計(jì)算機(jī)軟考軟件設(shè)計(jì)師:操作系統(tǒng)知[2]

軟件設(shè)計(jì)師 責(zé)任編輯:narfell 2011-01-17

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摘要:◆實(shí)時(shí)操作系統(tǒng):系統(tǒng)往往是專用,系統(tǒng)與應(yīng)用很難分離。其特點(diǎn)是能及時(shí)響應(yīng)外部時(shí)間的請(qǐng)求,并迅速完成對(duì)事件的處理。其設(shè)計(jì)原則是響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先于資源利用率。實(shí)時(shí)系統(tǒng)又分成實(shí)時(shí)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)信息處理兩類。除了上述這幾類基本系統(tǒng)外,隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展,又出現(xiàn)了多處理機(jī)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等等。

  ◆實(shí)時(shí)操作系統(tǒng):系統(tǒng)往往是專用,系統(tǒng)與應(yīng)用很難分離。其特點(diǎn)是能及時(shí)響應(yīng)外部時(shí)間的請(qǐng)求,并迅速完成對(duì)事件的處理。其設(shè)計(jì)原則是響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先于資源利用率。實(shí)時(shí)系統(tǒng)又分成實(shí)時(shí)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)信息處理兩類。

  除了上述這幾類基本系統(tǒng)外,隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展,又出現(xiàn)了多處理機(jī)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等等。

  操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部硬件、軟件資源,合理組織計(jì)算機(jī)工作流程,并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口,系統(tǒng)資源管理和提供用戶界面是操作操作系統(tǒng)的功能模塊:

  ◆處理器(機(jī))管理:其主要任務(wù),是對(duì)處理機(jī)進(jìn)行分配,并對(duì)其進(jìn)行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下,處理機(jī)的分配以線程為基本單位,因此對(duì)處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對(duì)線程的管理。

  ◆存儲(chǔ)管理:其主要任務(wù),是為程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境,方便用戶使用存儲(chǔ)器,提高存儲(chǔ)器的利用率,以及能從邏輯上來(lái)擴(kuò)充內(nèi)存。所以存儲(chǔ)管理應(yīng)具有以下功能:內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等。

  ◆設(shè)備管理:其主要任務(wù),是完成用戶提出的I/O請(qǐng)求,為用戶分配I/O設(shè)備;提高CPU和I/O設(shè)備的利用率;提高I/O速度;以及方便用戶使用I/O設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù),設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理,以及虛擬設(shè)備等功能。采用通道、控制器和設(shè)備三級(jí)控制方法管理這些設(shè)備;

  ◆文件管理:其主要任務(wù),是對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理,以方便用戶使用,并保證文件的安全性。為此,文件管理應(yīng)具有文件存儲(chǔ)空間的管理,目錄管理,文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護(hù)等功能。

  ◆用戶接口:為了方便用戶使用操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)向用戶提供命令接口和系統(tǒng)調(diào)用接口,在較晚出現(xiàn)操作系統(tǒng)中又向用戶提供了圖形接口。

  1.2 處理機(jī)管理

  處理器是計(jì)算機(jī)的心臟,在單用戶系統(tǒng)中或單道系統(tǒng)中,處理器為一個(gè)用戶或一個(gè)作業(yè)服務(wù),管理簡(jiǎn)單。為了提高系統(tǒng)資源的利用率,引入了多道程序技術(shù),即多個(gè)程序或作業(yè)同時(shí)運(yùn)行,爭(zhēng)用處理器,要解決處理器的分配調(diào)度的策略。因此引入了作業(yè)、進(jìn)程和線程的概念,基于操作系統(tǒng)對(duì)處理器的管理策略不同,其提供的作業(yè)處理方式也不同,又批處理方式、分時(shí)處理方式、實(shí)時(shí)處理方式、多道成批處理方式和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的處理方式等。

  操作系統(tǒng)的核心位于硬件上,核心的目的是提供一種進(jìn)程賴以生存的環(huán)境,其主要任務(wù)就是接受中斷并做基本的處理,在進(jìn)程之間切換處理器,處理進(jìn)程之間的通信。

  基本的硬件結(jié)構(gòu)是:

  (1) 中斷結(jié)構(gòu):為了使輸入輸出活動(dòng)與處理器的活動(dòng)并行,提出了中斷處理程序;

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