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操作系统的“小”作用

发布人: 谜语网 发布时间:2015-10-02 字体: | | 打印文章

推荐阅读:操作系统的小作用 1.操作系统类型 操作系统是维持整个计算机运行的基础,它从最初的手工操作发展到现在经历了许多的转变,但比较常用还是多道批处理和分时系统。 1.1分时系统 将CPU运行时间分割成许多很短的时间片,若干作业同时存放在内存中,并将它们组织

操作系统的“小”作用

1.操作系统类型

操作系统是维持整个计算机运行的基础,它从最初的手工操作发展到现在经历了许多的转变,但比较常用还是多道批处理和分时系统。

1.1分时系统

将CPU运行时间分割成许多很短的时间片,若干作业同时存放在内存中,并将它们组织成队列轮流在CPU上运行一个时间片;若一个作业在一个时间片内没有运行完,就让它暂时中断,把下一个时间片让给后面的作业,等待下 一轮的分配;等待的时候可以通过终端和用户会话,使用户请求得到及时的响应。

1.2多道技术

将要处理的作业存放在外部存储器中,形成队列,等待运行。当需要调入时,由操作系统中的作业调度程序对外存中的部分作业,依照其对资源的要求和调度原则,调进内存,交替运行。当某个作业完成,再调入一个或几个作业。

如图所示,A程序占用CPU资源请求使用I/O A设备(黄线),I/O A设备启动(绿线),但I/O设备的运行是和CPU无关的,所以CPU现处于空闲阶段。前文提到,多道技术是一次调入一个或几个作业,这时的CPU没有被利用,距离下次A再发出请求还有段时间,多道技术系统合理利用了这段空闲时间。程序B在I/O A设备启动时,利用CPU资源向I/O B设备发出请求(紫线),多利用了一段CPU资源。

1.3两者比较

分时系统是让多个进程轮流使用处理机,每个进程无论结束否,在一个时间片内都会强制停止,换下一个进程。而多道技术系统则是系统分配多个进程同时运行使用处理机,直到进程结束。

2.操作系统功能

操作系统的功能是管理和控制计算机系统中所有的硬件和软件资源,合理地组织计算机的工作流程,并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。从资源管理的角度,其功能主要有:处理机管理、存储管理、设备管理和信息管理,而从合理组织工作流程,方便用户的角度,其功能主要是:作业管理。下面将对这些功能一一介绍。

2.1处理机管理

该功能概括而言就是:进程控制、进程同步、进程通信和调度。在单道作业或者单用户的情况下,对处理机的管理十分简单。但在多道程序或多用户的情况下,要组织多个作业同时运行,就要解决处理机分配、回收资源等问题。在后面,将重点讨论处理机调度中的进程管理。

2.2存储管理

主要是对存储器进行分配、保护、扩充和地址映射。随着科技的发展,虽然现在内存容量在不断的增长,但其仍然是相当稀缺的资源。如果直接在内存上载入要运行的程序和数据,会使得CPU执行速度得不到充分的发挥。为使CPU资源得到充分利用,对于内存的存储管理是相当必要的。

2.3设备管理

计算机往往配置种类纷繁的I/O设备,这些设备具有很不相同的操作性能,尤其是处理速度和信息传输差别很大,使用也不尽相同。为发挥设备和主机的并行工作能力,常需采用缓冲技术和虚拟技术。

2.4文件系统管理

对系统的软件——程序和数据进行管理。当一个文件不用时,保存在外存中,对于这些信息的共享、保密和保护,显然是相当重要的。操作系统允许多个用户对文件同时访问,但未授权的用户不能对文件进行调用或修改。

2.5用户接口

操作系统为为普通用户、管理用户提供了不同操作命令组成的可视化的操作界面,每个命令实现和完成用户所要求的特定功能和服务,如:上网、在线处理、办公处理等,让计算机更加方便灵活。

3.处理机调度——进程管理

3.1进程调度

进程调度过程分为三个循环步骤:等待-->就绪-->执行

进程创建后,进入等待队列。当进程获得了除CPU以外的所有资源(如:外设操作完成、具有合作关系的某进程来了、对某资源访问本不能进行,现在可以了等)后,进入到就绪队列中。此时通过一定的算法调度进程,进程获得CPU资源后,转换为执行状态。当进程执行完成或时间片用完后,释放CPU,没有运行完的进程再次进入等待队列中,并将进程现在的执行状态记录在PCB块中。

3.2资源分配

CPU资源的合理分配主要是通过调度进程时的算法来完成的。经常用到的算法主要有四种:先来先服务调度算法、最短作业优先算法、响应比高者优先算法、优先级高者优先算法。

先来先服务:根据进程进入就绪队列的先后顺序来选择。它提高了平均作业周转时间,但若执行时间较短的进程来得晚,就不利于短进程的调度。

最短作业:从就绪队列中选择执行时间最短的进程执行。但如果不断的有进程进入就绪队列中,这可能使得执行时间长的进程永远得不到执行。

响应比高者:每次进行进程调度前,会计算每个进程的响应比,选择响应比最大的执行。由于这种算法每次调度前都要重新计算,所以它的开销比较大。

优先级高者:根据进程的优先级来调度,高优先级进程先执行。该算法又分为静态优先级和动态优先级。静态的优先级一直不变,算法实现简单,但效率低,调度性能不高;动态的优先级随时间推移而改变,系统要为此付出一定代价。

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