程序文件和作业文件区别

1.2.3　操作系统的功能

操作系统的功能包括处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和进程管理等五种功能。

1.处理器管理

在单道作业或单用户及多道作业或多用户的情况下，处理器管理负责处理器的调度策略、使用分配和资源回收等。作业是指计算机为完成用户赋予的任务而进行的一切操作。

中央处理器是对整个计算机进行控制和数据处理的核心部件，是一种硬件资源，只有获得对它的使用权，程序才能运行。对处理器的管理包括中断处理、处理器调度和进程同步控制等三部分内容。

“中断处理”是指当一个程序正在运行时，系统要响应比该程序级别更高的输入/输出请求，对此操作系统将暂时“中止”程序的执行，处理器转向对引出中断事件的程序运行，待处理完成后再“恢复”被中断的那个程序继续运行，这一过程就称为“中断处理”。“中断处理”中的“中断事件”由计算机系统发生，由“中断装置”(一种硬件装置)监视和发现，操作系统的“中断程序”负责处理，其相互配合完成中断处理。

“处理器调度”是指将空闲的处理器分配给某个程序占用运行的技术。对处于“执行”中的程序，操作系统将其分为三种“状态”，即运行态(正占用处理器运行中)、就绪态(万事俱备，只等处理器空闲，以便占用它运行)和等待态(等待某中断事件处理的完成)。处理器空闲时，处理器调度功能就从处于“就绪”状态的一组进程中选择一个，并让其占用处理器。选择程序执行的调度策略是“先来先服务”策略。程序的这三种状态在系统中“动态”地转换。

对于单CPU、“多任务”操作系统的处理器管理的计算机系统，其基础是处理器和外部设备、外部设备和外部设备之间的并行工作的能力。在这种操作系统中，同一时间可以有多个作业同时进入系统执行，但在某一个特定时刻，CPU只对一个程序占有服务，让处理器和外部设备都尽可能地处于同时工作的状态，从而提高整个计算机系统的效率。当有多个程序进入系统“同时”执行时，则称这种状态为并发。并发程序之间可能具有某种内在联系，如果一个程序的执行依赖另一个程序执行的结果，则一程序必须等前一程序执行产生出结果后才能执行。这就必须对其进行控制，使所有并行的程序都能正确地执行而不致造成混乱，产生错误的结果。这就是“同步控制”功能的任务。

2.存储管理

存储管理负责给程序和数据分配内存空间，保护并实现存取操作，从而保证各作业占用的存储空间不发生矛盾，相互之间无干扰。

存储管理有三项功能，即内存空间的分配和回收、内存保护，以及内存的虚拟存储器扩充。系统运行时，一个应用程序或多个应用程序与操作系统共占内存，且各自只在自己的内存空间范围内运行，相互之间无干扰。当一个程序要运行时，存储管理会遵循一定的策略并根据作业申请去寻找足够大小的空闲内存块分配给这一程序。如果找不到，则它将收集若干空闲空间合并分配给这一程序，否则就不接收该作业。当作业执行结束时，存储管理要回收此作业使用的所有内存空间，并置于空闲状态，以供他用。作业在执行过程中也能随时申请扩大内存，或归还无需再用的内存。分配内存时，系统会为每一个作业设置一对“界地址”，即内存区的上边界地址和下边界地址。作业执行时，会随时检验使用的内存单元地址是否在这对界地址之间，若在此区间，则表示为合法，否则表示为不合法，从而达到内存保护的目的。存储管理的另一个重要职能是虚拟存储管理。为了能在超越实际内存大小的情况下正常运行作业，内存管理要把内存和部分磁盘空间集成在一起进行管理，以扩大可使用的“有效”内存空间。操作系统“虚拟存储管理”能实现这一功能。

3.设备管理

设备管理负责各种输入/输出设备与中央处理器内存之间的数据传递，根据需要把接口控制器和输入/输出设备分配给请求输入/输出操作的程序，并启动设备完成实际的输入/输出操作。此外，还常采用虚拟技术和缓冲技术，尽可能地发挥设备和主机并行工作的作用。

计算机外部设备可分为输入设备(键盘、鼠标等)、输出设备(显示器、打印机等)、输入/输出设备(硬盘、软盘、光盘、磁带等)等。内存和外部设备之间的数据传输称为内外存信息交换。当作业进入系统执行时，设备管理负责为作业“分配设备”，输入/输出发生时建立作业与外部设备之间的连接，作业执行结束时设备管理又负责及时回收设备以作另行分配。设备管理还负责驱动设备读/写，处理设备读/写时的硬件技术，如磁盘读/写时的寻址、校验等。这些是通过设备管理程序随时编写的“通道程序”完成的。

4.文件管理

文件是记录的集合，记录是信息的集合，故文件管理常称为信息管理。文件管理负责存取文件，对整个文件库进行管理。例如，进行文件目录管理、文件存储空间的分配等。

计算机系统以“文件”的形式组织、存储、管理程序和数据。文件在逻辑意义上是有完整意义的信息(或数据)集合。每一个文件按系统的规则进行命名，并将其存储在外部存储器上(如磁盘、磁带、光盘)。文件以物理块(如磁盘区)数据组块形式在外部存储器上按物理结构存储，操作系统建立并维护一个或一组文件目录，在目录中登记存储在系统中的每一个文件的外部特征信息，如文件名、长度、日期和时间、文件属性及文件在外部存储器上的入口物理位置等信息，以实现对文件的管理、控制和服务(读/写)。文件名和文件目录提供了“按名”引用文件的手段。操作系统提供一组文件操作命令供外部用户实现对文件的操作，如建立文件、打开文件、读文件、写文件、关闭文件、删除文件、文件改名等，还提供系统调用，供系统用户实现对文件进行各种内部操作。执行读/写操作时操作系统负责数据的逻辑结构和物理结构之间的相互转换。此外，操作系统还提供文件的共享措施和负责维护文件的安全。

5.进程管理

进程管理是指处理器执行程序对数据进行处理的全过程所进行的管理，负责组织和控制作业的运行，决定什么时候谁可使用处理器，即负责作业的输入/输出、调度与控制。要求计算机系统处理的任务都必须组织成作业的形式提交给系统才能被系统执行。源程序是作业的主题，数据是作业处理和加工的对象。多道程序系统一次可以接收多个作业，由系统调度执行。因此，作业管理包括作业调度和作业控制两大功能。作业调度包括作业执行时要经过的步骤和执行时需要的信息。作业控制是对作业执行的控制和管理。系统逐条获取作业命令，并按命令的要求执行作业的一步处理，直至最后一条作业命令结束退出系统为止。从处于后备状态作业中选择若干作业进入系统执行，是作业管理的任务。作业能否进入系统执行的必要条件是，系统有足够的资源可分配给它。如果系统资源可以满足几个作业，应选择哪一个作业，这由作业管理的调度策略所决定，一般按“先来先服务”的原则选择。