操作系统实现技术-操作系统的设计与实现

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操作系统实现并发的关键技术是_

对于实时多任务操作系统来说,要实现真正意义上的并发操作,必须有相应的硬件环境为依托。

并发是我们操作系统设计的目标,独立性是程序并发执行的基础,而互斥和合作是并发执行完成需求的方法。

最初的设计操作系统的目的是并发,而要实现并发的基本条件是独立性。有了独立性才能实现宏观概念上的并发,而这个独立性有两个层次上的独立,一是操作系统核心级的代码要独立,二是操作系统任务级的代码要提供独立机制。

所以,操作系统实现并发的关键技术是多线程。

操作系统有哪些基本特性

一、并发性

并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。

并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

多道程序环境中,并发是指一段时间内宏观上多道程序同时执行。在单处理机系统中,微观上多道程序交替执行;多处理机系统中,微观上多道程序并行执行。

二、共享性

在操作系统环境下,所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。

由于资源属性的不同,进程对资源共享的方式也不同,目前主要有以下两种资源共享方式。

1、互斥共享方式

系统中的某些资源,如打印机、磁带机,虽然它们可以提供给多个进程(线程)使用,但为使所打印或记录的结果不致造成混淆,应规定在一段时间内只允许一个进程(线程)访问该资源。把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源。

计算机系统中的大多数物理设备,以及某些软件中所用的栈、变量和表格,都属于临界资源,它们要求被互斥地共享。

2、同时访问方式

允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同时”往往是宏观上的,而在微观上,这些进程可能是交替地对该资源进行访问。

并发和共享是操作系统两个最基本的特征,这两者之间又是互为存在条件的。资源共享是以进程的并发执行为条件;系统要对资源共享实施有效管理,协调各个进程对共享资源的访问。

三、虚拟性

在操作系统中,虚拟,是指把一个物理上的实体,变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的, 而后者是虚的,相应地,用于实现虚拟的技术,称为虚拟技术。

在OS中利用时分复用和空分复用技术来实现“虚拟”。

1、时分复用技术

时分复用技术能提高资源利用率的根本原因是利用某设备为一用户服务的空闲时间,去服务其他用户。

(1)虚拟处理机技术

通过多道程序设计技术,让多道程序并发执行的方法,来分时使用一台处理机的,把一台物理上的处理机虚拟为多台逻辑上的处理机。

(2)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,并允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备,这样便可使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备(即临界资源),变为在一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。

2、空分复用技术

将空分复用技术用于空间管理,利用存储器的空闲空间分区域存放和运行多道程序,可以提高存储空间的利用率。

引入虚拟存储技术(通过分时复用内存的方式),将一台机器的物理存储器变为虚拟存储器,以便从逻辑上来扩充存储器的容量。此时,虽然物理内存的容量可能不大(如32 MB), 但它可以运行比它大得多的用户程序(如128 MB)。这使用户所感觉到的内存容量比实际内存容量大得多,认为该机器的内存至少也有128 MB。

四、异步性

多道程序环境下程序的执行,是以异步方式进行的。

进程的执行并不是“一气呵成”,而是“走走停停”,进程是以人们不可预知的速度向前推进。

每个程序在何时执行,多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定和不可预知的。

操作系统五大 采用那些技术来实现?

1、微处理器管理功能

在大型操作系统中.可存在多个微处理器,并同时可管理多个作业。怎样选出其中一个作业进入主存储器难备运行,怎样为这个作业分配微处理器等等,都由微处理器管理模块负责。微处理器管理模块,要对系统中各个微处理器的状态进行登记,还要登记各个作业对微处理器的要求。管理模块还要用一个优化算法实现最佳调度规则。把所有的微处理器分配给各个用户作业使用。最终日的是提高微处理器的利用率。这就是操作系统的微处理器管理功能。

2、内存管理功能

内存储器的管理,主要由内存管理模块来完成。内存管理模块对内存的管理分三步。首先为各个用户作业分配内存空间;其次是保护已占内存空间的作业不被破坏;最后,是结合硬件实现信息的物理地址至逻辑地址的变换。使用户在操作中不必担心信息究竟在四个具体空间――即实际物理地址,就可以操作,这样就方便了用户对计算机的使用和操作。内存管理模块对内存的管理是使用一种优化算法对内存管理进行优化处理,以提高内存的利用率。这就是操作系统的内存管理功能。

3、外部设备管理功能

由于计算机的不断发展,其应用领域越来越广泛,应用技术越来越提高,应用方法越来越简便,与用户的界面越来越友好,随之外部设备的种类也日益增多,功能不断提高,档次日渐升级,因此,操作系统的设备管理模块的功能也必须跟上外部设备的发展而不断发展、不断升级以适应外部设备的日益发展的需要。设备管理模块的任务是当用户要求某种设备时,应马亡分配给用户所要求的设备,并技用户要求驱动外部设备以供用户应用。并且对外部设备的中断请求,设备管理模块要给以响应并处理。这就是操作系统的外部设备管理功能。

4、文件管理功能

操作系统对文件的管理主要是通过文件管理模块来实现的。文件管理模块管理的范围包括文件目录、文件组织、文件操作和文件保护。

5、进程管理功能

进程管理也称作业管理,用户交给计算机处理的工作称为作业。作业管理是由进程管理模块来控制的,进程管理模块对作业执行的全过程进行管理和控制。

操作系统在哪些方面实现了"虚拟性"

很多了

虚拟性是操作系统四大特性之一

操作系统本身就是一个虚拟机,是物理机的虚拟,将很多资源抽象供用户方便使用,数据抽象为文件,方便存取;设备抽象为驱动程序驱动的虚拟设备,提供统一借口,方便编程;而我们所感受的只是很方便的使用,其实这种方便都是源于操作系统虚拟性,即将设备抽象化,提供友好的图形界面,这样就形成了虚拟机

而操作系统也用到了很多虚拟技术

一个就是虚拟存储,为了提高内存利用率,进程并不是将所有代码都装入内存,而是部分装入,即使是内存足够大的情况下.有时在进程离开运行态时会被对换到虚拟内存中.也就是硬盘的一部分.

SPOOLING技术也是操作系统虚拟性的一个实现.为了减少等待和请求的重复申请,提高效率,允许硬件设备虚拟为很多台虚拟设备,实现脱机工作.

有些分时操作系统更是将计算机虚拟成多台计算机供多个用户同时使用,当然,是并发的而不是并行的.这也是虚拟性

还有很多,不过我一时间写不全

我不知道你具体说的是什么虚拟性,是资源的抽象还是众多虚拟技术.你可以补充问答,我补充回答.

操作系统如何实现计算与操作过程的自动化

大致可以把操作系统分为以下几类: 批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行,实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行,多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器,中央处理器轮流地执行各个作业,各个作业可以同时使用各自所需的外围设备,这样可以充分利用计算机系统的资源,缩短作业时间,提高系统的吞吐率。

中断和通道技术的出现使得硬部件具有并行工作能力,从理论上说,实现多道程序系统已不存在问题,但是从半自动的执行系统方式过渡到能过自动控制程序执行的操作系统方式,对外存的性能要求更高,操作系统真正形成还期待大量高速外存的出现。大约到20世纪60年代中期,随着磁盘的问世,相继出现多道批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统,此时标志着操作系统正式形成。计算机配置操作系统后,资源管理水平和操作自动化程度进一步得以提高,如可以提供存储管理、文件管理、设备管理,支持分时和实时操作功能,多道程序设计趋于完善等。

操作系统采用了哪些方法实现目标"方便性

Windows多任务处理采用的是被称为虚拟机(Virtual Machine)的技术。所谓虚拟机实际上指的是由Windows在内存中创建的逻辑微机,由它来运行应用程序。当Windows接受到由鼠标器、键盘、定时器信号或某些I/O操作产生的"事件"后,为该任务分配CPU时间。每个任务 (应用程序)使用由Windows分配的短暂的时间片(Timeslice)轮流使用CPU,由于CPU对每个时间片的处理速度非常快,在用户看来好像这些任务在同时执行。


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访客
访客
发布于 2022-07-02 11:23:24  回复
体(前者)是实的, 而后者是虚的,相应地,用于实现虚拟的技术,称为虚拟技术。在OS中利用时分复用和空分复用技术来实现“虚拟”。1、时分复用技术时分复用技术能提高资源利用率的根本原因是利用某设备为一用户服务的空闲时间,去服务其他用户。(
访客
访客
发布于 2022-07-02 20:09:39  回复
成”,而是“走走停停”,进程是以人们不可预知的速度向前推进。每个程序在何时执行,多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定和不可预知的。操作系统五大 采用那些技术来实现?1、微处理器管理功能在大型操

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