OS–OperatingSystem作业系统简介课件.ppt

1、Outlinen 作業系統是什麼n 作業系統都做些什麼n 作業系統原理的介紹n 常聽名詞解釋n 作業系統範例作業系統是什麼？A basis for application programs給應用程式提供服務介面An intermediary between users and Hardware 使用者和硬體間溝通的橋樑Can boot and Run at all time可以開機，而且一直在跑的東東The stuff shipped by vendors as an OS喔！喔！反正買的時候，微軟說這反正買的時候，微軟說這東西叫東西叫OS.漫畫圖簡單結構圖怎樣才是個好作業系統n 效率效率1.

2、速度2.總時間花費3.throughput(產量)n 易於使用易於使用1.使用介面2.快速鍵、小工具.等n 不同的目標：不同的目標：個人電腦 容易使用、親切的介面 工作站 高效率、有效的資源分配、不同使用者資源分配 PDA 個人化的使用 嵌入式系統 效率至上、資源有限作業系統分類n Batch System(批次批次)：一步一腳印：一步一腳印Ex.印表機 n Multiprogrammed System(多工多工)：大家一起來：大家一起來Ex.讓你可以一邊打B一邊聽音樂一邊寫功課 n Time-Sharing System(多人多人)：快速切換於使用者：快速切換於使用者之間之間Ex.Ptt 現

3、在站上人數 5000人n Real-Time System(即時即時)Hard real-time:決不能超過時限Ex.飛彈攔截Soft real-time:盡力而為Ex.網多demo 作業系統的運作l 程式終了l I/O interrupt(中斷)l timer interrupt(時間中斷)l system call(trap)(系統呼叫)l scheduling(選擇程式)l 分配資源&執行輸出裝置輸入裝置I/O interrupt(中斷)需要作業系統的服務時n 硬體中斷硬體中斷(interrupt)1.有硬體輸入了 Ex.鍵盤、滑鼠、光碟讀取2.計時器中斷=避免程式死當或進行proce

4、ss重排n 軟體中斷軟體中斷(trap)1.應用程式需要用到硬體做輸出入時why?因為要避免程式惡搞2.有錯誤發生了Ex.除以0、使用不當的記憶體.等作業系統的責任n 管理並保護資源的運用管理並保護資源的運用&程序間的溝通程序間的溝通1.CPU 使用的時間2.記憶體的空間3.I/O硬體裝置n 如何實行呢？如何實行呢？1.CPU：利用CPU排程，在一定時間內要將CPU給別的程序使用2.記憶體：分配一個程序所可以使用的空間位置，限制每個程序可用的地方3.I/O裝置：硬體支援不同的模式，執行程式要使用硬體，並需先呼叫系統呼叫(system call)，進入作業系統來幫你完成原理介紹 multipro

5、gramming(多工)n 分為分為preemptive(可中斷)：可利用任何中斷重新排程nonpreemptive(不可中斷)：只有在程序終止或要求硬體I/O時，才能重新排程n 好處：好處：1.使用者可以較快知道部份執行結果，同時做多樣工作2.除了使用上的方便，在進行I/O時，將CPU讓給別的程序用，也可以使得CPU及I/O的使用能同時進行，增進效率n 缺點：缺點：必需付出切換程序時的額外動作(context switch overhead)原理介紹 Process&Threadn 要實踐多工的夢想，必要的東西要實踐多工的夢想，必要的東西n 定義：定義：Process：一個在執行、整體性的程

6、式Thread：一個可執行的單元(a basic unit of CPU utilization)n 不同在哪？不同在哪？一個process中可以擁有 1個以上的thread，使得它可以同時做許多事，而同一個process中的thread可以彼此共享一個process裡的資源，使得作業系統在切換時，不需要存太多重複的資料原理介紹 CPU排程n 1.FCFS(first come first serve)先來先做排程法n 2.SJF(shortest job first)最短工作優先排程法n 3.Priority Scheduling 優先權排程法n 4.Round-Robin Scheduli

7、ng 循環式排序法n 5.Multilevel Queue Scheduling 多層佇列排程法n 6.Multilevel Feedback Queue Scheduling 多層回溯佇列排程法1.FCFS(麥當勞的小故事)n 不可中斷n Convoy effect(護航效應)=可用SJF改善2.最短工作優先排程法（SJF)n 太長的程序可能永遠輪不到！3.優先權排程法(Priority Scheduling)n priority太低的程序可能永遠輪不到！4.多層回溯佇列排程法n 因為它的可變性，可調整參數適應不同需求，成為現在最常使用的排因為它的可變性，可調整參數適應不同需求，成為現在最常

8、使用的排序法序法n 原理：原理：1.只有在較上層的queue中已經沒有程序等著要執行時，才會去取下層queue中的程序去做2.一個程序被執行時，會限制一定的時間，若時限內沒完成，會強迫停止並被移到較下層的queue中等待。n 好處：好處：1.隱含SJF的好處，短的程序會很快完成，下層的通常都是需要很久的程序2.可調整各層queue中自己的排序法、層數、重要性.等參數，可適應不同需求Ex.當執行超過 8 ms停止並移到下一層當執行超過 16 ms停止並移到下一層Deadlock(死結)n 狹路相逢，互不相讓狹路相逢，互不相讓=雙方都無法通過雙方都無法通過在CPU上=兩或多個程序要求使用已經被佔有

9、的資源n 死結發生的必要條件死結發生的必要條件1.爭奪的資源必須是同時只能被一個程序使用的2.已經佔有某些資源，並要求其他的資源3.資源使用中不可被中斷4.循環等待 存在一個循環 P0,P1,Pn,P0 序列中的每個程序，都等待著它下一個程序已佔有的資源被釋放AB我要B我要A死結的解決方法n 1.未雨绸繆法未雨绸繆法將死結發生的四大條件之一破壞n 2.事後補救法事後補救法等到死結發生後，再加以解決n 3.視若無睹法視若無睹法反正又不一定會發生，不管它死結解決法 未雨綢繆的範例n Deadlock preventionn 方法：在程序執行前，先把它所需要的所有的資源都先為它保留好再執行n Dea

10、dlock avoidancen 方法：1.當一個程序要求某項資源時，檢查是否接受此項要求會造成死結，如果會則不接受此項要求2.怎樣看出有死結呢=必須要存在一個序列，滿足這個序列中的程序之前的程序都可以完成執行時，它們所釋放出來的資源，足夠滿足這個程序的資源要求n 演算法：有興趣書上有Spooling(Simultaneous Peripheral Operation On-Line)nSpooling 其實就是提供低速I/O裝置buffering(緩衝)的一種技巧n最常應用到此技巧的就是印表機，因為印表機的特性是1.印得慢(和CPU比)2.不可插斷，印完一份才能再印另一份如果CPU要等待印表

11、機真的把文件印完再進行下個工作，那真是太浪費資源了，所以，CPU會把要印的檔案，先存在磁碟中作緩衝，丟完就走，等有空時再回來問一下工作完成沒即可，對CPU和印表機雙方的效率都有極明顯的增加。DMA(Direct Memory Access)n當I/O裝置的速度很快時，一直中斷造成CPU資源的浪費=讓I/O裝置直接將資料寫到memory中，等累積的資料夠多後，再一次中斷處理n小缺點：造成device和CPU搶memory排線的控制權記憶體CPU硬碟常見OS介紹 Windows 2000簡介：簡介：windows 2000系列分成四個產品1.Professional 2.Server 3.Adva

12、nced Server4.Datacenter Server 它結合了98 和 NT4.0的優點，並以高效能和穩定性自許特色：特色：n延展性(extensible)：使用模組架構，方便增修，可支援MS-DOS、POSIX、OS/2的程式n可攜性(portable)：可適應多種hardware，不需做大幅修改n安全性(security)：設定階級，使用者，對檔案和網路上的安全比之前的windows都強。n其他：支援 多CPU 虛擬記憶體 可中斷式多工排程 NTFS file system常見OS介紹 Linux簡介：簡介：Linux 為芬蘭人Linus Torvalds 在 1991 年時所寫的

13、自由軟體，而Linux也延續著這個精神，成為最廣為人知的free software，除了免費之外，Linux也毫 不吝嗇的公開所有的原始碼，並給予所有人任意修改，轉售及複製的權利。和UNIX完全相容，目前Linux有RedHat、Slackware、Debian 等較有名的不同板本。特色：特色：n多人多工n高安全性：和UNIX相仿，使用者需先擁有登入的權利，再給予不同權限n其他：效率高、有彈性、穩定性佳，在網路及多媒體上有很好的應用空間(Ex.鐵達尼號)Reference：http:/www.mis.kyit.edu.tw/learn/classnote/OS/http:/ Abrahan Silberschatz and James L.Peterson