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第1章作業系統概述
1.1 計算機系統
計算機硬體是指組成計算機系統的裝置或機器，是「看得見，摸得著」的物理部件，它是組成計算機系統的基礎。
組成，計算機硬體一般包括**處理器（cpu）、記憶體儲器、外儲存器、輸入裝置和輸出裝置，其中cpu與記憶體儲器合稱為主機，外儲存器、輸入裝置和輸出裝置合稱為外部裝置。
計算機軟體是指組成計算機系統的程式、資料和文件。程式是指令的有序集合；資料是資訊在計算機中的表示，是計算機處理的物件；文件是各種說明文字，是軟體操作的輔助性資源。組成：
系統軟體：是支援和管理計算機硬體的軟體，是服務於硬體的，它創立的是乙個平台。系統軟體包括作業系統、資料庫管理系統、計算機編譯語言和各種系統服務性程式。
應用軟體 ：應用軟體是完成使用者某項要求的軟體，是服務於特定使用者的，它滿足某乙個應用領域。應用軟體包括計算機源程式和應用軟體包。
1.2 作業系統的目標、作用與模型
作業系統是計算機硬體上載入的第一層軟體，是對計算機硬體功能的首次擴充。其他軟體只有在作業系統的支援下，才能對計算機硬體工作。
作業系統是一種重要的系統軟體。計算機硬體加上i/o管理軟體稱為虛擬機器，虛擬機器再加上檔案管理軟體稱為較強的虛擬機器，較強的虛擬機器再加上視窗軟體稱為極強的虛擬機器。
作業系統是一組控制和管理計算機硬體和軟體資源，合理地對各類作業進行排程，以及方便使用者使用的程式的集合.
作業系統的目標
1．方便性：作業系統最終是要為使用者服務的。給計算機配置作業系統後必須使計算機系統方便使用。
2．有效性: 作業系統要合理地組織計算機的工作流程，改善系統資源的利用率，提高系統的吞吐量從而使有限的資源完成更多的任務。
3．可擴充性: 作業系統也是為應用服務的，隨著應用環境的變化，作業系統自身的功能也必須不斷增加和完善。
4．開放性 :作業系統主要功能是管理計算機硬體的，必須適應和能夠管理不同的硬體。
作業系統的作用
作為使用者與計算機硬體系統之間的介面
使用者可通過三種方式使用計算機：命令方式、系統呼叫方式、圖形視窗方式。
2 os作為計算機系統資源的管理者
處理機管理：用於分配和控制處理機
儲存器管理：負責記憶體的分配與**
i/o裝置管理：負責i/o裝置的分配與操縱
檔案管理：負責檔案的訪問、共享和保護
用作擴充機器
作業系統的層次模型
作業系統也可以看成是乙個層次結構，其最底層為作業系統物件,中間層為對物件進行管理的軟體集合,最高層為作業系統提供給使用者使用的介面
1.3 作業系統的形成與發展
作業系統的發展
1．無作業系統: 方式：人工操作方式, 離線輸入輸出方式
2．批處理系統
批處理系統主要是採用了批處理技術。批處理技術是指計算機系統對一批作業自動進行處理的一種技術。
方式：單道批處理系統：主要特徵：自動性、順序性、單道性
多道批處理系統：引入的好處：提高cpu的利用率；可提高記憶體和i/o裝置利用率；增加系統吞吐量
特徵：多道性、無序性、排程性
優缺點：資源利用率高、系統吞吐量大、平均周轉時間長、無互動能力。
3．分時作業系統
所謂分時系統就是採用了分時技術的作業系統。分時技術就是把處理機的執行時間分成很短的時間片，按時間片輪流把處理機分配給各聯機作業使用。
分時系統要解決的關鍵問題是
一是及時接收，二是及時處理。
分時系統的實現方式
① 單道分時系統
② 具有「前台」和「後台」的分時系統
③ 多道分時系統
分時系統的特徵
有多路性、獨立性、及時性和互動性。
4．實時系統
實時系統是指系統能及時響應外部事件的請求，在規定的時間內，完成對該事件的處理，並控制所有實時任務協調一致地執行。
型別:實時控制系統,實時資訊處理系統
實時系統的特徵:
有多路性、獨立性、及時性、互動性和可靠性。
［例］實時系統與分時系統特徵的比較 p 11
5．微機作業系統
型別：單使用者單任務作業系統
單使用者多工作業系統
多使用者多工作業系統
6．多處理機作業系統
多個處理機之間的互聯系統，在多處理機系統上配置的作業系統是多處理機作業系統 。
型別:非對稱多處理機模式：也稱為主-從模式，在這種模式中，把處理機分為主處理機和從處理機兩類，主處理機只有乙個，其上配置了作業系統，用於管理整個系統的資源，並負責為各從處理器分配任務。
從處理機有若干個，它們執行預先規定的任務及由主處理機所分配的任務。
對稱多處理機模式：所有的處理機都是相同的。在每個處理機上執行乙個相同的作業系統拷貝，用它來管理本地資源和控制程序的執行以及各計算機之間的通訊。
7．網路作業系統
網路作業系統用於管理網路中的各種資源，為使用者提供各種服務。其主要功能有網路通訊管理、網路資源管理、網路安全管理和網路服務等。
型別:客戶/伺服器模式（c/s）,對等模式
8．分布式作業系統
分布式處理系統是指由多個分散的處理單元經網際網路絡的連線而形成的系統。在分布式系統上配置的作業系統稱為分布式作業系統。
特點① 分布性
② 並行性
③ 透明性
④ 共享性
⑤ 健壯性
1.4 作業系統的特徵與功能
作業系統的特徵
1．併發性
在多道程式環境下，併發性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生，即巨集觀上有多道程式同時執行，而微觀上，在單處理機系統中每乙個時刻僅能執行一道程式。
2．共享性
共享是指系統中的資源可供多個併發執行的程序使用。
3．虛擬性
是指通過某種技術把乙個物理實體變成若干個邏輯上的對應物。
4．非同步性
也稱不確定性，是指在多道程式環境下，允許多個程序併發執行，由於資源的限制，程序的執行不是「一氣呵成」的，是「走走停停」的。
作業系統的功能
從資源管理的角度來看，作業系統的功能主要有
處理機的管理:程序控制、程序同步、程序通訊、排程
儲存器的管理：記憶體分配、記憶體保護、位址對映、記憶體擴充
裝置的管理：緩衝管理、裝置分配、裝置處理
檔案的管理：檔案儲存空間的管理、目錄管理、檔案的讀寫管理和保護
使用者的介面：命令介面、程式介面、圖形介面
第2、3章處理器管理複習
2.1處理器管理概述
1. 處理器管理的主要任務：是對處理器進行分配，並對其執行進行有效地控制和管理。
處理器管理的主要功能
程序控制
程序同步
程序通訊
程序排程 :包括作業排程和程序排程。
作業排程：從後備佇列中按照一定的演算法，選擇若干個作業，為它們分配必要的資源，將它們調入主存，然後為它們建立程序，並按照一定的演算法將其插入就緒佇列。
程序排程：從程序的就緒佇列中，按照一定的演算法選出一新程序，把處理器分配給它，並為它設定執行現場，使程序投入執行。
2. 程式的順序執行
程式在執行時，必須按某種先後次序逐個執行操作，只有當前乙個操作執行完後，才能執行後乙個操作。
特徵： 順序性
封閉性可再現性
3. 程式的併發執行
是指在乙個時間段內執行多個程式。
特徵：間斷性失去封閉性
不可再現性
2.2 程序描述
1.程序的定義
乙個程式在乙個資料集合上的一次執行過程。所以乙個程式在不同資料集合上執行，乃至乙個程式在同樣資料集合上的多次執行都是不同的程序。
程序是程式的一次執行
程序是乙個程式及其資料在處理機上順序執行時所發生的活動。
程序是程式在乙個資料集合上執行的過程，它是系統進行資源分配和排程的乙個獨立單位。
2.程序的特徵
動態性 :是程序的最基本的特徵，它由建立而產生，由排程而執行，由撤消而消亡。
併發性獨立性：指程序實體是乙個能獨立執行、獨立分配資源和獨立接受排程的基本單位。
非同步性結構性3. 程序的狀態
程序的三種基本狀態
就緒狀態：當程序以分配到除處理器（cpu）以外的所有必要資源後，只要再獲得處理器就可以立即執行，這時程序的狀態稱為就緒狀態。
執行狀態 ：處於就緒狀態的程序一旦獲得了處理器，就可以執行，程序狀態也就處於執行狀態。
阻塞狀態 ：正在執行的程序因為發生某些事件（如請求輸入/輸出、申請額外空間等）而暫停執行，這種受阻暫停的狀態稱為阻塞狀態，也可以稱為等待狀態。
程序的掛起狀態
引入掛起狀態後的程序狀態轉換
執行狀態→靜止就緒
活動就緒→靜止就緒
靜止就緒→活動就緒
活動阻塞→靜止阻塞
靜止阻塞→活動阻塞
靜止阻塞→靜止就緒
2.3 程序控制
1.程序控制塊pcb ：程序控制塊是程序實體的重要組成部分，是作業系統中最重要的記錄型資料，在程序控制塊pcb（program contral block）中記錄了作業系統所需要的、用於描述程序情況及控制程序執行所需要的全部資訊 , pcb是程序存在的惟一標誌。
作用通過pcb，使得原來不能獨立執行的程式（資料），成為乙個可以獨立執行的基本單位，乙個能夠併發執行的程序。程序控制塊是程序存在的唯一標誌。
程序控制塊的內容：程序識別符號、處理器狀態、程序排程資訊、程序控制資訊
鏈結指標：給出了本程序（pcb)所在佇列中的下乙個程序的pcb的首位址。
程序控制塊的組織方式：鏈結方式、索引方式
2. 程序控制原語
原語的概念
原語是指具有特定功能的不可被中斷的過程。它主要用於實現作業系統的一些專門控制操作。
原語的分類
建立原語：用於為乙個程序分配工作區和建立pcb，置該程序為就緒狀態。
作業系統原理複習要點
一 單選題 每小題 1 分，共 20 分 1.人與裸機間的介面是 b a 應用軟體 b 作業系統 c 支撐軟體 d 都不是 2.在分時系統中，當時間片一定時，a 響應越快。a 使用者越少b 使用者越多 c 記憶體越大d 記憶體越小 3 下列說法哪乙個是錯誤的？d a 作業系統是一種軟體 b 計算機是...
作業系統原理知識總結
第一章作業系統的定義 作業系統是乙個大型的程式系統，它負責計算機的全部軟 硬體資源的分配 排程工作，控制協調多個任務的活動，實現資訊的訪問保護，並提供使用者介面，使使用者獲得良好的工作環境。作業系統的基本功能 儲存器管理功能 處理機管理功能 裝置管理功能和檔案管理功能。作業系統的特徵 併發特徵 共享...
作業系統複習
一 什麼是作業系統 在回答這個問題之前，我們先來了解一下什麼是計算機系統。計算機系統是按使用者的要求接收和儲存資訊 自動進行資料處理並輸出結果資訊的系統。計算機系統由硬體系統和軟體系統組成。軟硬體系統的組成部分就是計算機系統的資源，當不同的使用者使用計算機時都要占用系統資源並且有不同的控制需求。作業...