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第三章,计算机操作系统与Windows XP,本章的主要内容,操作系统概述 操作系统功能,什么是操作系统,操作系统是方便用户、管理和控制计算机软、硬件资源的系统软件（或程序集合）,操作系统：计算机系统的“管家 管理计算机的硬件和软件资源 “管家”的主人：计算机用户 目标：为计算机用户服务,操作系统的多角度视图,从用户服务的角度 操作系统是显示器屏幕上提供的桌面、开始菜单等 从管理资源的角度 操作系统是计算机中各种软硬件资源的管理者 负责资源的登记、状况的记录、分配、回收以及维护其完整性等,操作系统的发展史,第一代(19451955)电子真空管和插件板，机器语言、没有OS、体积大速度慢。 第二代（19551965）晶体管和批处理，有Fortran和汇编、按批处理作业,有了监控程序。 第三代（19651980）集成电路和多道程序，多道程序（Multiprogramming)、联机即时外设操作(Spooling)操作系统走向成熟。 第四代（19801990）个人机时代，大规模集成电路，有了成熟的操作系统产品MS-dos 、UNIX。 新的发展趋势（90年以后）网络OS、分布式OS,操作系统分类,批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统 网络操作系统 分布式操作系统,批处理操作系统,指用户作业的成批输入并处理 系统将作业一批一批地输入系统并暂存在外存中 每次按一定的调度原则从后备作业中挑选一个或多个装入主机处理，作业完成后退出主机 作业的装入和退出均由系统自动实现 批处理操作系统分为 单道批处理操作系统 多道批处理操作系统,多道程序设计原理,分时操作系统,引入分时技术 把CPU的时间分成很短的时间片（例如，几十至几百毫秒） ，多个任务轮流占用 分时操作系统具有多路性 、独占性 、及时性 、交互性,分时技术原理,实时操作系统,在尽量短的时间内完成用户所要求的工作或做出响应，不延误用户的工作要求 瞬时响应 实时控制和实时信息处理领域 高可靠性，任何重要数据信息的错误和丢失都可能意味着严重的经济损失，甚至可能导致灾难性后果,网络操作系统,在原来各自计算机操作系统的基础上，按照网络体系结构提供计算机网络管理、通信、资源共享、系统安全和多种网络应用服务,网络操作系统功能,网络资源共享 网络通信 作业迁移,分布式操作系统,通过通信网络将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互联起来，实现信息交换和资源共享、协作完成任务 统一的操作系统来管理系统中的所有资源 负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等 为用户提供一个统一的界面,操作系统的功能,作业管理 处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理,作业管理,作业是由用户程序、数据及某种形式的控制所组成，是指用户在一次计算过程或在一次事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集合 作业管理 用户通过命令（命令接口）或者程序（系统调用）向计算机发出请求 多个用户的请求以用户作业的方式在后备存储设备中等待 计算机收到用户请求后，利用操作系统提供的命令解释来调用相应的处理程序，有序有效地使用各种系统资源，完成用户作业的处理,作业状态,进入 状态,后备 状态,运行 状态,终止 状态,作业管理的用户接口,命令接口 键盘操作命令和作业控制命令 菜单命令 程序接口 程序模式下的系统调用接口,进程定义（Process）,行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra)。 进程是这样的计算部分，它是可以和其它计算并行的一个计算。(Donovan) 进程（有时称为任务）是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动。（Alan.C. Shaw) 进程是执行中的程序。（Ken Thompson and Dennis Ritchie ) 教材上给出的进程的定义： 进程，即是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次活动,进程特性,动态性，程序的一次执行过程 并发性，多个进程能在一段时间内同时运行 独立性 进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立调度的基本单位 异步性 以各自独立的、不可预知的方向和速度向前推进 结构特性 由程序段、数据段和进程控制块（PCB）3部分组成,进程状态,进程控制,创建 撤销 阻塞 唤醒,进程调度,先来先服务调度算法 优先级调度算法 时间片轮转调度算法 .,进程死锁,P1继续执行需要资源R2，但R2被P2所占用，P1挂起，等待资源R2被释放； P2继续执行需要资源R1，但R1被P1所占用，P2挂起，等待资源R1被释放； P1、P2均挂起，导致资源R1和R2无法得到释放，P1、P2处于死锁状态；,进程与程序,进程 动态 程序的一次执行 不可复制 可以生成其它进程,程序 静态 指令集 可复制 不能生成新程序,两者没有一一对应关系,线程（Thread）,由进程进一步派生出来的一组代码（指令组）的执行过程 一个进程可以产生多个线程 这些线程共享该进程的内存地址空间 可以并发、异步地执行 线程技术使同一个进程分成几个并发执行的路径 执行速度得到了更大的提高 线程需要的系统开销比进程要小,进程与线程(1),进程与线程(2),存储管理的功能,内存分配与回收 为每道程序分配内存空间 地址映射 物理地址和逻辑地址之间的映射关系 内存共享与保护 为多道程序提供独立的存储空间 为不同进程提供数据共享机制 内存扩充 虚拟存储技术,存储管理的方式,分区式存储管理 分页式存储管理 段式存储管理 段页式存储管理,设备管理的功能,分配设备 设备处理 输入输出缓冲区管理 设备独立性,文件管理的功能,文件读写管理 文件目录管理 文件存储空间管理 提供方便的接口 命令接口 程序接口 文件系统的可靠性与一致性 备份、转储和恢复,即