计算机之操作系统概述进程管理作业管理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机之操作系统概述进程管理作业管理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、操作系统的概述
1、操作系统的演进：
2、多道程序设计：
早期批处理系统只能一次处理一个任务
多道程序设计使得批处理系统可以一次处理多个任务
多道程序设计是指在计算机内存中同时存放多个程序
多道程序在计算机的管理程序之下相互穿插运行
多道程序的管理是操作系统的重要功能
二、操作系统概览
1、What&Why:
- 操作系统是管理计算机硬件和软件资源的计算机程序
- 管理配置内存、决定资源哦供需顺序、控制输入输出设备等
- 操作系统提供让用户和系统交互的操作界面
- 操作系统的种类是多样的，不局限于计算机
- 从手机到超级计算机，操作系统可简单也可复杂
- 在不同设备上，操作系统可向用户呈现多种操作手段
- 管理硬件、并且提供用户交互的软件系统
- 我们不可能直接操作计算机硬件
- 设备种类繁多复杂，需要统一界面
- 操作系统的简易性使得更多人能够使用计算机
2、操作系统的基本功能：
统一管理计算机资源，
操作系统实现了对计算机资源的抽象，
- 用户无需面向硬件接口编程
- IO设备管理软件，提供读写接口
- 文件管理软件，提供操作文件接口
操作系统提供了用户与计算机之间的接口，
- 图形窗口形式
- 命令形式
- 系统调用形式
3、操作系统相关概念：
并发性：
并行是指两个或多个事件可以在同一时刻发生
并发是指两个或多个事件可以在同一时间间隔发生
共享性：
操作系统中的资源可供多个并发的程序共同使用，即资源共享
多个程序可以同时使用主存资源
资源共享分为：互斥共享和同时访问
互斥共享，
当资源被程序A占用时，其他想使用的程序只能等待
只有当进程A使用完以后，其他进程才可以使用该资源
同时访问，
某种资源在一段时间内并发地被多个程序访问
这种“同时”是宏观的，从宏观去看该资源可以被同时访问
虚拟性：
把一个物理实体转变为若干个逻辑实体
物理实体是真实存在的，逻辑实体是虚拟的
虚拟的技术主要有时分复用和空分复用
时分复用，
资源在时间上进行复用，不同程序并发使用
多道程序时分使用计算机硬件资源
提供资源利用率
空分复用，
实现虚拟磁盘、虚拟内存
提高资源利用率，提高编程效率
异步性：
在多道程序环境下，允许多个进程并发执行
进程在使用资源时可能需要等待或放弃
进程的执行并不是一气呵成的，而是以走走停停的形式推进
三、进程管理之进程实体
1、为什么需要进程：
- 进程是系统进行资源分配和调度的基本单位
- 进程作为程序独立运行的载体保障程序正常进行
- 进程的存在使得操作系统弄资源的利用率大幅提升
2、进程的实体：
主存中的进程形态，
- 标识符：唯一标记一个进程，用于区别其他进程
- 状态：标记进程的进程状态，如运行态
- 程序计数器：指向进程即将被执行的下一条指令的地址
- 内存指针：程序代码、进程数据相关指针
- 上下文数据：进程执行时处理器存储的数据
- IO状态信息：被进程IO操作所占用的文件列表
- 记账信息：使用处理器时间、时钟总数和等
进程控制块(PCB)，
- 用于描述和控制进程运行的通用数据结构
- 记录进程当前状态和控制进程运行的全部信息
- 使得进程是能够独立运行的基本单位
- PCB是操作系统进行调度经常会被读取的信息
- PCB是常驻内存的，存放在系统专门开辟的PCB区域
进程与线程，
- 线程是操作系统运行调度的最小单位
- 进程是系统进行资源分配和调度的基本单位
- 线程包含在进程之中，是进程实际运行工作的单位
- 一个进程可以并发多个线程，每个线程执行不同的任务
- 进程里的线程共享进程的资源
四、进程管理之五状态模型
就绪状态：
当进程被分配到除CPU外所有必要的资源后
只要再获得CPU的使用权，就可以立即执行
其他资源都准备好、只差CPU资源的状态为就绪状态
在一个系统中多个处于就绪状态的进程通常排成一个队列
执行状态：
进程获得CPU，其程序正在执行称为执行状态
在单处理机中，在某个时刻只能有一个进程是处于执行状态
阻塞状态：
进程因某种原因，如：其他设备未就绪而无法继续执行从而放弃CPU的状态
创建状态：
创建进程时拥有CPU但其他资源尚未就绪
终止状态：
进程由系统清理或归还PCB的状态称为终止状态
五、进程管理之进程同步
进程间的同步：
对竞争资源在多进程间进行使用次序的协调
使得并发执行的多个程序之间可以有效使用资源和相互合作
临界资源：
进程间同步的原则：
- 空闲让进：资源无占用，允许使用
- 忙则等待：资源占用，请求进程等待
- 有限等待：保证有限等待时间能够使用资源
- 让权等待：等待时，进程需要让出CPU
进程间同步的方法：
- 消息队列
- 共享存储
- 信号量
线程同步：
- 互斥量
- 读写锁
- 自旋锁
- 条件变量
六、作业管理之进程调度
进程调度：
- 计算机通过决策决定哪个就绪进程可以获得CPU使用权
- 保留旧进程的运行信息，请出旧进程（收拾包袱）
- 选择新进程，准备运行环境并分配CPU（新进驻）
进程调度的机制：
就绪状态的排队机制
选择运行进程的委派机制
新老进程的上下文切换机制
进程调度方法：
非抢占式调度
- 处理器一旦分配给某个进程，就让该进程一直使用下去
- 调度程序不以任何原因抢占正在被使用的处理器
- 直到进程完成工作或因IO阻塞才会让出处理器
抢占式调度
- 允许调度程序以一定的策略暂停当前运行的进程
- 保存好旧进程的上下文信息，分配处理器给新进程
进程调度算法：
先来先服务算法，
短进程优先调度算法，
调度程序优先选择就绪队列中估计运行时间最短的进程
不利于长作业进程的执行
高优先权优先调度算法，
进程附带优先权，调度程序优先选择权重高的进程
使得紧迫的任务可以优先处理
时间片轮转调度算法，
按先来先服务的原则排列就绪进程
每次从队列头部取出待执行进程，分配一个时间片执行
是相对公平的算法，但是不能保证及时响应用户
七、作业管理之死锁
死锁：
死锁的产生：
- 相互竞争资源
共享资源数量不满足各个进程需求
各个进程之间发生资源竞争导致死锁
- 进程调度顺序不当
死锁产生的必要条件：
- 互斥条件
进程对资源的使用是排他性的使用
某资源只能由一个进程，其他进程需要使用只能等待
- 请求保持条件
进程至少保持一个资源，又提出新的资源请求
新资源被占用，请求被阻塞
被阻塞的资源不释放自己保持的资源
- 不可剥夺条件
进程获得的资源在未完成使用前不能被剥夺
获得的资源只能由进程自身释放
- 环路等待条件
发生死锁时，必然存在进程-资源环形链
死锁的处理：
a.预防死锁的方法
- 摒弃请求保持条件
系统规定进程运行之前，一次性申请所需要的资源
进程在运行期间不会提出资源请求
- 摒弃不可剥夺条件
当一个进程请求新的资源得不到满足时，必须释放占有的资源
进程运行时占有的资源可以被释放
- 摒弃环路等待条件
可用资源线性排序，申请必须按照需要递增申请
先行申请不再形成环路
b.银行家算法
以上是关于计算机之操作系统概述进程管理作业管理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章