操作系统复习总结.doc
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1、- -第一章 操作系统引论1. 1 操作系统的目标了解、知道a、有效性:提高系统资源的利用率,提高系统的吞吐量。b、方便性:方便使用计算机系统,防止用户使用机器语言编写程序的繁琐工作。c、可扩大性:超大规模集成电路 VLSI 技术、计算机技术以及计算机网络开展的 需求,以便于增加新的功能和模块,并能修改老的功能和模块 。d、开放性:遵循世界标准标准,如开放系统互联 OSI 国际标准。1.2 操作系统的作用知道A、 它作为用户和计算机硬件之间的接口;a、命令方式;b、系统调用方式;c、图形窗口方式B、它作为计算机系统资源的管理者:a. 处理器管理分配和控制处理机 b、存储器管理负责内存的分配与回
2、收 c、I/O设备管理I/O设备的分配与操纵d、信息管理信息的存取、共享和保护。C、它实现了对计算机资源的抽象:铺设在硬件上的多层软件系统,增强了系统的功能,隐藏了硬件操作的具体细节,从而方便用户使用。1.3 推动操作系统开展的主要动力知道A、 不断提高计算机资源的利用率:最初的动力计算机系统的昂贵。B、 方便用户使用:改善用户上机、调试的条件,如图形用户界面的出现。C、 器件的不断更新换代:微电子技术的开展,推动OS的功能和性能迅速增强和提高。D、计算机体系构造的不断开展:计算机:单处理机系统多处理机系统计算机网络。操作系统:单处理机OS 多处理机OS 网络OS人工操作方式;脱机输入/输出方
3、式。脱机的优点:减少CPU的空闲时间;提高了I/O速度 。单道批处理系统主要特征 :知道(a) 自动性: 作业自动逐个依次运行,无需人工干预(b) 顺序性: 先调入内存的作业先完成(c) 单道性:内存始终仅有一道程序运行多道批处理系统的好处 :知道 1、提高CPU的利用率 ;2、提高内存和I/O设备利用率;3、增加系统吞吐量。 多道批处理系统知道 优点 :资源利用率高,系统吞吐量大 缺点:平均周转时间长排队、调度,无交互能力多道批处理系统应解决的问题 :知道 1、处理机的管理问题分配和回收;2、内存的的管理问题分配和保护; 3、I/O设备的管理问题共享;4、文件管理问题程序和数据的组织; 5、
4、作业的管理问题组织和管理。分时系统:掌握 定义:在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过终端,以交互的方式使用计算机,共享主机资源。分时系统特征:知道a) 多路性:宏观上多个用户同时工作,微观上每个用户轮流运行一个时间片。 (b) 独立性:每个用户各占一个终端,彼此独立操作。(c) 及时性:用户请求能在很短时间内获得相应 。 (d) 交互性:用户可通过终端与系统进展人机对话。 实时系统 :掌握定义:计算机能及时响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对原事件的处理,并且控制所有实时设备和实时任务协调一致的工作。实时系统特征 :1响应时间要快;2系统可靠性要高;3具有连续的
5、人-机对话能力;(4) 具有保护过载能力;5系统整体性要强。实时系统和分时系统的比拟:掌握1.4 操作系统的根本特征:知道1、 并发性并行合并发:并发同间隔事件发生,并行同时刻进展;引入进程、线程;2、 共享性互斥共享性和同时性;3、虚拟性时分复用技术,空分复用技术;4、异步性。1.5 操作系统的主要功能重点1. 处理机管理:对CPU进展分配,并对其运行控制和管理 A、进程控制:为作业创立进程,撤销已完毕的进程,控制进程在运行过程中的状态转换; B、进程同步:为多个进程的运行进展协调,包括进程互斥和进程同步两种协调方式; C、进程通信:实现相互合作的进程之间的信息交换; D、调度:包括作业调度
6、和进程调度。2. 存储器管理:为多道程序分配内存,方便用户使用存储器,提高存储器利用率以及能从逻辑上扩大内存。 A、内存分配:为每道程序静态或者动态地分配内存;B、内存保护:确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行,互不干扰;C、地址映射:将应用程序地址空间中的逻辑地址映射为内存空间中的物理地址;D、内存扩大:借助虚拟存储技术,从逻辑上扩大内存。3. 设备管理功能:完成I/O请求,分配I/O设备,提高CPU和I/O设备的利用率,提高I/O 速度,方便用户使用I/O设备。 A、缓冲管理:管理好各类缓冲区,提高系统吞吐量;B、设备分配:根据I/O请求,分配所需要的设备;C、设备处理:实现CPU与设
7、备控制器之间的通信;D、虚拟设备:将一个物理设备变换改造为多个对应的逻辑设备,使每个用户感觉 自己独占该设备4、文件管理: 对用户文件和系统文件进展管理,方便用户使用,并保证文件的平安性 。A、文件存储空间的管理:为文件分配必要的外存空间,提高外存利用率,并提高文件系统的存取速度;B、目录管理:为每个文件建立目录项,并对众多的目录项加以有效的组织,实现方便的按名存取;C、文件读/写管理和保护:进程之间的信息交换;D、文件读/写管理:从外存中读取数据,或将数据写入外存;E、文件保护:防止未经核准的用户存取文件,防止冒名顶替存取文件,防止以不正确的方式存取文件。5. 用户接口:方便用户使用操作系统
8、,以命令、系统调用或者图形方式为用户提供接口 。A、命令接口:包括联机用户接口和脱机用户接口即批处理用户接口;B、程序接口:由一组具有特定功能的系统调用组成;C、图形接口:图形化的操作界面。第二章 进程管理1.、程序的顺序执行掌握特征: a. 顺序性 b. 封闭性 c. 可再现性前趋图P35-P36作业。2、并发执行的特征:掌握(1) 连续性;(2) 失去封闭性;(3) 不可再现性。3. 进程的定义:掌握进程是进程实体的运行过程,是系统进展资源分配和调度的一个独立单位。特征:1、构造特征:进程实体由程序段、相关的数据段和进程控制块PCB构成。2、动态性:进程的最根本特征,进程由创立而产生,因调
9、度而执行,由撤消而消亡。3、并发性:进程的重要特征,多个进程实体共同存在于内存中,在一段时间内可以同时运行 。4、独立性:进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立承受调度的根本单位 。5、异步性:进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进,即进程按异步方式运行 。进程的三种根本状态:就绪、执行和阻塞。接收就绪新进程进程的状态转换:I/O完成时间片完成进程调度执行I/O请求完成完毕撤消死锁阻塞活动唤醒挂起唤醒挂起时间片完静止挂起就绪就绪挂起阻塞撤消完毕死锁阻塞执行进程的状态转换:进程调度I/O请求I/O完成I/O完成状态转换原理要掌握P38-P40 进程控制块的组织:1、线性表方式 2、方式 3、
10、索引方式。 进程控制实现方式:原语1原语由假设干指令组成,完成特定功能;2原语是不可分割的根本单位,执行过程中不允许被打断;3原语存于内核中,并常驻内存;进程的创立和终止,阻塞和唤醒掌握进程创立的步骤:1申请空白PCB:申请唯一的数字标识符,并从PCB集合中索取空白PCB;2为新进程分配资源:为新进程的程序和数据以及用户栈分配内存空间,操作系统必须知道新进程所需内存的大小;3初始化进程控制块:初始化标识信息,初始化处理机状态信息,初始化处理机控制信息;4将新进程插入就绪队列:如果就绪队列接纳新进程,那么将新进程插入到就绪队列中;进程创立的终止:1、正常完毕。2、异常完毕。3、外界干预。进程的终
11、止过程:1、根据标识符,从PCB集合中检索出进程PCB,读取该进程的状态;2、假设进程处于执行状态,那么终止,并置调度标志为真;3、假设进程有子进程,那么终止其所有子进程;4、将进程拥有的全部资源归还其父进程或者系统;5、将进程PCB从队列中移除;引起进程阻塞和唤醒的事件:1请求系统效劳 ;2启动某种操作;3新数据尚未到达;(4) 无新工作可做进程的阻塞过程:a. 调用Block原语,b. 停顿执行,c. 将PCB状态从执行改为阻塞 d. 将PCB插入阻塞队列进程的唤醒过程:a. 调用wakeup原语,b. 从阻塞队列移出进程 ,c. 将PCB状态从阻塞改为就绪 d. 将PCB插入就绪队列进程
12、的挂起过程:1、调用suspend原语 ,2、检查被挂起进程的状态 3、将活动状态改为静止状态进程的激活过程:1、调用active原语;2、检查进程状态;3、将静止状态改为活动状态。进程同步的根本定义:掌握对多个相关进程在执行次序上进展协调,以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作,从而使程序的执行具有可再现性。临界资源:掌握一段时间内只允许一个进程的资源,如打印机、扫描仪等。临界区:掌握每个进程中临界资源的那段代码。同步机制,生产着消费者关系编程精通;P48-P61,作业。整型信号量:描述资源数目的整型量S,它的值只能由原子操作wait(S)和signal(S)来,这两个操作又分别
13、称为P操作和V操作,OS用它来管理资源和进程。记录型信号量:整型信号量机制存在“忙等,记录型信号量采取“让权等待策略,它比整型信 号量增加一个进程链表指针,用于等待的进程。管程的定义:由代表共享资源的数据构造,以及由对该共享数据构造实施操作的一组过程所组成的资源管理程序,它可被请求和释放资源的进程所调用进程通信知道1、 进程通信的类型: (1) 共享存储器系统基于共享数据构造,基于共享存储区; 2消息传递系统;3管道通信管道定义:用来连接一个读进程和一 个写进程以实现它们之间通信的一个共享文件,又名Pipe文件。2、 消息传递通信的实现方式;(1) 直接通信方式; 2、间接通信方式 私用信箱;
14、公用信箱;共享信箱。3、进程同步方式:a、发送进程阻塞,接收进程阻塞;b、 发送进程不阻塞,接收进程阻塞; c、 发送进程和接收进程均不阻塞;4、 线程:定义线程又称为轻型进程Lightweight Process) ,是处理机调度的单位。a. 轻型实体:根本上不拥有资源; b. 独立调度和分派的根本单位:独立运行,切换快且开销小;c. 可并发执行:进程内以及进程间的线程均可并发执行;d. 共享进程资源:线程拥有与进程一样的地址空间;5、 线程和进程的比拟精通6、多线程OS中的进程:1、作为系统资源分配的根本单位;2、可包括多个线程;3、进程不再作为一个可执行的实体第三章 处理机调度与死锁1、
15、处理机调度的层次:知道1.1高级调度:主要功能:根据某种算法,把外存中把处于后备队列中的那些作业调入内存,当作业完成时做善后处理。A、 作业的根本概念作业,作业步,作业流;B、作业控制块C、作业调度:是根据作业控制块中的信息,审查系统能否满足用户作业的资源需求,以及按照一定的算法,从外存后备队列中选取某些作业调入内存,为它们创立进程、分配必要的资源,然后将进程插入就绪队列,准备执行。1.2 中级调度:提高内存利用率和系统吞吐量,使那些暂时不能运行的进程不再占用内存,把它们 调至外存存储管理中的对换功能。1.3. 低级调度 :1保存处理机的现场信息;2按照某种算法选择进程如优先数算法,轮转算法3
16、把处理器分配给进程。进程调度的三个根本机制:1排队器 ;2分派器分派程序;3上下文切换机制:进程调度方式: 1、非抢占方式;2、抢占方式。面向用户的准那么:知道 1周转时间短批处理系统;2响应时间快分时系统; 3截止时间的保证实时系统4优先权准那么。面向系统的准那么:知道1系统吞吐量高2处理机利用率好3各类资源的平衡利用调度的各种算法和时间片精通P91-P962、实现实时调度的根本条件:知道A、提供必要的信息就绪时间;开场截止时间和完成截止时间;处理时间;资源要求;优先级)。B、系统处理能力强;3、采用抢占式调度机制;4、具有快速切换机制3、 实时调度算法分类:了解A、非抢占式调度算法非抢占式
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