中國(guó)計(jì)量大學(xué)ppt計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第1章(2016-2017-1)

1、第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/21計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Operating System主講：劉曉芳主講：劉曉芳2016-2017-1 2016-2017-1 學(xué)期學(xué)期 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/22第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/233、4、5、第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/24目目 錄錄 第一章操作系統(tǒng)引論第一章操作系統(tǒng)引論 第二章進(jìn)第二章進(jìn) 程的描述與控制程的描述與控制 第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖 第四章存第四章存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器 管管 理理 第五章虛擬存儲(chǔ)器第五章虛擬存儲(chǔ)器第六章輸入輸出系統(tǒng)第六章輸入輸出系統(tǒng)第七章文件管理第七章文件管理第八

2、章磁盤存儲(chǔ)器的管理第八章磁盤存儲(chǔ)器的管理第九章多處理機(jī)操作系統(tǒng)第九章多處理機(jī)操作系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/25第一章第一章 操作系統(tǒng)引論操作系統(tǒng)引論1.1 1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 1.2 1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程 1.3 1.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性 1.4 1.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能 1.5 1.5 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/261.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用1.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)操作系統(tǒng)的目標(biāo) 目前存在著多種類型的操作系統(tǒng)不同類型的

3、操作系統(tǒng)，其目標(biāo)各有所側(cè)重（DOS、UNIX、OS/2、windows系系統(tǒng)、統(tǒng)、Linux(超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)); Android、iOS(兩大手機(jī)操作兩大手機(jī)操作系統(tǒng)系統(tǒng))）。 操作系統(tǒng)(OS, Operating System)是配置在計(jì)算機(jī)上的第一層軟件，是對(duì)硬件的首次擴(kuò)充。 OS的主要目標(biāo)：方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開(kāi)放性。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/271.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)操作系統(tǒng)的目標(biāo) （1）方便性。OS 使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更易于使用 （2）有效性。OS提高了系統(tǒng)資源的利用率；提高了系統(tǒng)的吞吐量。 （3）可擴(kuò)充性。OS必須能方便地增加新的功能和模塊，并能修改老的功能和模

4、塊，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)硬件、體系結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用發(fā)展的的要求。如微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。 開(kāi)放性。OS的開(kāi)發(fā)應(yīng)該遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開(kāi)放系統(tǒng)互連OSI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/281.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用 1. OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口 OS處于用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間，用戶通過(guò)OS來(lái)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。用 戶應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用 命令 圖標(biāo)、窗口操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件圖圖 1-1 操作系統(tǒng)作為接口的示意圖操作系統(tǒng)作為接口的示意圖 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/29 2. OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者

5、l 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要有四類資源：處理機(jī)、存儲(chǔ)器、 I/O設(shè)備以及文件(數(shù)據(jù)和程序)。l 處理機(jī)管理，用于分配和控制處理機(jī)；存儲(chǔ)器管理，主要負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配與回收；I/O設(shè)備管理，負(fù)責(zé)I/O設(shè)備的分配與操縱；文件管理，負(fù)責(zé)文件的存取、共享和保護(hù)?？梢?jiàn)，OS確是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者。l 當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被多個(gè)用戶使用時(shí)，OS 必須對(duì)使用資源進(jìn)行授權(quán)，以協(xié)調(diào)諸用戶對(duì)共享資源的使用。1.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/210 3. OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象lOS是鋪設(shè)在計(jì)算機(jī)硬件上的多層軟件，它們不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，而且隱藏了對(duì)硬件操作

6、的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的多個(gè)層次的抽象模型。l通常把覆蓋了I/O軟件的機(jī)器稱為擴(kuò)充機(jī)器擴(kuò)充機(jī)器或虛機(jī)器虛機(jī)器。如果在I/O管理軟件(第一層軟件)上再覆蓋上一層文件管理軟件，則用戶可利用該軟件提供的文件存取命令，來(lái)進(jìn)行文件的存取。依次類推，則用戶便可在窗口環(huán)境下方便地使用計(jì)算機(jī)，形成一臺(tái)功能更強(qiáng)的虛機(jī)器。 1.1.2 操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的作用 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2111.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程 1.2.1 未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1. 人工操作方式人工操作方式 由用戶采用人工操作方式直接使用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，即由程序員將

7、事先已穿孔的紙帶(或卡片)裝入紙帶輸入機(jī)，再啟動(dòng)它們將程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行；當(dāng)程序運(yùn)行完畢并取走計(jì)算結(jié)果后，才允許下一個(gè)用戶使用。這種人工操作方式有以下兩方面的缺點(diǎn)： (1) 用戶獨(dú)占全機(jī)。 (2) CPU等待人工操作。 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2122. 脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/輸出輸出(Off-Line I/O)方式方式輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤主機(jī)外圍機(jī)輸出設(shè)備圖圖 1-3 脫機(jī)脫機(jī)I/O示意圖示意圖優(yōu)點(diǎn)：減少了CPU的空閑時(shí)間。(2) 提高I/O速度。 1.2.1 未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2131.2.

8、2 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 1. 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)(Simple Batch Processing System)的處理過(guò)程的處理過(guò)程 圖圖 1-4 單道批處理系統(tǒng)的處理流程單道批處理系統(tǒng)的處理流程 把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個(gè)作業(yè)？是否停止運(yùn) 行目標(biāo)程序是開(kāi)始事先將一批作業(yè)以脫機(jī)方式輸入到磁帶上，并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序(Monitor)，在其控制下，使這批作業(yè)能一個(gè)接一個(gè)地連續(xù)處理。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2141.2.3 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) (Multiprogrammed Batch Processin

9、g System) 1. 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念多道程序設(shè)計(jì)的基本概念 在60年代中期又引入了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，這時(shí)內(nèi)存中同時(shí)存放若干個(gè)作業(yè)，并使它們共享系統(tǒng)資源且同時(shí)運(yùn)行。采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的批處理系統(tǒng)稱作多道批處理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個(gè)隊(duì)列，稱為“后備隊(duì)列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/215圖 1-6 單道和多道程序運(yùn)行情況 t1t2t3t4t5t6t7t8結(jié)束中斷I/O 完成啟動(dòng) I/OI/O 中斷請(qǐng)求I/O 完成啟動(dòng) I/OI/O 中

10、斷請(qǐng)求用戶程序監(jiān)督程序I/O 操作(a) 單道程序運(yùn)行情況程序A程序A I/O 請(qǐng)求程序A I/O 完成程序B程序B I/O 請(qǐng)求程序C程序C I/O 請(qǐng)求程序D程序D I/O 請(qǐng)求C I/O 完成C 再被調(diào)度程序B I/O 完成程序A再被調(diào)度程序A程序B程序C程序D調(diào)度程序(b) 四道程序運(yùn)行情況A完成結(jié)束中斷第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/216（1）資源利用率高。讓CPU處于忙碌狀態(tài)；提高了內(nèi) 存和I/O設(shè)備的利用率；（2）系統(tǒng)吞吐量大。（3）平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。（4）無(wú)交互能力2. 多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.2.3 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論

11、 2021/4/2171.2.4 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) (Time Sharing System) 1. 分時(shí)系統(tǒng)的引入分時(shí)系統(tǒng)的引入 分時(shí)系統(tǒng)是為了滿足用戶需求所形成的一種新型OS。用戶的需求具體表現(xiàn)在： (1) 人機(jī)交互；(2) 共享主機(jī)。 分時(shí)系統(tǒng)是指，在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)配有顯示器和鍵盤的終端并由此所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)通過(guò)自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2182. 分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題 分時(shí)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的問(wèn)題是如何使用戶能與自己的作業(yè)進(jìn)行交互，即當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)

12、接收并及時(shí)處理該命令，再將結(jié)果返回給用戶。因此，存在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：及時(shí)接收 在系統(tǒng)中配置一個(gè)多路卡(2) 及時(shí)處理 作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存；采用輪轉(zhuǎn)運(yùn)行方式 1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) (Time Sharing System) 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2193. 分時(shí)系統(tǒng)的特征分時(shí)系統(tǒng)的特征 多路性。系統(tǒng)將多臺(tái)終端同時(shí)連接到同一臺(tái)主機(jī)上，并按分時(shí)原則為每個(gè)用戶服務(wù)。獨(dú)立性。每個(gè)用戶在各自的終端上進(jìn)行操作，彼此互不干擾及時(shí)性。用戶的請(qǐng)求在很短時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)。交互性。 1.2.4 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) (Time Sharing System) 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2201.

13、2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng) (Real Time System) 實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)(或即時(shí))響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)最主要的特征，是將時(shí)間作為關(guān)鍵參數(shù)，它必須對(duì)所接收到的某些信號(hào)做出“及時(shí)”或“實(shí)時(shí)”的反應(yīng)。 l 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的類型：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的類型： 工業(yè)（武器）控制系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/221l 實(shí)時(shí)任務(wù)的類型實(shí)時(shí)任務(wù)的類型 周期性實(shí)時(shí)任務(wù)和非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)：周期性實(shí)時(shí)任務(wù)是外部設(shè)備周期性發(fā)出激勵(lì)信號(hào)給計(jì)算機(jī)，要求按指定周期循環(huán)執(zhí)行，以便周期性控制某外部設(shè)備；非周

14、期性實(shí)時(shí)任務(wù)無(wú)明顯的周期性，但聯(lián)系著一個(gè)截止時(shí)間。 2) 硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)：硬實(shí)時(shí)任務(wù)(Hard Real-time Task, HRT)。系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的結(jié)果; 軟實(shí)時(shí)任務(wù)(Soft Real-time Task, SRT)。SRT不嚴(yán)格地聯(lián)系著一個(gè)截止時(shí)間。 1.2.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng) (Real Time System)第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2221.3 操作系統(tǒng)的基本特性操作系統(tǒng)的基本特性 1.3.1 并發(fā)并發(fā)(Concurrence) 并發(fā)性并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，是指在一段時(shí)間內(nèi)，

15、宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行。并行性并行性指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。 為使多個(gè)程序能并發(fā)地執(zhí)行，須為每個(gè)程序引入進(jìn)程進(jìn)程。進(jìn)進(jìn)程程是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的活動(dòng)實(shí)體。多個(gè)進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息。進(jìn)程進(jìn)程和并發(fā)并發(fā)是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中最重要的基本概念。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/223 1.3.2 共享共享(Sharing) 共享是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程(線程)共同使用。根據(jù)進(jìn)程對(duì)資源共享的方式，目前主要有兩種資源共享方式： 互斥共享方式。系統(tǒng)中可供共享的某些資源，一段時(shí)間內(nèi)只能給

16、一個(gè)進(jìn)程使用，只有當(dāng)這個(gè)進(jìn)程使用完畢并釋放資源后，其它進(jìn)程方可使用。同時(shí)訪問(wèn)方式。系統(tǒng)中的另一類資源，同一段時(shí)間內(nèi)可以被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/224 1.3.3 虛擬虛擬(Virtual) 在OS中，通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物的功能稱為“虛擬”。利用虛擬技術(shù)可實(shí)現(xiàn)虛擬處理機(jī)、虛擬內(nèi)存、虛擬外部設(shè)備和虛擬信道等。 時(shí)分復(fù)用技術(shù)。在虛擬處理機(jī)技術(shù)中，把一臺(tái)物理上的處理機(jī)虛擬為多臺(tái)邏輯上的處理機(jī)，在每臺(tái)邏輯處理機(jī)上運(yùn)行一道程序；虛擬設(shè)備技術(shù)，將一臺(tái)物理I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備，并允許每個(gè)用戶占用一臺(tái)邏輯上I/O設(shè)備。 空分復(fù)用技術(shù)

17、。利用存儲(chǔ)器的空閑空間分區(qū)域存放和運(yùn)行其它多道程序，以此來(lái)提高內(nèi)存的利用率。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2251.3.4 異步性異步性(Asynchronism) 在多道程序的環(huán)境下，每個(gè)程序何時(shí)執(zhí)行、何時(shí)暫停都是未知的，即它們以不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。但同時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)保證程序的執(zhí)行結(jié)果是可再現(xiàn)的，即只要運(yùn)行環(huán)境相同，一個(gè)作業(yè)的多次運(yùn)行都會(huì)得到相同的結(jié)果。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2261.4 操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的主要功能 1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能 進(jìn)程控制進(jìn)程控制 為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程、撤消已結(jié)束的進(jìn)程，以及控制進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在設(shè)置有線程的O

18、S中，進(jìn)程控制可創(chuàng)建若干個(gè)線程，提高系統(tǒng)的并發(fā)性。 進(jìn)程同步進(jìn)程同步 為多個(gè)進(jìn)程(含線程)的執(zhí)行次序進(jìn)行協(xié)調(diào)。 有兩種協(xié)調(diào)方式： 進(jìn)程互斥方式； 進(jìn)程同步方式。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/227 調(diào)度，調(diào)度包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度兩步：調(diào)度，調(diào)度包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度兩步： (1) 作業(yè)調(diào)度 從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇出若干個(gè)作業(yè)，為它們分配運(yùn)行所需的資源，并為它們建立進(jìn)程，從而成為可能獲得處理機(jī)的就緒進(jìn)程。 (2) 進(jìn)程調(diào)度 從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中按照一定的算法選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使進(jìn)程投入執(zhí)行。 進(jìn)程通信進(jìn)程通信 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的信息交換，使進(jìn)程能很好

19、地相互合作。1.4.1 處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理功能 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2281.4.2 存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理功能 1. 內(nèi)存分配內(nèi)存分配 為每道程序分配內(nèi)存空間，分配時(shí)要盡量提高存儲(chǔ)器的利用率，盡量減少不可用的內(nèi)存空間(碎片)；允許正在運(yùn)行的程序申請(qǐng)附加的內(nèi)存空間?？刹扇§o態(tài)分配方式或動(dòng)態(tài)分配方式。 2. 內(nèi)存保護(hù)內(nèi)存保護(hù) 確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運(yùn)行，彼此互不干擾；絕不允許用戶程序訪問(wèn)操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/229 將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對(duì)應(yīng)的物理地址。1.4.2 存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理功能 4.

20、內(nèi)存擴(kuò)充內(nèi)存擴(kuò)充 在邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存的容量，以方便大作業(yè)的運(yùn)行和增加內(nèi)存中并發(fā)作業(yè)的道數(shù)。實(shí)現(xiàn)的功能：(1) 請(qǐng)求調(diào)入功能，允許在僅裝入部分用戶程序和數(shù)據(jù)的情況下，便能啟動(dòng)該程序運(yùn)行；(2) 置換功能，在內(nèi)存中無(wú)足夠的空間來(lái)裝入需要調(diào)入的程序和數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能將內(nèi)存中的一部分程序和數(shù)據(jù)調(diào)至硬盤上，以騰出內(nèi)存空間。3. 地址映射地址映射第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2301.4.3 設(shè)備管理功能設(shè)備管理功能 (1)完成用戶進(jìn)程提出的I/O請(qǐng)求，為用戶進(jìn)程分配其所需的I/O設(shè)備，并完成指定的I/O操作；(2)提高CPU和I/O設(shè)備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。 緩沖管理 利

21、用緩沖來(lái)緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高CPU、I/O設(shè)備的利用率。 設(shè)備分配 為用戶分配完成進(jìn)程I/O請(qǐng)求所需的設(shè)備和設(shè)備控制器。 設(shè)備處理 啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行真正的I/O操作，響應(yīng)并處理設(shè)備控制發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2311.4.4 文件管理功能文件管理功能 對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理以方便用戶使用，并保證文件的安全性。 1. 文件存儲(chǔ)空間的管理文件存儲(chǔ)空間的管理 為每個(gè)文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率和文件訪問(wèn)的效能。 2. 目錄管理目錄管理 通過(guò)目錄的方式來(lái)組織文件，以實(shí)現(xiàn)文件的按名存取，并提高文件的檢索速度。3. 文件的讀文件的讀/寫管理

22、和保護(hù)寫管理和保護(hù)第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2321.4.5 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口操作系統(tǒng)與用戶之間的接口1. 用戶接口用戶接口 用戶接口分為：(1) 聯(lián)機(jī)用戶接口。允許用戶通過(guò)一組聯(lián)機(jī)命令直接控制自己的作業(yè)；聯(lián)機(jī)命令由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序組成。(2) 脫機(jī)用戶接口。該接口允許用戶通過(guò)作業(yè)控制語(yǔ)言間接控制自己的作業(yè)。(3)圖形用戶接口。提供了窗口、圖標(biāo)和菜單等元素，使用戶通過(guò)指點(diǎn)設(shè)備和少量的鍵盤操作，取得OS的服務(wù)。2. 程序接口程序接口 OS提供了一組系統(tǒng)調(diào)用，供用戶程序調(diào)用OS的功能。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2331.4.6 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新功能現(xiàn)代操作

23、系統(tǒng)的新功能系統(tǒng)安全系統(tǒng)安全 認(rèn)證技術(shù)、密碼技術(shù)、訪問(wèn)控制技術(shù)、反病毒技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)通信、資源管理、應(yīng)用互操作3. 支持多媒體支持多媒體 接納控制功能、實(shí)時(shí)調(diào)度、多媒體文件的存儲(chǔ)第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2341.5.1 傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) OS是一個(gè)大型的系統(tǒng)軟件，其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四代變革。1.5 OS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 無(wú)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)無(wú)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng) 無(wú)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)是各種過(guò)程的集合，各過(guò)程之間可以相互調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)部不存在任何結(jié)構(gòu)。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2351.5.1 傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2. 模塊

24、化結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)OS 采用模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，將OS按其功能劃分成若干個(gè)具有一定獨(dú)立性和大小的模塊，并規(guī)定好各模塊間的接口，使它們之間能夠交互。進(jìn)程控制進(jìn)程調(diào)度內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)磁盤管理目錄管理進(jìn)程管理存儲(chǔ)器管理文件管理操作系統(tǒng)模塊子模塊圖圖 1-7 模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2363. 分層式結(jié)構(gòu)分層式結(jié)構(gòu)OS 對(duì)模塊化結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，它將OS按其功能流圖的調(diào)用次序以及其他一些原則劃分為若干個(gè)層次，每一層代碼只能使用較底層代碼提供的功能和服務(wù)，并采用自底向上或自頂向下增添軟件的方法來(lái)研制OS。1.5.1 傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：易保證系統(tǒng)的正確性、易擴(kuò)充和易維護(hù)性。第一章 操作系統(tǒng)引論 2021/4/2371.5.4 微內(nèi)核微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) l 微內(nèi)核(micro-kernel)是一種能夠提供必要服務(wù)的操作系統(tǒng)內(nèi)核；必要服務(wù)包括：任務(wù)、線程、交互進(jìn)程通信以及內(nèi)存管理等。 將OS劃分為微內(nèi)核和多個(gè)服務(wù)器。OS內(nèi)核中只留下