操作系统的功能与特征

处理机管理功能，存储器管理功能，文件管理功能，设备管理功能，提供便于使用的用户接口

1.处理机管理的功能

对处理机进行分配，并对其运行进行有效地控制和管理，以进程为单位。

（1）进程控制

为作业创建进程，撤销已结束的进程以及控制进程在运行过程中的状态转换。

（2）进程同步

对诸进程的运行进行协调，主要协调方式有两种：

进程互斥方式：对临界资源进行访问时

进程同步方式：相互合作完成共同任务时，对执行次序进行协调

通常通过锁实现

（3）进程通信

实现相互合作进程间的信息交换

同一系统时：直接通信方式，源进程利用发送命令直接将消息挂到目标进程的消息队列上，之后由目标进程利用接受命令从其消息队列中取出消息。

不同系统时：间接通信方式，源程序利用发送命令将消息送入一个存放消息的中间实体（邮箱）中，之后由目标进程利用接受命令从中间实体取出消息，即电子邮件系统。

（4）调度

作业调度：从后备队列中按照一定的算法，选择若干作业，为他们分配必要的资源，在将他们调入内存后，便为他们建立进程，使成为就绪进程，并按一定算法插入就绪队列。

进程调度：从进程调度的就绪队列中，按照一定的算法选出一进城，把它分配给处理机。

2.存储器管理的功能

为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高内存的利用率，从逻辑上扩充内存。

（1）内存分配

为每个作业分配内存空间

静态分配方式：内存空间装入时确定，不允许申请新的内存，不允许移动

动态分配方式：基本内存空间装入时确定，允许申请新的附加空间，允许移动

应有以下结构和功能

内存分配数据结构：记录内存空间的使用情况

内存分配功能：按照一定的内存分配算法为用户程序分配内存空间

内存回收功能：不说了

（2）内存保护

确保每个用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰。

设置两个界限寄存器，对每条指令访问的地址指令所访问的地址进行越界检查

（3）地址映射

将地址空间中的内存地址映射为内存空间中与之对应的物理地址。

（4）内存扩充

借用虚拟内存技术，从逻辑上扩充内存容量。

请求调入功能：当发现继续运行时所需的程序和数据为装入内存时，可向操作系统发出请求，由操作系统将所需部分调入内村。

置换功能：无足够的内存空间时。

3.文件管理的功能

对用户文件和系统文件进行管理，方便用户使用，并保证文件的安全性

（1）文件存储空间的管理

为每个文件分配必须的外存空间，提高外存利用率。系统设置专门的数据结构，记录文件存储空间的使用情况。以盘块为基本单位。

（2）目录管理

系统为每个文件建立一个目录项，包含文件名，文件属性，文件在磁盘上的物理位置等。若干个目录项组成一个目录文件。

（3）文件的读写管理和存取控制

文件的存取控制：

防止未经核准的用户存取文件：防止冒名存取文件；防止以不正确的防止使用文件

多级保护：系统级：防止非法用户进入系统

用户级：对用户分类

文件级：设置文件属性

4.设备管理的功能

完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备；提高处理机和I/O设备的的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。

（1）缓冲管理

管理好各种类型的缓冲区。

字符缓冲区，字符块缓冲区。

单缓冲机制，双缓冲机制，公用缓冲机制。

（2）设备分配回收

根据用户的I/O请求。为之分配所需的设备。包括分配设备控制器和通道。

系统中应配置设备控制表、控制器控制表等数据结构，记录设备及控制器的标识符和状态。

（3）设备处理程序

实现处理机和设备控制器之间的通信。

（4）设备独立性和虚拟设备

设备独立性：应用程序独立于物理设备。

虚拟设备功能：把一个物理设备变换为多个对应的逻辑设备。

5.用户接口

（1）命令接口

便于用户直接或间接地控制自己的作业。

（2）程序接口

为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径，由一组系统调用组成。

（3）图形接口

6.操作系统的特征

（1）并发性

一段时间内有多道程序同时运行。

（2）共享性

系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。

互斥共享，同时访问。

并发性与共享性互为存在条件，是操作系统最基本的特征

（3）虚拟性

把一个物理实体变成若干逻辑上的对应物。主要通过分时使用的方法实现。

（4）异步性