操作系統基本特征
- 并發 并行是指兩或多個事件在同一時刻發生,并發是兩或多個事件在同一時間間隔內發生
進程:程序只是靜態實體,不能單獨運行,也不能和其他程序并發執行。因此引入進程,作為系統中能獨立運行并作為資源分配的基本單位,由一組機器指令,數據和堆棧構成,是一個活動實體,占用一定的資源
線程:因為進程擁有資源,調度的開銷較大,引入了更小的單位線程的概念。
- 共享 系統中資源可供內存中多個并發執行的進程共同使用
互斥共享:一段時間只允許一個進程訪問該資源
同時訪問:微觀上仍是互斥的
- 虛擬 通過某種技術把一個物理實體變為若干個邏輯上的對應物。若n是某一物理設備所對應的虛擬的邏輯設備數,則虛擬設備的速度必然是物理設備速度的1/n
- 異步 運行進度不可預知
操作系統功能
- 處理機管理 進程管理
多道環境下,處理機的運行及分配都是以進程為單位,因此處理機管理可歸結為進程管理,包括進程控制(創建和撤銷進程),進程同步,進程通信,進程調度
進程同步
為多個進程的運行進行協調 包括兩個方式
進程互斥方式:對臨界資源進行訪問時的互斥方式
進程同步方式:合作完成共同任務的進程間,由同步機構進行次序協調(信號量)
調度
作業調度:為作業分配必要資源,調入內存建立進程,并使之進入就緒隊列
進程調度:從就緒隊列中選出進程,分配CPU,使之運行
- 存儲管理 方便用戶使用,且提高存貯器利用率。包括內存分配,內存保護,地址映射,內存擴充
- 設備管理 提高I/O利用率和速度。包括緩沖管理(用來解決CPU-I/O矛盾),設備分配,設備處理,設備獨立性和虛擬設備
- 文件管理 方便用戶,提供安全性。文件存貯空間的管理,目錄管理,文件的讀、寫管理和存取控制
- 接口 命令接口,程序接口,圖形接口
操作系統的結構
- 無結構操作系統
- 模塊化操作系統
- 層次化操作系統
- 微內核操作系統
(1)足夠小的內核,功能主要是進程管理,低級存儲器管理,中斷和陷入處理
(2)采用C/S模式,OS最基本的部分放在內核,其他絕大部分功能都放在微內核外面的一組服務器(進程)上。客戶和服務器之間是借助微內核提供的消息傳遞機制來實現信息交互的。
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(3)應用機制與策略分離的原理,機制放在內核,策略不在,所以內核做的很小。
(4)面向對象技術
(5)問題:效率降低,因為存在內核和服務器之間的上下文切換