计算机操作系统教程_第三版_(张尧学_张高_史美林_著)_清华大学出版社_第6章g

3．虚拟机观点
对于任何一个软件来说，它都有一个用户机器和一个基本机器。用户机器是该软件和基本机器的结合，提供了该软件以及基本机器的的所有功能。基本机器则是该软件运行的环境。操作系统的用户机器提供了操作系统的全部功能（系统调用、命令、作业控制语言等等），又称操作系统虚机器。它的基本机器则是硬件机器。虚机器观点从功能分解的角度出发来考虑操作系统的结构，将操作系统分成若干个层次，每一层次完成特定的功能从而构成一个虚机器，并为上一层次提供支持，构成它的运行环境，通过逐个层次的功能扩充最终完成操作系统虚机器。从而向用户提供全套的服务，完成用户的作业要求。
（1）命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令（语言），用户可通过键盘键入有关的命令，来直接操作计算机系统。
（2）系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户可在应用程序中通过调用相应的系统调用来操作计算机。
2．资源管理观点
这种观点把操作系统看作管理系统资源的程序集合，根据它所管理的资源类别来考虑操作系统的结构。它在共享的前提下，以资源的分配、使用和回收作为出发点，来考虑操作系统各部分程序的功能和算法，解决并行环境中资源的管理问题。通常，把操作系统分为处理机管理、存储管理、作业管理、设备管理、文件管理等五个主要部分，由这几部分程序的协调配合运行来完成用户的作业要求。
《
课程参考书
1.[张]张尧学，史美林，计算机操作系统教程，清华大学出版社
2.[Stallings98]William Stallings, Operating Systems(3rd edition),清华大学出版社
3.*《操作系统：设计与实现》（第2版）电子工业出版社
4.汤子瀛等,《计算机操作系统》,西安电子科技大学出版
一个完整的计算机系统是由硬件(通常由中央处理机、存储器、I/O设备等部件组成，它构成了系统本身和作业赖以活动的物质基础和工作系统。)和软件(程序、数据、文档的统称)两部分组成的（图1.1）。其中软件部分又分为系统软件和应用软件。应用软件指的是为了某一类的应用而设计的程序，或用户为了解决某个特定问题而编制的程序。系统软件包括操作系统、语言处理程序和常用的例行服务程序。操作系统是系统软件的基本部分。系统软件由计算机公司提供，面向机器本身，其算法和功能不依赖于特定的用户。它的主要任务是使得硬件所提供的能力可以得到充分的利用，支持用户应用软件的运行并提供恰当的服务。因此，系统软件的设计必须十分注意其正确性及效率。在计算机系统中，所有这些软、硬件资源（泛称资源）必须由一个统一的管理者来协调它们正确、可靠、高效地工作，这就是OS的使命。所以，如果将构成计算机系统的一切硬件系统和软件系统称为资源，则操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作流程以及方便用户的程序的集合。是最基本的系统软件，是硬件机器的第一级扩充(图1.2)。

标志。进程的创建，进 进程标识(pid) 家族联系 程的撤销…… 进程状态 地址信息 现场信息 打开文件 调度参数 消息指针 所属用户(uid) 队列指针
请见教材29页分析…… 导航 结束
16
Process Control Block
2.2.4 进程的组成与上下文
进程的组成
进程控制块(process control block)
表记1
2.2.4 进程的组成与上下文

进程上下文（process context)
– 进程的物理实体与支持进程运行的物理环境统称为
进程上下文

PCB+程序 系统环境：地址空间，系统栈，打开文件表，…

上下文切换（context switch)
– 由一个进程的上下文转到另外一个进程的上下文
系统开销（system overhead)
吞吐量
=
作业道数 全部 处部时间
Multi-programming
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结束
2
2.1.1 单道程序设计的缺点 2.1.2 多道程序设计的提出 2.1.3 多道程序设计的问题
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结束
3
2.1.1 单道程序设计的缺点
处理机利用率低 设备利用率低 内存利用率低
t1 CPU 设备1 t2
运行程序A
t5
运行程序A
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2.3.6 线程的应用
例子：
Word字处理（不同代码）
交互编辑(T1) 词法检查(T2) 定时保存(T3)
HTTP server（相同代码）
对每个http请求，pop up一个线程
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结束
45
2.4 作业（Job)

• 中断是指CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作，转去处理该中 断事件，完毕后回到原来断点继续工作。 – 中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务并保 存现场），中断处理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原 有任务 – 可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限 定）
• 提高效率的途径 – 专门的操作员，批处理
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制 作 者 ： 郭 平 、 王 在 模 、 何 静 媛
重庆大学计算机学院 《操作系统》教程
单道批处理系统 (simple batch processing, ,uniprogramming)
50年代末 ~ 60年代中（晶体管）：利用磁带把若干个作业分类编成 作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（Monitor）自动 依次处理。可使用汇编语言开发。
• 缺点： – 用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互，不 利于调试和修改； – 作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；
课程的目的与要求
• 课程目的 – 对操作系统的基本概念和基本结构有清楚的认识 – 从资源管理的角度领会操作系统的原理、功能和技术 – 提高运用理论知识解决实际问题的能力。
• 课程要求 – 掌握现代操作系统的基本概念、基本原理和基本方法 – 能设计并使用程序设计语言编制和调试操作系统的关键算法和组成 模块 – 了解和熟悉操作系统在计算机系统中的作用和地位，与硬件和其它 软件的关系 – 了解操作系统控制计算机系统工作的全过程
• 计算机的工作特点 – 用户独占全机：资源利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后， 手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低；
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《操作系统原理》课程设计任务书题目：读者-写者问题的实现学生姓名：李志旭学号：13740113 班级：_13级软件工程_题目类型：软件工程（R）指导教师：陈文娟、马生菊一、设计目的学生通过该题目的设计过程，掌握读者、写者问题的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。

二、设计任务编写程序实现读者优先和写者优先问题:读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先）写-写互斥：不能有两个写者同时进行写操作读-写互斥：不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。

读-读允许：可以有一个或多个读者在读。

三、设计要求1.分析设计要求，给出解决方案（要说明设计实现所用的原理、采用的数据结构）。

2.设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。

3.设计中遇到的问题，设计的心得体会。

4.文档：课程设计打印文档每个学生一份，并装在统一的资料袋中，资料袋前面要贴有学校统一的资料袋封面。

四、提交的成果1. 课程设计说明书内容包括(1) 封面（学院统一印制）；(2) 课程设计任务书；(3) 中文摘要150字；关键词3-5个；(4) 目录；(5) 正文；（设计思想；各模块的伪码算法；函数的调用关系图；测试结果等）(6) 设计总结；(7) 参考文献；(8) 致谢等。

注：每一部分是单独的一章，要另起一页写。

2. 排版要求(1) 所有一级标题为宋体三号加粗（即上面写的2～8部分，单独一行，居中）(2) 所有二级标题为宋体四号加粗（左对齐）(3) 所有三级标题为宋体小四加粗（左对齐）(4) 除标题外所有正文为宋体小四，行间距为固定值22磅，每个段落首行缩进2字符(5) 目录只显示3级标题，目录的最后一项是无序号的“参考文献资料”。

3. 其他要求（班长负责，务必按照以下方式建文件夹）(1) 以班级为单位刻录光盘一张，光盘以班级命名，例如：“10级计算机科学与技术1班”；(2) 光盘内每人一个文件夹，以学号姓名命名——如“10730101 陈映霞”，内容包括任务书、设计文档。