操作系统引论课件

操作系统中央广播电视大学计算机课程操作系统中央广播电视大学计算机课程1操作系统引论课件21、《操作系统》教材2、《操作系统实验》教材3、操作系统课程录像15讲主编/主讲：孟庆昌中央电大出版社出版

课程使用的媒体1、《操作系统》教材课程使用的媒体3一、操作系统的有关概念二、进程管理三、存储器管理一、操作系统的有关概念4什么是操作系统操作系统的性质操作系统引论课件5

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户与计算机之间的接口。操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、6以下软件哪些是操作系统?UNIXWordDOSVBOfficeFoxProWindows98WindowsNTLinuxPowerPoint以下软件是操作系统：

UNIXDOSLinuxWindows98WindowsNT以下软件哪些是操作系统?以下软件是操作系统：7操作系统的共同性质操作系统的共同性质81、从功能上看具有五大功能----存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口1、从功能上看92、从层次上看是裸机之上的第一层软件,为其他软件的建立和运行提供基础。2、从层次上看10

裸机操作系统其他软件...用户裸机操作系统其他软件...用户113、从服务上看提供众多基础服务,方便用户使用,构成软件平台。3、从服务上看124、从内部特征上看---支持并发性---实现资源共享---完成进程的异步前进4、从内部特征上看13一、操作系统的有关概念二、进程管理三、存储器管理一、操作系统的有关概念141、进程与程序的区别2、进程的组成3、进程的同步与互斥1、进程与程序的区别15进程的定义程序在并发环境中的执行过程进程的定义16进程与程序的主要区别进程与程序的主要区别17

（1）进程是动态概念程序是静态概念（1）18

（2）进程具有并发性，宏观上同时运行程序本身具有顺序性，程序的并发执行是通过进程实现的（2）19

（3）进程具有独立性，是一个能独立运行的单位，是系统资源分配的基本单位，是运行调度的基本单位程序本身没有此特性（3）20

（4）进程和程序无一一对应关系，一个进程可顺序执行多个程序一个程序可由多个进程共用（4）21

（5）进程异步前进，会相互制约程序不具备此特性（5）22

（6）进程实体具有一定结构，组成进程映象程序没有这种结构（6）23

进程和程序是两个完全不同的概念，但二者间又存在密切关系进程和程序是两个完全不同的概念，但二者间又存241、进程与程序的区别2、进程的组成3、进程的同步与互斥1、进程与程序的区别25PCB程序数据集合进程的组成PCB程序进程的组成26进程与PCB的关系每个进程有唯一的PCB系统中所有进程都有自己的PCB操作系统依据PCB管理进程进程与PCB的关系27进程与PCB的关系操作系统利用PCB实现进程的动态和并发PCB是进程存在的唯一标志进程与PCB的关系281、进程与程序的区别2、进程的组成3、进程的同步与互斥1、进程与程序的区别29进程在活动中会相互制约所有进程都是相互独立的进程以异步方式并发执行进程在活动中会相互制约30同步同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系同步31——同步进程间具有合作关系——在执行时间上必须按一定的顺序协调进行操作系统引论课件32互斥互斥是并发执行的多个进程由于竞争同一资源而产生的相互排斥的关系互斥33——互斥进程彼此在逻辑上是完全无关的——它们的运行不具有时间次序的特征操作系统引论课件34进程间的通信——临界资源和临界区——信号量——P、V操作进程间的通信——临界资源和临界区35临界资源一次仅允许一个进程使用的共享资源如：打印机、磁带机、表格临界资源36临界区在每个进程中访问临界资源的那段程序进程必须互斥进入临界区临界区37进程间的通信——临界资源和临界区——信号量——P、V操作进程间的通信——临界资源和临界区38信号量信号量是一种数据结构一般由两个成员组成：数值指针信号量数值39信号量一般说来，信号量的值与相应资源的使用情况有关信号量的值仅由P、V操作改变信号量40进程间的通信——临界资源和临界区——信号量——P、V操作进程间的通信——临界资源和临界区41P、V操作原语——P操作（wait）原语——V操作（signal）原语P、V操作原语——P操作（wait）原语42P、V操作都是原语——P操作：申请一个单位资源——V操作：释放一个单位资源P、V操作都是原语——P操作：申请一个单位资源43用P、V原语实现互斥例：打印机分配互斥信号量mutex（初值为1）Pa为分配进程Pb为释放进程用P、V原语实现互斥例：打印机分配44Pa：...P（mutex）分配打印机（读写分配表）V（mutex）...Pb：...P（mutex）释放打印机（读写分配表）V（mutex）...Pa：Pb：45用P、V原语实现简单同步例：供者和用者对缓冲区的同步信号量：S1——缓冲区空否（初值为1）S2——缓冲区满否（初值为0）用P、V原语实现简单同步例：供者和用者对缓冲区的同步46供者进程L1：P（S1）启动读卡机…收到输入结束中断

V（S2）gotoL1用者进程L2：P（S2）从缓冲区取出信息…

V（S1）gotoL2供者进程用者进程47一、操作系统的有关概念二、进程管理三、存储器管理一、操作系统的有关概念481、存储管理的功能2、几个概念3、虚拟存储器1、存储管理的功能49存储管理的功能（1）内存分配——为每个进程分配一定的内存空间（2）地址映射——把程序中所用的相对地址转换成内存的物理地址存储管理的功能（1）内存分配——为每个进程分配一定的内存空间50存储管理的功能（3）内存保护——检查地址的合法性，防止越界访问（4）内存扩充——解决“求大于供”的问题，采用虚拟存储技术存储管理的功能（3）内存保护——检查地址的合法性，防止越界访511、存储管理的功能2、几个概念3、虚拟存储器1、存储管理的功能52

相对地址（或逻辑地址）用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址

53LOAD1,50012345LOAD1,5001234501005007005000510055005700程序A的地址空间程序A的内存空间..................LOAD1,50012345LOAD1,50012354

绝对地址（或物理地址）内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址顺序编址，这种地址称为绝对地址

55

逻辑地址空间（或地址空间）由程序中逻辑地址组成的地址范围

56

内存空间（或物理空间、绝对空间）由内存一系列存储单元所限定的地址范围

57

重定位把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程

58

连接将编译或汇编后得到的一组目标模块以及它们所需的库函数装配成一个完整的装入模块的过程

591、存储管理的功能2、几个概念3、虚拟存储器1、存储管理的功能60

虚拟存储器由操作系统提供的一个假想的特大存储器

61

实现虚存技术的物质基础二级存储结构——内存+外存动态地址转换机构——将逻辑地址转换成物理地址

62虚拟存储器的基本特征（1）虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量（2）部分装入——每个作业（进程）不是全部一次性地装入内存，而是只装入其一部分虚拟存储器的基本特征（1）虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上63虚拟存储器的基本特征（3）离散分配——每个作业（进程）装入内存的那部分不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”虚拟存储器的基本特征（3）离散分配——每个作业（进程）装入内64虚拟存储器的基本特征（4）多次对换——在一个进程运行期间，它所需的全部程序和数据要分成多次调入内存虚拟存储器的基本特征（4）多次对换——在一个进程运行期间，它65请求分页的基本思想（1）请求分页=分页+请求

逻辑空间分页物理空间分块页与块同样大页连续块离散用页号查页表硬件做重定位分页请求分页的基本思想（1）请求分页=分页+请求分页66请求分页的基本思想（2）作业部分装入内存（3）作业所占的内存块不连续（4）硬件通过页表生成访问内存的地址

请求分页的基本思想（2）作业部分装入内存67请求分页的基本思想（5）若发生缺页，则进行缺页中断处理，将该页调入内存（6）利用快表可以加速地址转换

请求分页的基本思想（5）若发生缺页，则进行缺页中断处理，将该68操作系统的学习方法1、抓住重点，掌握基本概念和基本方法，注意知识的前后连贯2、注重上机实验和平时作业

操作系统的学习方法1、抓住重点，掌握基本概念和基本方法，注意69操作系统中央广播电视大学计算机课程操作系统中央广播电视大学计算机课程70考核内容考核要求参考练习内容考核内容内容71第一章操作系统引论第二章进程管理第三章处理机管理第四章存储器管理第五章文件系统第六章设备管理第七章中断和信号机构第八章死锁第九章现代操作系统技术与系统管理第一章操作系统引论72操作系统的定义五大功能、基本特征主要类型第一章操作系统引论操作系统的定义第一章操作系统引论73

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户与计算机之间的接口。操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件74操作系统的定义五大功能、基本特征主要类型第一章操作系统引论操作系统的定义第一章操作系统引论75操作系统的基本职能是（）A.控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行B.提供用户界面，方便用户使用C.提供方便的可视化编辑程序D.提供功能强大的网络管理工具A操作系统的基本职能是（）A76操作系统的基本特征是

、

和___________。并发共享异步性操作系统的基本特征是、和_____77操作系统一般为用户提供了三种界面，它们是

、

和______________；在UNIX系统中，只能在C程序中使用的接口是____________。命令界面程序界面图形界面系统调用操作系统一般为用户提供了三种界面，它们是78进程的定义进程的状态、组成进程间同步机制第二章进程管理进程的定义第二章进程管理79在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是（）。A.改善用户编程环境B.描述程序动态执行过程的性质C.使程序与计算过程一一对应D.提高程序的运行速度B在操作系统中引入“进程”概念B80某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于阻塞状态。当系统完成了所需的读盘操作后，此时该进程的状态将（）A.从就绪变为运行B．从运行变为就绪C．从运行变为阻塞D．从阻塞变为就绪D某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于阻塞状态。当系统完81进程控制块（PCB）是专为用户进程设置的私有数据结构，每个进程仅有一个PCB。（）判断对错并改正

所有进程控制块（PCB）是专为用户进程设置的私有数据结构82简单地说，进程是程序的执行过程。因而，进程和程序是一一对应的。（）判断对错并改正

不是简单地说，进程是程序的执行过程。因而，进程和程序是一一83进程间相互合作的关系是______关系，而对资源争用的关系是________关系。若干进程使用同一临界资源时必须________执行。同步互斥互斥进程间相互合作的关系是______关系，而对资源争用84对信号量S每执行一次P操作，则信号量S的值就

。当S的值________时，执行P操作的进程的状态就置为阻塞态，把相应的PCB连入该信号量队列的

，并且该进程

处理机，由

调度合适进程。减1小于0末尾放弃进程调度程序对信号量S每执行一次P操作，则信号量S的值就85进程和程序的主要区别是什么？

解答题进程和程序的主要区别是什么？解答题86答：进程是动态的，程序是静态的；进程具有并发性，而程序具有顺序性；进程具有独立性，是资源分配和调度的基本单位，而程序无此特性；进程和程序间没有一一对应关系；进程异步运行，会相互制约，程序不具备此特性。

答：进程是动态的，程序是静态的；进程具有并87有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结果。（1）说明A、B进程之间存在什么样的制约关系？有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统88（2）为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。要求给出信号量的含义和初值。（2）为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用89解：(1)A、B两个进程之间存在互斥的制约关系。因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。解：(1)A、B两个进程之间存在互斥的制约关90解：

（2）mutex：用于互斥的信号量，初值为1。各进程代码如下：解：91进程A：...P（mutex）申请打印机使用打印机V（mutex）...进程B：...P（mutex）申请打印机使用打印机V（mutex）...进程A：进程B：92处理机调度的类型作业调度和进程调度的功能简单的调度算法调度算法的性能评价标准及周转时间的计算第三章处理机管理处理机调度的类型第三章处理机管理93处理机调度可分为三级，它们是

、

和

；在一般操作系统中，必须具备的调度是_____________。

中级调度高级调度低级调度进程调度处理机调度可分为三级，它们是94UNIX系统中进程调度采用（）。

A．先来先服务（FCFS）B．时间片轮转法C．短作业优先法（SJF）D．多级反馈队列轮转法DUNIX系统中进程调度采用（）。D95假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：

作业运行时间优先级1102243335假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：96作业到来的时间是按作业编号顺序进行的。用一个执行时间图描述在采用非抢占式优先级算法时执行这些作业的情况。作业到来的时间是按作业编号顺序进行的。97解：非抢占式优先级算法

作业1作业3作业21101317

作业运行时间优先级1102243335数大则优先级高解：非抢占式优先级算法作业198作业1作业3作业21101317作业到达时间运行时间完成时间周转时间带权周转时间101010101.021417164.032313113.7作业1作业399存储器管理的功能用户程序的主要处理阶段虚拟存储器的基本特征分页、分段存储管理技术

第四章存储器管理存储器管理的功能第四章存储器管理100基本概念：逻辑地址、物理地址、重定位、虚拟存储器、碎片、分区、分段、页面、页表等基本概念：101

从用户的源程序进入系统到相应程序在机器上运行，所经历的主要处理阶段有

，

，

，______________和______________。编辑阶段连接阶段装入阶段运行阶段编译阶段从用户的源程序进入系统到相应程序在机器上运行，所经历的102虚拟存储器所具有的基本特征是

、______________、__________和______________。虚拟扩充部分装入离散分配系统调用虚拟存储器所具有的基本特征是、_103

在存储器管理中，页面是信息的

单位，分段是信息的

单位。页面大小由

确定，分段大小由____________确定。物理系统用户程序逻辑在存储器管理中，页面是信息的单位，分104

把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作____________，它分为

和

两种形式，在现代操作系统中都采用____________形式来实现这种地址转换。重定位静态重定位动态重定位动态重定位把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作_______105

虚拟存储器不是物理上扩大内存空间，而是逻辑上扩充了内存容量。（）判断对错并改正

虚拟存储器不是物理上扩大内存空间，而是逻辑上扩充了内存容106某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为107

页号 物理块号 03 17 2 11 3 8 则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是什么？页号 物理块号 1080A5C(H)：00001010

010111002查表得：11

001011拼接得：0010

1110010111002E5C(H)0A5C(H)：0000101001011100109文件及文件类型、功能文件的逻辑组织、物理组织目录文件文件的存储空间管理文件的共享及安全性

第五章文件系统文件及文件类型、功能第五章文件系统110

1．一般说来，文件系统应具备哪些功能？答：（1）文件管理（2）目录管理（3）文件存储空间的管理（4）文件的共享和保护（5）提供方便的接口1．一般说来，文件系统应具备哪些功能？答：（1）文件111

在采用树型目录结构的文件系统中，各用户的文件名必须互不相同。（）判断对错并改正

不同用户的文件名可以相同在采用树型目录结构的文件系统中，各用户的文件名必须互不相同112

在以下的文件物理存储组织形式中，（）常用于存放大型的系统文件。

A．连续文件B．串连文件C．索引文件D．多重索引文件A在以下的文件物理存储组织形式中，（）常用于存放大型的113

在下述文件系统目录结构中，能够用多条路径访问同一文件（或目录）的目录结构是（）。A．单级目录B．二级目录C．纯树型目录D．非循环图目录D在下述文件系统目录结构中，能够用多条路径访问同一文件（或114

在UNIX文件系统中，文件的路径名有两种表示形式，它们是

和_______________；其中，以“/”开始的路径名表示_______________。绝对路径名相对路径名绝对路径名在UNIX文件系统中，文件的路径名有两种表示形式，它们是115在UNIX系统中，基本的文件类型分为

，______________和__________。普通文件目录文件特别文件在UNIX系统中，基本的文件类型分为116设备管理的功能设备分类缓冲技术设备分配技术、SPOOLing系统处理I/O请求

第六章设备管理设备管理的功能第六章设备管理117操作系统的设备管理应具备的主要功能是__、__、__和___。

监视设备状态、进行设备分配、完成I/O操作、缓冲管理与地址转换操作系统的设备管理应具备的主要功能是__、__、__和118在UNIX系统中，

所有的I/O设备按其物理特性分为

设备和_______设备。字符块在UNIX系统中，所有的I/O设备按其物理特性分为119

SPOOLing技术可以实现设备的（）分配。

A．独占B．共享C．虚拟D．物理CSPOOLing技术可以实现设备的（）分配。C120使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的（）功能实现的。A．设备独立性B．设备分配C．缓冲管理D．虚拟设备A使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的121设备的打开、关闭、读、写等操作是由（）完成的。A．用户程序B．编译程序C．设备驱动程序D．设备分配程序C设备的打开、关闭、读、写等操作是由（）完成的。C122利用共享分配技术可以提高设备的利用率，使得打印机之类的独占设备成为可共享的、快速I/O设备。（）判断对错并改正虚拟×利用共享分配技术可以提高设备的利用率，使得打印机之类的独123中断、中断源、中断请求中断的一般处理过程

第七章中断和信号机构中断、中断源、中断请求第七章中断和信号机构124什么是中断？中断处理的一般过程分为哪几个阶段？什么是中断？中断处理的一般过程分为哪几个阶段125

中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应：CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动地转去执行相应的处理程序，处理完该事件后再返回断点继续执行被“打断”的程序。中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应：C126中断处理的一般过程分为以下阶段：保存现场，分析原因，处理中断，返回断点。中断处理的