操作系统-第一章导论04-操作系统操作和功能-电大同步进度

你的名字 2022-11-16 04:50 221阅读 0赞

# 操作系统操作和功能 #

### 内容 ###

**操作系统操作**

双模式

I/O和内存保护

定时器

**操作系统功能**

进程管理

内存管理

文件管理

I/O系统管理

### 双重模式操作 ###

程序运行中的问题

软件错误或特定请求产生异常或陷阱

例如：除数为零, 完成操作系统服务等

其他进程问题：如死循环等

**解决方法：双重模式**

允许OS保护自身和其他系统部件

** ****用户模式****(User**** ****mode)****和内核模式****(kernel**** ****mode)**

由硬件提供**模式位**

**特权指令：可能引起系统崩溃的指令，只能运行在内核模式**

### 系统调用：模式转换 ###

用户程序需要用特权指令怎么办？

解决方法：系统调用（System Call）

软件中断

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### I/O和内存保护 ###

**I/O保护**

防止用户程序执行非法I/O

解决方法：**所有****I/O****指令都是特权指令**

用户程序通过系统调用进行I/O操作

**内存保护**

防止内存非法访问

解决方法：存储保护机制

硬件支持

### 内存保护例子 ###

基址寄存器（Base register）

限长寄存器（Limited register）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

### 定时器（Timer） ###

如操作系统不能获得CPU控制权，就无法管理系统

*   用户程序死循环
 *   用户程序不调用系统调用

**解决方法：定时器**

*   在一段时间后发生中断，CPU控制权返回操作系统
 *   固定时间和可变时间定时器
 *   利用时钟和计数器实现

### 操作系统功能 ###

进程管理

内存管理

文件管理

I/O系统管理

其它

### 进程管理 ###

操作系统的核心目标：运行程序

进程：运行中的程序

CPU/进程管理：对CPU进行管理

具体内容

创建和删除用户和系统进程

暂停和恢复进程

提供进程同步机制

提供进程通信机制

提供死锁处理机制

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### 内存管理 ###

程序运行必须的存储设备

CPU只能直接访问寄存器、高速缓存和内存

处理前和处理后的所有数据都在内存

执行的指令都在内存

**内存管理：提供内存的分配、回收、地址转换、**

共享和保护等功能

提高内存利用率

提高内存访问速度

从而提高计算机运行效率

![20210406103228182.png][]

### 文件管理 ###

解决信息在计算机中存储问题

以文件为单位，以目录为组织方式构建文件系统

内容

*   文件逻辑结构
 *   文件物理结构
 *   目录
 *   文件检索方法
 *   文件操作
 *   空闲空间管理
 *   存储设备管理

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

I/O设备管理

管理种类繁多的各种I/O设备，解决计算机中信息的输入和输出问题

关键：设备无关性(独立性)

所有物理设备按照物理特性抽象为逻辑设备

应用程序针对逻辑设备编程

应用程序和物理设备无关

内容

设备管理

设备驱动

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### 作业 ###

解决信息在计算机中存储问题的操作系统模块是（）。

*  A.进程管理
 *  B.内存管理
 *  **C.文件管理**
 *  D.设备管理

操作系统采用的双模式分为（）。

*  A.I/O模式
 *  B.程序模式
 *  **C.用户模式**
 *  **D.内核模式**

CPU能够直接访问的存储设备有（）。

*  A.硬盘
 *  **B.内存**
 *  **C.高速缓存Cache**
 *  **D.寄存器**

系统调用的代码是在内核模式执行的。

*  **A.✓**
 *  B.×

内存保护的目的是为了提高内存的访问效率。

*  A.✓
 *  **B.×**

**哪些指令是私有指令？请给出3-5种私有指令的类型，请解释其原因。**

私有指令是编程面向方法只内部的指令，私有指令如下：

1、name，不包含v-前缀。

2、value，指令的绑定值。如v-focus=1+1，value即为2。

3、oldValue，指令绑定的前一个值，仅在update()和componentUpdated()钩子中使用。无论值是否改变都可用。

4、expression，绑定值的字符串形式，如value中值即为1+1。 类型：切换到用户模式，I/O控制，定时器管理，中断管理。

原因：将可能引起损害的机器指令作为私有指令，私有指令只有在内核模式才允许执行。

**请讨论操作系统各个功能中，你认为哪个最为重要？**

操作系统的四大基本功能是处理机管理、内存管理、文件管理、I/O设备管理，我认为处理机管理最重要

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