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摘 要：随着计算机技术的不断发展与计算机的不断普及,操作系统已成为不可分割的一部分,本文对微计算机模拟操作系统的数字化设计进行了分析和阐述.
关 键 词：模拟操作系统数字化设计
一、引言
自第三次科技革命以来,计算机技术日新月异,发展十分迅速,迅速走入了寻常百姓家,普及率增长迅速,计算机已成为人们生活不可分割的一部分,而操作系统作为用户使用计算机的媒介,也与人们的生活密不可分,本文对计算机模拟操作系统的数字化设计进行了简要的分析和阐述.
二、模拟操作系统的简介
操作系统是计算机用户与计算机硬件之间的桥梁,用户可以通过软件提交作业给操作系统,通常一个作用包含一个或多个进程,而模拟操作系统就是对实际操作系统中所面临的操作需求进行模拟,实现计算机的主要功能,其中主要包括进程管理、存储管理、设备管理以及文件管理等,实现计算机进程调度以及内存与设备的管理.
三、微计算机模拟操作系统的数字化设计
1.进程管理
进程是具有一定独立功能的一个程序关于某个数据集合的一次活动,简而言之,就是程序在处理器上的执行.通常来说,一个进程可以分为三种状态：运行状态、就绪状态以及等待或阻塞状态,严格的来讲,除了上述三个状态外还包括挂起就绪和挂起等待两个状态.
通常来说操作系统都会用一个叫做程序控制块（PCB）的数据结构来记录进程的属性信息,一般包括进程标识信息,处理器状态信息以及进程控制信息,通过对进程的这些属性的掌握,来对进程进行管理.
对进程进行调度有多种算法：一是先进先出调度算法（FIFO）,是按照进程到达的先后顺序对进程进行调度,属于不可抢占策略；二是优先级调度算法,是按照进程的优先级别高低对进程进行调度,属于高优先级进程优先处理的到达策略,可以使用可抢占以及非抢占两种策略；三是时间片轮转算法,也就是按照先进先出调度算法,每一个进程轮流执行一个有限的时间片；四是最短进程优先级调度算法,是从就绪队伍中挑选出运行时间最短的优先运行,属于飞抢占策略.此外还有最短剩余时间优先级调度算法、最高响应比有限调度算法等等.
2.存储管理
存储器的管理通常可以分为固定分区存储器管理和可变分区多道管理,其中固定分区存储管理利用率过低,所以一般采用可变分区管理,通常有位图法、链表法以及伙伴系统法等几种组织方法.
存储分配算法主要有三种：一是最佳适应法,从所有分区中挑选一块最接近要求的大于等于作业大小的分区；二是最先适应法,从第一个编号开始,将最先找到的大于等于作业大小的分区分给作业；三是最坏适应法,从未分配的分区中挑选最大的并且大于等于作业大小的分给作业.
3.设备管理
通常来说一般使用银行家算法进行资源分配,当一个进程提出资源请求时,假设分配给它并检查状态安全与否,银行间要检查资源是否足够,能否满足该进程,如果满足,该进程就能够快速完成运行并归还资源,如果所有资源请求都满足,便可以实施分配.
为了实现银行家算法,需要对资源向量,已分配资源向量,空闲资源向量,可释放资源向量以及资源分配矩阵和资源请求矩阵实时监视,满足条件便进行资源分配.
4.文件管理
文件管理也叫磁盘驱动调度管理,通常来说一共有三种算法：一是先来先去服务算法,根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度,这种算法十分简单公平,所以进程的请求都能依此得到处理,不会出现某一进程长时间请求得不到满足的情况,但由于未对进程的请求进行优化,当请求访问磁盘较多时,会影响整体效率；二是最短查找时间优先算法,这种算法有限选择要求访问的磁道与当前磁头所在磁道距离最近的进程,从而可以保证每次的访问都是时间最短的,从而可以得到比较好的吞吐量,但由于不同进程的请求得到响应的机会不均等,因而会出现某些进程被无限期延迟；三是电梯调度算法,这种算法每次总是选择沿着一动笔移动方向最近的柱面,如柱面上有多个请求,还需进行旋转优化.
5.整体框架设计
一般来说,系统由主模拟系统与测试系统共同组成,主模拟系统负责完成上述模拟操作系统的功能,而测试系统负责模拟用户来检测模拟操作系统,两者是相互通信的两个线程,测试系统随机产生模拟进程并提交给模拟系统,模拟系统将测试系统提交的进程放入等待队列之中并依照相关算法分配资源以及内存,等其执行完毕之后释放资源以及资源.
四、结束语
随着计算机硬件水平的不断提高,相关技术不断完善,更高效地运用这些资源变成了操作系统的难题,通过操作系统的优化,我们能够更高效地运用硬件资源,从而大大提高资源的利用率.本文对微计算机模拟操作系统的数字化设计进行了简单的分析,相信随着相关技术的不断发展,操作系统必将更加高效可靠.