操作系统概念

作业

作业是指用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合。它包括程序,数据及其作业说明书。

作业说明说就是.BAT,.SH

====

所谓特权指令,是指计算机中不允许用户直接使用的指令,如I/O指令、 置中断指令,存取用于内存保护的寄存器、送程序状态字到程序状态字寄存器等指令。操作系统在具体实现上划分了用户态(目态)和核心态(管态),以严格区分两类程序。

=====

一些与硬件关联较紧密的模块,诸如时钟管理、中断处理、设备驱动等处于最底层。其次是运行频率较髙的程序,诸如进程管理、存储器管理和设备管理等。这两部分内容构成了操作系统的内核。这部分内容的指令操作工作在核心态。

======

原语

按层次结构设计的操作系统,底层必然是一些可被调用的公用小程序,它们各自完成一个规定的操作。其特点是:

  1. 它们处于操作系统的最底层,是最接近硬件的部分。
  2. 这些程序的运行具有原子性——其操作只能一气呵成(这主要是从系统的安全性和便于管理考虑的)。
  3. 这些程序的运行时间都较短,而且调用频繁。

通常把具有这些特点的程序称为原语(Atomic Operation)。定义原语的直接方法是关闭中断,让它的所有动作不可分割地进行完再打开中断。

系统中的设备驱动、CPU切换、进程通信等功能中的部分操作都可以定义为原语,使它们成为内核的组成部分。

========

核心态指令

从上述内容可以了解,核心态指令实际上包括系统调用类指令和一些针对时钟、中断和原语的操作指令。

=======

访管指令应当属于自愿中断,访问系统提供的功能

=======

系统调用

这些系统调用按功能大致可分为如下几类:

  • 设备管理。完成设备的请求或释放,以及设备启动等功能。
  • 文件管理。完成文件的读、写、创建及删除等功能。
  • 进程控制。完成进程的创建、撤销、阻塞及唤醒等功能。
  • 进程通信。完成进程之间的消息传递或信号传递等功能。
  • 内存管理。完成内存的分配、回收以及获取作业占用内存区大小及始址等功能。

显然,系统调用运行在系统的核心态。通过系统调用的方式来使用系统功能,可以保证系统的稳定性和安全性,防止用户随意更改或访问系统的数据或命令。系统调用命令是由操作系统提供的一个或多个子程序模块实现的。

注意:由用户态进入核心态,不仅仅是状态需要切换。而且,所使用的堆栈也可能需要由用户堆栈切换为系统堆栈,但这个系统堆栈也是属于该进程的。

======================

进程的概念

在多道程序环境下,允许多个程序并发执行,此时它们将失去封闭性,并具有间断性及不可再现性的特征。为此引入了进程(Process)的概念,以便更好地描述和控制程序的并发执行,实现操作系统的并发性和共享性。

为了实现并发执行的结构。。我们对程序进行了拆解。。然后他们就失去了封闭性。。如何拆解后还能维护一个进程呢。。一个办法就是用PCB这个数据结构来维护

为了使参与并发执行的程序(含数据)能独立地运行,必须为之配置一个专门的数据结构,称为进程控制块(Process Control Block, PCB)。系统利用PCB来描述进程的基本情况和运行状态,进而控制和管理进程。相应地,由程序段、相关数据段和PCB三部分构成了进程映像(进程实体)。所谓创建进程,实质上是创建进程映像中的PCB;而撤销进程,实质上是撤销进程的PCB。值得注意的是,进程映像是静态的,进程则是动态的。

注意:PCB是进程存在的唯一标志!

从不同的角度,进程可以有不同的定义,比较典型的定义有:

  • 进程是程序的一次执行过程。
  • 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
  • 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

在引入进程实体的概念后,我们可以把传统操作系统中的进程定义为:”进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。“

进程的特征

进程是由多程序的并发执行而引出的,它和程序是两个截然不同的概念。进程的基本特征是对比单个程序的顺序执行提出的,也是对进程管理提出的基本要求。

    1. 动态性:进程是程序的一次执行,它有着创建、活动、暂停、终止等过程,具有一定的生命周期,是动态地产生、变化和消亡的。动态性是进程最基本的特征。
    2. 并发性:指多个进程实体,同存于内存中,能在一段时间内同时运行,并发性是进程的重要特征,同时也是操作系统的重要特征。引入进程的目的就是为了使程序能与其他进程的程序并发执行,以提高资源利用率。
    3. 独立性:指进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。
    4. 异步性:由于进程的相互制约,使进程具有执行的间断性,即进程按各自独立的、 不可预知的速度向前推进。异步性会导致执行结果的不可再现性,为此,在操作系统中必须配置相应的进程同步机制。
    5. 结构性:每个进程都配置一个PCB对其进行描述。从结构上看,进程实体是由程序段、数据段和进程控制段三部分组成的。

      ==========

  1. 运行到阻塞箭头反一下。。

但是

就绪状态 -> 运行状态:处于就绪状态的进程被调度后,获得处理机资源(分派处理机时间片),于是进程由就绪状态转换为运行状态。

运行状态 -> 就绪状态:处于运行状态的进程在时间片用完后,不得不让出处理机,从而进程由运行状态转换为就绪状态。此外,在可剥夺的操作系统中,当有更高优先级的进程就 、 绪时,调度程度将正执行的进程转换为就绪状态,让更高优先级的进程执行。

运行状态 -> 阻塞状态:当进程请求某一资源(如外设)的使用和分配或等待某一事件的发生(如I/O操作的完成)时,它就从运行状态转换为阻塞状态。进程以系统调用的形式请求操作系统提供服务,这是一种特殊的、由运行用户态程序调用操作系统内核过程的形式。

阻塞状态 -> 就绪状态:当进程等待的事件到来时,如I/O操作结束或中断结束时,中断处理程序必须把相应进程的状态由阻塞状态转换为就绪状态。

===========

时间: 2024-10-05 09:48:41

操作系统概念的相关文章

读书笔记之《操作系统概念》

非常小型的操作系统,如篇首的小恐龙所使用的驱动手持设备的操作系统,是Silberschatz.Galvin和Gagne第七版<操作系统概念>中的一种前沿应用.通过保留最新的,保持有意义的,并改编为课程最需要的内容,这本引导市场潮流的教材继续指导着操作系统课程. 第二部分 进程管理 第四章 进程 进程状态 创建.运行.等待.就绪.终止 进程:一个具有单个控制线程的执行程序. 第五章 线程 线程:是CPU使用的基本单元 多线程编程优点: 响应度高 资源共享 经济 多处理器体系结构的利用 多线程模型

操作系统概念 进程概述

进程 进程概念 进程 进程是执行中的程序,这只是非正式的说法.进程不只是程序代码,程序代码称为文本段(代码段),还包括当前活动,通过程序计数器(PC)的值和处理器寄存器的内容来表示.此外,进程还包括进程堆栈段(临时数据.函数参数.局部变量.地址)和数据段(包括全全局变量.还可能包括堆(leap),是在进程运行期间动态分配内存. 程序是被动实体,如存储在磁盘上包含一系列指令的文件内容(可执行文件),而进程是一个活动实体,他有一个程序计数器来表示下一个要执行的命令和相关资源集合. 虽然两个进程可以与

操作系统概念 文件系统接口

目录(?)[+] 文件概念 文件是记录在外存上得相关信息的具有名称的集合.其具有连续的逻辑地址空间 通常,文件表示数据和程序. 数据文件可以包括,数字.字符.字符串或二进制.文件可以是自由形式,如文本文件,也可以具有严格的格式. 文件必须具有可以长期信息存储的性质.必须能够保存大容量数据.在进程终止后信息能够保留下来.能够多进程并发访问文件中的信息. 其中a是执行文件,b是文档文件. 文件属性(File Attributes) Name名称 – only information kept in

【简介】操作系统概念

现在都不知道操作系统是什么东东,然后就看点书了解一下,参考书不是专门讲操作系统的,是看到的时候做的笔记. 以下内容来自赖国明主编<Linux 网络操作系统项目化教程>第一节. 操作系统 一个完整的计算机系统包括:硬件子系统和软件子系统.据诺依曼原理,计算机的硬件子系统包括:运算器.控制器.存储器.输入设备和输出设备五大部分组成,其中运算器和控制器集成在一块芯片上,称为中央处理单元(CPU).现代计算机的系统是由协同工作的处理器.主存.辅助存储器.网络接口.显卡.声卡和各种输入/输出设备组成.

《操作系统概念》学习笔记-第二章

第二章 操作系统结构 在具有多个命令解释程序选择的系统中,解释程序被称为外壳(shell) 命令解释程序的主要作用是获取并执行用户指定的下一条命令. 有三种应用程序员常用的API,适用于windows系统的win32API,适用于POSIX系统的POSIX API,以及用于设计运行于JAVA虚拟机程序的JAVA API. 操作系统传递参数有三种方法: 最简单的方法是通过寄存器来传递参数,不过有时,参数数量会比寄存器多,这时,这些参数通常存在内存的块和表中,并将块的地址通过寄存器来传递.Linux

学习《操作系统概念(第七版翻译版)》(一、导论——1.1操作系统做什么)

计算机系统大致分 4个组成部分:计算机硬件.操作系统.系统程序.应用程序和用户. 硬件,如中央处理单元(CPU).内存(memory).输入输出设备(i/o device). 计算机系统的基本目的是执行用户程序并能更容易地解决用户问题.为实现这一目的,构造了计算机硬件.由于仅仅有硬件并不一定容易使用,因此开发了应用程序.这些应用程序需要一些共同操作,如操作I/O设备.这些共同的控制盒分配I/O设备资源的功能集合组成了一个软件模块:操作系统. 一个比较工人的定义是,操作系统是一直运行在计算机上的程

个人笔记,对操作系统概念初步认识

临时笔记. 定义. 操作系统的最准确定义是没有的.操作系统主要面向用户,对硬件底层屏蔽,使用户不需要看见硬件的运行.操作系统对硬件管理.是属于用户和底层中的中间层. 主要功能. 操作系统对硬件资源有调度和公平分配的功能,对内存资源进行合理分配,使之进程在运行中得到最佳资源及性能.操作系统对CPU资源进行分配,利用高速的切换,用户无法察觉每个进程在分别使用CPU资源时的极其短暂暂停. 操作系统对用户态提供接口,使用户程序能通过接口与操作系统进行沟通,操作系统连接驱动程序,驱动程序对硬件进行控制,操

操作系统概念 文件系统实现

磁盘提供大量的外存空间来维持文件系统.磁盘的下述两个特点使得其成为存储多个文件的方便介质. ①可以原地重写: ②可以直接访问磁盘上的任意一块信息. 为了提供对磁盘的高效且便捷的访问,操作系统通过文件系统来轻松地存储.定位.提取数据.文件系统有两个设计问题. ①定义文件系统对用户的接口 ②创建数据结构和算法来将逻辑文件系统映射到物理外存设备上. 文件系统本身通常由不同的层组成.如下图所示的是一个分层设计的简单例子. I/O控制 由设备驱动程序和中断处理程序组成,实现内存与磁盘之间的信息传递 基本文

操作系统概念整理

1.进程和线程区别 进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位. a) 进程在执行过程中拥有独立的地址空间,而多个线程共享同一进程的地址空间,从而极大地提高了程序的运行效率. b) 进程和线程占用资源如下: 进程占有的资源 线程占有的资源 地址空间 全局变量 打开的文件 子进程 信号量 栈 寄存器 状态 程序计数器 线程的切换开销远小于进程切换的开销,且同一进程内的线程可以共享进程的