十、操作系統(tǒng)基礎(chǔ)
1.操作系統(tǒng)概述
(1)基本概念
操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件,它是這樣一些程序模塊的集合———它們能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源,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),使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。
(2)操作系統(tǒng)的特征①并發(fā)性。②共享性。③隨機(jī)性。
(3)操作系統(tǒng)的地位
(4)操作系統(tǒng)的功能①進(jìn)程管理②存儲(chǔ)管理③文件管理④設(shè)備管理⑤作業(yè)管理
2.操作系統(tǒng)的類型
(1)批處理系統(tǒng)
(2)分時(shí)系統(tǒng)
(3)實(shí)時(shí)系統(tǒng)
(4)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)
(5)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
(6)分布式操作系統(tǒng)
3.研究操作系統(tǒng)的方法
研究操作系統(tǒng)可以有幾種不同的觀點(diǎn)。
(1)資源管理觀點(diǎn)
(2)進(jìn)程觀點(diǎn)
(3)虛擬機(jī)觀點(diǎn)
4.操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境
(1)特權(quán)指令與處理機(jī)狀態(tài)①特權(quán)指令和非特權(quán)指令
每個(gè)機(jī)器都有自己的指令系統(tǒng)。在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境中,為了保證系統(tǒng)安全,將指令系統(tǒng)中的指令分成兩部分:特權(quán)指令和非特權(quán)指令。②CPU狀態(tài)
CPU交替執(zhí)行操作系統(tǒng)程序和用戶程序。在執(zhí)行不同程序時(shí),根據(jù)運(yùn)行程序?qū)C(jī)器指令的使用權(quán)限而將CPU置為不同的狀態(tài)。CPU的狀態(tài)屬于程序狀態(tài)字PSW的一位。大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將CPU執(zhí)行狀態(tài)劃分為管態(tài)和目態(tài)。(2)中斷機(jī)制
中斷機(jī)制是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基本設(shè)施之一,它在系統(tǒng)中起著通信聯(lián)絡(luò)作用,以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對各種外部事件的響應(yīng)和處理。中斷是與進(jìn)程管理密切相關(guān)的,確切地說,中斷是實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)的必要條件。有了中斷,操作系統(tǒng)才可以獲得系統(tǒng)的控制權(quán),以便將CPU資源分派給不同的進(jìn)程。
(3)定時(shí)裝置
為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理和維護(hù),硬件必須提供時(shí)鐘,即定時(shí)裝置。硬件時(shí)鐘通常分為兩類:絕對時(shí)鐘和相對時(shí)鐘。
5.進(jìn)程管理
進(jìn)程是具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng),進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配的一個(gè)獨(dú)立單位。進(jìn)程是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生、動(dòng)態(tài)消亡的,每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)———進(jìn)程控制塊———記錄其執(zhí)行情況。進(jìn)程有三種基本狀態(tài),隨著進(jìn)程的進(jìn)展,狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化。
6.存儲(chǔ)管理
內(nèi)存是可被處理器直接訪問的,處理器是按絕對地址訪問內(nèi)存的。為了使用戶編制的程序能存放在內(nèi)存的任意區(qū)域執(zhí)行,用戶程序使用的是邏輯地址空間。存儲(chǔ)管理必須為用戶分配一個(gè)物理上的內(nèi)存空間,于是,就有一個(gè)從邏輯地址空間到物理地址空間的轉(zhuǎn)換問題。為了保證CPU執(zhí)行指令時(shí)可正確訪問存儲(chǔ)單元,需將用戶程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運(yùn)行時(shí)可由機(jī)器直接尋址的物理地址,這一過程稱為地址映射。
7.文件管理
用戶從使用角度組織文件,用戶組織的邏輯文件有兩種形式:流式文件和記錄式文件。文件系統(tǒng)從存儲(chǔ)介質(zhì)的特性、用戶的存取方式以及怎樣有效地存儲(chǔ)和檢索的角度組織文件。由文件系統(tǒng)組織的物理文件類型可以有連續(xù)文件、鏈接文件和索引文件等。
8.設(shè)備管理
按設(shè)備的使用特性分類,輸入輸出設(shè)備可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、交互式設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備,等等。以系統(tǒng)中信息組織方式來劃分設(shè)備,可把輸入輸出設(shè)備劃分為字符設(shè)備(character device)和塊設(shè)備(block device)等。
從使用的角度可把外部設(shè)備分成獨(dú)占設(shè)備和共享設(shè)備兩大類。
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