第3章操作系統(tǒng)基礎知識

1、12第第3 3章章 操作系統(tǒng)基礎知識操作系統(tǒng)基礎知識 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)OSOS（Operating SystemOperating System）是計算機系）是計算機系統(tǒng)中重要系統(tǒng)軟件，其統(tǒng)中重要系統(tǒng)軟件，其功能功能是是管理和控制管理和控制計算機軟計算機軟件和硬件件和硬件資源資源，使計算機各部分協(xié)調工作；合理組，使計算機各部分協(xié)調工作；合理組織計算機工作流程，為用戶使用計算機提供友好的織計算機工作流程，為用戶使用計算機提供友好的人機接口，方便用戶使用計算機系統(tǒng)。人機接口，方便用戶使用計算機系統(tǒng)。3計算機系統(tǒng)層次結構計算機系統(tǒng)層次結構 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)層次結構層次結構可以分為四級：可以分為四

2、級：硬硬件件、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)、系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序和和應用程序應用程序。應用程序應用程序操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序硬件硬件圖圖3.1.1 計算機系統(tǒng)層次結構計算機系統(tǒng)層次結構4虛擬機磁盤網(wǎng)絡接口I/O物理設備CPU時鐘機器語言（指令集）操作系統(tǒng)程序語言和編譯、 編輯器命令解釋器 (Shell)金融系統(tǒng)航空定票科學與工程游戲硬硬件件系統(tǒng)系統(tǒng)程序程序應用程序用戶用戶用戶用戶用戶用戶電源，鍵盤等用戶用戶用戶用戶操作操作系統(tǒng)系統(tǒng)53.1 操作系統(tǒng)簡介操作系統(tǒng)簡介3.1.1 3.1.1 操作系統(tǒng)發(fā)展歷程操作系統(tǒng)發(fā)展歷程1. 1. 手工操作階段手工操作階段2. 2. 批處理階段批處理階段3. 3. 操

3、作系統(tǒng)完善操作系統(tǒng)完善61. 手工操作階段手工操作階段 從第一代計算機誕生到從第一代計算機誕生到20世紀世紀50年代中期年代中期還未出現(xiàn)操作系統(tǒng)，這時的計算機采用人工操還未出現(xiàn)操作系統(tǒng)，這時的計算機采用人工操作方式。其過程是：作方式。其過程是： 71. 手工操作階段手工操作階段使用計算機的步驟如下：使用計算機的步驟如下： 將程序和數(shù)據(jù)通過手工操作記錄在穿孔紙帶或卡將程序和數(shù)據(jù)通過手工操作記錄在穿孔紙帶或卡 片上；片上； 將紙帶裝入紙帶輸入機，啟動紙帶輸入機將程序將紙帶裝入紙帶輸入機，啟動紙帶輸入機將程序 和數(shù)據(jù)讀入計算機；和數(shù)據(jù)讀入計算機； 計算機執(zhí)行程序。計算機執(zhí)行程序。 一個獨立的程序稱為

4、一個一個獨立的程序稱為一個作業(yè)作業(yè)，一個，一個作業(yè)作業(yè)處理處理完畢才能處理另一個完畢才能處理另一個作業(yè)作業(yè)。8脫機輸入輸出技術脫機輸入輸出技術 除除主機外主機外另設一臺另設一臺外圍控制機，外圍控制機，且只與且只與輸入輸輸入輸出設備連接，出設備連接，并不與并不與主機連接主機連接，由它完成，由它完成輸入輸出輸入輸出任務。任務。 程序或數(shù)據(jù)通過程序或數(shù)據(jù)通過外圍控制機外圍控制機輸入到磁帶上，等輸入到磁帶上，等待主機使用。待主機使用。輸出時輸出時主機負責將數(shù)據(jù)從內存輸出到主機負責將數(shù)據(jù)從內存輸出到磁帶磁帶，由由外圍控制機外圍控制機將磁帶上的數(shù)據(jù)輸出到設備上。將磁帶上的數(shù)據(jù)輸出到設備上。 在這種系統(tǒng)中，

5、輸入輸出脫離主機，在這種系統(tǒng)中，輸入輸出脫離主機，減少了減少了CPUCPU等待人工的時間等待人工的時間，提高了，提高了CPUCPU的利用率和輸入輸出的利用率和輸入輸出速速度度。將這種工作方式稱為脫機輸入輸出方式。將這種工作方式稱為脫機輸入輸出方式。 92. 批處理階段批處理階段 所謂所謂批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)是指加載在計算機上的一是指加載在計算機上的一個系統(tǒng)軟件，在它的控制下，計算機能夠自動個系統(tǒng)軟件，在它的控制下，計算機能夠自動地成批地處理一個或多個用戶的作業(yè)。地成批地處理一個或多個用戶的作業(yè)。 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 假脫機技術假脫機技術 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 10 單道批處理

6、系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 將將一批作業(yè)一批作業(yè)以脫機方式輸入到磁帶上，由駐留內以脫機方式輸入到磁帶上，由駐留內存的存的監(jiān)督程序監(jiān)督程序將磁帶上的作業(yè)裝入內存交給將磁帶上的作業(yè)裝入內存交給CPUCPU進行處進行處理，當一個作業(yè)運行完畢或出現(xiàn)異常時，再裝入后繼理，當一個作業(yè)運行完畢或出現(xiàn)異常時，再裝入后繼程序。程序。 系統(tǒng)對系統(tǒng)對作業(yè)作業(yè)的處理的處理成批進行成批進行，但在內存中，但在內存中僅有一僅有一道程序道程序處于處于運行狀態(tài)運行狀態(tài)，這就是，這就是單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)。 監(jiān)督程序監(jiān)督程序就是操作系統(tǒng)最初萌芽。就是操作系統(tǒng)最初萌芽。11單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng): 任一時刻任一時刻只允許只允

7、許一個程序一個程序在系統(tǒng)在系統(tǒng)中執(zhí)行。一個程序執(zhí)行結束后才能執(zhí)行下一個程序。中執(zhí)行。一個程序執(zhí)行結束后才能執(zhí)行下一個程序。 時間時間tCPU程序程序A程序程序B程序程序C12 單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)提高了計算機提高了計算機系統(tǒng)吞吐量系統(tǒng)吞吐量，減少了主機空閑時間，在一定程度上提高了系統(tǒng)減少了主機空閑時間，在一定程度上提高了系統(tǒng)資源利用率資源利用率。但在內存中。但在內存中只有一道程序只有一道程序，所以仍，所以仍然然不能充分利用系統(tǒng)資源不能充分利用系統(tǒng)資源。 例如：程序要求輸入數(shù)據(jù)時，輸出設備空閑。例如：程序要求輸入數(shù)據(jù)時，輸出設備空閑。程序要求輸出數(shù)據(jù)時，輸入設備空閑。程序要求輸出數(shù)據(jù)時，

8、輸入設備空閑。單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng) 13 假脫機技術假脫機技術 2020世紀世紀6060年代初期，計算機年代初期，計算機硬件技術硬件技術在在兩方面兩方面獲獲得重要進展：得重要進展：一是一是通道通道的引入，的引入，二是二是中斷中斷的出現(xiàn)。的出現(xiàn)。 通道：通道：也稱為輸入輸出（也稱為輸入輸出（I/OI/O）處理機處理機，它與，它與CPUCPU并并行工作行工作，專門用于控制輸入輸出設備。，專門用于控制輸入輸出設備。 中斷：中斷：在程序執(zhí)行過程中，出現(xiàn)某種緊急事件時，在程序執(zhí)行過程中，出現(xiàn)某種緊急事件時，cpucpu暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉去執(zhí)行事件處理程序，執(zhí)行后暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉去執(zhí)行事件處

9、理程序，執(zhí)行后再返回到再返回到被暫停的程序被暫停的程序繼續(xù)執(zhí)行。繼續(xù)執(zhí)行。 I/OI/O處理機處理機輸入輸出結束時向輸入輸出結束時向CPUCPU發(fā)出發(fā)出中斷請求中斷請求，CPUCPU通過通過響應中斷響應中斷獲取獲取I/OI/O處理機狀態(tài)，提交輸入處理機狀態(tài)，提交輸入/ /輸出任輸出任務。由務。由I/OI/O處理機完成作業(yè)的處理機完成作業(yè)的輸入輸入/ /輸出。輸出。14 在在CPUCPU控制下，控制下，作業(yè)輸入輸出作業(yè)輸入輸出數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由I/OI/O處理機處理機完成，完成，I/OI/O處理機處理機取代了取代了外圍控制機外圍控制機。這項技術被稱為這項技術被稱為假脫機技術假脫機技術。 通道通道和和中

10、斷中斷技術的應用使技術的應用使CPUCPU與與I/OI/O設備設備并行工作，解決了并行工作，解決了CPUCPU和和I/OI/O設備速度匹配問設備速度匹配問題，同時為分時操作系統(tǒng)的誕生奠定了硬件題，同時為分時操作系統(tǒng)的誕生奠定了硬件基礎?；A。 15 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 6060年代中期年代中期引入引入多道程序設計多道程序設計（Multi_Multi_ Programming)Programming)技術技術。 作業(yè)預先在作業(yè)預先在外存中排成一個隊列外存中排成一個隊列，稱為，稱為后備隊列后備隊列。由由作業(yè)調度程序作業(yè)調度程序從后備隊列中從后備隊列中選擇若干個作業(yè)選擇若干個作業(yè)裝入裝入內

11、內存存，使它們交替運行。當正在運行的程序因輸入輸出操，使它們交替運行。當正在運行的程序因輸入輸出操作而暫停執(zhí)行時，作而暫停執(zhí)行時，系統(tǒng)運行另一道程序系統(tǒng)運行另一道程序。這樣多個程序。這樣多個程序共享共享CPUCPU，使，使CPUCPU始終處于始終處于忙碌狀態(tài)忙碌狀態(tài)。 多道程序設計技術應用于批處理系統(tǒng)，形成了多道多道程序設計技術應用于批處理系統(tǒng)，形成了多道批處理系統(tǒng)。批處理系統(tǒng)。16等待數(shù)據(jù)輸出等待數(shù)據(jù)輸出調度程序調度程序程序程序C程序程序B程序程序ACPU時間時間磁盤控制器磁盤控制器多道程序運行情況示意圖多道程序運行情況示意圖17多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng):多道程序同時在執(zhí)行。多道程序同時在執(zhí)

12、行。程序程序A程序程序C程序程序A程序程序B程序程序C程序程序CCPU時間時間t18 為了使為了使多道程序間多道程序間能夠能夠協(xié)調工作協(xié)調工作，監(jiān)督程序，監(jiān)督程序需要解決以下系列管理問題：需要解決以下系列管理問題：作業(yè)調度作業(yè)調度：合理調度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源有：合理調度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源有效利用；效利用；CPUCPU管理管理：多個作業(yè)交替運行，需要合理安排處理：多個作業(yè)交替運行，需要合理安排處理機時間；機時間；內存管理內存管理：為每道程序分配必要的內存空間；：為每道程序分配必要的內存空間；I/OI/O設備管理設備管理：為多道程序分配輸入輸出設備：為多道程序分配輸入輸出設備。19 在計算

13、機系統(tǒng)中在計算機系統(tǒng)中應該有一組專用軟件應該有一組專用軟件，負責負責控制控制和和管理管理軟硬件資源，合理組織工作軟硬件資源，合理組織工作流程，方便用戶使用計算機，這就是流程，方便用戶使用計算機，這就是多道批多道批處理操作系統(tǒng)處理操作系統(tǒng)。 多道批處理系統(tǒng)的出現(xiàn)，標志著操作系多道批處理系統(tǒng)的出現(xiàn)，標志著操作系統(tǒng)已經(jīng)形成。統(tǒng)已經(jīng)形成。203. 操作系統(tǒng)的完善操作系統(tǒng)的完善 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)的出現(xiàn)標志著操作系統(tǒng)進入完善階段。的出現(xiàn)標志著操作系統(tǒng)進入完善階段。 基本思想是基本思想是：將：將CPU時間時間分成若干個分成若干個時間片時間片，在，在一個時間片一個時間片運行運行一個作業(yè)一個作業(yè)，在下一個時間片

14、運行，在下一個時間片運行另一另一個作業(yè)個作業(yè)，在短時間內所有作業(yè)都能得到輪流執(zhí)行。，在短時間內所有作業(yè)都能得到輪流執(zhí)行。 從整體上看每個作業(yè)都在運行，用戶請求可以得從整體上看每個作業(yè)都在運行，用戶請求可以得到及時響應，這就是計算機分時操作系統(tǒng)。到及時響應，這就是計算機分時操作系統(tǒng)。 如如:MS-DOS、Windows、Unix和和Linux等。等。213.1.2 常見操作系統(tǒng)簡介常見操作系統(tǒng)簡介 DOSDOS操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) WindowsWindows操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) Linux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)221. DOS操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) DOS是

15、磁盤操作系統(tǒng)是磁盤操作系統(tǒng)(Disk Operating System)，是一種是一種單用戶單用戶、單任務單任務的微型機操作系統(tǒng)，它由的微型機操作系統(tǒng)，它由IBM公司委托公司委托Microsoft公司開發(fā)。公司開發(fā)。 DOS主要功能主要功能是是命令處理命令處理、文件管理文件管理和和設備管設備管理理。它采用匯編語言編寫，系統(tǒng)開銷小，運行效率。它采用匯編語言編寫，系統(tǒng)開銷小，運行效率高，但資源管理功能簡單，字符型用戶界面，操作不高，但資源管理功能簡單，字符型用戶界面，操作不太方便。太方便。232. Windows操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) Windows XP有有三個版本：三個版本： WindowsXP H

16、ome Edition有良好的數(shù)字媒體平有良好的數(shù)字媒體平臺，適合家庭用戶和游戲愛好者；臺，適合家庭用戶和游戲愛好者； Windows XP Professional為商業(yè)用戶設計，有高為商業(yè)用戶設計，有高級別的可擴展性和可靠性；級別的可擴展性和可靠性； Windows XP 64-Bit Edition可以滿足電影特效制可以滿足電影特效制作、作、3D動畫、工程設計和科學計算等對大內存、高浮動畫、工程設計和科學計算等對大內存、高浮點運算的專業(yè)技術需要。點運算的專業(yè)技術需要。24Windows的主要特點的主要特點 面向對象圖形界面面向對象圖形界面：方便用戶使用。：方便用戶使用。 統(tǒng)一的用戶界面統(tǒng)

17、一的用戶界面：應用程序界面相似。：應用程序界面相似。 與設備無關的圖形操作與設備無關的圖形操作：支持即插即用技術。：支持即插即用技術。 多任務處理多任務處理：同時運行多個程序。：同時運行多個程序。 先進的內存管理先進的內存管理：根據(jù)程序大小適當?shù)姆峙鋬却妗＃焊鶕?jù)程序大小適當?shù)姆峙鋬却妗?多種系統(tǒng)管理工具多種系統(tǒng)管理工具：資源管理器、系統(tǒng)工具等。：資源管理器、系統(tǒng)工具等。 內置的網(wǎng)絡通信功能內置的網(wǎng)絡通信功能：支持多種網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。：支持多種網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。 出色的多媒體功能出色的多媒體功能：對音頻、視頻編輯和播放。：對音頻、視頻編輯和播放。253. UNIX操作系統(tǒng)家族操作系統(tǒng)家族 UNIX操作

18、系統(tǒng)是一個操作系統(tǒng)是一個通用的通用的、交互式交互式分時分時網(wǎng)絡網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。1969年美國貝爾實驗室在年美國貝爾實驗室在DEC公司的小型公司的小型機機PDP-7上開發(fā)成功，上開發(fā)成功，1971年移植到年移植到PDP-11上。上。1973年年用用C語言重寫語言重寫UNIX，具有較高的易讀性和可移植性，具有較高的易讀性和可移植性，為為UNIX迅速推廣和普及應用奠定了基礎。迅速推廣和普及應用奠定了基礎。20世紀世紀70年年代中后期，代中后期，UNIX源代碼的免費擴散引起很多大學、研源代碼的免費擴散引起很多大學、研究機構和公司的興趣，大眾參與為究機構和公司的興趣，大眾參與為UNIX的改進、完

19、的改進、完善、傳播和普及起了重要作用。善、傳播和普及起了重要作用。264. Linux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) Linux是芬蘭籍科學家是芬蘭籍科學家Linus Torvalds于于1991年編寫年編寫的一種操作系統(tǒng)。的一種操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)可用于操作系統(tǒng)可用于386、486或奔或奔騰處理器的更高檔次個人計算機上，騰處理器的更高檔次個人計算機上，具有具有UNIX操作系操作系統(tǒng)的全部功能統(tǒng)的全部功能。 目前目前Linux軟件包帶有軟件包帶有X-Windows圖形界面管理圖形界面管理器，通過窗口、圖標和菜單對系統(tǒng)進行管理。軟件包還器，通過窗口、圖標和菜單對系統(tǒng)進行管理。軟件包還包括文本編輯器，高

20、級語言編輯器等許多軟件。包括文本編輯器，高級語言編輯器等許多軟件。273.1.3 操作系統(tǒng)分類操作系統(tǒng)分類 根據(jù)操作系統(tǒng)功能特征和使用環(huán)境可以分為三種根據(jù)操作系統(tǒng)功能特征和使用環(huán)境可以分為三種基本類型：基本類型：批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)。新類型的操作系統(tǒng)不斷出現(xiàn)：新類型的操作系統(tǒng)不斷出現(xiàn)： 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)；網(wǎng)絡操作系統(tǒng)； 分布式操作系統(tǒng)；分布式操作系統(tǒng)； 個人計算機操作系統(tǒng)；個人計算機操作系統(tǒng)； 多處理機操作系統(tǒng)；多處理機操作系統(tǒng)； 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 。281. 批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng) 批處理批處理操作系統(tǒng)的主要特征是操作系統(tǒng)的主要特征是多道性、成批

21、性多道性、成批性。 多道性多道性是指在內存中可同時駐留多道程序，并允許是指在內存中可同時駐留多道程序，并允許它們并發(fā)執(zhí)行，有效地提高系統(tǒng)資源利用率和吞吐量。它們并發(fā)執(zhí)行，有效地提高系統(tǒng)資源利用率和吞吐量。 成批性成批性是指作業(yè)成批進入系統(tǒng)，成批處理。作業(yè)完是指作業(yè)成批進入系統(tǒng)，成批處理。作業(yè)完成順序與進入內存順序沒有緊密聯(lián)系，先進入內存的作成順序與進入內存順序沒有緊密聯(lián)系，先進入內存的作業(yè)可能后完成。業(yè)可能后完成。批處理系統(tǒng)缺點是缺乏人機交互性。批處理系統(tǒng)缺點是缺乏人機交互性。292. 分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng) 分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)（Time-Sharing Operating Syste

22、m ）的特征）的特征是是多路性、交互性、獨占性多路性、交互性、獨占性和和及時性及時性。 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)允許允許一臺主機一臺主機同時連接同時連接多臺多臺交互終端，每個用戶獨交互終端，每個用戶獨占一個終端，彼此獨立操作，互不干擾。占一個終端，彼此獨立操作，互不干擾。 分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)將將CPU時間劃分成時間劃分成若干個片段若干個片段，稱為，稱為時間片時間片。操作。操作系統(tǒng)系統(tǒng)以時間片為單位以時間片為單位輪流為每個終端用戶服務，系統(tǒng)對每個用戶輪流為每個終端用戶服務，系統(tǒng)對每個用戶提出的請求都能及時響應，用戶感覺不到其他用戶存在。用戶以提出的請求都能及時響應，用戶感覺不到其他用戶存在。用戶以交互方式

23、使用計算機，共享主機資源。交互方式使用計算機，共享主機資源。 303. 實時系統(tǒng)實時系統(tǒng) 實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)（Real-Time Operating System）的特征是）的特征是實實時性、高可靠性。時性、高可靠性。 實時性實時性是指計算機能是指計算機能及時響應外部事件請求及時響應外部事件請求，在規(guī)定時間內，在規(guī)定時間內完成事件的處理任務。實時系統(tǒng)更加注重完成事件的處理任務。實時系統(tǒng)更加注重穩(wěn)定性和可靠性穩(wěn)定性和可靠性。 實時實時操作系統(tǒng)可分為操作系統(tǒng)可分為實時控制系統(tǒng)實時控制系統(tǒng)和和實時信息處理系統(tǒng)實時信息處理系統(tǒng)兩大兩大類。類。實時控制系統(tǒng)實時控制系統(tǒng)用于用于工業(yè)控制工業(yè)控制和和宇

24、航控制宇航控制等；等；實時信息處理實時信息處理用用于于情報查詢情報查詢、信息檢索信息檢索和和航空訂票系統(tǒng)航空訂票系統(tǒng)等。等。314. 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)（Network Operating System）基于計算機網(wǎng)絡。除具備普通操作）基于計算機網(wǎng)絡。除具備普通操作系統(tǒng)所具備的功能外，還具有網(wǎng)絡管理模系統(tǒng)所具備的功能外，還具有網(wǎng)絡管理模塊、通信、安全和資源共享等模塊。塊、通信、安全和資源共享等模塊。325. 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng) 分布式分布式操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)（Distributed Operating System）是網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的更高級形式，它建立

25、）是網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的更高級形式，它建立在計算機在計算機網(wǎng)絡基礎網(wǎng)絡基礎之上，有效地解決了之上，有效地解決了地域分布地域分布很廣很廣的若干臺的若干臺計算機之間資源共享計算機之間資源共享、并行處理并行處理等等問題。特征是統(tǒng)一性、共享性、可靠性和透明性。問題。特征是統(tǒng)一性、共享性、可靠性和透明性。336. 個人計算機操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng) 個人計算機（個人計算機（PC）操作系統(tǒng)是一種）操作系統(tǒng)是一種單用戶單用戶多任務多任務操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。 主要主要設計目標設計目標是是易用性易用性和和響應性響應性。 例如：例如：MS- DOS，Windows，OS/2。347. 多處理機操作系統(tǒng)多處理機操作系統(tǒng)

26、 具有具有公共內存公共內存和和時鐘的時鐘的多多CPU系統(tǒng)稱為系統(tǒng)稱為多處多處理機系統(tǒng)理機系統(tǒng)，它們共享計算機總線和外部設備。，它們共享計算機總線和外部設備。 建立在建立在多處理機系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)多處理機系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)稱為稱為多處多處理機操作系統(tǒng)理機操作系統(tǒng)，也稱為并行操作系統(tǒng)或緊耦合系，也稱為并行操作系統(tǒng)或緊耦合系統(tǒng)。統(tǒng)。 358. 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System）是一種）是一種支持嵌入式計算機支持嵌入式計算機的軟件，的軟件，由一個由一個體積很小的體積很小的內核內核及一些可以根據(jù)需要定制的及一些可以根據(jù)需要定制的

27、系統(tǒng)模系統(tǒng)模塊塊組成，能運行在各種不同硬件平臺上，提供基本組成，能運行在各種不同硬件平臺上，提供基本的程序運行環(huán)境和接口。的程序運行環(huán)境和接口。 著名嵌入式操作系統(tǒng)有著名嵌入式操作系統(tǒng)有Vxwork、Palm OS和和Windows CE等。等。363.2.1 操作系統(tǒng)作用操作系統(tǒng)作用操作系統(tǒng)有操作系統(tǒng)有兩個兩個重要重要作用作用： u 1. 管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源資源u 2. 提供友好提供友好界面界面3.2 操作系統(tǒng)作用及特征操作系統(tǒng)作用及特征371. 管理系統(tǒng)資源管理系統(tǒng)資源 計算機系計算機系統(tǒng)資源統(tǒng)資源包括包括處理機處理機、存儲器存儲器、輸輸入輸出設備入輸出設備、程序和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)及各種信

28、息。及各種信息。操作系統(tǒng)負責管理軟硬件資源，使它們協(xié)調一操作系統(tǒng)負責管理軟硬件資源，使它們協(xié)調一致地工作；致地工作；為應用程序分配所需資源，提供基本運行環(huán)境。為應用程序分配所需資源，提供基本運行環(huán)境。382. 提供友好界面提供友好界面 操作系統(tǒng)是用戶與計算機硬件之間的接口。操作系統(tǒng)是用戶與計算機硬件之間的接口。操作系統(tǒng)為用戶使用計算機提供了靈活方便的操作系統(tǒng)為用戶使用計算機提供了靈活方便的操作手段，即提供友好的用戶界面（接口）。操作手段，即提供友好的用戶界面（接口）。大多數(shù)操作系統(tǒng)提供兩種操作接口，即大多數(shù)操作系統(tǒng)提供兩種操作接口，即命令接命令接口和程序接口口和程序接口。39（1）命令接口命令

29、接口操作系統(tǒng)提供的操作系統(tǒng)提供的人機交互界面人機交互界面，稱為，稱為命令接口命令接口。兩種命令接口兩種命令接口：字符型字符型命令接口，允許用戶通過命令接口，允許用戶通過鍵盤鍵盤輸入命令操作計輸入命令操作計算機。算機。圖形圖形命令接口：允許用戶通過命令接口：允許用戶通過窗口或圖標窗口或圖標操縱計算機。操縱計算機。40 字符字符命令接口命令接口41（2）程序接口程序接口 程序接口也稱為程序接口也稱為系統(tǒng)調用系統(tǒng)調用，由一組系，由一組系統(tǒng)調用命令組成。在編寫的程序中通過系統(tǒng)調用命令組成。在編寫的程序中通過系統(tǒng)調用命令獲得操作系統(tǒng)服務。統(tǒng)調用命令獲得操作系統(tǒng)服務。423.2.2 操作系統(tǒng)功能操作系統(tǒng)功

30、能從資源管理角度說，操作系統(tǒng)從資源管理角度說，操作系統(tǒng)功能功能包括：包括： 作業(yè)管理、作業(yè)管理、進程管理、進程管理、存儲管理存儲管理、設備設備管理管理和和文件管理文件管理5個主要部分。個主要部分。431. 作業(yè)管理作業(yè)管理 作業(yè)管理作業(yè)管理是為了合理組織是為了合理組織工作流程工作流程，對對作業(yè)作業(yè)進行進行控制和管理控制和管理。 作業(yè)管理作業(yè)管理包括作業(yè)包括作業(yè)輸入輸入、作業(yè)、作業(yè)調度調度和和作業(yè)作業(yè)控制控制。442. 進程管理進程管理進程管理進程管理也稱為處理機管理。處理機（也稱為處理機管理。處理機（CPU）是計算機中最寶貴的硬件資源，程序只有獲得是計算機中最寶貴的硬件資源，程序只有獲得處理機

31、才能運行。主要對處理機才能運行。主要對處理機（處理機（CPU）進行）進行分配和管理分配和管理。在計算機系統(tǒng)中，以。在計算機系統(tǒng)中，以進程為基本進程為基本單位單位分配和使用分配和使用處理機處理機，因此對，因此對處理機管理處理機管理最最終歸結為對終歸結為對進程管理進程管理。 進程管理進程管理主要功能是主要功能是進程控制進程控制、進程調進程調度度、進程同步進程同步及及進程通信進程通信。453. 存儲管理存儲管理 存儲管理存儲管理是指對是指對內存資源內存資源進行進行管理管理，主要主要任務任務是為是為多道程序運行多道程序運行提供良好環(huán)提供良好環(huán)境，方便用戶使用存儲器，提高境，方便用戶使用存儲器，提高內存

32、利用內存利用率率。 存儲管理主要包括存儲管理主要包括存儲分配存儲分配、存儲保存儲保護護、虛擬虛擬存儲器存儲器和和地址映射地址映射。464. 文件管理文件管理 文件管理文件管理主要負責主要負責軟件資源軟件資源管理，包管理，包括文件括文件存儲空間存儲空間管理、管理、目錄目錄管理、管理、文件存文件存取控制取控制、文件、文件共享與保護共享與保護。475. 設備管理設備管理 設備管理設備管理是指對計算機是指對計算機外部設備外部設備（打?。ù蛴C、顯示器等）進行機、顯示器等）進行分配、控制和管理分配、控制和管理，使用，使用戶戶不必過多了解接口技術不必過多了解接口技術而方便地使用外部設而方便地使用外部設備。

33、備。 設備管理主要功能有設備管理主要功能有緩沖區(qū)管理緩沖區(qū)管理、設備分設備分配和設備控制配和設備控制。483.2.3 操作系統(tǒng)特征操作系統(tǒng)特征1. 并發(fā)性并發(fā)性（Concurrence）2. 共享性（共享性（Sharing）3. 虛擬性虛擬性（Virtual）4. 異步性（異步性（Asynchronism）491. 并發(fā)性（并發(fā)性（Concurrence） 并發(fā)性：并發(fā)性：是指兩個或兩個以上事件在同是指兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內發(fā)生，從微觀上看是交替進一時間間隔內發(fā)生，從微觀上看是交替進行，從宏觀上看是同時發(fā)生。行，從宏觀上看是同時發(fā)生。 并發(fā)性并發(fā)性是指在計算機系統(tǒng)中是指在計算機系統(tǒng)

34、中同時存在同時存在多多個程序個程序，從宏觀上看，從宏觀上看這些程序這些程序同時運行同時運行。 用戶用戶程序之間程序之間可以可以并發(fā)并發(fā)執(zhí)行，執(zhí)行，用戶程序用戶程序與與操作系統(tǒng)程序操作系統(tǒng)程序也可以也可以并發(fā)并發(fā)執(zhí)行。執(zhí)行。502. 共享性（共享性（Sharing） 所謂所謂共享共享，是指在操作系統(tǒng)控制下，系，是指在操作系統(tǒng)控制下，系統(tǒng)統(tǒng)資源資源可供可供多個多個并發(fā)并發(fā)執(zhí)行的程序執(zhí)行的程序共同使用。共同使用。在支持多道程序系統(tǒng)中，多個并發(fā)執(zhí)行的程在支持多道程序系統(tǒng)中，多個并發(fā)執(zhí)行的程序必然會共享某些資源。序必然會共享某些資源。并發(fā)性和共享性并發(fā)性和共享性是所有操作系統(tǒng)具有的兩個基是所有操作系統(tǒng)具

35、有的兩個基本特征。它們互為依存條件，共享以程序的并本特征。它們互為依存條件，共享以程序的并發(fā)執(zhí)行為前提條件，并發(fā)以資源共享為基礎。發(fā)執(zhí)行為前提條件，并發(fā)以資源共享為基礎。513. 虛擬性（虛擬性（Virtual） 虛擬虛擬是指操作系統(tǒng)通過是指操作系統(tǒng)通過某種技術某種技術將一個將一個物物理實體變成多個邏輯對應物理實體變成多個邏輯對應物，或將，或將多個物理實多個物理實體體變成變成一個一個邏輯邏輯對應物對應物。操作系統(tǒng)的這種特性。操作系統(tǒng)的這種特性稱為虛擬性。稱為虛擬性。 如：如：多道程序系統(tǒng)將一個物理多道程序系統(tǒng)將一個物理CPU變成變成多個邏輯多個邏輯CPU；虛擬存儲器管理將多種物理；虛擬存儲器管

36、理將多種物理存儲設備變成一個虛擬存儲器。存儲設備變成一個虛擬存儲器。 524. 異步性（異步性（Asynchronism） 進程進程以人們以人們不可預知的速度不可預知的速度向前推進。向前推進。內內存中存中每個每個進程進程何時能獲得處理機何時能獲得處理機，何時因得不，何時因得不到所需資源而暫停，每道程序需要多少時間執(zhí)到所需資源而暫停，每道程序需要多少時間執(zhí)行完成等，都是行完成等，都是不可預知的不可預知的。很可能。很可能先先進入內進入內存存的作業(yè)的作業(yè)后完成后完成，而，而后后進入內存進入內存的作業(yè)的作業(yè)先完成先完成。這就是操作系統(tǒng)的異步性。這就是操作系統(tǒng)的異步性。533.3 作業(yè)管理作業(yè)管理 作業(yè)

37、作業(yè)是用戶提交給系統(tǒng)的是用戶提交給系統(tǒng)的獨立任務獨立任務，操，操作系統(tǒng)以作系統(tǒng)以作業(yè)作業(yè)為單位為單位管理用戶任務。管理用戶任務。 3.3.1 基本概念基本概念 要求計算機系統(tǒng)為其完成要求計算機系統(tǒng)為其完成計算任務計算任務的的集集合合稱為稱為作業(yè)作業(yè)。 作業(yè)作業(yè)由由程序程序、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和作業(yè)說明書作業(yè)說明書三部分三部分組成。組成。54 處理處理一個作業(yè)一個作業(yè)通常經(jīng)過通常經(jīng)過若干個相對獨立又相若干個相對獨立又相互關聯(lián)的加工步驟互關聯(lián)的加工步驟，如編輯、編譯或匯編、連接，如編輯、編譯或匯編、連接和執(zhí)行等，一個和執(zhí)行等，一個相對獨立相對獨立的處理的處理步驟步驟稱為一個稱為一個作作業(yè)步（業(yè)步（Job

38、Step）。）。 一個作業(yè)步一個作業(yè)步可以由一個進程來完成，作業(yè)可以由一個進程來完成，作業(yè)的處理要經(jīng)過多個進程執(zhí)行。的處理要經(jīng)過多個進程執(zhí)行。 用戶作業(yè)用戶作業(yè)可以分為兩大類：可以分為兩大類：批處理作業(yè)批處理作業(yè)和和交交互式作業(yè)互式作業(yè)。551. 批處理作業(yè)批處理作業(yè) 在在批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)中，中，多個作業(yè)多個作業(yè)由輸入設由輸入設備依次輸入到備依次輸入到輔存中輔存中，形成，形成作業(yè)流作業(yè)流。 作業(yè)調度程序作業(yè)調度程序按一定策略按一定策略選擇多個選擇多個作業(yè)作業(yè)投入運行。投入運行。562. 交互式作業(yè)交互式作業(yè) 交互式作業(yè)交互式作業(yè)又稱為又稱為終端作業(yè)終端作業(yè)或或會話式作會話式作業(yè)業(yè)。在分時系

39、統(tǒng)中，通常將。在分時系統(tǒng)中，通常將分時用戶分時用戶的的一次一次登錄登錄作為作為一個作業(yè)一個作業(yè)。用戶一次登錄可以完成。用戶一次登錄可以完成很多工作。很多工作。 573.3.2 作業(yè)調度作業(yè)調度 作業(yè)控制作業(yè)控制和和作業(yè)調度作業(yè)調度是作業(yè)管理的主要任務。是作業(yè)管理的主要任務。 作業(yè)控制作業(yè)控制包括控制作業(yè)輸入、運行和計算結果的包括控制作業(yè)輸入、運行和計算結果的輸出。輸出。 作業(yè)調度作業(yè)調度是根據(jù)作業(yè)控制塊信息，按一定策略選是根據(jù)作業(yè)控制塊信息，按一定策略選取若干作業(yè)進入內存獲得處理機運行。取若干作業(yè)進入內存獲得處理機運行。 操作系統(tǒng)為每個進入系統(tǒng)的作業(yè)建立一個操作系統(tǒng)為每個進入系統(tǒng)的作業(yè)建立一個

40、作業(yè)控作業(yè)控制塊（制塊（JCB），），記錄作業(yè)調度的相關信息。記錄作業(yè)調度的相關信息。JCB是作是作業(yè)存在的標志，作業(yè)退出系統(tǒng)時業(yè)存在的標志，作業(yè)退出系統(tǒng)時JCB隨之撤銷隨之撤銷。 58常見的作業(yè)調度算法常見的作業(yè)調度算法1. 先來先服務算法先來先服務算法 按作業(yè)進入系統(tǒng)作業(yè)后備隊列先后次序按作業(yè)進入系統(tǒng)作業(yè)后備隊列先后次序挑選作業(yè)。這種算法容易實現(xiàn)，但效率低。挑選作業(yè)。這種算法容易實現(xiàn)，但效率低。2. 最短作業(yè)優(yōu)先算法最短作業(yè)優(yōu)先算法 系統(tǒng)選取估計系統(tǒng)選取估計計算時間最短計算時間最短的作業(yè)投入的作業(yè)投入運行。這種算法使平均作業(yè)運行。這種算法使平均作業(yè)周轉時間短周轉時間短，且，且易于實現(xiàn)，但效

41、率不高。易于實現(xiàn)，但效率不高。593.4 進程管理進程管理 從微型計算機到大型計算機，所有從微型計算機到大型計算機，所有多道程序操作系統(tǒng)多道程序操作系統(tǒng)都建立在都建立在進程進程的概念的概念之上，操作系統(tǒng)之上，操作系統(tǒng)所有功能所有功能都與都與進程進程有關。有關。603.4.1 進程定義進程定義 在在多道程序多道程序系統(tǒng)中，多個程序同時進入系系統(tǒng)中，多個程序同時進入系統(tǒng)，處理機交替執(zhí)行每個程序，每個程序的執(zhí)統(tǒng)，處理機交替執(zhí)行每個程序，每個程序的執(zhí)行都是走走停停，一個程序的行都是走走停停，一個程序的活動規(guī)律活動規(guī)律是：是： 推進推進暫停暫停推進推進暫停暫停 613.4.1 進程定義進程定義 當一個程

42、序暫停時，需要將其當一個程序暫停時，需要將其現(xiàn)場信息現(xiàn)場信息作作為為斷點斷點保存起來，保存起來，以便以便以后能從斷點處以后能從斷點處繼續(xù)執(zhí)繼續(xù)執(zhí)行行。這樣，在多道程序系統(tǒng)中需要一塊。這樣，在多道程序系統(tǒng)中需要一塊特殊區(qū)特殊區(qū)域域保存保存斷點斷點。因此程序的概念已不能如實地反。因此程序的概念已不能如實地反映程序執(zhí)行時的特征，需要一個更準確地描述映程序執(zhí)行時的特征，需要一個更準確地描述程序執(zhí)行狀態(tài)的術語，這就是程序執(zhí)行狀態(tài)的術語，這就是進程（進程（process）。）。621. 進程定義進程定義進程的定義進程的定義: 進程是具有一定獨立功能的程序段關于一進程是具有一定獨立功能的程序段關于一個數(shù)據(jù)集

43、合的一次運行活動。個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動。63不同角度不同角度對對進程進程的解釋的解釋: 進程進程是程序的是程序的一次執(zhí)行一次執(zhí)行。 進程進程是是一個程序及其數(shù)據(jù)一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機上執(zhí)在處理機上執(zhí)行時所發(fā)生的行時所發(fā)生的活動活動。 進程進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，是程，是系統(tǒng)資源系統(tǒng)資源分配分配和和調度調度的基本單位。的基本單位。642. 進程組成進程組成三部分三部分組成：組成： 程序塊程序塊：由由指令代碼指令代碼組成，代碼必須是組成，代碼必須是純代碼純代碼， 即在運行期間不修改自身。即在運行期間不修改自身。 數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊：進程執(zhí)行時進程執(zhí)行時所

44、需數(shù)據(jù)所需數(shù)據(jù)和和工作單元工作單元以及以及開開 辟的工作區(qū)辟的工作區(qū)。 進程控制塊進程控制塊（Process Control Block，PCB）：）： 一個一個數(shù)據(jù)結構，數(shù)據(jù)結構，其中包含其中包含描述描述和和管理進程管理進程所所 需需全部信息全部信息。如進程標識、進程所屬用戶標識、。如進程標識、進程所屬用戶標識、 進程狀態(tài)、調度參數(shù)、現(xiàn)場信息和程序地址等。進程狀態(tài)、調度參數(shù)、現(xiàn)場信息和程序地址等。65 創(chuàng)建進程時創(chuàng)建進程時建立建立PCB，撤消進程時撤消進程時收回收回PCB。PCB是是進程進程存在的惟一存在的惟一標志標志。 程序程序、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和進程控制塊進程控制塊構成進程實體。構成進程實體。

45、程序和數(shù)據(jù)位于內存中程序和數(shù)據(jù)位于內存中用戶空間用戶空間，進程控制塊，進程控制塊位于位于系統(tǒng)空間系統(tǒng)空間。663. 進程的基本特征進程的基本特征 動態(tài)性：動態(tài)性：進程進程是是程序程序的的一次執(zhí)行一次執(zhí)行。進程因創(chuàng)建而產(chǎn)。進程因創(chuàng)建而產(chǎn)生、由調度而執(zhí)行、由撤消而消亡。進程具有生命期。生、由調度而執(zhí)行、由撤消而消亡。進程具有生命期。 并發(fā)性：進程并發(fā)性：進程可以可以并發(fā)執(zhí)行并發(fā)執(zhí)行。 獨立性：獨立性：進程在系統(tǒng)中能獨立進程在系統(tǒng)中能獨立運行運行，獨立，獨立分配資源分配資源和和獨立接受調度獨立接受調度。進程是系統(tǒng)資源分配的。進程是系統(tǒng)資源分配的基本單位基本單位。 異步性：異步性：每個進程每個進程以不

46、可預知的過程以不可預知的過程運行。運行。 結構性：結構性：每個進程由每個進程由程序塊程序塊、數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊和和進程控制塊進程控制塊 3部分組成。部分組成。674. 進程類型進程類型進程進程可以分為可以分為系統(tǒng)進程系統(tǒng)進程和和用戶進程用戶進程兩類。兩類。 系統(tǒng)進程系統(tǒng)進程運行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)功運行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)功能，可以執(zhí)行包括特權指令在內的所有機器指能，可以執(zhí)行包括特權指令在內的所有機器指令，令，優(yōu)先級優(yōu)先級高于用戶進程。高于用戶進程。 用戶進程用戶進程運行用戶程序，只能執(zhí)行非特權指令。運行用戶程序，只能執(zhí)行非特權指令。68695. 進程與程序的關系進程與程序的關系 程序是

47、靜態(tài)的，進程是動態(tài)的程序是靜態(tài)的，進程是動態(tài)的。 程序是指令及執(zhí)行指令時所需數(shù)據(jù)的集合，程序是指令及執(zhí)行指令時所需數(shù)據(jù)的集合，可以長期保存在存儲介質上；進程具有創(chuàng)建可以長期保存在存儲介質上；進程具有創(chuàng)建性、運行性和消亡性。性、運行性和消亡性。 進程和程序進程和程序不是一一不是一一對應關系，一個程對應關系，一個程序可以對應多個進程，但一個進程只能對應序可以對應多個進程，但一個進程只能對應一個程序。一個程序。 706. 進程與作業(yè)的關系進程與作業(yè)的關系 1、作業(yè)作業(yè)是任務實體，是任務實體，進程進程是完成任務的執(zhí)是完成任務的執(zhí)行實體；行實體； 2、沒有、沒有作業(yè)作業(yè)任務就沒有任務就沒有進程進程，反過

48、來，沒，反過來，沒有進程，作業(yè)任務就不能完成。有進程，作業(yè)任務就不能完成。 3、作業(yè)作業(yè)的概念更多地用于的概念更多地用于批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)，進進程程的概念用于的概念用于多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)中。中。713.4.2 進程的狀態(tài)和轉換進程的狀態(tài)和轉換 多個多個進程進程并發(fā)并發(fā)執(zhí)行，共享系統(tǒng)資源，而系執(zhí)行，共享系統(tǒng)資源，而系統(tǒng)資源是有限的。因此統(tǒng)資源是有限的。因此不可能不可能每個每個進程進程都能及都能及時得到所需要的時得到所需要的資源資源。 CPU是執(zhí)行是執(zhí)行進程進程的必要資源，操作系統(tǒng)不的必要資源，操作系統(tǒng)不會讓會讓一個進程一個進程一直一直占用占用CPU。 一個一個進程進程不會一直處于運行狀態(tài)

49、，不會一直處于運行狀態(tài)，進程可進程可能有多種狀態(tài)能有多種狀態(tài)。任何操作系統(tǒng)都包括進程的。任何操作系統(tǒng)都包括進程的3種種基本狀態(tài)?；緺顟B(tài)。72 運行態(tài)運行態(tài)（run）：得到）：得到CPU資源，正在運行進程中資源，正在運行進程中指令。指令。 就緒態(tài)就緒態(tài)（ready）：進程本身具備運行條件，等待）：進程本身具備運行條件，等待獲得獲得CPU資源。資源。 等待態(tài)等待態(tài)（wait）：進程本身不具備運行條件，正）：進程本身不具備運行條件，正等待某一事件發(fā)生或釋放等待某一事件發(fā)生或釋放CPU以外的資源。這種狀以外的資源。這種狀態(tài)也稱態(tài)也稱掛起態(tài)掛起態(tài)（suspended）、）、封鎖態(tài)封鎖態(tài)（blocked

50、）或）或睡眠態(tài)睡眠態(tài)（sleep）。）。進程的三種基本狀態(tài)進程的三種基本狀態(tài)73創(chuàng)建進程創(chuàng)建進程 就緒就緒運行運行等待等待調度選中調度選中 時間到時間到 阻塞阻塞事件發(fā)生事件發(fā)生 進程進程的的3 3個基本狀態(tài)的相互轉化個基本狀態(tài)的相互轉化 74 創(chuàng)建進程時創(chuàng)建進程時，由于其他進程正占用，由于其他進程正占用CPU所以它只能處于所以它只能處于就緒狀態(tài)就緒狀態(tài)； 當當就緒進程就緒進程獲得處理機時就轉換為獲得處理機時就轉換為運行運行狀態(tài)；狀態(tài)；當進程的時間片耗盡或出現(xiàn)更高優(yōu)先當進程的時間片耗盡或出現(xiàn)更高優(yōu)先級別的進程，級別的進程，進程進程被迫被迫退出處理機，退出處理機，其狀態(tài)其狀態(tài)由由運行運行變?yōu)樽優(yōu)?/p>

51、就緒就緒； 75 當當運行進程運行進程因某事件受阻，如申請的資因某事件受阻，如申請的資源被占用或源被占用或I/O傳輸未完成，其狀態(tài)由傳輸未完成，其狀態(tài)由運行運行轉轉為為等待等待，或者說是，或者說是進程阻塞進程阻塞或或進程睡眠進程睡眠；如；如果其等待的事件完成，進程從等待狀態(tài)轉換果其等待的事件完成，進程從等待狀態(tài)轉換為為就緒狀態(tài)就緒狀態(tài)，也稱，也稱進程喚醒進程喚醒。 一個進程在其生存期內可能多次發(fā)生狀一個進程在其生存期內可能多次發(fā)生狀態(tài)轉換，操作系統(tǒng)的態(tài)轉換，操作系統(tǒng)的進程管理模塊進程管理模塊負責進程負責進程的狀態(tài)轉換工作。的狀態(tài)轉換工作。76 當操作系統(tǒng)從當操作系統(tǒng)從就緒狀態(tài)就緒狀態(tài)隊列中隊列

52、中調度進程時，從調度進程時，從PCB中查出中查出現(xiàn)行狀態(tài)現(xiàn)行狀態(tài)及及優(yōu)先級優(yōu)先級，以確定符合，以確定符合調度算調度算法法要求的要求的進程進程。 當調度到某進程后，操作系統(tǒng)根據(jù)當調度到某進程后，操作系統(tǒng)根據(jù)PCB中保存中保存的現(xiàn)場信息，恢復進程運行現(xiàn)場，并根據(jù)程序地址的現(xiàn)場信息，恢復進程運行現(xiàn)場，并根據(jù)程序地址找到其程序和數(shù)據(jù)。找到其程序和數(shù)據(jù)。 當進程因某種原因而暫停時，操作系統(tǒng)將斷點當進程因某種原因而暫停時，操作系統(tǒng)將斷點現(xiàn)場信息保存在現(xiàn)場信息保存在PCB中中。 在進程的整個生命期中，操作系統(tǒng)通過在進程的整個生命期中，操作系統(tǒng)通過PCB控控制進程制進程。773.4.3 進程調度進程調度 進程

53、調度進程調度由操作系統(tǒng)的調度程序實施，按由操作系統(tǒng)的調度程序實施，按照一定照一定調度算法調度算法，從就緒隊列中，從就緒隊列中選取一個進程選取一個進程使其獲得處理機。所以使其獲得處理機。所以進程調度進程調度也稱為也稱為處理機處理機調度調度。常見進程調度算法有：常見進程調度算法有： 先來先服務（先來先服務（FCFS）算法；）算法； 高優(yōu)先級優(yōu)先調度算法；高優(yōu)先級優(yōu)先調度算法； 時間片輪轉法；時間片輪轉法；781. 先來先服務算法先來先服務算法 先來先服務（先來先服務（FCFS）算法）算法是最簡單的調是最簡單的調度算法，按照度算法，按照進程進程到達到達先后順序先后順序分配處理機，分配處理機，每次調度

54、總是選擇就緒隊列中每次調度總是選擇就緒隊列中首進程首進程。一個進一個進程占用處理機程占用處理機直到進程時間片耗盡、運行結束直到進程時間片耗盡、運行結束或運行受阻才釋放處理機，操作系統(tǒng)不會強行或運行受阻才釋放處理機，操作系統(tǒng)不會強行搶占處理機。搶占處理機。 這種算法比較有利于計算時間長的進程這種算法比較有利于計算時間長的進程。792. 高優(yōu)先級優(yōu)先調度算法高優(yōu)先級優(yōu)先調度算法 這是廣泛采用的一種調度算法。它的每次這是廣泛采用的一種調度算法。它的每次調度總是從調度總是從就緒隊列中就緒隊列中選取優(yōu)先級最高選取優(yōu)先級最高的進程的進程運行，在運行，在相同優(yōu)先級進程中相同優(yōu)先級進程中采用采用先來先服務算先

55、來先服務算法調度法調度。這種算法也適用于作業(yè)調度。這種算法也適用于作業(yè)調度。進程優(yōu)進程優(yōu)先級先級的確定有的確定有兩種方式兩種方式：靜態(tài)靜態(tài)和和動態(tài)動態(tài)。80 靜態(tài)優(yōu)先級靜態(tài)優(yōu)先級是進程創(chuàng)建時確定，進程運行是進程創(chuàng)建時確定，進程運行期間保持不變。優(yōu)先級與進程的估計執(zhí)行時間有期間保持不變。優(yōu)先級與進程的估計執(zhí)行時間有關，關，時間越短優(yōu)先級越高時間越短優(yōu)先級越高；對系統(tǒng)；對系統(tǒng)資源的需求越資源的需求越少少優(yōu)先級越高；優(yōu)先級越高； 動態(tài)優(yōu)先級動態(tài)優(yōu)先級是指在進程的生命期內，隨著進是指在進程的生命期內，隨著進程的運行情況而不斷變化。在就緒隊列中程的運行情況而不斷變化。在就緒隊列中隨其等隨其等待時間的增長

56、待時間的增長，優(yōu)先級會調高；占用，優(yōu)先級會調高；占用CPU的時間的時間越長，優(yōu)先級會調低。越長，優(yōu)先級會調低。兩種進程優(yōu)先級兩種進程優(yōu)先級813. 時間片輪轉法時間片輪轉法 系統(tǒng)將系統(tǒng)將CPU時間時間分成固定大小的時間片，一個時分成固定大小的時間片，一個時間片大約間片大約幾毫秒幾毫秒到到幾百毫秒幾百毫秒。 所有所有就緒進程就緒進程按先來先服務原則分配處理機，一按先來先服務原則分配處理機，一次使用一個時間片。當時間片用完時，系統(tǒng)調度程序次使用一個時間片。當時間片用完時，系統(tǒng)調度程序停止該進程，將它送到就緒隊列末尾，等待下一次調停止該進程，將它送到就緒隊列末尾，等待下一次調度。度。 就緒隊列中所有

57、進程在一定時間段內均能獲得一就緒隊列中所有進程在一定時間段內均能獲得一個時間片，使得系統(tǒng)能在較短時間內響應所有用戶請個時間片，使得系統(tǒng)能在較短時間內響應所有用戶請求求 。823.5 存儲管理存儲管理 存儲管理的內容存儲管理的內容 存儲分配存儲分配、存儲保護存儲保護、虛擬存儲器虛擬存儲器和和地址映地址映射射。 存儲管理的目的存儲管理的目的 為為多道程序運行多道程序運行提供良好環(huán)境，方便用戶使提供良好環(huán)境，方便用戶使用用存儲器存儲器，提高，提高存儲器存儲器利用率利用率，從邏輯上，從邏輯上擴充擴充存存儲容量儲容量。833.5.1 基本概念基本概念 存儲器存儲器包括包括內存儲器內存儲器和和外存儲器外存

58、儲器，存儲存儲管理管理主要是指主要是指內存儲器內存儲器管理。管理。 內存空間內存空間一般分為一般分為兩部分兩部分： 系統(tǒng)區(qū)系統(tǒng)區(qū): 存放存放操作系統(tǒng)核心程序操作系統(tǒng)核心程序以及一些以及一些標準子程序和例行程序；標準子程序和例行程序； 用戶區(qū)用戶區(qū): 存放用戶程序和數(shù)據(jù)。存放用戶程序和數(shù)據(jù)。 存儲管理存儲管理主要是對主要是對用戶區(qū)用戶區(qū)進行管理。進行管理。84 1. 物理地址物理地址定義：定義：計算機計算機內存內存由許多單元組由許多單元組成，為了成，為了區(qū)分各個不同的內存單區(qū)分各個不同的內存單元元，每個內存單元按順序進行，每個內存單元按順序進行編編號號，這個，這個編號編號稱為稱為物理地址物理地址

59、。 尋址范圍：尋址范圍：物理地址的位數(shù)由物理地址的位數(shù)由系統(tǒng)系統(tǒng)地址總線的根數(shù)地址總線的根數(shù)決定。物理決定。物理地地址反映的是址反映的是CPUCPU對內存空間的尋址對內存空間的尋址能力。能力。 例如：例如：一臺計算機的地址總線一臺計算機的地址總線為為3232位，則位，則CPUCPU可尋址的內存空間可尋址的內存空間為：為：2 23232=4GB=4GB。 00010002EFFFEFFFFFFFFFFF物理地址物理地址85 2. . 邏輯地址邏輯地址 程序員程序員在編寫程序時所在編寫程序時所使用的地址使用的地址稱為稱為邏邏輯地址輯地址，也叫，也叫相對地址相對地址或或偏移地址偏移地址。 邏輯地址邏

60、輯地址通常通常從從0 0開始開始，程序中的其他地址，程序中的其他地址 都相對于起始地址進行計算。都相對于起始地址進行計算。 邏輯地址邏輯地址與與物理地址物理地址不是一一對應。程序不是一一對應。程序員在編程時員在編程時不需要考慮不需要考慮物理地址物理地址。 86邏輯地址邏輯地址程序指程序指令令邏輯地邏輯地址址87 3. . 地址映射地址映射 程序中程序中使用的地址都是使用的地址都是邏輯地址邏輯地址。操作系統(tǒng)在將。操作系統(tǒng)在將程序裝入內存時，將程序中指令和數(shù)據(jù)的程序裝入內存時，將程序中指令和數(shù)據(jù)的邏輯地址邏輯地址轉轉換為換為物理地址物理地址。這一轉換過程稱為。這一轉換過程稱為地址映射地址映射或或地