第二讲操作系统的特征、功能进程的描述1.3操作系统的特征1．并发特征（Concurrence）2．共享特征（Sharing）3．虚拟特征（Virtual）4．异步性1．并发性（注意与并行的区别）在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，即宏观上有多道程序同时执行，而微观上，在单处理机系统中每一个时刻仅能执行一道程序。2．共享性共享是指系统中的资源可供多个并发执行的进程使用，包括互斥共享和同时访问两种方式。3．虚拟性通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。如虚拟处理机、虚拟存储器、虚拟设备等。4．异步性也称不确定性，是指在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，由于资源的限制，进程的执行以不可预知的速度前进。1.4操作系统的功能操作系统是用户与硬件之间的桥梁，负责管理计算机系统中所有资源的调度和使用，充分发挥这些资源的作用和方便用户使用计算机。从资源管理的角度看，操作系统的功能主要有处理机的管理存储器的管理设备的管理文件的管理1．存储器管理的功能内存分配内存保护地址映射内存扩充2．处理机管理的功能处理机管理的主要任务是对处理机进行分配和有效的控制和管理。在多道程序环境中，处理机的分配和运行都是以进程为单位，所以对处理机的管理可理解为对进程的管理。操作系统对处理机的管理功能包括：3．设备管理的功能缓冲管理设备分配设备处理设备独立性和虚拟设备4．文件管理的功能5．用户接口命令接口程序接口图形接口2.1进程2.1.1前趋图和程序执行1.前趋图有向无循环图每个结点表示一条语句、一段程序或一个进程结点间的有向边表示两结点的前趋关系，即进程执行的先后顺序例：1为初始结点，4为终止结点。1表示输入进程，2、3分别表示乘法、加法运算，4表示输出进程2、并发程序设计/顺序程序设计使一个程序分成若干个可同时执行的程序模块的程序设计方法称为并发程序设计；相应，串行运行程序方法称为顺序程序设计。特点间断性：共享资源导致程序“执行－>暂停－>执行”失去封闭性：并发执行以及共享资源可能导致结果变化不可再现性：不同次执行结果可能不一致程序并发执行的条件两段程序间无共享变量或对共享变量仅有读操作。例如，某一算题为将一千个字符输入到缓冲区，处理后输出到磁带，按并发程序设计思路将该算题分成：模块1：循环执行：读入1000个字符到输入缓冲区；模块2：循环执行：处理输入缓冲区中1000个字符，然后将1000个字符送输出缓冲区；模块3：循环执行：取出输出缓冲区中1000个字符写到磁带。让这三个模块同时并发进行。2.进程的形成例如：P为一编译程序，同时为甲、乙两程序服务，假定编译程序P从a点开始工作，现在正在编译源程序甲，当工作到b点时程序P等待磁盘传输信息；这时利用处理器让编译程序P为源程序乙进行编译，编译程序仍从a点开始。虽然编译程序P只有一个，但是加工对象有甲、乙两个源程序。如果把编译程序P与服务对象联系起来，则程序P为甲服务就说构成了进程P甲，程序P为乙服务就说构成了进程P乙。3.进程的属性结构：同一程序运行在不同数据集上时，构成不同的进程。它包含了数据集和运行在其上的程序及进程控制块（PCB）；并发性：多个进程可以并发执行，交替执行，走走停停，即一个进程已开始工作但尚未结束之前，另一个进程可以开始工作；交往性：若干个进程间可以相互交往制约，表现为内部逻辑上协调关系及共享资源的间接关系；动态性：进程是动态的，有－个生命期，由创建而产生，由调度而产生，由撤销而消亡。异步性：各进程按独立，未知的速度发展，导致不可再现性。同一程序运行在不同数据集上时，构成不同的进程。4.进程的基本状态在单处理器系统中，并发进程轮流占用处理器，由于发生事件引起状态变化。进程的三种基本状态：等待/阻塞态：因某事件发生而暂停，等待该事件完成。就绪态：所需资源均已备齐，等待系统分配中央处理器，以便运行。运行态：占有中央处理器正在运行。进程的状态变化运行态→等待态等待态→就绪态就绪态→运行态注意：只有处于就绪态的进程，才有可能转换为运行态；处于等待态的进程在等待结束后只能进入就绪态，不能直接进入运行态；处于就绪态的进程只能转换为运行态，而不能再进入等待态。