操作系统复习张尧学市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、计算机操作系统教程计算机操作系统教程(四)(四)清华大学出版社清华大学出版社 主编主编:张尧学张尧学 史美林史美林 第1页操作系统复习操作系统复习l考试题型 单项选择题、简答题、综合题l考试范围 第1、2、3、4、5、8、9章 l重点章节 第3、4、5章l复习内容 各章主要知识点第2页第第1 1章章 绪论绪论l 知识重点第3页1.1.操作系统定义及特征操作系统定义及特征 操操作作系系统统是是管管理理和和控控制制计计算算机机系系统统中中软软硬硬件件资资源源,合合理理组组织织计计算算机机工工作作流流程程,方方便便用用户户操操作使用机器程序集合。作使用机器程序集合。基本特征基本特征:(1 1)执行并
2、发性)执行并发性 (2 2)资源共享性)资源共享性 (3 3)操作异步性)操作异步性 第4页2.2.操作系统功效操作系统功效(1).(1).处理机管理处理机管理(包含:进程管理)包含:进程管理)(2).(2).存放管理存放管理(3).(3).设备管理设备管理(4).(4).文件系统管理文件系统管理(5).(5).用户接口(作业管理)用户接口(作业管理)第5页3.3.操作系统三种基本类型及特点操作系统三种基本类型及特点(1).批处理系统批处理系统主要特点:主要特点:脱机操作;脱机操作;成批处理;成批处理;多道程序运行;多道程序运行;无交互性。无交互性。(2).分时系统分时系统主要特点:主要特点:
3、交互性;交互性;同时性;同时性;独立性;独立性;及时性。及时性。(3).实时系统实时系统主要特点:主要特点:实时时钟管理实时时钟管理;连续人机对话连续人机对话;过载防护,安全可靠;过载防护,安全可靠;资源利用率低资源利用率低第6页4.4.多道程序运行及特点多道程序运行及特点多道程序设计:允许多作业同时进入内存轮番交替占用CPU运行技术。特点:(1)多道性 (2)宏观上并行 (3)微观上串行第7页第第2 2章章 用户界面用户界面l 知识重点第8页1.作业组成作业组成作业由程序、数据和作业说明书三部份组成,但最少包含一个程序。其中:程序:表明完成任务及操作 数据:操作对象;作业说明书:表达用户控制
4、意图。第9页2.计算机与用户之间接口及用途计算机与用户之间接口及用途 (1)操作命令接口:OS为用户提供各种操作命令,供用户直接组织作业工作流程和控制作业运行;(2)系统调用接口:OS为用户提供一组系统功效调用(广义指令),供用户编程时调用系统功效,请求操作系统提供服务。第10页知识重点知识重点第第3 3章章 进程管理进程管理第11页1.程序次序执行及特点程序次序执行及特点程序在处理机上执行是严格按序。特点:特点:次序性 封闭性 可再现性 第12页2进程并发执行及特点进程并发执行及特点进程进程在处理机上执行时间是交叉重合,是提升CPU利用率而采取一个同时操作技术。特点:特点:独立性 随机性 资
5、源共享性第13页3.进程定义及引入目标进程定义及引入目标定义 一个含有独立功效程序关于某个数据集在处理机上一次执行过程及分配资源基本单位。引入目标 为了控制和协调并发程序对软硬件资源共享和竞争。为了描述程序动态执行过程和有个分配资源基本单位。第14页4.进程基本特征进程基本特征 动态性动态性并发性并发性独立性独立性异步性异步性第15页5.进程描述进程描述进程描述包含三部分:进程描述包含三部分:程序程序 数据结构集数据结构集 进程控制块(进程控制块(PCBPCB)第16页6.进程状态及转换进程状态及转换 运行状态运行状态 一个进程正占用一个进程正占用CPUCPU执行。执行。等候状态等候状态 进进
6、程程因因等等候候某某事事件件不不能能享享用用CPU.CPU.就绪状态就绪状态 进进程程已已具具备备运运行行条条件件还还未未占占用用CPU。运行运行就绪就绪等候等候调度调度时间时间片到片到等候事件等候事件事件发生事件发生第17页7.临界区与临界区与管理标准管理标准临界区:不允许多个并发进程交叉执行程序段。管理标准 每次至多一个进程进入临界区;进程不能无限期留在临界区;进程不能相互阻塞。第18页8.两种制约关系两种制约关系间接制约:并发执行程序共享公用资源而引发执行速度上制约。(造成进程互斥)直接制约:并发执行进程共享对方私用资源而引发执行速度上制约。(造成进程同时)第19页9.进程同时与互斥进程
7、同时与互斥l进进程程同同时时 相相互互合合作作并并发发进进程程之之间间在在一一些些点点要要相相互互通通信信,相相互互协协调调,共共同同完完成成任任务务过程过程。l进进程程互互斥斥 不不允允许许两两个个或或两两个个以以上上并并发发进进程同时进入临界区。程同时进入临界区。第20页10.信号量与信号量与PVPV原语原语信号量(信号量(SemaphoreSemaphore)表示系统中资源实体数目或资源使用表示系统中资源实体数目或资源使用情况整型量情况整型量,其值只能由其值只能由PVPV原语操作改变。原语操作改变。n n个进程共享个进程共享m m个资源,信号量改变范围个资源,信号量改变范围 (m-nm-
8、nm-nm-n)S mS mS mS mP(S)P(S):代表申请使用资源操作:代表申请使用资源操作 S SS-1S-1;若若S S0,0,则则该该进进程程被被阻阻塞塞后后与与该该信信号号相相对对应应对对列列中中,然然后后转转进程调度;进程调度;若若S0,S0,则则,调用调用P(S)P(S)原语原语进程继续运行。进程继续运行。V(S)V(S):代表释放偿还资源操作:代表释放偿还资源操作 S SS+1S+1;若若S0,S0,则则唤唤醒醒一一个个等等候候S S进进程程后后,调调用用P(S)P(S)原原语语进进程程继继续续运行或转进程调度;运行或转进程调度;若若S S0,0,则则,调用调用V(S)V
9、(S)原语原语进程继续运行。进程继续运行。第21页11.进程并发执行描述进程并发执行描述Begin,s:semaphore;/*定义信号量*/;s=XXX;/*赋初值*/COBEGIN Process P1;/*并发进程 */process p2;.COENDEnd 主程序主程序第22页12.PVPV原语实现进程互斥原语实现进程互斥Process PProcess P BeginBeginP(s);P(s);临界区;临界区;V(s)V(s);EndEndProcess QProcess Q BeginBeginP(s);P(s);临界区;临界区;V(s)V(s);EndEnd设公用信号量设公用
10、信号量S,初值为,初值为1(或(或k)第23页PVPV原语实现进程互斥例子原语实现进程互斥例子Process P()Process P()BeginBeginP(s);P(s);进程进程P使用打印机使用打印机;V(s)V(s);EndEndProcess Q()Process Q()BeginBeginP(s);P(s);进程进程Q使用打印机使用打印机;V(s)V(s);EndEnd设进程设进程P P、Q Q共享一台打印机,打印机任何共享一台打印机,打印机任何时刻只能被一个进程使用,不能同时使用。时刻只能被一个进程使用,不能同时使用。设公用信号量设公用信号量S,初值为,初值为1。第24页13.
11、PVPV原语实现进程同时原语实现进程同时Process PProcess P BeginBeginP(s1);P(s1);P P推进;推进;V(s2)V(s2);EndEndProcess QProcess Q BeginBeginP(s2);P(s2);Q Q推进;推进;V(s1)V(s1);EndEnd分别设私用信号量分别设私用信号量s1,初值为,初值为1(或(或k););s2,初值为,初值为0第25页PVPV原语实现进程同时例子原语实现进程同时例子Process R()Process R()BeginBeginL1:读一个数;P(s1);P(s1);Buf=Buf=数;数;V(s2)V(
12、s2);Goto L1;Goto L1;EndEndProcess W()Process W()BeginBeginL2:L2:P(s2);P(s2);打印打印Buf中数;中数;V(s1)V(s1);Goto L2;Goto L2;EndEnd 现有现有2个进程个进程R、W,它们共享能够存放一个数缓冲区,它们共享能够存放一个数缓冲区Buf。进。进程程R每次读入一个数存放到每次读入一个数存放到Buf中,由进程中,由进程W打印输出。打印输出。设私用信号量设私用信号量s1,初值为初值为1,s2,初值为初值为0。第26页14.死锁及死锁必要条件死锁及死锁必要条件 假如系统死锁,则必假如系统死锁,则必同
13、时满足同时满足4 4条:条:不剥夺条件不剥夺条件 互斥条件互斥条件 部份分配部份分配 环路条件环路条件第27页15.15.处理死锁方法处理死锁方法 (1)预防(2)防止(3)检测与恢复第28页知识重点知识重点第第4章章处理机调度处理机调度第29页1.1.分级调度分级调度作业调度:宏观调度,或高级调度。交换调度:又称中级调度。其主要任务是按照给定标准和策略,将处于外存交换区中就绪状态或等候状态进程调入内存,或把处于内存就绪状态或内存等候状态进程交换到外存交换区。进程调度:微观调度或低级调度。第30页2.2.进程调度功效进程调度功效 统计进程状态;从就绪进程选取一个进程;实施进程上下文切换。第31
14、页3.引发进程调度时机引发进程调度时机(1)正在执行进程执行完成。这时,假如不选择新就绪进程执行,将浪费处理机资源。(2)执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠等候状态。(3)执行中进程调用了P原语操作,从而因资源不足而被阻塞;或调用了V原语操作激活了等候资源进程队列。(4)执行中进程提出I/O请求后被阻塞。(5)在分时系统中时间片已经用完。(6)在执行完系统调用,在系统程序返回用户进程时,可认为系统进程执行完成,从而可调度选择一新用户进程执行。(7)就绪队列中某进程优先级变得高于当前执行进程优先级,从而也将引发进程调度。第32页4.调度算法调度算法(1 1)先来先服务算法(先来先服
15、务算法(FCFSFCFS)(2 2)轮转法(轮转法(RRRR)(3)多级反馈轮转法多级反馈轮转法(4)优先数法优先数法(5)最短作业优先法(最短作业优先法(SJF)(6)最高响应比优先法(最高响应比优先法(HRN)第33页4.算法性能衡量算法性能衡量平均周转时间 T 其中 TiT完成T提交平均带权周转时间 W 其中 Wi周转时间/运行时间第34页知识重点知识重点第第5章章存放管理存放管理第37页1.存放管理功效存放管理功效(1 1)虚拟存放器实现虚拟存放器实现(2 2)完成地址重定位)完成地址重定位 (3)内存分配与回收)内存分配与回收(4 4)内存信息共享和保护)内存信息共享和保护(5 5)
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