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操作系统原理

操作系统原理. principles of operating systems. 作者申明. 本版内容的著作权为作者所有。因为教学目的使用本版内容时，请注明所用资料来自本网站或由本作者发送，并保留作者版权标记“  2002 孟静制作 版权所有”。将本版内容用于其他目的前，须征得作者同意。. 操作系统原理. 第一章 概论 第二章 CPU 管理 第三章 内存管理 第四章 文件系统 第五章 设备管理 第六章 进程通信 第七章 分布式、并行和网络操作系统 第八章 性能和设计. 第2章 CPU 管理和进程、线程管理.

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操作系统原理

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Presentation Transcript

  1. 操作系统原理 principles of operating systems

  2. 作者申明 本版内容的著作权为作者所有。因为教学目的使用本版内容时，请注明所用资料来自本网站或由本作者发送，并保留作者版权标记“2002 孟静制作 版权所有”。将本版内容用于其他目的前，须征得作者同意。 孟静制作 版权所有

  3. 操作系统原理 • 第一章 概论 • 第二章 CPU管理 • 第三章 内存管理 • 第四章 文件系统 • 第五章 设备管理 • 第六章 进程通信 • 第七章 分布式、并行和网络操作系统 • 第八章 性能和设计 孟静制作 版权所有

  4. 第2章 CPU管理和进程、线程管理 2.1 CPU管理概述 2.2 进程管理 2.3 进程模型实例1:早期UNIX 2.4 进程模型实例2:linux 2.5 线程模型 2.6 线程管理实例1:Solaris 2.7 线程管理实例2:Windows 2000/NT 2.8 作业管理 孟静制作 版权所有

  5. 2.1 CPU管理概述 2.1.1 处理机硬件使用特性 2.1.2 处理机实例：Intel 2.1.3 处理机实例：MIPS 2.1.4 用户对处理机的使用要求和OS处理机管理功能的工作任务 用户对CPU使用要求 上层所有软件 硬件无关应用相关 OS与上层所有软件的分界线 OS CPU管理功能 硬件相关应用无关 CPU硬件接口特性 孟静制作 版权所有

  6. 2.1.1-3 处理机硬件使用特性及实例 孟静制作 版权所有

  7. INTEL与MIPS对比 孟静制作 版权所有

  8. 表2.1 Intel x86系列CPU 孟静制作 版权所有

  9. 图2.1 Intel体系结构基本执行环境 孟静制作 版权所有

  10. 表2.2 Intel CPU中进程管理相关指令 孟静制作 版权所有

  11. 图2.2 Intel标志寄存器EFLAGS 孟静制作 版权所有

  12. 图2.3 Intel中断向量格式 孟静制作 版权所有

  13. 表2.3 Intel cpu中断向量表 孟静制作 版权所有

  14. 图2.4 Intel系列CPU中断和异常类型 孟静制作 版权所有

  15. 表2.4 Intel CPU中断级别 孟静制作 版权所有

  16. 图2.5Intel x86系列INT指令执行过程 孟静制作 版权所有

  17. 图2.6 Intel 系列CPU的特权级别 孟静制作 版权所有

  18. 图2.7 Intel中CALL指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  19. 图2.8 Intel中IRET/IRETD指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  20. 图2.9 Intel中RET指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  21. 图2.10 Intel任务结构 孟静制作 版权所有

  22. 图2.11 任务状态段及其描述符 孟静制作 版权所有

  23. 图2.12 Intel任务嵌套 孟静制作 版权所有

  24. 图2.13 Intel任务切换过程 孟静制作 版权所有

  25. 图2.14 MIPS R4000 CPU总体结构 孟静制作 版权所有

  26. 图2.15 MIPS系统调用指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  27. 图2.16 MIPS系统调用返回指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  28. 图2.17 MIPS子程序调用指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  29. 图2.18 MIPS子程序调用返回指令内部执行过程 孟静制作 版权所有

  30. 图2.19 MIPS异常类型 孟静制作 版权所有

  31. 表2.5 MIPS异常类型 孟静制作 版权所有

  32. 表2.6 MIPS异常向量位置与分配 孟静制作 版权所有

  33. 图2.20 MIPS异常处理过程 孟静制作 版权所有

  34. 2.1.4 用户对处理机的使用要求和OS处理机管理功能的工作任务 • CPU管理内容或问题由何决定？ • CPU管理功能共有三种模型 • CPU管理功能要完成的工作： 孟静制作 版权所有

  35. CPU管理内容由何决定？ • 硬件背景 • 用户要求 CPU数量和是否并发两因素影响最大 孟静制作 版权所有

  36. CPU管理功能共有三种模型 • 单处理机单任务模型 • 单处理机多任务模型（进程模型） • 多处理机多任务模型 孟静制作 版权所有

  37. CPU管理功能的工作内容与任务： 1.启动程序执行(将CPU交给用户程序使用) • 将程序装入内存 置PC 2.处理程序结束工作(将CPU的使用权从用户手中收回) • 程序结束系统调用指令 中断 进入OS,释放资源,返回结果信息或错误信息、返回父程序。 3.提高对CPU的利用率,实现并发技术(实现多个程序对CPU的并发共享) 4.向用户程序提供与CPU使用相关的用户接口 操作系统提供的系统调用中与CPU使用相关的有： • 在一个程序中启动另一程序 • 程序结束 • 关于信号操作的一组系统调用等等 5.在多CPU硬件背景下负责多个CPU登录、分配和通讯等管理工作 孟静制作 版权所有

  38. 图2.21 CPU管理在OS中层次地位重要性 孟静制作 版权所有

  39. 2.2 进程管理 • 回顾1.2.4节 • 进程模型的功能与接口： （1）向用户提供多任务使用方式 （2）向用户程序提供一组系统调用 • 进程模型的实现是围绕进程三态转 换进行的。这导致本节现在的小节划分。 孟静制作 版权所有

  40. 2.2 进程管理 回顾1.2.4节 2.2.1进程三态转换分析 2.2.2进程模型实现机制 2.2.3专题:可抢先/不可抢先/完全可抢先 2.2.4专题：进程调度算法 回章首 孟静制作 版权所有

  41. 2.2.1进程三态转换分析 0.回顾1.2.4 节 1.运行等待,等待就绪,就绪运行,等待运行 • 调度队列（就绪队列），抢夺式中断和调度 2.“运行->就绪” • 分时之3W： • WHY：多用户交互下的响应速度、公平、特权 • HOW：时间片 3.“建立->就绪”、“建立->运行” • 当正在建立新进程时，当前运行进程是哪个进程？ 4.“运行->结束” 5.实际系统中状态划分更细 孟静制作 版权所有

  42. 进程状态转换图（图2.22） 孟静制作 版权所有

  43. 进程三态转换原因和实现工作内容(表2.7) 孟静制作 版权所有

  44. 进程切换典型情形例析（表2.8） 孟静制作 版权所有

  45. 2.2.2进程模型实现机制 本小节重点： • PCB表内容 • 建立/撤消/切换进程子程序的尾步 孟静制作 版权所有

  46. 进程模型实现机制总瞰（图2.23） 孟静制作 版权所有

  47. PCB表的内容（图2.24） 孟静制作 版权所有

  48. “建立进程”子程序框图（图2.25） 孟静制作 版权所有

  49. “撤消进程”子程序框图（图2.26） 孟静制作 版权所有

  50. “进程切换”子程序框图（图2.27） 孟静制作 版权所有

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