授课教师：梁东 QQ：1131170777 Email：yisitx@126.com 网络实用技术基础 授课教师：梁东 QQ：1131170777 Email：yisitx@126.com

第二章 操作系统的基本原理 处理器管理机制 存储器管理机制 设备管理机制 文件管理机制

处理器管理机制 处理器管理（PM：Processor Management） 主要任务：就是对中央处理器的进程进行高效、合理 的调度，解决多任务环境下如何把中央处理器的工作 时间按照既定的调度算法分配给各个执行过程的问题， 进而提高其使用效率。 *P15第三段

进程 进程的定义及其特征： （1）进程是指一个可并发执行的程序（或程序段）在给定的工 作空间和数据集合上的一次执行过程。它是操作系统进行资源 分配和调度的一个独立或基本单位。 （2）进程是动态的，它由操作系统创建并独立地执行，在执行 过程中可能因某个条件不足而被暂时“阻塞”，当条件满足时 又被“唤醒”并继续执行，直到任务完成而“撤销”。因此， 进程有生命期，并在不同的状态之间动态地转换。 （3）进程的并发特征是指一个进程能和其它进程并行执行，但 各进程在逻辑上又相对独立，同时各进程的执行速度是不可预 知的、异步的。因此，系统必须为进程提供同步机构，以确保 进程能协调操作和共享资源。 （4）一个进程至少要对应一个或多个程序。不同的进程可以调 用同一个程序，但该程序必须在不同的数据集合上执行。 （5）程序和进程的关系在于：程序是指令的有序集合，是静态 的。程序的执行过程才是进程。 *P16

进程的状态及其转换 就绪状态（READY） 执行状态（RUNNING） 阻塞状态（BLOCKED） 某个进程处理CPU资源之外，已经得到了其他全部所需资源，则称该进程处于就绪状态，此时需要等待其他进程释放CPU。 执行状态（RUNNING） 获得CPU的进程，执行其 程序段 阻塞状态（BLOCKED） 若执行状态的某进程需要等待某事件的发生，但此时系统资源不足或被其他进程占用，于是程序选择放弃CPU转入阻塞状态。 P17

进程的描述 由三部分组成 控制模块（PCB：Process Control Block） 有关程序段 该进程的数据集 P17最后一段

进程控制 从进程的启动、执行到完成，中间经历了若干次的 状态转换，成为进程控制。 操作系统通过一种具有特定功能的程序段，一般称为 原语来实现进程的创建、状态转换等操作 原语有四种：创建原语、撤销原语、阻塞原语和唤醒 原语。

进程同步与互斥 进程的同步 进程的互斥 临界区 直接制约与间接制约

进程通信 进程通信是指进程之间交换信息的现象，分为直接通 信与间接通信

进程与线程 线程：在现代操作系统中，为了进一步提高进程的并 发性，引入了线程（Thread）的概念。简单地说， 一个进程可以包含多个线程，此时线程成为处理器调 度的基本单位。 P20

进程调度 1.进程调度的功能 1）记录进程的状况 2）按照进程调度策略分配处理器 3）完成进程转换 2.进程调度策略 1）优先级高优先调度策略 2）时间片轮转调度策略 3）多重循环轮转调度策略

WINDOWS的进程调度简述 在Windows中，进程是系统资源分配的基本单位。 处理器调度的最小对象是线程 描述进程的基本信息包括：线程列表、进程地址空间 列表、进程控制对象列表

存储器管理机制 存储器管理（MM：Memory Management）机制 要处理的问题是如何有效地管理计算机存储器类为进 程提供方便、安全和足够的存储空间。

存储器管理的基本概念 内存的分配与回收 内存的共享与保护 虚拟存储 地址转换（映射）与重定位 高速缓存 磁盘存储管理

内存的分配与回收 存储器管理程序要为每一个并发执行的进程分配内存 资源空间，当进程结束后要将分配出去的内存空间及 时回收，供其它进程使用。

内存的共享与保护 在多进程环境下，内存中的某些程序段或数据段可供 多个用户或系统进程共享，从而提高了内存的使用效 率，但同时每个进程又有各自独享的内存空间。

虚拟存储 当所运行进程需要较大的内存空间，而内存空间又有 限时，存储管理提供虚拟存储的功能，将内存和大容 量外存有机地结合起来，建立虚拟内存，从而大大地 扩展程序可运行空间。

地址转换（映射）与重定位 程序调入内存执行时操作系统必须将逻辑地址空间转 换为内存实际物理地址空间，这一转换过程称为地址 转换或重定位。（绝对地址与相对地址） 地址映射是由操作系统自动实现的，对用户来说是 “透明”的。

高速缓存 高速缓存指的是CPU寄存器和主存储器之间所增设 的一个小容量高速存储器， 该存储器采用与CPU相 同类型的半导体集成电路技术制造，其速度接近甚至 达到CPU寄存器。按照某种调度算法预先把即将被 CPU执行的一段程序动态地从内存调入高速缓存器 中，可以辅助提高CPU访问内存的速度，这个小容 量高速存储器称为高速缓存。

磁盘存储管理 磁盘存储管理的主要任务是 为文件分配存储空间 提高磁盘空间利用率、存取速度和存取的可靠性

磁盘存储技术 磁盘高速缓存技术 预读技术 延迟写入技术 虚拟盘技术 独立磁盘冗余数组（RAID, Redundant Array of Independent Disks），旧称廉价磁盘冗余数组 （RAID, Redundant Array of Inexpensive Disks），

常见的RAID组法与特点 RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 10

RAID 0 将多个硬盘合并成一个大的硬 盘，不具有冗余，并行I/O，速 度最快。RAID 0也称为带区。 如果其中一个硬盘发生屋里损 坏，所有的数据都会丢失。最 小硬盘需求量：2个以上，合成 的空间大小为Size = 2 x min(S1,S2)

RAID 1 两组以上的N个磁盘互作 镜像，在一些多线程操作 系统中能有很好的读取速 度，写入速度有微小的降 低。除非同组的磁盘同时 物理损坏，否则只要一个 硬盘即可维持运作，可靠 性最高。RAID 1也称为镜 像。最小硬盘需求量：2 x S，合成的空间大小：为 Size = min（S1 ,S2）

RAID 5 RAID 5 至少需要三颗硬 盘， RAID 5不是对存储 的数据进行备份，而是把 数据和相对应的奇偶校验 信息存储到组成RAID5的 各个磁盘上，并且奇偶校 验信息和相对应的数据分 别存储于不同的磁盘上。 当RAID5的一个磁盘数据 发生损坏后，可以利用剩 下的数据和相应的奇偶校 验信息去恢复被损坏的数 据。

连续分区存储管理 单一连续分区 该方式将整个内存空间分为两个区：其中一个区固定 分配给操作系统，成为系统常驻区，它一般占用内存 的最低或最高的地址区；另一个区分配给用户程序使 用，称为用户区。 这种方式的优点是管理简单、易于实现 这种方式的缺点是效率低，一次只能调度一个用户程 序进入内存，不支持多程序并发运行

连续分区存储管理 分区式存储 把内存分为若干个分区，操作系统占用其中一个分区， 其余的分区由不同的用户程序分别使用，这样可以同 时运行多个用户程序。按分区方式分为固定分区、可 变分区和可重定位分区。 P25

分区式存储的分区方式 固定分区：在系统生成或系统启动时，将内存划分为 若干个固定大小的连续分区。 可变分区：在程序装入时按照其所需大小分配内存， 或在程序执行过程中通过系统调用改变分区大小。 可重定位分区：利用硬件支持的地址重定位技术，动 态地向内存低端移动其中的用户程序，使分配出去的 “占用”连成一片，并使“空闲”区也连成一片，腾 出的空间可以装入新程序。

页式存储管理 页式存储基本原理 预先把内存物理空间分成大小相等的存储块，并编上 号码，同时把要运行程序的逻辑地址空间分成与块大 小相同的页，也编上号码。当把程序调入内存时，恰 好把程序的某一页装入内存的某一块，而且可以见缝 插针地将若干连续的页装入不连续的块中。

页式存储管理 页式虚拟存储技术 页式虚拟存储就是把内存和外存作为一个整体连续起 来划分成块。

段式与段页式存储管理 把用户程序地址空间在逻辑上划分为若干个段（代码 段、数据段、共享段等），再把这些段再分页。

设备管理机制 设备管理（DM: Device Management）是指对计算 机外围设备的管理，设备管理是操作系统的重要功能 之一。 P30第一段

设备的分类 按照设备所属关系来分，有系统设备和用户设备。 按照数据组织方式来分，有块设备和字符设备。 按照资源分配来分，有独享设备、共享设备和虚拟设 备。 按照设备功能的特性来分，有输入输出设备、外部存 储设备、终端设备和脱机设备。

数据的输入输出方式 程序查询方式 中断控制方式 直接存储器存取方式 通道处理方式

设备管理技术 缓冲区技术 假脱机技术 设备虚拟化技术

设备的分配与控制 设备状态描述表列 设备的分配原则和策略 设备输入输出进程控制

文件管理机制 计算机系统的软件信息资源，包括系统程序、应用程 序和各类数据等，通常以文件的形式保存在称为外存 储器的磁盘中，并由操作系统的文件管理系统（File Management）进行组织管理。 P37最后一段

文件的概念 文件是一个在逻辑上具有完整意义的一组相关信息的 有序集合。计算机对数据的处理是通过文件处理来体 现的，数据管理也是通过对文件的管理来实现的。 P38第一段

文件的概念 文件属性 文件命名规则 文件分类 文件结构 文件操作

目录的概念 目录用于记录文件，它是文件的结构“摘要”。目录 描述了文件系统中文件的存储结构。 P41第三段

目录的结构 单级目录结构 二级目录结构 多级目录结构

文件管理系统 文件管理系统简称文件系统，是操作系统中专门负责 存取和管理磁盘文件的那部分软件的集合。 文件系统的层次模型 文件系统的种类 文件系统的安全性

课后习题 P46，单项选择题（做在课本上） 简答与思考题