计算机系统知识-操作系统知识
1.2 操作系统知识
1.2.1 基本概念
·操作系统定义,特征,功能及分类(批处理,分时,实时,网络,分布式)
操作系统(OS)定义:计算机系统中的一个系统软件,管理和控制计算机系统的硬件和软件资源,合理的组织计算机工作流程,以便有效的利用这些资源为用户提供一个功能强,使用方便的工作环境,从而在计算机与用户之间起到接口作用.
操作系统的主要任务:使硬件所提供的能力得到充分利用,支持应用软件的运行并提供相应的服务,是现代计算机系统中一个必不可少的关键组成部分.
操作系统的特征
并发性(Concurrency):指在计算机系统中存在着许多同时行进的活动.对计算机系统而言,并发是指宏观上看系统内有多道程序同时行进,但从微观上看仍是串行运行.
共享性(Sharing):指系统中各个并发活动要共享计算机系统中的各种软,硬件资源,装修房子的步骤因此操作系
统必须解决在多道程序间合理使用资源的问题.
虚拟性(Virtual):指把物理上的一台设备变成逻辑上的多台设备.
不确定性(Non-determinary):由于操作系统并发执行系统内的各种进程,与这些进程有关的事件如:从外部设备来的中断,输入输出请求,各种运行故障等,发生的时间都不可预测,如果处理不当,将导致系统出错,山西面食这种不确定性所带来的错误是很难查的好记星魔塔.
操作系统的功能
处理机管理
存储管理
设备管理
文件管理
作业管理
操作系统的分类
根据操作系统的使用环境和对作业的处理方式划分:
批处理操作系统(Batch Processing Operating System)
分时操作系统(Time Share Operating System)
实时操作系统(Real Time Operating System)
网络操作系统(Network Operating System)
分布式操作系统(Distributed Operating System)
微机操作系统(Microcomputer Operating System)
嵌入式操作系统(Embedded Operating System)
·多道程序
单道程序系统:只有一个程序运行的系统.这个程序独占系统资源,而系统按程序的指令顺序执行,有两个基本特征:程序的可再现性和程序的封闭性.
多道程序系统:让多个程序在系统中轮流执行,当一个程序不用处理机时,另一个程序就使用,也就是说处理机在程序间来回切换,从而获得宏观上的并行(微观上的串行),旺桃花以提高处理机的利用率.这种切换通常由中断引起.由于中断以不可预测的次序发生,即程序的指令执行序列也以不可预测的次序前进.在多道程序系统中,顺序程序的封闭性和可再现性消失了,采用进程来描述程序的执行.
·内核和中断控制
计算机系统通常都提供中断控制机制,运行某一事件中止CPU正在执行的程序,转去对该事件的处理,然后再返回原程序被中止处继续执行.中断机制的主要作用就是提高CPU的处理效率;使CPU和I/O设备并行工作,当进行I/O操作时,CPU可以处理其他事务;同时使CPU能够及时响应各种异常事件,并进行处理;还可以实现分时操作等.中断处理过程分为两个阶段:中断响应过程和中断服务过程.
·进程和线程
进程:一个程序关于某个数据集的集合.也就是说,进程是运行中的程序,是程序的一次运行活动.进程是一个动态的概念,而程序是静态的概念,是指令的集合.进程具有动态性和并发性.进程是进行系统资源分配,调度和管理的最小单位.
进程组成:程序,数据和进程控制块(PCB).
线程:比进程更小的能独立运行的基本单位.线程是进程中的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,是处理机分配的最小单位.线程自己基本不占用系统资源,只是占用一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但它可与同属一个进程的其他线程共享该进程所占用的全部资源.一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.由于线程之间的相互制约,只是线程在运行中也呈现出间断性.
线程的基本状态:就绪,等待和运行(有的系统中线程还有终止状态).
1.2.2 处理机管理,存储管理,设备管理,文件管理,作业管理
·进程的状态及转换
进程的三态
运行(running):正占用处理机.
就绪(ready):获得了除处理机以外的一切资源,一旦获得处理机即可运行.
阻塞(blocked)(等待,挂起):等待某一事件发生而暂时停止运行.
进程状态的转换
1,只有处于就绪状态的进程才能被调度.
2,处于运行状态的进程在运行过程中需等待某一事件发生后才能继续运行,该进程转入等待状态.
3,处于运行状态的进程在运行过程中由于分给它的处理及时间量(时间片)已用完而不得不让出处理机,该进程转入就绪状态.
4,处于等待状态的进程,若其等待的事件已经发生,该进程转入就绪状态.
进程调度算法
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进程调度算法(分时轮转,优先级,抢占)
先来先去服务(FCFS):按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序分配CPU.每当进入进程调度时,总是将就绪队列队首的进程投入运行.FCFS主要用于宏观调度.
特点:有利于长作业,不利于短作业;有利于CPU繁忙的作业,不利于I/O繁忙的作业.
时间片轮转婚姻法 离婚:将系统所有的就绪进程按照FCFS原则排成一个队列,每次调度时将CPU分派给队首进程,让其执行一个时间片.一个时间片结束时,发生时钟中断,调度程序据此暂停当前运行进程的执行,将其送到就绪队列末尾,并通过上下文切换执行当前的队首进程.进程可以未使用完一个时间片就让出CPU(如阻塞).时间片轮转主要用于微观调度.
特点:资源利用率高,提高进程的并发性和响应时间.
优先级调度
静态优先级衬衣搭配:进程的优先级是在创建时就已确定的,直到进程终止都不会改变.
优先级确定依据:进程类型(系统进程优先级较高),对资源的需求(对CPU和内存需求较少的
进程,优先级较高),用户要求(紧迫程度和付费多少).
动态优先级:在创建进程时赋予了一个优先级,在进程运行过程中还可以改变,以便获得更好的调度性能.
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