斷請(qǐng)求時(shí)( (如如設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)) )，負(fù)責(zé)中斷處理。，負(fù)責(zé)中斷處理。 設(shè)備處理程序應(yīng)具有以下功能設(shè)備處理程序應(yīng)具有以下功能 設(shè)備初始化。設(shè)備初始化使設(shè)備、控制器以及通道處于正設(shè)備初始化。設(shè)備初始化使設(shè)備、控制器以及通道處于正常準(zhǔn)備工作狀態(tài)。常準(zhǔn)備工作狀態(tài)。 檢查用戶檢查用戶I/OI/O請(qǐng)求的合法性，了解請(qǐng)求的合法性，了解I/OI/O設(shè)備狀態(tài)，傳遞有關(guān)設(shè)備狀態(tài)，傳遞有關(guān)參數(shù)，設(shè)置設(shè)備工作方式，組

45、織參數(shù)，設(shè)置設(shè)備工作方式，組織I/OI/O緩沖隊(duì)列等。緩沖隊(duì)列等。 發(fā)出發(fā)出I/OI/O命令，如果設(shè)備空閑，則立即啟動(dòng)命令，如果設(shè)備空閑，則立即啟動(dòng)I/OI/O設(shè)備去完成設(shè)備去完成指定的指定的I/OI/O操作；如果設(shè)備處于忙碌狀態(tài)，則將該請(qǐng)求掛在操作；如果設(shè)備處于忙碌狀態(tài)，則將該請(qǐng)求掛在設(shè)備隊(duì)列上等待。設(shè)備隊(duì)列上等待。 及時(shí)響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，并根據(jù)其中斷及時(shí)響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。 對(duì)于設(shè)有通道的系統(tǒng)，設(shè)備處理程序應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)于設(shè)有通道的系統(tǒng)，設(shè)備處理程序應(yīng)根據(jù)用戶I/OI/O請(qǐng)求，請(qǐng)

46、求，自動(dòng)地構(gòu)成通道程序。自動(dòng)地構(gòu)成通道程序。 設(shè)備處理過(guò)程設(shè)備處理過(guò)程v設(shè)備處理過(guò)程又分為啟動(dòng)過(guò)程和執(zhí)行過(guò)程兩個(gè)子過(guò)程。設(shè)備處理過(guò)程又分為啟動(dòng)過(guò)程和執(zhí)行過(guò)程兩個(gè)子過(guò)程。v啟動(dòng)過(guò)程的工程流程是接收啟動(dòng)過(guò)程的工程流程是接收I/OI/O操作請(qǐng)求，檢查操作請(qǐng)求，檢查I/OI/O請(qǐng)求的合請(qǐng)求的合法性，并將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為具體操作要求，檢查設(shè)備的當(dāng)前工法性，并將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為具體操作要求，檢查設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，傳進(jìn)必要的操作參數(shù)，設(shè)置設(shè)備的工作方式，最后作狀態(tài)，傳進(jìn)必要的操作參數(shù)，設(shè)置設(shè)備的工作方式，最后啟動(dòng)啟動(dòng)I/OI/O設(shè)備準(zhǔn)備執(zhí)行設(shè)備準(zhǔn)備執(zhí)行I/OI/O操作。操作。v執(zhí)行過(guò)程的工作流程是在執(zhí)行過(guò)程的工作

47、流程是在I/OI/O操作過(guò)程中，每當(dāng)操作過(guò)程中，每當(dāng)I/OI/O設(shè)備完成設(shè)備完成一次一次I/OI/O操作后操作后. .系統(tǒng)就要調(diào)用一次中斷處理程序，喚醒等待系統(tǒng)就要調(diào)用一次中斷處理程序，喚醒等待的的I/OI/O進(jìn)程，保護(hù)被中斷進(jìn)程的進(jìn)程，保護(hù)被中斷進(jìn)程的CPUCPU環(huán)境，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備處環(huán)境，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備處理程序執(zhí)行中斷處理，最后恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)執(zhí)理程序執(zhí)行中斷處理，最后恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)執(zhí)行下一次行下一次I/OI/O操作。操作。3.2. 用戶管理用戶管理 1. 用戶接口用戶接口v為方便用戶使用計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)為計(jì)算為方便用戶使用計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)硬件和用戶之問(wèn)提供了交流的接口界面，機(jī)硬件和用戶之問(wèn)提供了交流的接口界面，體現(xiàn)在兩方面：一個(gè)是系統(tǒng)為用戶提供的體現(xiàn)在兩方面：一個(gè)是系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口界面；另一個(gè)接口是系統(tǒng)調(diào)各種命令接口界面；另一個(gè)接口是系統(tǒng)調(diào)