os

一

单道

• 顺序
• 只能一个程序进入内存，单进程执行

多道

• IBM360机
• 内存调入多个程序，当一个程序io时，另一个程序处理
• 以进程为单位分配处理剂
• 没有交互能力
• 没有内存管理
• 没有处理机管理
• 没有io管理
• 没有文件管理
• 没有作业管理

分时系统

• 一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终
  端
• 可以人机交互
• 多路性：共享主机，多个人一起交互
• 可将作业从自己终端远程放到机器上
• 及时性：每个终端配一个多路卡和缓冲区，可同时接受终端数据
• Ken Thempson 研发PDP-7 小型机的 简化MULTICS，unix前身

实时系统

• 计算机根据现场采集实时数据，来控制程序
• 控制多个程序

微机操作系统

• 最早8位微机
• 单用户单任务微机：1975 cp/m，在intel 8080 运行 和1981 微软ms-dos 在IBM-PC 16位机上运行
• 单用户多任务：一个用户上级，程序分成多个任务并发执行，1985 win 1.0
• 多用户多任务：unix os

处理机管理

• 进程控制
• 进程同步
• 进程通信
• 进程调度和作业调度

内存管理

• 内存保护：界寄存器，程序的上下界
• 地址映射
• 内存扩充
• 内存分配

系统结构

• 无结构
• 模块化：缺点模块等级一样，没有顺序，互相依赖不可靠
• 分层结构：有序，一个层次建立在另一个层次上，一层包括多个模块
• C/S 架构：灵活扩展客户端服务器，数据分布处理和存储，方便改客户端软件
• 面向对象：封装、继承、多态

微内核架构：OS 1980后，支持多处理机运行，Windows 2000/XP

1.c/s架构
2.硬件紧密、基本功能放os内核里
3.客户和服务器通讯
4.大部分功能已服务器进程的方式实现，例如提供虚拟存储器管理功能的 虚拟存储器服务器
5.机制与策略分离：机制是执行机构，策略是具体算法。机制在os内核的底层，策略在外，所以微内核很小
6.移植性：具体的服务都是平台无关的，都在内合理去包装
缺点：客户和服务器及服务器和服务器之间的通信，都需通过微内核，上下文切换太多

微内核基本功能

• 进程管理：机制策略分离,按优先级调度进程放在微内核，如何选出优先级放在外面的管理服务器
• 存储器管理
• 中断和陷入管理：只是捕获，具体处理交给策略

进程

• 进程并发，就会发生资源抢占
• 程序段、进程段（PCB，一种数据结构，记录进程相关信息）、数据段
• 进程就绪态、执行态、阻塞态、挂起态、创建态（分配了pcb，但是存储资源未分配）
• pcb:进程标识符、外部标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息

进程队列

连接方式

• 就绪进程队列，优先级
• 阻塞进程队列，优先级

索引方式

• • 就绪进程索引表，优先级
• 阻塞进程索引表，优先级

进程控制

• 用原语操作
• 原子性
• 子进程继承父进程资源
• 子进程撤销，归还资源给父进程
• 父进程撤销，子进程先撤销

进程创建

• 申请空白pcb
• 分配资源
• 初始化pcb
• 加入就绪队列

进程终止

• 非法访问内存，资源，指令
• 运行和等待超时
• io故障
• 父进程终止子进程
• 父进程终止
• 人为终止

终止流程

• os调终止原语
• 根据标识符照付该进程
• 终止进程及子孙进程
• 会还资源给系统
• 将此pcb从队列中移除

进程同步(低级的进程通讯)

• 信号量机制：整型信号量，记录型信号量，and型信号量，信号量集
• 管程机制：管理共享资源的一个模块，将进程同步实现集中管理，而不是每个进程都去实现它，供进程调用。访问共享资源只能通过管程，管程同步执行，不能跟进程并发，管程定义了一些数据结构，还有一些更改共享数据的方法

进程通讯

• 进程同步时候的通讯，数据量太少，不方便
• 通过进程共享空间去通讯，需要用户大量编程
• 基于共享存储区通讯 ，需要用户大量编程
• 消息机制：格式化的消息，使用简单
• 管道通信：一段读，一端写，每次一定数量的数据（4KB），要等读完或写完再发或读下一次数据，同步的

线程

线程通讯

• 共享
• 管程

线程同步

• 信号量

处理机

处理机调度

• 带权周转时间：周转时间/服务时间，时间过长，表名改进程没有得到cpu的大力支持，到达时间过长

调度算法

• fcfs ：先来的进程先处理
• 短作业：服务时间短的先处理
• 静态优先权：静态分配优先权
• 动态优先权：动态分配优先权
• 高响应比：短作业+动态优先权
• 时间片轮转：时间片大小很重要
• 多级反馈调度：动态优先级+时间片轮转（优先级高的时间片小，下个时间片，进程优先级减一）

处理机死锁

存储器管理

设备管理

设备控制器

• 设备是通过设备控制器跟cpu交互
• 可以同时管理多个设备，有多个设备接口
• cpu跟设备控制器通过数据总线（数据线、地址线、控制线）
• 有状态寄存器、数据寄存器、差错控制器
• 设备控制器和设备是通过通道传输

I/O控制方式

• 从处理机驱动到终端驱动，DMA驱动，越来越不依赖于处理机，让处理机脱离繁杂的io事物

缓冲管理

IO软件

驱动程序

• IO进程和设备控制器中间的程序

磁盘存储器管理

文件系统

操作系统接口

• 接口类型：用户接口（联机接口，脱机接接口）、程序接口、网络用户接口
• 系统调用
• 中断和陷入

网络操作系统

系统安全

Unix系统内核结构

最后

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