第四章考試要點
　　
　　本章內容主要是:操作系統的功能、類型，多用戶操作系統;進程及線程的概念，進程間的通信，進程管理，作業調度，作業控制，死鎖;頁式、段式、段頁式存儲，虛擬存儲原理，地址轉換機制，頁面淘汰算法;文件和文件系統的概念，文件控制塊，文件目錄，文件分類與磁盤調度;輸入輸出控制方式，設備驅動程序，通道，中斷，緩沖技術，SPOOLing系統;操作系統結構設計;網絡操作系統;操作系統（DOS/Unix/Windows）的使用;操作系統技術發展。

　　一、操作系統的基本概念
 　　
　　1.引言

　　現代計算機系統由硬件和軟件兩部分構成。硬件指的是構成計算機系統的物理設備。操作系統控制和管理所有的系統硬件（如處理器、存儲器、各種設備），也控制和管理系統中所有的軟件，操作系統對計算機使用者提供了一種良好的操作環境，也為各種應用系統提供了基本的支持環境。操作系統在硬件之上建立了一個服務體系，為各種軟件提供強有力的支持，呈現在用戶面前的計算機是一個方便的、友好的環境界面。現代計算機系統中硬件與軟件之間的關系可分成若干層次。硬件（裸機）在最里層，是計算機系統工作的物質基礎，它的外面是操作系統，通過系統程序對計算機系統中各類資源（處理器、存儲器、設備、數據等）進行管理和提供方便用戶使用的多種服務功能，隱蔽對硬件的復雜操作，把裸機改造成功能更強，使用更方便的系統。
 
　　2.什么是操作系統

　　有幾種不同的方法考察操作系統
　　
　　（1）用戶觀點操作系統是用戶與計算機之間的接口，有了操作系統，用戶可以方便地使用計算機;在功能上，操作系統提供功能很強的系統調用，用戶軟件使用這些系統調用（也稱管態）運行。

　　（2）資源管理觀點操作系統是控制和管理計算機系統資源的程序，它的工作是當用戶程序和其他程序爭用這些資源時，提供有序的和可控的分配。

　　（3）進程觀點操作系統環境中，常同時運行著多個程序（稱為并發），這些同時運行的程序稱為“進程”（process），或“任務”（task）。每個進程都完成各自的特定任務（如用戶程序的運行，處理某個設備的輸入輸出……）。操作系統則控制和協調這些進程的運行。它從系統各部分可以并行工作為出發點，考慮管理任務的分割和相互之間的關系，通過進程之間的通信解決共享資源時帶來的競爭問題。通常，進程可以分為用戶進程和系統進程兩大類。

　　（4）分層觀點根據使用環境和對用戶作業處理方式，操作系統的基本類型可能分為3大類:?批處理操作系統（batch processing operating system）;?分時操作系統（time sharing system）;?實時操作系統（real time system）隨著網絡技術的發展與普遍使用，共享網絡資源的網絡環境下的操作系統也已流行。網絡環境下的操作系統又分成網絡操作系統和分布式操作系統，網絡操作系統是在各單機操作系統的基礎上，按照網絡體系結構的各個協議、標準進行開發，形成網絡軟件，包括網絡管理、通信、資源共享、系統安全和多種網絡應用等;分布式操作系統要求一個統一的操作系統，即廢棄（或改造）各單機的操作系統，整個網絡設有單一的操作系統。分布式操作系統負責全系統的資源分配和調度，為用戶提供統一的界面。用戶據此使用系統資源、完成所需任務。至于設備在何處用戶是不必知道的，這稱為位置透明性。分布式操作系統是一個邏輯上緊密耦合的系統。而網絡操作系統用戶則需指明欲使用哪一臺計算機上的哪個資源。
　　
　　3.操作系統的功能

　　操作系統的職能是管理和控制計算機系統中的全部硬件、軟件資源，合理組織計算機工作流程，并為用戶提供一個良好的工作環境和友好的接口，系統資源管理和提供用戶界面是操作系統的功能要點。

　　（1）處理器（處理機）管理處理器是計算機系統的心臟，在單用戶系統或單道系統中，處理器為一個用戶或一個作業服務，其管理簡單。為提高系統資源利用率，引入多道程序技術，即多個程序（作業）同時運行，他們爭用處理器，就要解決對處理器分配調度策略、實施分配和回收資源。許多操作系統是以作業和進程的方式進行管理，實現作業和進程的調度，分配處理器，控制作業和進程的執行。現代的操作系統更引入線程（Thread）作為分配處理器的基本單位。基于操作系統對處理器管理策略的不同，其提供的作業處理方式也就不同，如簡單的批處理方式、分時處理方式、實時處理方式、多道成批處理方式和網絡環境下的處理方式。從而，呈現在用戶面前的就是不同的操作系統。

　　（2）存儲管理計算機系統中，存儲器（一般稱為主存或內存）是運行程序、存放工作數據的，存儲管理的工作主要是對主存儲器進行分配、擴充和保護。系統中有多個程序（操作系統，實用程序和用戶程序）共享存儲器，它們彼此之間不能相互干擾和破壞，這就是存儲保護問題。當計算機系統中運行的程序所需要的主存容量超過系統所提供的主存容量時，如何利用外部存儲器作為主存的后援，為用戶提供一個容量比實存（實際內存）大得多的虛存（虛擬存儲器），讓用戶可運行一個比實存大的用戶作業，這就是內存擴充問題。

　　（3）設備管理現代計算機系統常常配置很多種類的輸入輸出設備，它們的輸入輸出速度差別很大，計算機系統常常采用通道、控制器、設備三級控制方法管理這些設備，設備管理的任務就是監視這些資源的使用情況，根據一定的分配策略，把通道、控制器和設備分配給請求輸入輸出操作的程序，并啟動設備完成所需的操作。為了發揮設備和處理機的并行工作能力，常常采用緩沖技術和虛擬技術。

　　（4）文件管理（信息管理）用戶使用計算機系統處理數據（信息），這些數據和程序作為文件儲存在外部存儲器（如磁盤、磁帶、光盤等）上，文件管理的任務是管理文件的存儲空間，提供信息的共享和保護，允許多個用戶協同工作又不引起混亂。

　　（5）用戶接口（工作管理）上述四項功能是操作系統對硬、軟件資源的管理，操作系統也必須為用戶提供一個友好的用戶接口———命令接口和圖形接口。一般，用戶通過兩種命令接口請求操作系統的服務。一種接口是作業一級的接口，即提供一組操作命令，如UNIX和Linux的shell命令語言或作業控制語言（JCL）讓用戶組織和控制自己作業的運行。作業控制又分成兩類;聯機控制和脫機控制。另一種接口是編程接口，即提供一組系統調用命令（又稱進管指令SVC）供各種程序（實用程序，應用程序和用戶程序等）調用，請求操作系統的服務，這些服務常可分成:處理器服務（作業、進程、線程管理），存儲服務，設備服務，文件服務，用戶界面服務，異常處理服務，其他類型服務等。

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