操作系统原理学习笔记（三）-特性与功能(2021/1/1更新)
2020/1/1：修正错别字。
术语/简称
并发：Concurrence
异步：Asynchronism
并发
1.并行：
多个事件在同一时刻发生。
2.并发：
多个事件在同一时间间隔发生。
3.进程：
在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，由一组机器指令、数据和堆栈等组成，是一个能独立运行的活动实体。多个进程之间可以并发执行和交换信息。
共享
1.互斥共享：
进程访问某资源时必须先提出请求，资源仅可供一个进程调用，这类资源叫做临界资源（独占资源）。
系统中大部分物理设备，以及栈、变量与表格都属于临界资源。
2.同时访问：
在单处理机环境的宏观上，一段时间内有多个进程“同时”访问，但实际是交替进行的。
虚拟
虚拟技术实际上是使用空分复用或时分复用的技术，将一条物理信道变为若干条逻辑信道。
1.时分复用：
利用某设备为一用户服务的空闲时间，去服务其他用户。
虚拟处理机技术：利用多道程序技术，为每道程序建立进程，并发执行。
虚拟设备技术：将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备。
2.空分复用：
在电信行业中，空分复用技术是将频率范围宽的信道分为多个频率范围窄的信道，供于多个用户通话。而在计算机中，空分利用是对存储空间的利用，利用存储器的空闲空间分区域存放和运行其他程序。
3.异步：
作业的完成时间会不同，如计算少但需要I/O，导致了一个任务进入内存后可能先入先进入内存的任务完成。
处理机管理功能
1.进程控制：
作业创建时要创建进程，结束时要撤销进程回收资源，运行时的状态转换。
2.进程同步：
采用进程互斥方式或进程同步方式来协调进程。
进程互斥方式：对临界资源访问时需要进程互斥。
进程同步方式：对于相互合作完成共同任务的诸进程，同步机构需要协调执行次序。
3.进程通信：
见文知意。相互合作的进程若处于同一计算机内，会采用直接通信方式，即源进程利用发送命令，将消息挂到目标进程的消息队列中，目标进程再利用接受命令从队列中取出消息。
4.调度：
分为作业调度和进程调度。
作业调度：利用算法将若干作业从后备队列中选择，并分配资源，调入内存后建立内存，再将其插入就绪队列中。
进程调度：利用算法从进程的就绪队列中选出一个进程，分配处理机，设置运行现场，投入执行。
存储器管理功能
1.内存分配：
为每道程序分配内存空间。
提高存储器利用率。
运行程序申请额外空间。
静态分配方式：作业装入内存后不允许申请新内存空间，也不允许移动。
动态分配方式：作业装入内存后可申请额外内存空间，且允许移动。
2.内存保护：
确保每道程序仅在自己的内存空间中运行。
阻止任何用户程序访问操作系统程序与数据的操作，以及阻止程序转移到非共享的其他用户程序中执行。
3.地址映射：
在硬件的支持下，将地址空间中的逻辑地址转换为与内存空间中与之对应的物理地址。
4.内存扩充：
使用虚拟存储技术从逻辑上扩充内存容量。
设备管理功能
主要任务：
完成用户进程提出的I/O请求，分配设备，并完成操作。
提高CPU与I/O设备的利用率。
1.缓冲管理：
在内存中设置缓冲区，缓解CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU利用率。
常见缓冲区机制：单缓冲机制、能实现双向同时传送数据的双缓冲机制、能供多个设备同时使用的公用缓冲池机制。
2.设备分配：
标识设备信息，是否可用，类型如何，安全情况，回收等。
3.设备处理：
设备处理程序也称设备驱动程序，实现CPU与设备控制器之间的通信。
首先检查I/O请求合法性，了解设备是否空闲，读取相关传递参数并设置工作方式，再想设备控制器发出I/O命令，启动I/O设备完成指定操作。
还需能及时响应由控制器发来的中断请求，并进行处理，对于设置了通道的计算机系统，还需能根据用户I/O请求自动构成通道程序。
文件管理功能
1.文件存储空间管理：
为文件分配外存，提高外存利用率，记录文件存储空间的使用情况，分配与回收存储空间。
2.目录管理：
文件信息记录，文件共享，文件查询。
3.文件读写管理与保护：
读写管理：根据文件名检索目录，获取文件位置，利用读写指针读写文件，读写完成后，修改读写指针，为下一次做好准备。
文件保护：写入权限与正确打开。
操作系统与用户的接口
1.用户接口：
便于用户控制自己的作业。
包含联机用户接口，脱机用户接口于图形用户接口。
联机用户接口：为联机用户准备。
脱机用户接口：为批处理作业的用户准备。
图形用户接口：图形化界面。
2.程序接口：
为用户程序访问系统资源而设置的接口。
现代操作系统的新功能
1.系统安全：
包括但不限于：认证技术，密码技术，访问控制技术，反病毒技术。
2.网络功能与服务：
网络通信，资源管理，应用互操作。
3.支持多媒体：
接纳控制功能，实时调度，多媒体文件存储。
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