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1、 操作系统的功能操作系统的功能1.1操作系统的功能1.1.1 处理机管理1.1.2 存储管理1.1.3 设备管理1.1.4 文件管理1.1.5 用户接口1.1.6 操作系统的服务程序1.2操作系统结构1.2.1 简单结构1.2.2 层次式结构1.2.3 虚拟机1.2.4 客户机/服务器系统（微内核）1.1 操作系统的功能操作系统的功能 1.1.1 处理机管理处理机管理 处理机的功能：完成计算机的各种指令的取码、解码以及执行等操作，并通过计算机的主要传输线路传输到其它设备。 操作系统的处理机管理：解决对处理机的高度分配调度策略，分配实施、资源回收等问题。 进程管理：在多道程序环境下，处理机的分配
2、和运行都是以进程为基本单位的，所以对处理机的管理实际上就是对进程的管理。 进程管理主要包括：进程控制：有关进程创建和进程终止的系统调用是进程管理中最关键的。进程同步：系统采用了各种同步机制来协调各进程之间的同步。进程通信：进程通信的任务就是用来实现在相互协作进程之间进行信息交换。进程调度：包括作业调度和进程调度。1.1.2. 存储管理存储管理 存储器是计算机系统非常重要的资源，对存储器的管理便成为操作系统必须处理的核心问题之一。存储管理的任务主要是解决多个程序共享资源（内存分配与回收），使得内存中的系统程序和用户程序之间互不干扰（内存保护），合理分配内存空间和释放内存空间，以及充分利用内存和外
3、存资源（内存扩充）。1内存分配内存分配内存分配的主要任务：为每个程序合理地分配内存，提高存储器的利用率。内存分配有两种方式：静态分配方式和动态分配方式。2内存保护内存保护内存保护的主要任务：保证每个用户的程序都是在自己的内存空间中运行。内存保护主要是由两个界限寄存器实现的。3地址映射地址映射当系统将用户程序装入内存中时，需要将用户程序的逻辑地址转换为内存中与之对应的物理地址。4内存扩充内存扩充使用虚拟存储技术，对内存容量进行逻辑上的扩充。1.1.3设备管理设备管理 设备管理是指对除CPU和内存以外的所有输入、输出设备的管理。1缓冲管理缓冲管理解决由于I/O设备的速度与CPU的速度不匹配而产生的
4、矛盾。2设备分配设备分配是根据用户对I/O设备的请求，为它们分配所需的设备。3设备处理设备处理实现CPU和设备控制器之间的通信。1.1.4 文件管理文件管理上述三种管理是对计算机硬件的管理，文件管理则是对系统软件资源的管理。1文件管理要解决的问题文件管理要解决的问题 避免磁盘文件的混乱或遭受破坏。 实现信息的共享，对文件进行保密和保护。2文件管理的任务文件管理的任务创建和删除文件，创建和删除目录，文件的备份，与文件和目录有关的操作等。3文件存储空间的管理文件存储空间的管理对文件存储空间的分配和回收。4目录管理目录管理对目录的创建和删除，对目录的组织以及实现对文件的按名存取、查询和检索。5文件的
5、读写和存取控制文件的读写和存取控制 系统根据用户指定的文件名对文件进行读写操作。对文件的存取控制主要是防止系统中的文件被非法窃取和破坏。系统中采用多级保护的设施来实现对文件的保护的。1.1.5 用户接口用户接口 操作系统还为用户提供一个友好的用户接口。一般来讲，操作系统提供两种方式的接口来和用户发生关系，为用户服务。 作业一级的接口：命令接口。 程序一级的接口：系统调用。1进程控制进程控制创建进程，撤消进程，终止进程，设置和获取进程的属性参数，内存的分配与释放，等待时间，等待事件，装载和执行进程等。2文件管理文件管理创建文件，删除文件，打开和关闭文件，文件的读写操作和文件的重定位，设置和获取文
6、件的属性参数等。3设备管理设备管理请求和释放设备，设置和获取设备的属性参数，输入/输出操作和重定位操作。4信息管理与保存信息管理与保存设置和获取系统的时间、日期等，设置和获取进程、文件和设备的属性参数。5通信服务通信服务创建和删除通信连接，发送和接收消息，传送信息状态，远程设备访问等。6系统调用的参数传递给操作系统的方式：系统调用的参数传递给操作系统的方式： 将参数放在寄存器中； 将参数放在内存中的参数表中，而将参数表的地址放在寄存器中； 将参数放在堆栈中，再由操作系统弹出堆栈使用它们。 1.1.6 操作系统的服务程序操作系统的服务程序 操作系统的服务程序能解决用户使用计算机所要解决的大部分问
7、题。这些服务程序包括：文件管理，文件修改，状态信息，程序设计语言支持，程序的装入和执行，通信等。其中最重要的是操作系统的命令解释程序，命令解释程序的主要功能是执行用户指定的系统命令。1.2 操作系统结构操作系统结构 操作系统是由不同的功能子模块组成的，它们以不同的方式相互连接并组成操作系统的核心程序。 1.2.1 简单结构简单结构 简单结构的操作系统所能实现的功能是有限的。它是一些过程模块的任意组合，并且每一个过程模块都可以任意调用其它模块，它们之间的调用不受任何约束。 MS-DOS操作系统就是比较典型的例子。其组织结构如下图所示。用户应用程序操作系统设备驱动ROM BIOS初始化 MS-DO
8、S操作系统结构图1.2.2 层次结构层次结构层次结构的操作系统是模块化的，就是将操作系统分成许多层，每一层都是在它的下一层模块的基础上实现。 最底层是硬件，最上层是用户接口。 容易扩充系统的功能。 各层功能的实现、调试等都是相对独立的。层次结构操作系统如下图所示。层次结构操作系统1.2.3 虚拟机虚拟机 1虚拟机的概念虚拟机的概念所谓虚拟机，就是由运行于裸机上的核心程序，向上层提供了若干台虚拟机。这个核心程序我们称之为虚拟机监控程序。2虚拟机概念的优点 系统资源起到了安全保护作用； 各虚拟机通过软件达到共享资源的目的。虚拟机结构如下图所示。虚拟机结构操作系统1.2.4 客户机客户机/服务器系统
9、（微内核）服务器系统（微内核） 1微内核技术微内核技术是将操作系统内一些不必要的模块放到用户端程序地址空间去实现，使操作系统内核只留下很少一部分，即操作系统仅提供内存管理和进程管理和通信机制以实现客户程序与各种服务程序之间的通信。2采用微内核技术的好处提高了系统的灵活性、可移植性、系统的安全性和可靠性。有利于多处理机的并行处理和网络环境的分布式处理。Windows操作系统正是这种结构的最典型的例子。其结构如下图所示。客户机/服务器系统结构小结小结 这一讲的重点知识是：这一讲的重点知识是： 操作系统的处理机管理功能。 操作系统的存储管理功能 操作系统的设备管理功能 操作系统的文件管理功能 操作系统的层次式结构难点知识是：难点知识是： 用户接口作用及其提供的服务。 微内核和虚拟机的概念。
