读书频道 > 系统 > 其他综合 > 操作系统之哲学原理(第2版)
1.6 操作系统的范畴
2012-10-29 08:38:49     我来说两句 
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操作系统是计算机系统的核心系统软件,负责控制和管理整个系统,使之协调工作。本书对操作系统的核心内容进行了全面分析,包括操作系统的发展历史和基本概念、进程与线程、内存管理、文件系统、输入与输出、多核...  立即去当当网订购

前面介绍了操作系统的两个角色:魔术师和管理者。这两个角色之间既有区别,又有联系。为了完成不同的任务,操作系统有时需要扮演魔术师的角色,有时需要扮演管理者的角色,有时则需要同时扮演这两个角色。那么操作系统要完成的任务具体有哪些呢?前面提到过:

? CPU管理,即如何分配CPU给不同应用和用户。

? 内存管理:即如何分配内存给不同应用和用户。

? 外存管理:即如何分配外存(磁盘)给不同应用和用户。

?  I/O管理:即如何分配输入输出设备给应用和用户。

CPU管理就是将要介绍的进程管理。进程管理的主要目的有3个:第一个是公平,即每个程序都有机会使用CPU。第二个是非阻塞(non?blocking),即任何程序不能无休止地阻挠其他程序的正常推进。如果一个程序在运行过程中需要输入输出或者因别的什么事情而发生阻塞,这个阻塞不能妨碍别的进程继续前进。就像人类世界,缺了谁地球照样旋转。第三个是优先级。在人类生活中人的地位不完全一样,地位高的就比地位低的优先级高。人类把自己生活中的这种关系搬到操作系统里面,就有了优先级的概念,即某些程序比另外一些程序优先级高。如果优先级高的程序开始运行,则优先级低的程序就要让出资源。就像我们经常说的,我们坚决反对大锅饭,应该让一部分人(程序)先富起来。

内存管理主要是管理缓存、主存、磁盘、磁带等存储介质所形成的内存架构。为此目的,操作系统设计人员发明了虚拟内存的概念,即将物理内存(缓存和主存)扩充到外部存储介质(磁盘、光盘和磁带)上。这样内存的空间就大大地增加了,能够运行的程序的大小也大大地增加了。内存管理的另一个目的是让很多程序共享同一个物理内存。这就需要对物理内存进行分割和保护,不让一个程序访问另一个程序所占的内存空间,专业术语称为运行时不能越界。在生活中,就是我家的东西不希望你跑来拿。

外存管理通常也称为存储管理,它就是众所周知的文件系统了。文件系统的主要目的是将磁盘变成一个很容易使用的存储媒介以提供给用户使用。这样我们在访问磁盘时无须了解磁盘的物理属性或数据在磁盘上的精确位置,诸如磁道、磁柱、扇面等。当然,文件系统还可以建立在光盘和磁带上。只是使用最为频繁的文件系统都以磁盘为介质。

I/O管理也称为设备管理,就是管理输入输出设备。I/O管理的目的有两个:一是屏蔽不同设备的差异性,即用户用同样的方式访问不同的设备,从而降低编程的难度;二是提供并发访问,即将那些看上去并不具备共享特性的设备(如打印机)变得可以共享。

另外还有一个任务称为批处理,它提供一种无需人机交互的程序运行模式。有时我们不需要人来交互,就交给计算机批处理。主要目的是达到吞吐量最大化,单位时间完成的任务最多。图1.8描述的是操作系统的5个核心功能。 


 

当然,在真实的操作系统里,上述5个核心部件不一定界限分明,甚至它们不在同一个态势下运行(本书后面将说明这一点)。图1.9描述的是Windows操作系统简化了的结构。


 

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