操作系统与软件工程学习笔记

版权声明：本文为博主原创文章，转载注明出处http://blog.csdn.net/u013142781

慢慢发现，根据需求完成任务代码其实并不是很难，遵循一些项目的规范，采用项目中统一的技术去实现对应的功能。东西都已经封装好了，你只需要使用一些工具或框架就可以轻易实现。

但是，你想要有质的提高，却抛不开基础知识，因为思维是最重要的。因此对一些基础知识进行回顾，以下是对操作系统回顾后的总结。

在回顾中，收获最大的是操作系统主要功能中的“内存扩充”，很值得借鉴学习的！

操作系统的基本特性

（1）并行性与并发性，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；并发性是指两个或过个事件在同一时间间隔内发生；在多道程序环境下，并发性是指一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但是在但处理机系统中，每一刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能分时地交替执行。对于多处理机。可以实现并行执行，多个程序同时运行。 

（2）引入进程，进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。 

（3）引入线程，通常把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行的独立运行和独立调度的基本单位。 

（4）共享性，在操作系统环境下，所谓共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用。 

（5）互斥共享，仅当a进程访问完并释放该资源后，才允许另一进程对该资源访问。 

（6）同时访问，交替访问。 

（7）虚拟技术，操作系统中所谓的“虚拟”是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。虚拟技术分为时分复用技术和空复用技术。 

（8）时分复用技术，人们利用时分复用技术，将一条物理信道虚拟为多条逻辑信道，将每条信道提供一对用户通话。为每道程序建立一个进程，让多道程序并发地执行。以此来分时使用一台处理机。 

（9）空分复用技术，通常一台机器上只配置一台硬盘，我们可以通过虚拟磁盘技术将一台硬盘虚拟为多台虚拟磁盘。 

（10）异步，如打印请求，而此时打印机正在为其他进程打印，由于打印机术语临界资源，因此正在执行的进程必须等待，且放弃处理机，知道打印机空闲，并在此把处理机分配该进程时，该进程方能继续执行。进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。

操作系统的主要功能

（1）进程控制，主要功能时为作业创建进程，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，进程同步的主要任务是为多个进程（含线程）的运行进行协调。 

（3）进程通信，进程通信的任务就是用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 

（5）内存分配，允许正在运行的程序申请附加的内存空间。 

（6）内存保护，确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰。 

（7）在多道程序环境下，每道程序不可能都从“0”地址开始装入内存，这就致使地址空间内的逻辑地址和内存空间中的物理地址不相一致。为使程序正确运行，存储器管理必须提供地址映射功能。 

（8）内存扩充，用于实现请求调入功能和置换功能。请求调入功能允许在装入一部分用户程序和数据的情况下，便能启动该程序运行。在程序运行过程中，若若发现要继续运行时所需的程序和数据尚未装入内存，可向os发出请求，有os从磁盘中将所需部分调入内存。置换功能，若发现在内存中已无足够的空间来装入需要调入的程序和数据时，系统应能从内存中的一部分暂时不用的程序和数据调至盘上，以腾出内存空间。 

（9）缓冲管理，例如在i/o设备和cpu之间引入缓冲，可有效缓和两者速度不匹配的矛盾，提高cpu利用率。 

（10）设备分配，处理过程是：设备处理程序首先检查i/o请求的合法性，了解设备状态是否空闲的，了解有关的传递参数以及设置设备的工作方式，blabla….. 

（11）文件管理功能，分为文件存储空间管理、目录管理、文件读写/管理和保护 

（12）操作系统与用户之间的接口，分为用户接口和程序接口。用户接口是提供给用户使用的接口，用户通过该接口取得操作系统的服务；程序接口是提供给程序员在编程时使用的接口，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。

一、软件生命周期 

软件定义 

软件任务立项：名称、性质、目标、意义、规模 

项目可行性分析：技术、经济、操作可行性分析 

制定项目计划：人员、组织、进度资金、设备等多方面 

软件需求分析：功能、性能、数据、操作等方面 

软件开发期 

软件概要设计：软件构造、接口、全局数据和数据环境、模块结构、模块接口等 

编码和单元测试：程序员完成实现并单元测试 

系统集成测试：把测试过的各个模块使用如渐增集成策略组装起来 

系统确认验证：需要以用户为主体、以需求规格说明书对软件的定义为依据进行逐项确认。 

软件运行与维护

二、软件开发六大模型 

（1）瀑布模型 

瀑布模型是一种基于里程碑的阶段过程模型，它所提供的里程碑式 的工作流程，为软件项 目按规程管理提供了便利，例如，按阶段制定项目计划，分阶段进行成本核算，进行阶段性评 审等；并对提高软件产品质量提供了有效保证。 

瀑布模型的作用还体现在文档上。每个阶段都必须完成规定的文档，并在每个阶段结束前 都要对所完成的文档进行评审。这种工作方式有利于软件错误的尽早发现和尽早解决，并为软 件系统今后的维护带来了很大的便利。 

瀑布模型是一种线性模型，要求项目严格按规程推进，必须等到所有开发工作全部作完以后才能获得可以交付的软件产品。应该讲，通过瀑布模型并不能对软件系统进行快速创建，对 于一些急于交付的软件系统的开发，瀑布模型有操作上的不便。 

瀑布模型主要适合于需求明确，且无大的需求变更的软件开发，例如，编译系统、操作系统等。但是，对于那些分析初期需求模糊的项目，例如那些需要用户共同参加需求定义的项目，瀑布模型也有使用上的不便。

（2）原型模型，分为快速原型方法、原型进化模型 

<1>快速原型方法 

快速原型方法是原型模型在软件分析、设计阶段的应用，用来解决用户对软件系统在需求 上的模糊认识，或用来试探某种设计是否能够获得预期结果。 

快速原型是用来获取用户需求的，或是用来试探设计是否有效的。一旦需求或设计确 定下来了，原型就将被抛弃。因此，快速原型要求快速构建、容易修改，以节约原型创建成本、 加快开发速度。快速原型往往采用一些快速生成工具创建，例如4gl 语言。目前，microsoftvisual basic、inprise delphi 等基于组件的可视化开发工具，也被应用于原型创建之中，并 且都是非常有效的快速原型创建工具，而且还可用于原型进化。 

快速原型是暂时使用的，因此并不要求完整。它往往针对某个局部问题建立专门原型， 如界面原型、工作流原型、查询原型等。 

快速原型不能贯穿软件的整个生命周期，它需要和其他的过程模型相结合才能产生作 用。例如，在瀑布模型中应用快速原型，以解决瀑布模型在需求分析时期存在的不足。 

<2>原型进化模型 

原型进化对开发过程的考虑是，针对有待开发的软件系统，先开发一个原型系统给用户使 用，然后根据用户使用情况的意见反馈，对原型系统不断修改，使它逐步接近并最终到达开发目标。跟快速原型不同的是，快速原型在完成需求定义后将被抛弃，而原型进化所要创建的原型则是一个今后将要投入应用的系统，只是所创建的原型系统在功能、性能等方面还有许多不足，还没有达到最终开发目标，需要不断改进。

（3）增量模型 

增量模型是瀑布模型和原型进化模型的综合，它对软件过程的考虑是：在整体上按照瀑布 模型的流程实施项目开发，以方便对项目的管理；但在软件的实际创建中，则将软件系统按功 能分解为许多增量构件，并以构件为单位逐个地创建与交付，直到全部增量构件创建完毕，并 都被集成到系统之中交付用户使用。 

如同原型进化模型一样，增量模型逐步地向用户交付软件产品，但不同于原型进化模型的 是，增量模型在开发过程中所交付的不是完整的新版软件，而只是新增加的构件。

（4）螺旋模型 

螺旋模型即是一种引入了风险分析与规避机制的过程模型，是瀑布模型、快速原型方法和 风险分析方法的有机结合。 

螺旋模型基本方法是，在各个阶段创建原型进行项目试验，以降低各个阶段可能遇到的项 目风险。例如，为了降低用户对软件界面不满意的风险，可以在需求分析阶段建立“界面原型”；为了降低软件不能按设计要求实现的风险，可以在设计阶段针对所采用的技术建立“仿真试探原型”。

（5）喷泉模型 

喷泉模型的过程方法所考虑的是，基于面向对象方法所带来的便利，对软件的分析、设计和实现按照迭代的方式交替进行，并通过进化的方式，使软件分阶段逐渐完整、逐步求精。例如，第一阶段软件开发的目标可以是软件的基本功能；第二阶段可以是在第一阶段建立的软件的基础上，对软件进行进一步的完善，并实现软件的主要功能；第三阶段则是在第二阶段的基础上，对软件进行更加完整的开发，并以实现软件全部功能作为创建目标。

（6）组件复用模型 

自有软件开发以来，软件复用就一直存在，并产生了一些比较常用的软件复用方法。传统的软件复用方法是建立源程序函数库，可以把这些函数用在许多不同的软件上面。而在面向对 象技术中，软件复用则可以通过建立类模块来实现。由于大多数的类模块具有继承性，因此， 比起传统方法，基于类模块的复用效果要好一些。 

组件技术是基于面向对象技术发展起来的，可以把组件看作为一个盒子，它里面封装了许多个类模块。因此，组件比类更大、更 抽象，其中包含了更多的功能，更具有通用性，更加有利于复用。