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计算机操作系统OperationSystem

2016-12-26 21:41:44   31  举报

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AI智能生成

操作系统

模版推荐

作者其他创作

大纲/内容

引论

作用

为用户提供硬件接口

合理分配计算机资源

发展

单道批处理系统

内存中只有一道作业

多道批处理系统

作业在外存上排成队列

作业调度程序

分时系统

多用户共享资源

时间分片

实时系统

特性

并发

并发是多个事件在同一段时间内发生

进程

为了使多个程序并发执行

独立运行并作为资源分配的基本单位

线程

资源复用

功能

OS结构

进程管理

概念

程序顺序执行

下一个操作对上一个有依赖关系

前趋图

有向无循环图

用于描述进程先后关系

并发

多个程序并发执行

共享系统资源

资源被一个程序占用，其他必须等待

进程

结构

程序

数据

控制块

定义

程序的一次执行

系统资源分配调度的独立单位

基本状态

就绪

分到CPU可立刻执行

就绪队列

执行

单核单个

阻塞

I/O 申请缓存

阻塞队列

其他状态

挂起

检查、修改

创建

终止

进程控制块

PCB

记录了进程的当前情况和控制信息

进程标识

程序计数器

下一条指令

用户栈指针

进程状态

优先级

进程控制信息

程序地址

进程队列中下一个进程的地址

常驻内存

链接

执行指针

就绪指针

阻塞指针

索引

就绪表

阻塞表

...

进程控制

进程创建

进程图

子进程可继承父进程的文件、缓冲区

事件

用户登录

作业调度

提供服务

打印进程

应用请求

游戏

键盘输入进程

画面渲染进程

Create()

申请PCB

分配资源

内存

初始化PCB

进程标识和父进程标识

状态信息

子主题

就绪态

插入就绪队列

进程终止

事件

正常

Holt

异常

越界

保护错

读只读文件

非法指令

数据当指令

特权指令

用户执行OS指令

运行超时

等待超时

I/O 故障

外界干预

死锁

父进程

请求

终止

过程

PCB集合检索出对应PCB

终止进程

终止子孙进程

归还进程资源

将PCB移除对应队列

阻塞/唤醒

事件

请求系统服务

无工作可做

特定操作

I/O

数据未到达

过程

进程自身主动的行为

挂起/激活

挂起

就绪 -> 静止就绪

阻塞 -> 静止阻塞

PCB存入内存

激活

父进程或者用户请求激活

进程同步

concept

constraint

直接

进程合作

间接

共享资源

打印机

critical resource

临界资源应该被互斥调用

producer--consumer

description

n个缓冲区( 0 ~  [n-1])

下一个可投放用缓冲区

下一个可获取缓冲区

out

产品计数器

count

空

in == out

满

 （in +1）mod n == out

伪代码

https://github.com/fancive/learnOs/blob/master/2.3/producer_consumer

临界区

进程中访问临界资源的代码段

互斥的进入临界区

执行这段代码前先检查资源是否正在被访问

进入区

退出区

规则

空闲让进

忙则等待

有限等待

让权等待

不能进入临界区则立刻释放

不能陷在进入区

semaphore

interger

资源数量

操作

wait

S --

if S <=0 do no-op

signal

S++

record

  integer 在 s <=0 wait 会不断触发

https://github.com/fancive/learnOs/blob/master/2.3/2.3.2_record_semaphore

AND

integer 和 record 都只能解决单个资源的问题

要么全部分配，要么都不分配

set

record 只能每次加减一个同类资源

无法控制资源数量只能判断是否大于0

https://github.com/fancive/learnOs/blob/master/2.3/2.3.2_semaphore_set

usage of semaphore

管程

definition

抽象

用数据结构抽象共享资源

把对数据结构的操作定义为过程

request

release

管程内部访问

数据结构 + 过程 = 管程

和进程不同

私有数据结构

PCB

共享资源的抽象

进程调用管程的过程实现操作共享资源

conditional varieble

防止进程调用管程时因挂起或者阻塞而长时间不释放

多个条件变量

var x,y,z : condition

链表

保存因该原因阻塞的进程

提供操作

x.wait

将调用的进程插入x条件的等待队列

x.signal

x条件变化启动因x而挂起或者阻塞的进程

background

每个进程都需要自备wait 和 signal

进程同步问题

进程通信

type

shared-memory system

共享数据结构

共享存储区

message passing system

pipeline

消息传递实现

消息传递问题

消息缓冲队列

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