2022年操作系统复习笔记 2.pdf

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1、1. OS 概念操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。2. OS 作用A 操作系统作为用户接口和服务提供者B 操作系统作为扩展机或虚拟机C 操作系统作为资源的管理者和控制者OS功能处理机管理；存储管理；设备管理；文件管理；网络与通信管理；用户接口。3. OS 分类 * （批处理、分时、实时、分布式系统的原理及特征）a 批处理批处理系统的主要特征- 用户脱机工作 - 成批处理作业- 多道程序运行- 作业周转时间长b 分时分时操作系统- 允许多个联机用户同时使用一个计算机系统进行交

2、互式计算的操作系统分时系统的特征- 同时性 - 独立性 - 及时性 - 交互性c 实时实时操作系统- 是指当外部事件或数据产生时，能够对其予以接收并以足够快的速度进行处理，所得结果能够在规定的时间内控制生产过程或对控制对象做出快速响应，并控制所有实时任务协调运行的操作系统。组成A 数据采集 B 加工处理 C 操作控制 D 反馈处理d 分布式分布式操作系统- 用于分布式计算机系统的操作系统，而分布式计算机系统是指由多台分散的计算机经网络连接而成的系统，每台计算机既高度自治，又协同工作，能够在系统范围内实现资源管理和任务分配，能够并行运行分布式程序。注意：分时与批处理操作系统的区别：A 目标不同

3、B 适应作业的性质不同C 资源使用率不同D 作业控制方式不同第二章 OS 的硬件环境1. CPU 工作方式、状态CPU和控制器、数据寄存器及缓冲区之间的通信方式有三种：A. 为每个控制寄存器分配一个I/O 端口号（ 8 位或 16 位） ，通过使用核心态I/O 指令 ,CPU可以读写端口。在这种方式下，主存空间和I/O 端口空间是各自独立的，早期的大多数计算机采用此方式工作B. 把所有控制寄存器映射到主存空间，为每个寄存器分配唯一的主存地址，且与用户的可用主存地址不重叠。为控制寄存器所分配的地址位于地址空间的顶端，可以像主存单元一样被读写，不再需要专门的I/O 指令。此方法由PDP11首先引入

4、。C. 混合方式。既在主存空间开辟数据缓冲区，而控制寄存器又有其单独的I/O 端口。 Intelx86采用这种结构： I/O 地址为 16 位，每个地址对应于一个字节宽的I/O 端口，共表示64KB的 I/O 地址空间； 640KB1MB 的主存地址保留，用做设备数据缓冲区。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 上述方式的基本工作过程是：1） CPU读取数据时，把所需数据地址（主存地址或I/O 端口号）放在地址总线上；

5、2） 在控制总线上插入读信号，同时另一条信号线表明数据来自I/O 空间还是主存空间；3） 由相应的对象（设备或主存）对请求做出响应。处理器状态1） 核心态- 当处理器处于核心态时，CPU运行可信软件，硬件允许执行全部机器指令，可以访问所有主存单元和系统资源，并具有改变处理器状态的能力；2） 用户态- 当处理器处于用户态时，CPU运行非可信软件，程序无法执行特权指令，且访问仅限于当前 CPU上进程的地址空间，这样就能防止内核受到应用程序的侵害注意：用户态 核心态- 程序请求操作系统服务，执行系统调用；(也需要通过中断机制发生) - 在程序运行时，产生中断或异常事件，运行程序被中断，转向中断处理程

6、序或异常处理程序工作。核心态 - 用户态- 特权指令（加载程序状态字）2. 存储器的层次结构及保护方式4. 中断概念、分类、多级中断、中断响应和中断处理过程* 中断概念中断是指程序执行过程中，遇到急需处理的事件时，暂时中止CPU上现行程序的运行，转去执行相应的事件处理程序，待处理完成后再返回原程序中断处或调度其他程序执行的过程。分类A 按中断事件的性质和激活方式划分：1） 强迫性中断事件：强迫性中断事件不是正在运行的程序所期待的，而是由于某种事故或外部请求信息所引起的，分为：1. 机器故障中断：硬件引起，例如，电源故障、通路校验错误、主存出错等。2. 程序性中断：例如，非法操作码、定点溢出、除

7、数为0、地址越界等。3. 外部中断：系统外部发送中断信号，例如，时钟中断、控制台中断、它机中断等。4. 输入输出中断： 来自通道、 控制器、设备的中断能够反映I/O 操作情况， 例如，设备出错、传输结束、启动失败等。2） 自愿性中断事件是正在运行的程序所期待的，是由于执行“访管指令”而引起的，它表示运行程序对操作系统有某种需求，一旦机器执行访管指令，就会使CPU状态从用户态转向核心态，停止现行程序的执行而转入内核的相应系统调用例程进行处理。B 按中断事件的来源和实现手段划分：1) 硬中断1. 外中断- 又称中断或异步中断，是指来自处理器之外的中断信号，包括时钟中断、键盘中断、它机中断和设备中断

8、等。又分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断，各个中断具有不同的中断优先级，表示事件的紧急程度，在处理高一级中断时，往往会部分或全部屏蔽低级中断。2. 内中断- 又称异常或同步中断，是指来自处理器内部的中断信号，通常是由于在程序执行过程中，发现与当前指令关联的、不正常的或错误的事件。可分为：访管中断，由执行系统调用而引名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 起；硬件故障中断， 如电源失效、 协处理器错误、 奇偶校验错误、 总线超时

9、等； 程序性异常，如非法操作、地址越界、页面故障、调试指令、除数为0 和浮点数溢出等。2) 软中断1. 信号- 信号是一种软中断机制，信号的发送者相当于中断源，而信号的接收者必然是一个进程（相当于 CPU ） 。2. 软件中断- 软件中断时另一种软中断机制。用于启动线程调度， 延迟过程调用和异步过程调用的执行。中断优先级- 优先级是按照中断请求的轻重缓急程度，若得不到及时响应将造成计算机出错的严重程度来界定的。中断处理过程1) 中断请求 - 若有多个中断源，CPU就需要判断优先级&CPU 的中断响应条件：1. 有中断源发出中断请求；2. 中断总允许位EA=1 ； 3. 请求中断的中断源的中断允

10、许位为1 2) 中断响应A 响应条件 -CPU 要响应中断需满足：无同级或高级中断正在服务；当前指令周期结束，如果查询中断请求的机器周期不是当前指令的最后一个周期，则不行；若现行指令时REIT、RET或访问 IE 、IP 指令，则需要执行到当前指令及下一条指令方可响应。B 响应过程 - 单片机响应中断后，自动执行下列操作：置位中断优先级有效触发器，即关闭同级和低级中断；调用入口地址，断点入栈，相当于 LCALL指令； 进入中断服务程序4) 中断返回- 中断返回是指中断服务完成后，CPU返回到原程序的断点（即原来断开的位置），继续执行原来的程序。用RETI 来实现，不能用RET代替。第六章文件系

11、统文件组织形式：逻辑结构（流式文件和记录式文件）、物理结构。第七章设备管理DMA 方式：是指数据在内存与I/O 设备间直接进行块传输通道：独立于CPU ，专门管理I/O ，以内存为中心，控制设备与内存包括交换数据。缓冲：解决CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度。第八章死锁1. 死锁产生死锁定义：如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁。2. 死锁防止破坏个必要条件之一：）互斥条件）占有和等待条件）不剥夺条件）循环等待条件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -