操作系统的并发

操作系统操作系统

第1章操作系统概述(2)课程性质操作系统是计算机专业的专业基础课在专业知识中的地位：核心、关联

前导课：程序设计语言、数据结构、计算机组成原理等后续课：编译原理、其它专业课……课程特点：概念多，原理性强，较抽象操作系统

第1章操作系统概述(3)教学目地不是如何使用操作系统

而是理解操作系统如何工作

OS工作方式

OS内部算法和数据结构设计OS过程中的问题、解决方案和折中权衡操作系统

第1章操作系统概述(4)

设计操作系统或修改现有的系统加深对使用的OS的理解，有利于深入编程编程时借鉴操作系统的设计思想和算法选择操作系统为什么学习操作系统?操作系统

第1章操作系统概述(5)成绩组成平时成绩

30％：出勤＋作业期末考试成绩

70％：闭卷考试第一章操作系统概述操作系统

第1章操作系统概述(7)1.1操作系统的定义1.操作系统是硬机器的扩展：虚拟机的观点

操作系统

第1章操作系统概述(8)2.操作系统是机器的管理者：资源管理的观点

按性质的不同，可把计算机资源分成四类：处理机（即CPU），存储器，外部设备，程序和数据。前三种属于硬资源，后一种属于软资源。计算机运行过程中，对硬资源的使用需解决四个问题：(1)记住资源当前状态(2)制定资源分配策略(3)实施资源分配(4)完成资源回收操作系统

第1章操作系统概述(9)

操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的一个大型系统软件。3.操作系统的定义

有效：系统效率、资源利用率合理：公平与否，应避免产生“死锁”或“饥饿”方便：用户界面易扩展：硬件升级、纠正错误操作系统

第1章操作系统概述(10)1.2操作系统的功能创意制作图片处理机管理制作动画设备管理制作声音文件管理显示器键盘CD-ROM外存储器音响设备鼠标内存储器中央处理器存储管理1.3现代操作系统的特征1.并发（concurrency）并行（parallel）和并发是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生，而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。假定用I、C和P分别表示输入、计算和输出操作（也可以为语句），则对于两个程序有：

I1C1P1I2C2P2程序的顺序执行考虑时间上关系，即：t输入：计算：输出：I1C1P1I2C2P2I3C3P3

t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10Δt程序1：I1C1P1程序2：程序3：I2C2P2I3C3P39个Δt

结束

输入：计算：输出：

t0t1t2t3t4t5t6ΔttI1

I2I3C1C2C3P1P2P3时间:5个Δt并行并行并行结束前驱关系执行顺序程序的并发执行1.3现代操作系统的特征1.并发（concurrency）并行（parallel）和并发是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生，而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序处理时，并发是宏观上同时执行，微观上交替执行（在单处理器情况下）。由并发引起的问题：活动切换、保护、相互依赖的活动间的同步2.共享（sharing）资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占，而是供多个用户共同使用根据资源属性的不同，可有以下两种不同的资源共享方式互斥共享：系统中的很多资源虽能提供给多个作业使用，但在一段时间内却只允许一个作业访问该资源同时访问：允许在一段时间内，由多个进程同时对资源进行访问。这里所谓的“同时”仍然是宏观上的。而微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问3.虚拟（Virtual）把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物，前者是实的，即是实际存在的，而后者是虚的，是逻辑上的CPU－－每个用户（进程）的"虚处理机"

存储器－－每个进程都占有的地址空间

FTP服务器4.异步性(Asynchronism，也称不确定性)指进程的执行顺序和执行时间的不确定性进程的运行速度不可预知：分时系统中，多个进程并发执行，“时走时停”，不可预知每个进程的运行推进快慢难以重现系统在某个时刻的状态（包括重现运行中的错误）例：两个程序A和B共享一个变量N(当前值为n)。

程序A：

┅N=N+1;┅程序B：┅print(N)；N=0;┅在处理机上执行关于N的3条指令，由于并发性，有理由假定3个可能的执行序列：①N=N+1;print(N);N=0;(完全顺序A→B)

②print(N);N=0;N=N+1;(完全顺序B→A)

③print(N