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《操作系统》算法多媒体演示

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 操作系统(Operating System,简称OS)是一种管理电脑硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石,更是计算机硬件和其他软件及计算机用户之间的联系纽带。操作系统是最重要的计算机系统软件,同时也是最活跃的学科之一,其发展极为迅速。所以对于计算机及其相关专业的学生来说,操作系统是一门必修课程,而操作系统的算法是学生学习《操作系统》这门课程最为重要的一个环节,操作系统的经典算法包括进程调度算法、存储器连续分配方式中分区分配算法、页面置换算法、磁盘调度等。
操作系统算法于学生理解起来相对复杂,而使用FLASH软件可以对复杂的算法进行可视化演示,观看者可以通过动画的方式对操作系统和算法有更好的认识和理解。此操作系统算法多媒体演示正是利用FLASH来制作演示各种算法,使学习者可以很好的理解,起到事半功倍的效果。
关键词:计算机操作系统;经典算法;FLASH动画

Abstract
Operating system (Operating System, referred to as OS) is a kind of management computer hardware and software resources of the process, but also computer system kernel and the cornerstone, is the link between computer hardware and software and other computer users. Operating system is the software of computer system is the most important, but also one of the most active subject, its development is very rapid.
The operating system is a course in computer science students must to learn ,and the algorithm is learning the course "operating system" a most important link of the classical algorithm, including the operating system process scheduling algorithm, memory allocation partition algorithm, page replacement algorithm of disk scheduling mode, etc..
Operating system algorithm to understand and relatively complex, so the use of FLASH software for visual presentation, visitors can have a better awareness and understanding of the operating system and algorithms by the way of animation.The operating system algorithm for multimedia presentation is to make the presentation of various algorithms using FLASH, so that scholars can be well understood, play a multiplier effect.
Keywords: computer operating system, algorithm, FLASH animation

目 录
1 引言 1
1.1 系统开发背景 1
1.2 操作系统的发展趋势 1
1.3 操作系统算法的重要性 1
2 系统简介 2
2.1 系统开发技术 2
2.1.1 FLASH简介 2
2.1.2 ActionScript简介 4
2.1.3 PhotoShop简介 5
3 操作系统经典算法 6
3.1 进程(作业)调度算法 6
3.2 存储器连续分配方式中分区分配算法 6
3.3 页面置换算法 6
3.4 磁盘调度算法 7
4 详细设计过程 8
4.1 前期准备 8
4.2 制作过程 8
4.2.1 先来先服务 8
4.2.2 动态内存分配最佳适应的制作 14
结束语 17
参考文献 18
致谢 19


1 引言
1.1 系统开发背景
操作系统是控制其他程序运行,管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。
操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。
操作系统就像计算机的大管家,管理着计算机的各种资源,内存磁盘CPU等。应用程序想使用这些资源,都必须经过操作系统同意(资源申请),并且由操作系统统一安排使用时间(资源分配),应用程序用完后必须将资源还给操作系统(资源回收),以便其他应用程序使用。就这样,计算机系统在操作系统的管理下以最可能高的效率有条不紊地工作着。
1.2 操作系统的发展趋势
操作系统功能的不断增加有两个方面原因:一个原因是不断满足用户的需求,另一个原因是新技术的不断出现。不断增加的功能并不是每个用户所能用得到的,然而操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要,于是系统不断膨胀,功能不断增加,并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。操作系统内核将呈现出多平台统一的趋势,传统的操作系统内核主要采用模块化设计技术,只能应用于固定的平台。嵌入式系统是以应用为中心的系统,不会像PC一样只有一种平台,但它会吸取PC的成功经验,形成不同行业的标准。因此个人认为操作系统会逐渐向嵌入式操作系统的方向发展,从而有一天改变操作系统的模式。让操作系统的应用可以为每一个用户量身打造。
1.3 操作系统算法的重要性
操作系统各算法是操作系统的核心,主要功能是根据作业控制块中的信息,审查系统能否满足用户作业进程的资源需求,从外存的后备队列中选取作业调入内存,并为它们创造进程,分配资源。然后再将新创建的进程插入就绪队列,准备执行。


2 系统简介
系统的名称为操作系统算法动画演示系统,本系统能够实现通过FLASH动画演示帮助学生更快更好的理解操作系统中的各个算法。
2.1 系统开发技术
2.1.1 FLASH简介
Flash是一种动画创作与应用程序开发于一身的创作软件, Flash广泛用于创建吸引人的应用程序,它们包含丰富的视频、声音、图形和动画。可以在Flash中创建原始内容或者从其它Adobe应用程序(如Photoshop或illustrator)导入它们,快速设计简单的动画,以及使用Adobe ActionScript 3.0开发高级的交互式项目。设计人员和开发人员可使用它来创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。Flash可以包含简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。使用Flash创作的各个内容可以通过添加图片、声音、视频和特殊效果,构建包含丰富媒体的Flash应用程序。Flash是一种既简单直观又有功能强大的动画设计工具。Flash也支持高品质的mp3音频流、文字输入字段、交互式接口等等很多东西。这个最新版本可以观看所有的flash格式。若你要观看网页上的多媒体内容,flash player几乎是网络上的标准。为此播放器所制作的动画或图像十分常见。
Flash的前身是FutureSplash Animator,在出现时它仅仅作为当时交互制作软件Director和Authorware的一个小型插件,后来才由Macromedia公司出品成单独的软件。曾与Dreamweaver(网页制作工具软件)和Fireworks(图像处理软件)并成为“网页三剑客”。Flash随着互联网的发展,在Flash4版本之后嵌入了ActionScript函数调用功能,使互联网在交互应用上更加便捷。该公司及旗下软件于2007年被Adobe公司收购并进行后续开发。(Macromedia最后一个版本为Flash8,Adobe收购后第一个发布的版本为Flash CS)。
Flash是通过广泛使用矢量图形使文件变的很小。与位图图形相比,矢量图形需要的内存和存储空间小很多,因为它们是以数学公式而不是大型数据集来表示的。位图图形之所以更大,是因为图像中的每个像素都需要一组单独的数据来表示。
Flash动画说到底就是“遮罩+补间动画+逐帧动画”与元件(主要是影片剪辑)的混合物,通过这些元素的不同组合,从而可以创建千变万化的效果。
Flash是一个非常优秀的矢量动画制作软件,它以流式控制技术和矢量技术为核心,制作的动画具有短小精悍的特点,所以被广泛应用于网页动画的设计中,以成为当前网页动画设计最为流行的软件之一。
Flash动画设计的三大基本功能是整个Flash动画设计知识体系中最重要、也是最基础的,包括:绘图和编辑图形、补间动画和遮罩。这是三个紧密相连的逻辑功能,并且这三个功能自Flash诞生以来就存在。
绘图Flash包括多种绘图工具,它们在不同的绘制模式下工作。许多创建工作都开始于像矩形和椭圆这样的简单形状,因此能够熟练地绘制它们、修改它们的外观以及应用填充和笔触是很重要的。对于Flash提供的3种绘制模式,它们决定了“舞台”上的对象彼此之间如何交互,以及你能够怎样编辑它们。默认情况下,Flash使用合并绘制模式,但是你可以启用对象绘制模式,或者使用“基本矩形”或“基本椭圆”工具,以使用基本绘制模式。
(1)编辑图形:绘图和编辑图形不但是创作Flash动画的基本功,也是进行多媒体创作的基本功。只有基本功扎实,才能在以后的学习和创作道路上一帆风顺;FlashProfessional8绘图和编辑图形——这是Flash动画创作的三大基本功的第一位;在绘图的过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素,这也是Flash动画的一个巨大特点。Flash中的每幅图形都开始于一种形状。形状由两个部分组成:填充(fill)和笔触(stroke),前者是形状里面的部分,后者是形状的轮廓线。
(2)补间动画:是整个Flash动画设计的核心,也是Flash动画的最大优点,它有动画补间和形状补间两种形式;用户学习Flash动画设计,最主要的就是学习“补间动画”设计;在应用影片剪辑元件和图形元件创作动画时,有一些细微的差别,应该完整把握这些细微的差别。
(3)动作补间动画是Flash中非常重要的动画表现形式之一,在Flash中制作动作补间动画的对象必须是“元件”或“组成”对象。 基本概念:在一个关键帧上放置一个元件,然后在另一个关键帧上改变该元件的大小、颜色、位置、透明度等,Flash根据两者之间帧的值自动所创建的动画,被称为动作补间动画。
(4)所谓的形状补间动画,实际上是由一种对象变换成另一个对象,而该过程只需要用户提供两个分别包含变形前和变形后对象的关键帧,中间过程将由Flash自动完成。基本概念:在一个关键帧中绘制一个形状,然后在另一个关键帧中更改该形状或绘制另一个形状,Flash根据两者之间帧的值或形状来创建的动画称为“形状补间动画”。形状补间动画可以实现两个图形之间颜色、形状、大小、位置的相互变化,其变形的灵活性介于逐帧动画和动作补间动画之间,使用的元素多为鼠标或压感笔绘制出的形状。
(5)逐帧动画是一种常见的动画形式,它的原理是在“连续的关键帧”中分解动画动作,也就是每一帧中的内容不同,连续播放形成动画。基本概念:在时间帧上逐帧绘制帧内容称为逐帧动画,由于是一帧一帧地画,所以逐帧动画具有非常大的灵活性,几乎可以表现任何想表现的内容。
在Flash中将JPG、PNG等格式的静态图片连续导入到Flash中,就会建立一段逐帧动画。也可以用鼠标或压感笔在场景中一帧帧地画出帧内容,还可以用文字作为帧中的元件,实现文字跳跃、旋转等特效。
(6)遮罩是Flash动画创作中所不可缺少的——这是Flash动画设计三大基本功能中重要的出彩点;使用遮罩配合补间动画,用户更可以创建更多丰富多彩的动画效果:图像切换、火焰背景文字、管中窥豹等都是实用性很强的动画。并且,从这些动画实例中,用户可以举一反三创建更多实用性更强的动画效果。遮罩的原理非常简单,但其实现的方式多种多样,特别是和补间动画以及影片剪辑元件结合起来,可以创建千变万化的形式,对这些形式作个总结概括,从而可以有的放矢,从容创建各种形式的动画效果。
在Flash作品中,常看到很多眩目神奇的效果,而其中部分作品就是利用“遮罩动画”的原理来制作的,如水波、万花筒、百叶窗、放大镜、望远镜等。基本概念:在Flash中遮罩就是通过遮罩图层中的图形或者文字等对象,透出下面图层中的内容。在Flash动画中,“遮罩”主要有两种用途:一种是用在整个场景或一个特定区域,使场景外的对象或特定区域外外的对象不可见;另一种是用来遮罩住某一元件的一部分,从而实现一些特殊的效果。
被遮罩层中的对象只能透过遮罩层中的对象显现出来,被遮罩层可使用按扭、影片剪辑、图形、位图、文字、线条等。
(7)引导路径动画:在Flash中,将一个或多个层链接到一个运动引导层,使一个或多个对象沿同一条路径运动的动画形式被称为“引导路径动画”。这种动画可以使一个或多个元件完成曲线或不规则运动。
在Flash中引导层是用来指示元件运行路径的,所以引导层中的内容可以是用钢笔、铅笔、线条、椭圆工具、矩形工具或画笔工具等绘制的线段,而被引导层中的对象是跟着引导线走的,可以使用影片剪辑、图形元件、按扭、文字等,但不能应用形状。
软件特性:
1、Flash被大量应用于互联网网页的矢量动画设计。因为使用向量运算(VectorGraphics)的方式,产生出来的影片占用存储空间较小。
2、使用Flash创作出的影片有自己的特殊档案格式(SWF),该公司声称全世界97%的网络浏览器都内建Flash播放器(FlashPlayer)。
3、Flash是Macromedia提出的“富因特网应用”(RIA)概念的实现平台之一。
2.1.2 ActionScript简介
ActionScript是 Macromedia(现已被Adobe收购)为其Flash产品开发的 ,最初是一种简单的脚本语言,现在最新版本3.0,是一种完全的面向对象的编程语言,功能强大,类库丰富,语法类似JavaScript,多用于Flash互动性、娱乐性、实用性开发,网页制作和RIA应用程序开发。
ActionScript是Flash内置的编程语言,用它为动画编程,可以实现各种动画特效、对影片的良好控制、强大的人机交互以及与网络服务器的交互功能。
ActionScript是一门吸收了C++、Java以及JavaScript等编程语言部分特点的新的语言。ActionScrip使用英文单词和元件提供了一种为Flash影片设置指令的方法。它的存在确保了Flash影片较之普通的按照线性模式播放的动画具备强大得多的人机交互能力。
可以为时间轴中的关键帧、按钮和影片剪辑添加ActionScript。选中这些关键帧、按钮和影片剪辑,打开其动作面板,你就可以看到它们都添加了哪些脚本。
脚本都必须有它的运行环境,就ActionScript来说,它的运行环境就是Flash影片。ActionScript可以指挥Flash影片该做什么。在某些情况下,ActionScript还可以指挥其他的东西,如用户的操作系统、浏览器等。但是ActionScript最主要的用途还在于控制Flash影片内部的东西。
短的脚本可以只有一行,长的脚本可以长达几千行。它们可以作用于Flash影片的一个部分,也可以贯穿影片始终。有人把使用了脚本的整个Flash影片看作一个程序,也有人把影片中单独出现的脚本看作一个程序。这两种看法都正确,因为一个单独的程序也可以被定义成若干小程序。
ActionScript的主要目的就是用来改变这种自动而死板的线性播放行为,一段脚本可以使影片在一个特定的帧上停止,循环播放前面的部分,甚至于让用户控制要播放哪一帧。ActionScript能够使影片完全脱离被动的线性播放模式。
2.1.3 PhotoShop简介
Adobe Photoshop,简称“PS”,是由Adobe Systems开发和发行的图像处理软件。Photoshop主要处理以像素所构成的数字图像。使用其众多的编修与绘图工具,可以有效地进行图片编辑工作。ps有很多功能,在图像、图形、文字、视频、出版等各方面都有涉及。
2003年,Adobe Photoshop 8被更名为Adobe Photoshop CS。2013年7月,Adobe公司推出了最新版本的Photoshop CC,自此,Photoshop CS6作为Adobe CS系列的最后一个版本被新的CC系列取代。
Photoshop的专长在于图像处理,而不是图形创作。图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果,其重点在于对图像的处理加工;图形创作软件是按照自己的构思创意,使用矢量图形来设计图形。
从功能上看,该软件可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特功能特色效制作部分等。 图像编辑是图像处理的基础,可以对图像做各种变换如放大、缩小、旋转、倾斜、镜像、透视等;也可进行复制、去除斑点、修补、修饰图像的残损等。
图像合成则是将几幅图像通过图层操作、工具应用合成完整的、传达明确意义的图像,这是美术设计的必经之路;该软件提供的绘图工具让外来图像与创意很好地融合。
校色调色可方便快捷地对图像的颜色进行明暗、色偏的调整和校正,也可在不同颜色进行切换以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体等方面应用。
特效制作在该软件中主要由滤镜、通道及工具综合应用完成。包括图像的特效创意和特效字的制作,如油画、浮雕、石膏画、素描等常用的传统美术技巧都可藉由该软件特效。

3 操作系统经典算法
3.1 进程(作业)调度算法
①先来先服务调度算法:每次调度是从就绪队列中,选择一个最先进入就绪队列的进程,把处理器分配给该进程,使之得到执行。该进程一旦占有了处理器,它就一直运行下去,直到该进程完成或因发生事件而阻塞,才退出处理器。特点:利于长进程,而不利于短进程。
②短作业优先调度算法:它是从就绪队列中选择一个估计运行时间最短的进程,将处理器分配给该进程,使之占有处理器并执行,直到该进程完成或因发生事件而阻塞,然后退出处理器,再重新调度。
③高响应比优先调度算法:它是从就绪队列中选择一个响应比最高的进程,让其获得处理器执行,直到该进程完成或因等待事件而退出处理器为止。特点:既照顾了短进程,又考虑了进程到达的先后次序,也不会使长进程长期得不到服务,因此是一个比较全面考虑的算法,但每次进行调度时,都需要对各个进程计算响应比。所以系统开销很大,比较复杂。
3.2 存储器连续分配方式中分区分配算法
①首次分配适应算法:对空闲分区表记录的要求是按地址递增的顺序排列的,每次分配时,总是从第1条记录开始顺序查找空闲分区表,找到第一个能满足作业长度要求的空闲区,分割这个空闲区,一部分分配给作业,另一部分仍为空闲区。
②循环首次适应算法:在为进程分配内存空间时,不再是每次都从链首开始查找,而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找,直至找到一个能满足要求的空闲分区,从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。
③最佳适应分配算法:是按作业要求从所有的空闲分区中挑选一个能满足作业要求的最小空闲区,这样可保证不去分割一个更大的区域,使装入大作业时比较容易得到满足。为实现这种算法,把空闲区按长度递增次序登记在空闲区表中,分配时,顺序查找。
3.3 页面置换算法
①最佳置换算法:此算法所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的,或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法,通常可保证获得最低的缺页率。但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中,哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的,因而该算法是无法实现的。
②先进先出页面置换算法:该算法总是淘汰最先进入内在的页面,即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法设置一个指针总是指向最老的页面。
③最近最久未使用算法:该算法赋予每个页面一个访问字段,用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间T,当须淘汰一个页面时,选择现有页面中其T

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作者:佚名
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