操作系統(tǒng)課件

操作系統(tǒng)第1章引論1.1操作系統(tǒng)的概念1.2操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展1.3研究操作系統(tǒng)的幾種觀點(diǎn)1.4操作系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)1.5操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境返回上一頁1.1操作系統(tǒng)的概念

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件(子)系統(tǒng)和軟件(子)系統(tǒng)組成。硬件(子)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由電子、機(jī)械和光電元件等組成的各種計(jì)算機(jī)部件和計(jì)算機(jī)設(shè)備。這些部件和設(shè)備依據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求構(gòu)成的有機(jī)整體，稱為計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、主存儲(chǔ)器、控制器、輸入輸出控制系統(tǒng)、輔助存儲(chǔ)設(shè)備等功能部件組成。

軟件(子)系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序和有關(guān)的文件。程序是計(jì)算任務(wù)的處理對(duì)象和處理規(guī)則的描述；文件是為了便于了解程序所需的資料說明。返回上一頁按照應(yīng)用的觀點(diǎn)，軟件可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三類。系統(tǒng)軟件：位于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用。如編譯程序和操作系統(tǒng)等。支撐軟件：即支撐其他軟件的編制和維護(hù)的軟件。主要包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種接口軟件和工具組。應(yīng)用軟件：特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｓ玫能浖?，例如字處理程序。?jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)最下面是硬件系統(tǒng)；最上面是使用計(jì)算機(jī)的人，即各種各樣的用戶；人與硬件系統(tǒng)之間是軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件是最靠近硬件的一層，其次是支撐軟件和應(yīng)用軟件。

返回上一頁計(jì)算機(jī)組織研究和建立計(jì)算機(jī)各功能部件間的相互連接和作用，完成各個(gè)功能部件內(nèi)部的邏輯設(shè)計(jì)等是邏輯實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，稱為計(jì)算機(jī)組織；把邏輯設(shè)計(jì)深化到元件、器件級(jí)，則是物理實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，稱為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)組織。什么是操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的地位操作系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬、軟件資源的總指揮部。操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，是能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活、方便、有效地使用計(jì)算機(jī)，并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行的一組程序模塊的集合。返回上一頁操作系統(tǒng)主要有兩方面的主要作用：

1、管理系統(tǒng)中的各種資源，包括硬件資源和軟件資源

2、為用戶提供良好的界面操作系統(tǒng)的目標(biāo) 方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開放性返回上一頁1.2操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展

操作系統(tǒng)形成無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人工操作方式

由用戶(即程序員)采用人工操作方式直接使用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)缺點(diǎn)：用戶獨(dú)占全機(jī)、CPU等待人工操作脫機(jī)輸入輸出方式程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在外圍機(jī)的控制下完成優(yōu)點(diǎn)：減少了CPU的空閑時(shí)間、提高I/O速度單道批處理系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理都是成批地進(jìn)行的、且在內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)，故稱為單道批處理系統(tǒng)。返回上一頁

特征：自動(dòng)性、順序性、單道性多道批處理系統(tǒng)多道程序設(shè)計(jì)的基本概念把一個(gè)以上的作業(yè)(程序)存放在主存中，并且同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，共享處理機(jī)時(shí)間和外部設(shè)備等其他資源的方法。優(yōu)點(diǎn)：提高了CPU的利用率提高了內(nèi)存和I/O設(shè)備的利用率 增加系統(tǒng)吞吐量多道批處理系統(tǒng)的特征多道性、無序性、調(diào)度性多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大缺點(diǎn)：平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長、無交互能力返回上一頁多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題處理機(jī)管理問題、內(nèi)存管理問題、I/O設(shè)備管理問題文件管理問題、作業(yè)管理問題

分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)的產(chǎn)生

人－機(jī)交互、共享主機(jī)、便于用戶上機(jī)分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題及時(shí)接收、及時(shí)處理分時(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法－作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存－規(guī)定每個(gè)程序只運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片的時(shí)間具體方法有以下幾種：單道分時(shí)系統(tǒng)、具有“前臺(tái)”和“后臺(tái)”的分時(shí)系統(tǒng)、多道分時(shí)系統(tǒng)返回上一頁

分時(shí)系統(tǒng)的特征多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性實(shí)時(shí)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)系統(tǒng)的引入實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)信息處理實(shí)時(shí)系統(tǒng)定義－實(shí)時(shí)：所謂“實(shí)時(shí)”，是表示“及時(shí)”、“即時(shí)”－實(shí)時(shí)系統(tǒng)：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)任務(wù)的類型－按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來劃分：周期性實(shí)時(shí)任務(wù)、非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)－根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求來劃分：強(qiáng)實(shí)時(shí)任務(wù)、弱實(shí)時(shí)任務(wù)

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實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的比較多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性、可靠性操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展微機(jī)操作系統(tǒng)配置在微機(jī)上的操作系統(tǒng)稱為微機(jī)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)只允許一個(gè)用戶上機(jī)、且只允許用戶程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行例如：CP/M、MS-DOS單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)只允許一個(gè)用戶上機(jī)，但允許將一個(gè)用戶程序分成若干個(gè)任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而有效地改善系統(tǒng)的性能例如：OS/2、MSWindows、Linux

多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶通過各自的終端，使用同一臺(tái)主機(jī)，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各類資源，而每個(gè)用戶程序又可進(jìn)一步分為幾個(gè)任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行例如：UNIX返回上一頁

多處理機(jī)操作系統(tǒng)多處理機(jī)系統(tǒng)的引入－增加系統(tǒng)的吞吐量－節(jié)省投資－提高系統(tǒng)的可靠性多處理的類型緊密耦合MPS、松散耦合MPS

多處理機(jī)操作系統(tǒng)的類型非對(duì)稱多處理機(jī)模式（主-從模式）、對(duì)稱多處理機(jī)模式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以定義為一些互連的自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型－按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分：星型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)返回上一頁

－按網(wǎng)絡(luò)地理范圍分：廣域網(wǎng)WAN、局域網(wǎng)LAN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)模式客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式、對(duì)等模式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能網(wǎng)絡(luò)通信、資源管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理、互操作能力分布式操作系統(tǒng)分布式系統(tǒng)－集中式處理系統(tǒng)：處理和控制功能都高度地集中在一臺(tái)主機(jī)上，所有的任務(wù)都有主機(jī)處理－分布式處理系統(tǒng)：由多個(gè)分散的處理單元經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)的連接而形成的系統(tǒng)，每個(gè)處理單元既具有高度的自治性，又相互協(xié)同，并行地運(yùn)行分布式程序分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的比較分布性、并行性、透明性、共享性、健壯行返回上一頁

推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?/p>

-不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率的需要

-方便用戶

-器件的不斷更新?lián)Q代

-計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展返回上一頁1.3研究操作系統(tǒng)的幾種觀點(diǎn)

軟件的觀點(diǎn)從軟件的觀點(diǎn)來看，操作系統(tǒng)有其作為軟件的外在特性和內(nèi)在特性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源管理的觀點(diǎn)操作系統(tǒng)的主要功能是針對(duì)處理機(jī)、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、文件這四類資源進(jìn)行有效的管理進(jìn)程的觀點(diǎn)把操作系統(tǒng)看作由若干進(jìn)程和一個(gè)對(duì)進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)的核心所組成。每個(gè)進(jìn)程都完成某一特定任務(wù)，而操作系統(tǒng)的核心則控制和協(xié)調(diào)這些進(jìn)程的運(yùn)行，解決進(jìn)程之間的通信用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間接口的觀點(diǎn)操作系統(tǒng)處于用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間，用戶通過操作系統(tǒng)來使用計(jì)算機(jī)

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用戶可以通過以下兩種方式來使用計(jì)算機(jī)：命令方式、系統(tǒng)調(diào)用方式虛機(jī)器觀點(diǎn)操作系統(tǒng)為用戶使用計(jì)算機(jī)提供了許多服務(wù)功能和良好的工作環(huán)境，把計(jì)算機(jī)擴(kuò)充為功能更強(qiáng)、使用更加方便的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

服務(wù)提供者觀點(diǎn)用戶角度看操作系統(tǒng)，則它應(yīng)能為用戶提供比棵機(jī)功能更強(qiáng)、服務(wù)質(zhì)量更高、使用戶更覺方便的靈活的虛擬機(jī)器操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用一般包括：－文件操作類如，打開、建立文件等

－資源申請(qǐng)類如，分配、歸還主存空間等

－控制類如，正常、異常結(jié)束等

－信息維護(hù)類如，設(shè)置、獲取時(shí)間等

返回上一頁1.4操作系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

通用操作系統(tǒng)一個(gè)系統(tǒng)兼有批量處理、分時(shí)處理和實(shí)時(shí)處理三者或其中兩者的功能，而形成通用操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的功能存儲(chǔ)器管理的功能

內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射、內(nèi)存擴(kuò)充處理機(jī)管理功能進(jìn)程控制、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信、調(diào)度設(shè)備管理功能緩沖管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、設(shè)備獨(dú)立性和虛擬設(shè)備文件管理功能文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀寫管理和存取控制返回上一頁

用戶接口－命令接口包括聯(lián)機(jī)用戶接口和脫機(jī)用戶接口－程序接口－圖形接口操作系統(tǒng)的服務(wù)操作系統(tǒng)的公共服務(wù)類型程序執(zhí)行、I/O操作、文件系統(tǒng)操縱、通信、差錯(cuò)檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)用的作用在應(yīng)用程序中，可通過系統(tǒng)調(diào)用來調(diào)用操作系統(tǒng)的特定過程，以實(shí)現(xiàn)特定的服務(wù)系統(tǒng)調(diào)用與一般過程的不同：系統(tǒng)調(diào)用運(yùn)行再系統(tǒng)態(tài)，一般過程運(yùn)行在用戶態(tài)系統(tǒng)調(diào)用的類型

－進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用返回上一頁

－文件操縱系統(tǒng)調(diào)用－設(shè)備管理系統(tǒng)調(diào)用－通信用系統(tǒng)調(diào)用－信息維護(hù)

操作系統(tǒng)的特征

－并發(fā)并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生并發(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－共享互斥共享方式、同時(shí)訪問方式－虛擬－異步性

返回上一頁1.5操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境

任何系統(tǒng)軟件都是硬件功能的延伸，并且都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，離不開硬件設(shè)施的支持。而操作系統(tǒng)更是直接依賴于硬件條件，與硬件的關(guān)系尤為密切中央處理器（CPU）

CPU的構(gòu)成與基本工作方式一般的處理器由運(yùn)算器、控制器、一系列的寄存器以及高速緩存構(gòu)成處理器中的寄存器寄存器為處理器本身提供了一定的存儲(chǔ)能力，它們的速度比主存儲(chǔ)器快得多，但是因?yàn)樵靸r(jià)很高，存儲(chǔ)容量一般都很小處理器一般包括兩類寄存器：用戶可見寄存器、控制和狀態(tài)寄存器（如PC、IR、PSW）返回上一頁指令執(zhí)行的基本過程特權(quán)指令和非特權(quán)指令－特權(quán)指令：在指令系統(tǒng)中那些只能由操作系統(tǒng)使用的指令－非特權(quán)指令：允許一般的用戶使用的指令處理器的狀態(tài)－管態(tài)（特權(quán)態(tài)、特態(tài)、系統(tǒng)態(tài)）：指操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)?？梢詧?zhí)行全部指令，使用所有資源，具有改變處理機(jī)狀態(tài)的能力

－目態(tài)（普通態(tài)、普態(tài)、用戶態(tài)）：指用戶程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。只能執(zhí)行非特權(quán)指令有些系統(tǒng)分為核心狀態(tài)、管理狀態(tài)和用戶程序狀態(tài)返回上一頁程序狀態(tài)字PSW

用來指示處理器狀態(tài)，通常包括以下狀態(tài)代碼：－CPU的工作狀態(tài)代碼－條件碼－中斷屏蔽碼存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)器的類型－讀寫型存儲(chǔ)器（隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器RAM）－只讀型存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器ROM）存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)問題：容量、速度和成本提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能的關(guān)鍵點(diǎn)就在于程序的存儲(chǔ)訪問局部性原理

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存儲(chǔ)分塊為了簡化對(duì)存儲(chǔ)器的分配和管理，在不少計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中把存儲(chǔ)器分成塊。在為用戶分配主存空間時(shí)，以塊為最小單位存儲(chǔ)保護(hù)常用的存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)構(gòu)：界地址寄存器（界限寄存器）、存儲(chǔ)鍵緩沖技術(shù)

引入原因：為了解決部件之間速度不匹配的問題類型：單緩沖、雙緩沖、多緩沖（Cache）中斷技術(shù)中斷的概念什么是中斷－所謂中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的異步事件的響應(yīng)；引起中斷的那些事件稱為中斷事件或中斷源；中斷源向處理器發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)稱為中斷請(qǐng)求；而把處理中斷事件的那段程序稱為中斷處理程序返回上一頁

－中斷的作用：能充分發(fā)揮處理器的使用效率、提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能力－典型的中斷：程序中斷、時(shí)鐘中斷、I/O中斷、硬件失效中斷中斷的分類－依據(jù)中斷的功能：可屏蔽中斷（I/O中斷）、不可屏蔽中斷（機(jī)器內(nèi)部故障、掉電中斷）、程序錯(cuò)誤中斷（溢出、除法錯(cuò)等中斷）、軟件中斷（Trap指令或中斷指令I(lǐng)NT）－依據(jù)被激發(fā)的手段：強(qiáng)迫性中斷、自愿性中斷－依據(jù)中斷事件發(fā)生和處理是否是異步：異步中斷（中斷）、同步中斷（異常）－依據(jù)中斷源的類型：硬件中斷、軟件中斷中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)組成部分－中斷系統(tǒng)的硬件中斷裝置－軟件中斷處理程序

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中斷裝置一般要提供的基本功能－提供識(shí)別中斷源的方法－提供查詢中斷狀態(tài)的方法－提供中斷現(xiàn)場保護(hù)的能力－提供中斷處理程序?qū)ぶ纺芰Γ哂蓄A(yù)定義的系統(tǒng)控制棧和中斷處理程序入口地址映射表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和它們?cè)谥鞔嬷械奈恢弥袛噙壿嬇c中斷寄存器

－中斷寄存器：有的大型計(jì)算機(jī)中為了區(qū)分和不丟失每個(gè)中斷信號(hào)，通常對(duì)應(yīng)每個(gè)中斷源都分別用一個(gè)固定的觸發(fā)器來寄存中斷信號(hào)，這些觸發(fā)器的全體稱為中斷寄存器－中斷掃描機(jī)構(gòu)：處理器的控制部件中能檢測(cè)中斷的機(jī)構(gòu)多級(jí)中斷和中斷屏蔽－中斷優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)屏蔽低優(yōu)先級(jí)－同一中斷級(jí)中有多個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，可采用固定的優(yōu)先數(shù)和輪轉(zhuǎn)法來處理返回上一頁

中斷響應(yīng)－CPU何時(shí)響應(yīng)中斷：通常在指令周期最后時(shí)刻接受中斷請(qǐng)求，或是在此時(shí)掃描中斷寄存器－如何知道提出中斷請(qǐng)求的設(shè)備或中斷源：一是用軟件指令去查詢各設(shè)備接口；二是使用“向量中斷”硬件設(shè)施中斷處理中斷處理的一般過程－設(shè)備給處理器發(fā)了一個(gè)中斷信號(hào)－處理器處理完當(dāng)前指今后響應(yīng)中斷－處理器處理完當(dāng)前指令后檢測(cè)到中斷，判斷出中斷來源并向發(fā)送中斷的設(shè)備發(fā)送了確認(rèn)中斷信號(hào)，確認(rèn)信號(hào)使得該設(shè)備將中斷信號(hào)恢復(fù)到一般狀態(tài)。－處理器開始為軟件處理中斷做準(zhǔn)備－處理器根據(jù)中斷源查詢中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處理程序入口地址，并將PC置成該地址，處理器開始一個(gè)新的指令周期，結(jié)果是控制轉(zhuǎn)移到中斷處理程序

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－中斷處理程序開始工作－中斷處理結(jié)束時(shí)，處理器檢測(cè)到中斷返回指令，被中斷程序的上下文環(huán)境從系統(tǒng)堆棧中被恢復(fù),處理器狀態(tài)恢復(fù)成原來的狀態(tài)－PSW和PC被恢復(fù)成中斷前的值，處理器開始一個(gè)新的指令周期，中斷處理結(jié)束

多個(gè)中斷處理問題－正當(dāng)處理一個(gè)中斷時(shí)禁止中斷，此時(shí)系統(tǒng)將對(duì)任何新發(fā)生的中斷置之不理－中斷按照優(yōu)先度分級(jí)，允許優(yōu)先級(jí)較高的中斷打斷優(yōu)先級(jí)較低的中斷處理過程幾種典型中斷的處理

I/O中斷、時(shí)鐘中斷、硬件故障中斷、程序性中斷、系統(tǒng)服務(wù)請(qǐng)求（自愿性中斷）

返回上一頁I/O控制

程序控制、中斷驅(qū)動(dòng)、直接存儲(chǔ)器存?。―MA）、通道時(shí)鐘時(shí)鐘的工作－在多道程序運(yùn)行的環(huán)境中，它可以為系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)陷入死循環(huán)（編程錯(cuò)誤）的作業(yè)，從而防止機(jī)時(shí)的浪費(fèi)－在分時(shí)系統(tǒng)中，用間隔時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)作業(yè)間按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)－在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，按要求的時(shí)間間隔輸出正確的時(shí)間信號(hào)給一個(gè)實(shí)時(shí)的控制設(shè)備－定時(shí)喚醒那些要求延遲執(zhí)行的各個(gè)外部事件－記錄用戶使用各種設(shè)備的時(shí)間和記錄某外部事件發(fā)生的時(shí)間間隔－記錄用戶和系統(tǒng)所需要的絕對(duì)時(shí)間，即年、月、日絕對(duì)時(shí)鐘和間隔時(shí)鐘（相對(duì)時(shí)鐘）－絕對(duì)時(shí)鐘：記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）

－間隔時(shí)鐘：又叫做相對(duì)時(shí)鐘返回上一頁第2章作業(yè)管理和用戶接口2.1概述2.2批處理作業(yè)的管理2.3交互式作業(yè)的管理2.4系統(tǒng)調(diào)用返回上一頁2.1概述

作業(yè)的基本概念概念－作業(yè)通常是指用戶在一次計(jì)算過程中或者一次事物處理過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所作的工作的集合－任何一個(gè)作業(yè)都要經(jīng)過若干加工步驟才能得到結(jié)果，作業(yè)的每一個(gè)加工步驟稱為一個(gè)作業(yè)步－一次有一批作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)控制下，一個(gè)接一個(gè)地進(jìn)行處理，稱之為作業(yè)流－作業(yè)的兩種基本類型：批處理作業(yè)、交互式作業(yè)作用管理的基本功能－作業(yè)調(diào)度－作業(yè)控制（脫機(jī)方式、聯(lián)機(jī)作方式）

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操作系統(tǒng)與用戶接口命令接口用戶通過輸入設(shè)備（終端、鍵盤、鼠標(biāo)、觸模屏等操作）發(fā)出一系列命令告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行所需功能－脫機(jī)命令接口為批處理作業(yè)的用戶提供－交互式命令接口用于交互式作業(yè)控制程序接口程序接口通常由若干系統(tǒng)調(diào)用組成返回上一頁2.2批處理作業(yè)的管理

作業(yè)控制語言和作業(yè)控制說明書作業(yè)控制語言作業(yè)控制語言是對(duì)用戶作業(yè)的進(jìn)行組織和管理的各種控制命令的集合作業(yè)控制語言提供的主要功能－作業(yè)的提交；－控制作業(yè)和作業(yè)步的執(zhí)行；－各種軟硬件資源的使用；－其它各種功能，如日歷、時(shí)間、帳號(hào)等作業(yè)控制語言的種類－相當(dāng)于匯編語言（如IBM360/370操作系統(tǒng)的JCL）－類似于高級(jí)語言（如1900系列機(jī)的Ctorge語言）返回上一頁

作業(yè)說明書作業(yè)控制說明書是用戶用于描述批處理作業(yè)處理過程控制意圖的一種特殊程序作業(yè)控制說明書主要包括內(nèi)容

作業(yè)的基本描述、作業(yè)控制描述和資源要求描述

JCL語句中四個(gè)基本語句作業(yè)控制語言JCL用“//”標(biāo)志一項(xiàng)新的作業(yè)或作業(yè)步－JOB語句（每個(gè)作業(yè)的第一個(gè)語句）格式：//作業(yè)名JOB登記信息，程序員名，關(guān)鍵字參數(shù)－EXEC語句（標(biāo)志作業(yè)步）格式：//步名EXECPGM＝程序名，關(guān)鍵字參數(shù)－DD語句（數(shù)據(jù)定義語句）格式：//DD名DD位置參數(shù)/關(guān)鍵字參數(shù)－分隔語句（分隔語句用字符“/*”表示）

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例，一個(gè)需要編譯和編輯連接的作業(yè)，它的源程序和數(shù)據(jù)都在穿孔卡片上，編譯和編輯連接的結(jié)果均需在行式打印機(jī)上輸出，且編譯結(jié)果需要保存。編輯連接結(jié)果需從卡片穿孔機(jī)輸出，那么這個(gè)作業(yè)的程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制語句可如此組織

作業(yè)的組成程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說明書作業(yè)控制塊和作業(yè)表作業(yè)控制塊是批處理作業(yè)存在的標(biāo)志，其中保存了系統(tǒng)對(duì)于作業(yè)進(jìn)行管理所需要的全部信息，它們被保存于磁盤區(qū)域中作業(yè)控制塊中包括的內(nèi)容－作業(yè)本身的內(nèi)容，如作業(yè)的名字、程序作者名字、創(chuàng)建時(shí)間等－為實(shí)現(xiàn)作業(yè)調(diào)度所而的信息，如作業(yè)本身的優(yōu)先數(shù)、現(xiàn)在所處的狀態(tài)處理機(jī)的時(shí)間等－作業(yè)使用的資源要求，如作業(yè)所需主存的大小、打印機(jī)、磁帶機(jī)等－系統(tǒng)指示單元，如該作業(yè)所在輔存中的起址和長度等信息

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作業(yè)表每個(gè)作業(yè)有一個(gè)作業(yè)控制塊，所有作業(yè)的作業(yè)控制塊構(gòu)成一個(gè)表，稱為作業(yè)表作業(yè)表存放在外存固定區(qū)域中，其長度是固定的，這就限制了系統(tǒng)所能同時(shí)容納的作業(yè)數(shù)量作業(yè)的建立一個(gè)作業(yè)的建立過程包括兩個(gè)子過程：—個(gè)是JCB的建立，一個(gè)是作業(yè)的輸入作業(yè)控制塊的建立建立作業(yè)的作業(yè)控制塊就是申請(qǐng)分得和填寫一張空白的JCB表的過程作用的輸入常用的作業(yè)的輸入方式有三種：－脫機(jī)輸入方式－SPOOLING系統(tǒng)的輸入方式－直接耦合方式返回上一頁

批處理作業(yè)的調(diào)度

－作業(yè)調(diào)度：操作系統(tǒng)根據(jù)允許并行工作的道數(shù)和一定的算法從等待的作業(yè)（后備作業(yè)）中選取若干作業(yè)裝入主存儲(chǔ)器，使它們可以去獲得處理器運(yùn)行－作業(yè)調(diào)度程序：完成作業(yè)調(diào)度工作的程序作業(yè)調(diào)度的基本概念選取調(diào)度算法應(yīng)考慮的主要因素公平性、均衡使用資源、吞吐率、平衡系統(tǒng)和用戶要求作業(yè)調(diào)度性能衡量的指標(biāo)

CPU利用率、吞吐量、周轉(zhuǎn)時(shí)間、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間作業(yè)調(diào)度算法先來先服務(wù)算法算法：按照作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的先后次序來挑選作業(yè)，先進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)優(yōu)先被挑選

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優(yōu)點(diǎn)：算法容易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：效率不高、不利于短作業(yè)最短作業(yè)優(yōu)先算法算法：總是選取計(jì)算時(shí)間最短的作業(yè)投入運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)：算法容易實(shí)現(xiàn)，縮短了平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞吐能力缺點(diǎn)：忽視了作業(yè)等待時(shí)間，計(jì)算時(shí)間靠用戶估計(jì)響應(yīng)比最高者優(yōu)先算法算法：響應(yīng)比=等待時(shí)間/計(jì)算時(shí)間，作業(yè)調(diào)度時(shí)總是選取響應(yīng)比高的作業(yè)投入運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)：既照顧了短作業(yè)，考慮了系統(tǒng)的吞吐量，又考慮了不使長作業(yè)長時(shí)間等待缺點(diǎn)：響應(yīng)比所用計(jì)算時(shí)間仍是用戶的估計(jì)時(shí)間優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法

算法：每次總是選擇優(yōu)先數(shù)高的作業(yè)

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優(yōu)先數(shù)的確定：一種是用戶自己提出；一種是由系統(tǒng)綜合考慮有關(guān)因素來確定分類調(diào)度算法算法：根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況和作業(yè)屬性將作業(yè)分類，作業(yè)調(diào)度時(shí)輪流從這些不同的作業(yè)類中挑選作業(yè)目標(biāo)：力求均衡地利用各種系統(tǒng)資源，發(fā)揮資源的使用效率，又力求使用戶滿意作業(yè)調(diào)度與處理器調(diào)度的關(guān)系進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作業(yè)只有經(jīng)過兩級(jí)調(diào)度后才能占用處理器。第一級(jí)是作業(yè)調(diào)度，使作業(yè)進(jìn)入主存儲(chǔ)器；第二級(jí)是處理器調(diào)度，使作業(yè)進(jìn)程占用處理器返回上一頁作業(yè)的執(zhí)行一個(gè)批處理作業(yè)被作業(yè)調(diào)度選中后，操作系統(tǒng)按用戶提交的作業(yè)控制說明書控制作業(yè)的執(zhí)行，一個(gè)作業(yè)往往要分幾個(gè)作業(yè)步執(zhí)行

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作業(yè)的終止與撤銷作業(yè)的終止

正常終止、非正常終止撤銷作業(yè)的過程－報(bào)告用戶作業(yè)是正常終止還是非正常終止－回收發(fā)給該進(jìn)程的資源，包括外設(shè)、內(nèi)存空間，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)打開的文件等－釋放該作業(yè)JCB

－將此作業(yè)注銷作業(yè)的狀態(tài)－提交狀態(tài)作業(yè)還未進(jìn)入算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)之前，用戶正在向系統(tǒng)提交作業(yè)時(shí)所處的狀態(tài)－后備狀態(tài)作業(yè)的提交完成后，作業(yè)便處于后備狀態(tài)－運(yùn)行狀態(tài)作業(yè)被選中，分配資源，調(diào)入內(nèi)存，創(chuàng)建進(jìn)程

－完成狀態(tài)當(dāng)作業(yè)運(yùn)行結(jié)束或異常終止時(shí)，作業(yè)進(jìn)入完成狀態(tài)返回上一頁2.3交互式作業(yè)的管理

交互式控制方式就是用戶使用操作系統(tǒng)提供的聯(lián)機(jī)命令接口來表達(dá)作業(yè)執(zhí)行的控制意圖；采用交互式控制方式的作業(yè)，為交互式作業(yè)；交互式作業(yè)的特性主要表現(xiàn)在交互性上聯(lián)機(jī)命令操作控制命令一般格式為：命令名參數(shù)，參數(shù)，…，參數(shù)操作控制命令類型有：系統(tǒng)訪問命令，文件、目錄管理命令，編輯修改命令，編譯、連接和執(zhí)行命令，詢問命令，操作員專用命令菜單方式由程序顯示出自身能完成的各種功能的名稱及其含義，然后用戶根據(jù)需要指出希望完成的功能名，程序再分析用戶的輸入并調(diào)用不同的功能模塊進(jìn)行處理

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優(yōu)點(diǎn)：菜單技術(shù)為用戶提供了方便，用戶可以不必事先記熟各種命令視窗方式視窗用戶接口采用了圖形化的操作界面，用非常容易識(shí)別的各種圖標(biāo)來將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序和文件直觀地表示出來，用戶可通過鼠標(biāo)、菜單和對(duì)話框來完成對(duì)應(yīng)用程序和文件的操作命令的接收和解釋執(zhí)行

交互式系統(tǒng)主要包括：一組聯(lián)機(jī)命令，終端處理程序，命令解釋程序終端處理程序配置在終端上的終端處理程序主要用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，具有以下功能：－接收用戶從終端上輸入的字符－字符緩沖管理－回送顯示返回上一頁

－屏幕編輯－特殊字符處理命令解釋程序

－主要功能：對(duì)用戶輸入的命令進(jìn)行解釋，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的命令處理程序去執(zhí)行－對(duì)命令的處理方法：由命令解釋程序直接處理或由子進(jìn)程代為處理終端作業(yè)的管理在多用戶的操作系統(tǒng)中，終端用戶控制終端作業(yè)的執(zhí)行大致有四個(gè)階段：－終端的連接－用戶注冊(cè)－控制作業(yè)執(zhí)行－用戶退出返回上一頁2.4系統(tǒng)調(diào)用

程序接口通常由各種各樣的系統(tǒng)調(diào)用所組成處理機(jī)狀態(tài)

中央處理器的工作狀態(tài)：－管態(tài)（核心態(tài)、系統(tǒng)態(tài)）：可以執(zhí)行包括特權(quán)指令在內(nèi)的一切機(jī)器指令－目態(tài)（用戶態(tài)）：執(zhí)行非特權(quán)指令系統(tǒng)調(diào)用的概念系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口系統(tǒng)調(diào)用分類文件操作類、進(jìn)程控制類、資源申請(qǐng)類、進(jìn)程通信類、信息維護(hù)類返回上一頁

系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)別－系統(tǒng)調(diào)用通過非特權(quán)指令——訪管指令調(diào)用－系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)別：

通道軟中斷進(jìn)入

一般的過程調(diào)用可直接由調(diào)用過程轉(zhuǎn)向被調(diào)用過程；系統(tǒng)調(diào)用通常都是通過軟中斷機(jī)制轉(zhuǎn)向相應(yīng)的命令處理程序

運(yùn)行在不同的處理器狀態(tài)一般的過程調(diào)用，其調(diào)用程序和被調(diào)用程序都運(yùn)行在相同的處理器狀態(tài)；系統(tǒng)調(diào)用調(diào)用程序運(yùn)行在目態(tài)，而被調(diào)用程序則運(yùn)行在管態(tài)

處理器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換一般的過程調(diào)用不涉及系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)調(diào)用需要系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換

返回問題一般的過程調(diào)用在被調(diào)用過程執(zhí)行完后，將返回到調(diào)用過程繼續(xù)執(zhí)行；系統(tǒng)調(diào)用不一定返回原調(diào)用過程

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嵌套調(diào)用

像一般過程一樣，系統(tǒng)調(diào)用也允許嵌套調(diào)用，但對(duì)嵌套調(diào)用的深度都有一定的限制系統(tǒng)調(diào)用的處理過程基本概念

－在系統(tǒng)中為控制系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的機(jī)構(gòu)稱為陷入或異常處理機(jī)構(gòu)－由于系統(tǒng)調(diào)用引起處理機(jī)中斷的指令稱為陷入或異常指令（或稱訪管指令）

－每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都對(duì)應(yīng)一個(gè)事先給定的功能號(hào)－為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還必須為實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)調(diào)用功能的子程序編寫入口地址表，每個(gè)入口地址都與相應(yīng)的系統(tǒng)程序名對(duì)應(yīng)起來

系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程大體上分成以下三步－設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和參數(shù)－系統(tǒng)調(diào)用命令的一般性處理－系統(tǒng)調(diào)用命令處理程序做具體處理返回上一頁第3章進(jìn)程管理3.1進(jìn)程的引入3.2進(jìn)程3.3進(jìn)程間的相互作用3.4進(jìn)程通信3.5進(jìn)程調(diào)度(CPU調(diào)度)3.6死鎖3.7線程的基本概念3.8Linux的進(jìn)程管理返回上一頁3.1進(jìn)程的引入

程序順序執(zhí)行

前趨圖前趨圖是一個(gè)有向無環(huán)圖。圖中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)可用于表示一條語句、一個(gè)程序段或進(jìn)程；結(jié)點(diǎn)間的有向邊則表示在兩結(jié)點(diǎn)之間存在的偏序或前趨關(guān)系順序執(zhí)行定義程序在執(zhí)行時(shí)，必須按照某種先后次序逐個(gè)執(zhí)行，僅當(dāng)前一操作執(zhí)行完后，才能執(zhí)行后繼操作

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程序順序執(zhí)行的特征－順序性處理機(jī)的操作嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序執(zhí)行，即只有前一操作結(jié)束后才能執(zhí)行后繼操作－封閉性

程序一旦開始運(yùn)行，其執(zhí)行結(jié)果不受外界因素的影響－結(jié)果的確定性

程序執(zhí)行的結(jié)果與它的執(zhí)行速度、時(shí)間無關(guān)－結(jié)果的可再現(xiàn)性程序執(zhí)行時(shí)的環(huán)境和初始條件相同，當(dāng)程序多次重復(fù)執(zhí)行時(shí)，都將獲得相同的結(jié)果程序并發(fā)執(zhí)行定義使一個(gè)程序分成若干個(gè)可同時(shí)執(zhí)行的程序段的方法成為并發(fā)程序設(shè)計(jì)，能夠并發(fā)執(zhí)行的程序成為并發(fā)程序返回上一頁

程序并發(fā)執(zhí)行特征

－間斷性

程序執(zhí)行的相互制約將導(dǎo)致并發(fā)程序具有“執(zhí)行—暫停執(zhí)行—執(zhí)行”這種間斷性的活動(dòng)規(guī)律－失去封閉性

因多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的資源，所以某程序在執(zhí)行時(shí)必然會(huì)受到其他程序的影響－結(jié)果的不可再現(xiàn)性由于失去了封閉性，也將導(dǎo)致失去其可再現(xiàn)性－資源共享系統(tǒng)中的硬件資源和軟件資源不再被單個(gè)用戶或程序獨(dú)占，而為多個(gè)用戶或作業(yè)共同使用－程序和計(jì)算不再一一對(duì)應(yīng)程序和計(jì)算是兩個(gè)不同的概念，在程序并發(fā)執(zhí)行中一個(gè)共享程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)“計(jì)算”，程序與“計(jì)算”已不再一一對(duì)應(yīng)

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多道程序設(shè)計(jì)定義讓多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)計(jì)算的方法稱為多道程序設(shè)計(jì)目的提高處理器的效率，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率必須解決的問題－存儲(chǔ)保護(hù)與程序浮動(dòng)－處理器的管理和調(diào)度－系統(tǒng)資源的管理和調(diào)度返回上一頁3.2進(jìn)程

引入進(jìn)程的原因?yàn)榱耸钩绦蛟诙嗟莱绦颦h(huán)境下能夠并發(fā)執(zhí)行，并對(duì)并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，引入進(jìn)程的概念

程序段、數(shù)據(jù)段及進(jìn)程控制塊三部分構(gòu)成了一個(gè)進(jìn)程的實(shí)體

進(jìn)程的概念進(jìn)程的定義進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位”?；蛘哒f，“進(jìn)程”是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過程。程序與進(jìn)程的區(qū)別與聯(lián)系－進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，程序是完成某個(gè)特定功能的指令的有序序列，是一個(gè)靜態(tài)的概念

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一個(gè)進(jìn)程可以執(zhí)行一個(gè)或幾個(gè)程序，同一程序也可能由多個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行－進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位，程序則不是－程序可以作為一種軟件資源長期保存，而進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，它是臨時(shí)的，有生命期的－進(jìn)程是具有結(jié)構(gòu)的進(jìn)程的特征動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性、結(jié)構(gòu)特征進(jìn)程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程的三種基本狀態(tài)就緒狀態(tài)當(dāng)進(jìn)程已分配到除CPU以外的所有必要的資源后，只要能再獲得處理機(jī)便可立即執(zhí)行，這時(shí)的狀態(tài)稱為就緒狀態(tài)

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執(zhí)行狀態(tài)指進(jìn)程已獲得處理機(jī)，其程序正在執(zhí)行

阻塞狀態(tài)

進(jìn)程因發(fā)生某種事件（如I/O請(qǐng)求、申請(qǐng)緩沖空間等）而暫停執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換－就緒→執(zhí)行狀態(tài)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度為之分配了處理機(jī)后－執(zhí)行→阻塞狀態(tài)正在執(zhí)行的進(jìn)程因發(fā)生某種事件而無法執(zhí)行－執(zhí)行→就緒狀態(tài)

正在執(zhí)行的進(jìn)程如因時(shí)間片用完或一個(gè)優(yōu)先權(quán)高的進(jìn)程到來而被暫停執(zhí)行－阻塞→就緒狀態(tài)

處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，其等待的事件已經(jīng)發(fā)生

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進(jìn)程的掛起狀態(tài)掛起狀態(tài)的引入－終端用戶的需要－父進(jìn)程的需要－操作系統(tǒng)的需要－對(duì)換的需要－負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在引入掛起狀態(tài)后，又將增加從掛起狀態(tài)（又稱靜止?fàn)顟B(tài)）到非掛起狀態(tài)（又稱活動(dòng)狀態(tài)）的轉(zhuǎn)換

－活動(dòng)就緒→靜止就緒－活動(dòng)阻塞→靜止阻塞－靜止就緒→活動(dòng)就緒－靜止阻塞→活動(dòng)阻塞

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進(jìn)程控制塊PCB

進(jìn)程控制塊的作用－進(jìn)程控制塊的作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序（含數(shù)據(jù)）成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程－操作系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)程控制塊PCB來對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理的－PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志進(jìn)程控制塊中的信息－進(jìn)程標(biāo)識(shí)符信息進(jìn)程標(biāo)識(shí)符用于唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程，通常有外部標(biāo)識(shí)符和內(nèi)部標(biāo)識(shí)符－處理機(jī)狀態(tài)信息處理機(jī)狀態(tài)信息主要是由處理機(jī)各種寄存器中的內(nèi)容所組成

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－進(jìn)程調(diào)度信息存放了一些與進(jìn)程調(diào)度和進(jìn)程對(duì)換有關(guān)的信息－進(jìn)程控制信息

PCB的組織方式鏈接方式、索引方式進(jìn)程控制進(jìn)程控制的主要任務(wù)是創(chuàng)建和撤消進(jìn)程以及實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換操作系統(tǒng)內(nèi)核定義通常，將一些與硬件緊密相關(guān)的模塊諸如中斷處理程序、各種常用設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序以及運(yùn)行頻率較高的模塊（諸如時(shí)鐘管理、進(jìn)程調(diào)度以及許多模塊公用的一些基本操作）都安排在緊靠硬件的軟件層次中并使它們常駐內(nèi)存，以便提高操作系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并對(duì)它們加以特殊的保護(hù)，把這一部分稱為操作系統(tǒng)的內(nèi)核

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操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能

中斷處理、進(jìn)程管理、資源管理中的基本操作

原子操作

所謂原子操作是指：一個(gè)操作中的所有動(dòng)作，要么全做，要么全不做。換言之，原子操作是一個(gè)不可分割的操作進(jìn)程的創(chuàng)建進(jìn)程圖－進(jìn)程圖是用于描述進(jìn)程家族關(guān)系的有向樹

－子進(jìn)程可以繼承父進(jìn)程所擁有的資源，當(dāng)子進(jìn)程撤銷時(shí)，應(yīng)將從父進(jìn)程那里獲得的資源歸還給父進(jìn)程；在撤銷父進(jìn)程時(shí)，也必須同時(shí)撤銷其所有的子進(jìn)程引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請(qǐng)求進(jìn)程的創(chuàng)建過程調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語create()創(chuàng)建進(jìn)程

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－申請(qǐng)空白PCB

－為新進(jìn)程分配資源－初始化進(jìn)程控制塊－將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列進(jìn)程的終止

引起進(jìn)程終止的事件正常結(jié)束、異常結(jié)束、外界干預(yù)進(jìn)程的終止過程調(diào)用進(jìn)程終止原語destroy()終止進(jìn)程－根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符從PCB集合中檢索出該進(jìn)程的PCB，從中讀出該進(jìn)程的狀態(tài)－若被終止進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行并設(shè)置調(diào)度標(biāo)志為真－若該進(jìn)程還有子孫進(jìn)程，還應(yīng)將其所有子孫進(jìn)程予以終止－將該進(jìn)程所擁有的全部資源，或者歸還其父進(jìn)程或者歸還給系統(tǒng)

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－將被終止進(jìn)程的PCB從所在隊(duì)列中移出，等待其他程序來搜集信息進(jìn)程的阻塞與喚醒引起進(jìn)程阻塞和喚醒的事件請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)、啟動(dòng)某種操作、新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)、無新工作可作進(jìn)程阻塞過程進(jìn)程便通過調(diào)用阻塞原語block（）把自己阻塞－立即停止當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行－把進(jìn)程控制塊中的現(xiàn)行狀態(tài)由“執(zhí)行”改為“阻塞”，并把它插入到阻塞隊(duì)列－調(diào)度程序進(jìn)行重新調(diào)度，保留被阻塞進(jìn)程的處理機(jī)狀態(tài)（在PCB中），再按新進(jìn)程的PCB中的處理機(jī)狀態(tài)設(shè)置CPU環(huán)境進(jìn)程喚醒過程調(diào)用喚醒原語wakeup()將等待該事件的進(jìn)程喚醒

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－把被阻塞進(jìn)程從等待該事件的阻塞隊(duì)列中移出－將其PCB中的現(xiàn)行狀態(tài)由“阻塞”改為“就緒”－然后再將該進(jìn)程插入到就緒隊(duì)列中進(jìn)程的掛起與激活進(jìn)程的掛起過程當(dāng)出現(xiàn)了引起進(jìn)程掛起的事件時(shí)，系統(tǒng)就利用掛起原語suspend()將指定進(jìn)程或處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程掛起

－檢查被掛起進(jìn)程的狀態(tài)，若正處于活動(dòng)就緒狀態(tài)，便將其改為靜止就緒；對(duì)于活動(dòng)阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，則將其改為靜止阻塞－如被掛起的進(jìn)程正在執(zhí)行，則轉(zhuǎn)調(diào)度程序重新調(diào)度進(jìn)程的激活過程當(dāng)發(fā)生激活進(jìn)程的事件時(shí)系統(tǒng)將利用激活原語active()將指定進(jìn)程激活

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－將進(jìn)程從外存調(diào)入內(nèi)存，檢查該進(jìn)程的現(xiàn)行狀態(tài)：若是靜止就緒，便將其改為活動(dòng)就緒；若為靜止阻塞，便將其改為活動(dòng)阻塞－假如采用的是搶占調(diào)度策略，檢查是否要進(jìn)行重新調(diào)度

返回上一頁3.3進(jìn)程間的相互作用

進(jìn)程間的聯(lián)系－資源共享關(guān)系－相互合作關(guān)系臨界資源是一種多個(gè)進(jìn)程共享的資源。其屬性是：共享臨界資源的進(jìn)程必須互斥得訪問它，也就是說，同一時(shí)刻只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的共享資源叫臨界資源臨界區(qū)

不論是硬件臨界資源，還是軟件臨界資源，多個(gè)進(jìn)程必須互斥地對(duì)它進(jìn)行訪問。我們把在每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)（criticalsection）

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同步機(jī)制應(yīng)遵循的準(zhǔn)則空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待利用軟件方法解決進(jìn)程互斥問題算法1

設(shè)置一個(gè)公用整型變量turn，用于指示被允許進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程的編號(hào)算法描述如下：

while(1){

…while(turn!=1)no-op;criticalsectionturn=2;

…}

返回上一頁算法不能保證實(shí)現(xiàn)“空閑讓進(jìn)”的準(zhǔn)則

算法2

設(shè)置一個(gè)數(shù)組，使其中每個(gè)元素的初值為0，表示所有進(jìn)程都未進(jìn)入臨界區(qū)，在每一個(gè)進(jìn)程訪問臨界資源之前，先去查看一下臨界資源是否正被訪問。若正被訪問，該進(jìn)程需等待；否則進(jìn)入自己的臨界區(qū)

算法描述如下：intflag[2]={0,0};

…P1：

while(1){

…while(flag[1])no-op;flag[0]=1;criticalsectionflag[0]=0;

…}

返回上一頁違背了“忙則等待”的準(zhǔn)則

算法3

使要進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程先設(shè)置其要求進(jìn)入的標(biāo)志，然后，再去查看其他進(jìn)程的標(biāo)志算法描述如下：

intflag[2]={0,0};

…P1：

while(1){

…flag[0]=1;while(flag[1])no-op;criticalsectionflag[0]=0;

…}

返回上一頁違背了“空閑讓進(jìn)”和“有限等待”準(zhǔn)則

算法4（正確算法）為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置了相應(yīng)的標(biāo)志為flag[]；還設(shè)置了一個(gè)turn變量，用于指示允許進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程編號(hào)算法描述如下：

intflag[2]={0,0};

…P1：

while(1){

…flag[0]=1;turn=2；

while(flag[1]&&turn==2)no-op;criticalsectionflag[0]=0;

…}

保證了“忙則等待”，又實(shí)現(xiàn)了“空閑讓進(jìn)”

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利用硬件方法解決進(jìn)程互斥問題

利用Test-and-Set指令實(shí)現(xiàn)互斥

Test-and-Set指令為：

intTS(staticintlock){

intTS=lock;lock=1;return(TS);}

用TS指令實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的循環(huán)描述為：

while(1){

…while(!TS(lock))dono-op;criticalsectionlock=0;

…}

返回上一頁利用Swap指令實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥

Swap指令稱為交換指令,描述為：

voidSwap(staticinta,b){

inttemp;temp=a;a=b;b=temp;}

利用Swap指令實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的循環(huán)可描述為：

while(1){

…key=1;do{Swap(lock,key);}while(key);criticalsectionlock=0;

…}

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信號(hào)量機(jī)制信號(hào)量機(jī)制是一種卓有成效的進(jìn)程同步工具整型信號(hào)量機(jī)制把整型信號(hào)量定義為一個(gè)整型量，除初始化外，僅能通過兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的原子操作wait(s)和signal(s)來訪問

wait操作

wait(s):while(s≤0)no-op;s--;

signal操作

signal(s):s++;

實(shí)現(xiàn)為使多個(gè)進(jìn)程能互斥地訪問某臨界資源，只需為該資源設(shè)置一互斥信號(hào)量mutex，并設(shè)其初始置為1，然后將各進(jìn)程的臨界區(qū)CS置于wait(mutex)和signal(mutex)操作之間即可返回上一頁

利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的過程描述

過程描述注意事項(xiàng)

wait(mutex)和signal(mutex)必須成對(duì)地出現(xiàn)利用信號(hào)量來描述程序或語句之間的前趨關(guān)系－方法：一條邊一個(gè)信號(hào)量(信號(hào)量初值為0)；wait以該節(jié)點(diǎn)為終點(diǎn)所有邊的信號(hào)量，執(zhí)行該節(jié)點(diǎn)，signal以該節(jié)點(diǎn)為始點(diǎn)所有邊的信號(hào)量－例：有6個(gè)語句的前驅(qū)圖可并發(fā)執(zhí)行的算法描述記錄型信號(hào)量機(jī)制在信號(hào)量機(jī)制中，除了需要一個(gè)用于代表資源數(shù)目的整型變量value外，還應(yīng)增加一個(gè)進(jìn)程鏈表L，用于鏈接上述的所有等待進(jìn)程

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記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述typedef

struct{

intvalue;listofprocess*L;}semaphore;wait操作voidwait(staticsemaphores){s.value--;if(s.value＜0)block(s.L);}

singal操作

voidsignal(staticsemaphores){s.value++;if(s.value≤0)wackup(s.L);}返回上一頁

信號(hào)量集機(jī)制

AND型信號(hào)量集機(jī)制對(duì)若干個(gè)臨界資源的分配采取原子操作方式，要么全部分配到進(jìn)程，要么一個(gè)也不分配－Swait（SimultaneousWait)操作

Swait(S1,S2,…,Sn){if(S1≥1&&…&&Sn≥1)for(i=1;i<=n;i++)

Si--;elsePlacetheprocessinthewaitingqueueassociated withtheSifoundwithSi＜1,andsettheprogram countofthisprocesstothebeginningofSwait operation.}

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－Ssignal操作

Ssignal(S1,S2,…,Sn){for(i=1;i<=n;i++)

Si++;RemovealltheprocesswaitinginthequeueassociatedwithSiintothereadyqueue.}

一般“信號(hào)量集”機(jī)制

一次分配多個(gè)某種資源，且當(dāng)該資源數(shù)量少于一定值時(shí)，不予分配。因此，在每次分配之前都必須測(cè)試該資源的數(shù)量是否大于測(cè)試值t

－Swait操作

Swait(S1,t1,d1,S2,t2,d2,…,Sn,tn,dn){if(S1≥t1&&…&&Sn≥tn)for(i=1;i<=n;i++)

Si=Si-di;

返回上一頁elsePlacetheprocessinthewaitingqueueassociatedwiththeSifoundwithSi＜ti,andsettheprogramcountofthisprocesstothebeginningofSwaitoperation.}

－Ssignal操作Ssignal(S1,t1,d1,S2,t2,d2,…,Sn,tn,dn){for(i=1;i<=n;i++){

Si=Si+di;RemovealltheprocesswaitinginthequeueassociatedwithSiintothereadyqueue.}}一般“信號(hào)量集”的幾種特殊情況

Swait(s,d,d)、Swait(s,1,1)、Swait(s,1,0)

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經(jīng)典進(jìn)程同步問題生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題有一群生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)產(chǎn)品，并將此產(chǎn)品提供給消費(fèi)者進(jìn)程去消費(fèi)。為使生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行，在它們之間設(shè)置一個(gè)具有n個(gè)緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進(jìn)程可將它所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個(gè)緩沖區(qū)中，消費(fèi)者進(jìn)程可從一個(gè)緩沖區(qū)取得一個(gè)產(chǎn)品消費(fèi)。盡管所有的生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程都是以異步方式運(yùn)行的，但它們之間必須保持同步，即不允許消費(fèi)者進(jìn)程到一個(gè)空緩沖區(qū)去取產(chǎn)品，也不允許生產(chǎn)者進(jìn)程向一個(gè)已裝有消息且尚未被取走產(chǎn)品的緩沖區(qū)中投放產(chǎn)品

利用記錄型信號(hào)量解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題

算法描述利用AND信號(hào)量解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題

算法描述返回上一頁

讀者-寫者問題一個(gè)數(shù)據(jù)文件或記錄（統(tǒng)稱數(shù)據(jù)對(duì)象），可被多個(gè)進(jìn)程共享。其中，有些進(jìn)程要求讀，而另一些進(jìn)程對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行寫或修改。我們把只要求讀的進(jìn)程稱為“reader進(jìn)程”，其他進(jìn)程稱為“writer進(jìn)程”。允許多個(gè)reader進(jìn)程同時(shí)讀一個(gè)共享對(duì)象,但決不允許一個(gè)writer進(jìn)程和其他reader進(jìn)程或writer進(jìn)程同時(shí)訪問共享對(duì)象所謂讀者-寫者問題（TheReader-WriterProblem）是只保證一個(gè)writer進(jìn)程必須與其他進(jìn)程互斥地訪問共享對(duì)象的同步問題利用記錄型信號(hào)量解決讀者-寫者問題

算法描述利用信號(hào)量集機(jī)制解決讀者-寫者問題這里的讀者-寫者問題與前面的略有不同，它增加了一條限制，即最多只允許RN個(gè)讀者同時(shí)讀。為此，又引入一個(gè)信號(hào)量L并賦予其初值為RN，通過執(zhí)行wait(L,1,1)操作來控制讀者的數(shù)目

算法描述

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哲學(xué)家進(jìn)餐問題有五個(gè)哲學(xué)家，他們的生活方式是交替地進(jìn)行思考和進(jìn)餐。哲學(xué)家們共用一張圓桌，分別坐在周圍的五張椅子上。在圓桌上有五個(gè)碗和五支筷子，平時(shí)一個(gè)哲學(xué)家進(jìn)行思考，饑餓時(shí)便試圖取用其左、右最靠近他的筷子，只有在他拿到兩支筷子時(shí)才能進(jìn)餐。進(jìn)餐畢，放下筷子繼續(xù)思考利用記錄型信號(hào)量解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題

算法描述－解決辦法：①至多只允許四個(gè)哲學(xué)家同時(shí)進(jìn)餐，以保證至少有一個(gè)哲學(xué)家能夠進(jìn)餐，最終總會(huì)釋放出他所使用過的兩支筷子，從而可使更多的哲學(xué)家進(jìn)餐。②僅當(dāng)哲學(xué)家的左、右兩支筷子均可用時(shí)才允許他拿起筷子進(jìn)餐。③規(guī)定奇數(shù)號(hào)哲學(xué)家先拿他左邊的筷子，然后再去拿他右邊的筷子；而偶數(shù)號(hào)哲學(xué)家則相反。按此規(guī)定，將是1、2號(hào)哲學(xué)家競爭1號(hào)筷子；3、4號(hào)哲學(xué)家競爭3號(hào)筷子。即五個(gè)哲學(xué)家都先競爭奇數(shù)號(hào)筷子，獲得后，再去競爭偶數(shù)號(hào)筷子，最后總會(huì)有一個(gè)哲學(xué)家能獲得兩支筷子而進(jìn)餐返回上一頁

利用AND信號(hào)量機(jī)制解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題算法描述管程機(jī)制管程的引入為了解決信號(hào)量大量的同步操作分散，不利于管理；而且還會(huì)因同步操作的使用不當(dāng)而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖，所以引入一種新的同步工具——管程信號(hào)量操作錯(cuò)誤錯(cuò)誤1：將wait(s)與signal(s)顛倒

signal(mutex);criticalsectionwait(mutex);

錯(cuò)誤2：將程序中的signal(mutex)誤寫為wait(mutex)

wait(mutex);criticalsectionwait(mutex);

返回上一頁對(duì)局部于管程的數(shù)據(jù)設(shè)置初值的語句

錯(cuò)誤3：在程序中遺漏了wait(mutex)操作，將會(huì)使多個(gè)進(jìn)程同時(shí)活躍在臨界區(qū)；而如果遺漏了signal(mutex)操作，則將會(huì)使其他進(jìn)程無法在進(jìn)入臨界區(qū)管程的基本概念管程的定義一個(gè)管程定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進(jìn)程所執(zhí)行（在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上）的一組操作，這組操作能同步進(jìn)程和改變管程中的數(shù)據(jù)管程的組成由定義可知，管程由三部分組成－局部于管程的共享變量說明－對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過程－對(duì)局部于管程的數(shù)據(jù)設(shè)置初值的語句管程的語法

語法描述返回上一頁

條件變量（condition）通常，進(jìn)程等待的原因可有多個(gè)，為了區(qū)別它們，引入了條件變量。僅僅表示某個(gè)資源，不表示資源數(shù)量和資源使用情況原語wait和signal

－wait原語修改為單純將調(diào)用該原語的進(jìn)程阻塞在對(duì)應(yīng)條件變量上－signal原語修改為單純喚醒等待在該條件變量上的某個(gè)進(jìn)程，若無進(jìn)程等待為空操作－格式：conditionx,y;x.waitx.signal

管程可以并發(fā)，但是只能由一個(gè)進(jìn)程在相關(guān)的管程內(nèi)處于非阻塞狀態(tài)，在管程中P進(jìn)程喚醒Q進(jìn)程后，有兩種處理方法：－P等待，直至Q離開管程或等待另一條件－Q等待，直至P離開管程或等待另一條件返回上一頁

利用管程解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題－利用管程方法來解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題，首先為它們建立一個(gè)管程，并命名為Producer-Consumer

Producer-Consumer管程描述－管程建立后，其中的生產(chǎn)者和消費(fèi)者可描述為：

算法描述利用管程解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題

解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題的管程描述如下：

dining-philosophers管程描述管程與進(jìn)程的不同點(diǎn)設(shè)置進(jìn)程和管程的目的不同

從系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)角度：管理進(jìn)程用PCB，管理管程用等待隊(duì)列；管程是被進(jìn)程調(diào)用的：管程是操作系統(tǒng)的固有成分，無創(chuàng)建和撤消管程是進(jìn)程同步方面的重要進(jìn)展使進(jìn)程本身不存在直接共享問題返回上一頁3.4進(jìn)程通信

基本概念

－進(jìn)程通信是指進(jìn)程之間的信息交換－進(jìn)程的互斥和同步可歸結(jié)為低級(jí)通信－高級(jí)進(jìn)程通信是指用戶可直接利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令高效地傳送大量數(shù)據(jù)的一種通信方式進(jìn)程通信的類型共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)在共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，相互通信的進(jìn)程共享某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或共享存儲(chǔ)區(qū)，進(jìn)程之間能夠通過它們進(jìn)行通信－基于共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通信方式－基于共享存儲(chǔ)區(qū)的通信方式返回上一頁

消息傳遞系統(tǒng)

進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換以消息為單位，程序員直接利用系統(tǒng)提供的一組通信命令（原語）來實(shí)現(xiàn)通信－直接通信方式－間接通信方式（信箱通信方式）管道通信－所謂管道是指用于連接一個(gè)讀進(jìn)程和一個(gè)寫進(jìn)程以實(shí)現(xiàn)它們之間通信的共享文件，又稱為pipe文件。－為了協(xié)調(diào)雙方的通信，管道通信機(jī)制必須提供以下三方面的協(xié)調(diào)能力：互斥、同步、雙方是否存在直接通信和間接通信直接通信方式－直接通信方式是指發(fā)送進(jìn)程利用操作系統(tǒng)所提供的發(fā)送命令直接把消息發(fā)送給目標(biāo)進(jìn)程。系統(tǒng)提供下述兩條通信原語：

send(receiver，message)；

receive(sender，message)；返回上一頁

－利用直接進(jìn)程通信原語來解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題

算法描述間接通信方式－所謂間接通信方式，是指進(jìn)程之間的通信需要通過作為某種共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)體，該實(shí)體用來暫存發(fā)送進(jìn)程發(fā)送給目標(biāo)進(jìn)程的消息；接收進(jìn)程則從該實(shí)體中取出對(duì)方發(fā)送給自己的消息。通常把這種中間實(shí)體稱為信箱

－信箱可由操作系統(tǒng)創(chuàng)建，也可由用戶進(jìn)程創(chuàng)建?？砂研畔浞譃橐韵氯悾核接行畔洹⒐灿行畔?、共享信箱－在利用信箱通信時(shí)，在發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程之間存在著下述四種關(guān)系：一對(duì)一關(guān)系、多對(duì)一關(guān)系、一對(duì)多關(guān)系、多對(duì)多關(guān)系消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制

在這種通信機(jī)制中，發(fā)送進(jìn)程利用send原語將消息直接發(fā)送給接收進(jìn)程；接收進(jìn)程則利用receive原語接收消息

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消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)消息緩沖區(qū)

消息緩沖區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述為：

structmessage_buffer{sender;//發(fā)送者進(jìn)程標(biāo)識(shí)符

size;

//消息長度

text;

//消息正文

next;

//指向下一個(gè)消息緩沖區(qū)的指針

};

PCB中有關(guān)通信的數(shù)據(jù)項(xiàng)在PCB中應(yīng)增加的數(shù)據(jù)項(xiàng)可描述為：

structprocesscontrol_block{

…mq;

//消息隊(duì)列隊(duì)首指針

mutex;//消息隊(duì)列互斥信號(hào)量

sm;

//消息隊(duì)列資源信號(hào)量

…};

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發(fā)送原語voidsend(receiver,a){getbuf(a.size,i);//根據(jù)a.size申請(qǐng)緩沖區(qū)

i.sender=a.sender;//將發(fā)送區(qū)a中的信息復(fù)制到消息緩沖區(qū)i中

i.size=a.size;i.text=atext;i.next=0;

getid(PCBset,receiver,j);//獲得接收進(jìn)程內(nèi)部標(biāo)識(shí)符jwait(j.mutex);insert(j.mq,i);//將消息緩沖區(qū)插入消息隊(duì)列

signal(j.mutex);signal(j.sm);}

返回上一頁接收原語voidreceive(b){j=internalname;//j為接收進(jìn)程的內(nèi)部標(biāo)識(shí)

wait(j.sm);wait(j.mutex);remove(j.mq,i);//將消息隊(duì)列中第一個(gè)消息移出

signal(j.mutex);b.sender=i.sender;//把消息緩沖區(qū)i中的信息復(fù)制到接收區(qū)bb.size=i.size;b.next=i.next;}返回上一頁3.5進(jìn)程調(diào)度(CPU調(diào)度)

調(diào)度的基本概念高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)調(diào)度一個(gè)作業(yè)從提交開始直到完成，往往要經(jīng)歷三級(jí)調(diào)度高級(jí)調(diào)度高級(jí)調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度，它決定將哪些在外存上處于后備狀態(tài)的作業(yè)調(diào)入主機(jī)內(nèi)存，準(zhǔn)備執(zhí)行低級(jí)調(diào)度低級(jí)調(diào)度又稱為進(jìn)程調(diào)度。它決定就緒隊(duì)列中哪個(gè)進(jìn)程將獲得處理機(jī)，并實(shí)際執(zhí)行將處理機(jī)分配給該進(jìn)程的操作中級(jí)調(diào)度在有的系統(tǒng)中，可能增加一中級(jí)調(diào)度，主要作用是在內(nèi)存和外存對(duì)換區(qū)之間進(jìn)行進(jìn)程對(duì)換，以解決內(nèi)存緊張問題

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進(jìn)程調(diào)度的功能進(jìn)程調(diào)度就是系統(tǒng)按照某種算法把CPU動(dòng)態(tài)地分配給某一就緒進(jìn)程。進(jìn)程調(diào)度工作是通過進(jìn)程調(diào)度程序來完成的進(jìn)程調(diào)度程序的主要功能－記錄系統(tǒng)中各進(jìn)程的執(zhí)行狀況－選擇進(jìn)程占有CPU

－進(jìn)行進(jìn)程上下文的切換調(diào)度方式非剝奪方式該方式規(guī)定，分派程序一旦把處理機(jī)分配給某進(jìn)程后便讓它一直運(yùn)行下去，直到進(jìn)程完成或發(fā)生某事件（如提出I/O請(qǐng)求）而阻塞時(shí)才把處理機(jī)分配給另一進(jìn)程－優(yōu)點(diǎn)：簡單，系統(tǒng)開銷小，貌似公正－缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能的惡化

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剝奪方式該方式規(guī)定，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可以基于某種原則，剝奪已分配給它的處理機(jī)，將之分配給其它進(jìn)程－剝奪原則：優(yōu)先權(quán)原則、短進(jìn)程優(yōu)先原則、時(shí)間片原則進(jìn)程調(diào)度算法先進(jìn)先出（FIFO）算法－算法：把處理機(jī)分配給最先進(jìn)入就緒隊(duì)列的進(jìn)程－優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)、表面上公平－缺點(diǎn)：服務(wù)質(zhì)量不佳、對(duì)短進(jìn)程不利最短CPU運(yùn)行期優(yōu)先調(diào)度算法－算法：從就緒隊(duì)列中選出“下一個(gè)CPU執(zhí)行期”最短的進(jìn)程，為之分配處理機(jī)使之執(zhí)行－優(yōu)點(diǎn)：可獲得較好的調(diào)度性能－缺點(diǎn)：進(jìn)程的CPU執(zhí)行期難以準(zhǔn)確得到、對(duì)長進(jìn)程不利返回上一頁

優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法－算法：將CPU分配給就緒隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)－靜態(tài)優(yōu)先級(jí)再進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)確立，確定后運(yùn)行期間保持不變。確立依據(jù)有：進(jìn)程的類型、進(jìn)程對(duì)資源的需求、用戶申請(qǐng)的優(yōu)先級(jí)優(yōu)點(diǎn)：簡單缺點(diǎn)：不能動(dòng)態(tài)反映進(jìn)程特點(diǎn)，系統(tǒng)調(diào)度性能差－動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)

進(jìn)程在開始創(chuàng)建時(shí)，根據(jù)某種原則確定一個(gè)優(yōu)先級(jí)后，隨著進(jìn)程執(zhí)行時(shí)間的變化，其優(yōu)先級(jí)不斷地進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整確定依據(jù)：根據(jù)進(jìn)程占有的CPU時(shí)間的長短來決定，占有時(shí)間越長優(yōu)先級(jí)越低；根據(jù)進(jìn)程等待CPU的時(shí)間來決定，時(shí)間越長優(yōu)先級(jí)越高返回上一頁

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法－算法：通常用在分時(shí)系統(tǒng)，它輪流地調(diào)度系統(tǒng)中所有就緒進(jìn)程，使就緒進(jìn)程依次獲得一個(gè)時(shí)間片的運(yùn)行時(shí)間時(shí)間片長短確定遵循原則既要保證系統(tǒng)各個(gè)用戶進(jìn)程及時(shí)地得到響應(yīng)，又不要由于時(shí)間片太短而增加調(diào)度的開銷，降低系統(tǒng)的效率進(jìn)程依次執(zhí)行時(shí)可能發(fā)生的三種情況－進(jìn)程未用完一個(gè)時(shí)間片便結(jié)束，這時(shí)系統(tǒng)應(yīng)提前進(jìn)行調(diào)度－進(jìn)程在執(zhí)行過程中提出I/O請(qǐng)求而阻塞，系統(tǒng)應(yīng)將它放入相應(yīng)的阻塞隊(duì)列并引起調(diào)度－進(jìn)程用完一個(gè)時(shí)間片后尚未完成。系統(tǒng)應(yīng)將它重新放到就緒隊(duì)列的末尾，等待下次執(zhí)行返回上一頁

前后臺(tái)調(diào)度算法－算法：該方法用在批處理和分時(shí)相結(jié)合的系統(tǒng)中。將分時(shí)用戶作業(yè)放在前臺(tái)，把批處理作業(yè)放在后臺(tái)。系統(tǒng)對(duì)前臺(tái)作業(yè)按照時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法進(jìn)行調(diào)度，僅當(dāng)前臺(tái)無作業(yè)時(shí)，才把處理機(jī)分配給后臺(tái)作業(yè)的進(jìn)程。后臺(tái)進(jìn)程通常按先來先服務(wù)方式運(yùn)行－優(yōu)點(diǎn)：使分時(shí)用戶進(jìn)程得到及時(shí)響應(yīng)，又提高了系統(tǒng)資源的利用率多級(jí)反饋隊(duì)列輪轉(zhuǎn)算法－算法：系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的就緒隊(duì)列，每次調(diào)度總是先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高的隊(duì)列，僅當(dāng)該隊(duì)列空時(shí)，才調(diào)度次高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列－優(yōu)點(diǎn)：能較好地滿足各類作業(yè)的用戶要求，既能使分時(shí)用戶作業(yè)得到滿意的響應(yīng)，又能使批處理用戶的作業(yè)獲得較合理的周轉(zhuǎn)時(shí)間返回上一頁

進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)和過程

進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)－正在執(zhí)行的進(jìn)程運(yùn)行完畢－正在執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)用阻塞原語將自己阻塞起來進(jìn)入等待狀態(tài)－正在執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)用了P原語操作，從而因資源不足而被阻塞；或調(diào)用了V原語操作激活了等待資源的進(jìn)程隊(duì)列－執(zhí)行中的進(jìn)程提出I/O請(qǐng)求后被阻塞－在分時(shí)系統(tǒng)中時(shí)間片已經(jīng)用完－CPU方式是可剝奪時(shí)，就緒隊(duì)列中的某個(gè)進(jìn)程約優(yōu)先級(jí)變得高于當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)進(jìn)程調(diào)度的過程－進(jìn)程調(diào)度所依賴的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是調(diào)度隊(duì)列，由于調(diào)度的原因不同，在單處理器系統(tǒng)中設(shè)置了多種等待隊(duì)列－只有就緒隊(duì)列中的進(jìn)程能夠獲得