操作系統(tǒng)的“小”作用

1、操作系統(tǒng)的“小作用操作系統(tǒng)的小作用1.操作系統(tǒng)類(lèi)型操作系統(tǒng)是維持整個(gè)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的根底，它從最初的手工操作開(kāi)展到如今經(jīng)歷了許多的轉(zhuǎn)變，但比較常用還是多道批處理和分時(shí)系統(tǒng)。1.1分時(shí)系統(tǒng)將CPU運(yùn)行時(shí)間分割成許多很短的時(shí)間片，假設(shè)干作業(yè)同時(shí)存放在內(nèi)存中，并將它們組織成隊(duì)列輪流在CPU上運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片；假設(shè)一個(gè)作業(yè)在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)沒(méi)有運(yùn)行完，就讓它暫時(shí)中斷，把下一個(gè)時(shí)間片讓給后面的作業(yè)，等待下 一輪的分配；等待的時(shí)候可以通過(guò)終端和用戶會(huì)話，使用戶懇求得到及時(shí)的響應(yīng)。1.2多道技術(shù)將要處理的作業(yè)存放在外部存儲(chǔ)器中，形成隊(duì)列，等待運(yùn)行。當(dāng)需要調(diào)入時(shí)，由操作系統(tǒng)中的作業(yè)調(diào)度程序?qū)ν獯嬷械牟糠肿鳂I(yè)，按照其對(duì)資

2、源的要求和調(diào)度原那么，調(diào)進(jìn)內(nèi)存，交替運(yùn)行。當(dāng)某個(gè)作業(yè)完成，再調(diào)入一個(gè)或幾個(gè)作業(yè)。如下列圖，A程序占用CPU資源懇求使用I/O A設(shè)備黃線，I/O A設(shè)備啟動(dòng)綠線，但I(xiàn)/O設(shè)備的運(yùn)行是和CPU無(wú)關(guān)的，所以CPU現(xiàn)處于空閑階段。前文提到，多道技術(shù)是一次調(diào)入一個(gè)或幾個(gè)作業(yè)，這時(shí)的CPU沒(méi)有被利用，間隔 下次A再發(fā)出懇求還有段時(shí)間，多道技術(shù)系統(tǒng)合理利用了這段空閑時(shí)間。程序B在I/O A設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，利用CPU資源向I/O B設(shè)備發(fā)出懇求紫線，多利用了一段CPU資源。1.3兩者比較分時(shí)系統(tǒng)是讓多個(gè)進(jìn)程輪流使用處理機(jī)，每個(gè)進(jìn)程無(wú)論完畢否，在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)都會(huì)強(qiáng)迫停頓，換下一個(gè)進(jìn)程。而多道技術(shù)系統(tǒng)那么是系統(tǒng)分配

3、多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行使用處理機(jī)，直到進(jìn)程完畢。2.操作系統(tǒng)功能操作系統(tǒng)的功能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口。從資源管理的角度，其功能主要有：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和信息管理，而從合理組織工作流程，方便用戶的角度，其功能主要是：作業(yè)管理。下面將對(duì)這些功能一一介紹。2.1處理機(jī)管理該功能概括而言就是：進(jìn)程控制、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和調(diào)度。在單道作業(yè)或者單用戶的情況下，對(duì)處理機(jī)的管理非常簡(jiǎn)單。但在多道程序或多用戶的情況下，要組織多個(gè)作業(yè)同時(shí)運(yùn)行，就要解決處理機(jī)分配、回收資源等問(wèn)題。在后面，將重點(diǎn)討論處理機(jī)調(diào)度中的

4、進(jìn)程管理。2.2存儲(chǔ)管理主要是對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展分配、保護(hù)、擴(kuò)大和地址映射。隨著科技的開(kāi)展，雖然如今內(nèi)存容量在不斷的增長(zhǎng)，但其仍然是相當(dāng)稀缺的資源。假設(shè)直接在內(nèi)存上載入要運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，會(huì)使得CPU執(zhí)行速度得不到充分的發(fā)揮。為使CPU資源得到充分利用，對(duì)于內(nèi)存的存儲(chǔ)管理是相當(dāng)必要的。2.3設(shè)備管理計(jì)算機(jī)往往配置種類(lèi)紛繁的I/O設(shè)備，這些設(shè)備具有很不一樣的操作性能，尤其是處理速度和信息傳輸差異很大，使用也不盡一樣。為發(fā)揮設(shè)備和主機(jī)的并行工作才能，常需采用緩沖技術(shù)和虛擬技術(shù)。2.4文件系統(tǒng)管理對(duì)系統(tǒng)的軟件程序和數(shù)據(jù)進(jìn)展管理。當(dāng)一個(gè)文件不用時(shí)，保存在外存中，對(duì)于這些信息的共享、保密和保護(hù)，顯然是相當(dāng)重要

5、的。操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶對(duì)文件同時(shí)訪問(wèn)，但未授權(quán)的用戶不能對(duì)文件進(jìn)展調(diào)用或修改。2.5用戶接口操作系統(tǒng)為為普通用戶、管理用戶提供了不同操作命令組成的可視化的操作界面，每個(gè)命令實(shí)現(xiàn)和完成用戶所要求的特定功能和效勞，如：上網(wǎng)、在線處理、辦公處理等，讓計(jì)算機(jī)更加方便靈敏。3.處理機(jī)調(diào)度進(jìn)程管理3.1進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度過(guò)程分為三個(gè)循環(huán)步驟：等待-就緒-執(zhí)行進(jìn)程創(chuàng)立后，進(jìn)入等待隊(duì)列。當(dāng)進(jìn)程獲得了除CPU以外的所有資源如：外設(shè)操作完成、具有合作關(guān)系的某進(jìn)程來(lái)了、對(duì)某資源訪問(wèn)本不能進(jìn)展，如今可以了等后，進(jìn)入到就緒隊(duì)列中。此時(shí)通過(guò)一定的算法調(diào)度進(jìn)程，進(jìn)程獲得CPU資源后，轉(zhuǎn)換為執(zhí)行狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行完成或時(shí)間片用

6、完后，釋放CPU，沒(méi)有運(yùn)行完的進(jìn)程再次進(jìn)入等待隊(duì)列中，并將進(jìn)程如今的執(zhí)行狀態(tài)記錄在PCB塊中。3.2資源分配CPU資源的合理分配主要是通過(guò)調(diào)度進(jìn)程時(shí)的算法來(lái)完成的。經(jīng)常用到的算法主要有四種：先來(lái)先效勞調(diào)度算法、最短作業(yè)優(yōu)先算法、響應(yīng)比高者優(yōu)先算法、優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先算法。先來(lái)先效勞：根據(jù)進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列的先后順序來(lái)選擇。它進(jìn)步了平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間，但假設(shè)執(zhí)行時(shí)間較短的進(jìn)程來(lái)得晚，就不利于短進(jìn)程的調(diào)度。最短作業(yè)：從就緒隊(duì)列中選擇執(zhí)行時(shí)間最短的進(jìn)程執(zhí)行。但假設(shè)不斷的有進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列中，這可能使得執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的進(jìn)程永遠(yuǎn)得不到執(zhí)行。響應(yīng)比高者：每次進(jìn)展進(jìn)程調(diào)度前，會(huì)計(jì)算每個(gè)進(jìn)程的響應(yīng)比，選擇響應(yīng)比最大的執(zhí)行。由于這種算法每次調(diào)度前都要重新計(jì)算，所以它的開(kāi)銷(xiāo)比較大。優(yōu)先級(jí)高者：根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)度，高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程先執(zhí)行。該算法又分為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先