计算机操作系统自考期末复习.docx
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1、计算机操作系统第二版自学考试期末复习参考依据“考核主要学问点拟张顺全第一章操作系统引论汤G4,汤1,笔6611. 根本概念:脱机输入输出技术, 批处理技术, 多道程序设计, 什么是操作系统等汤G4;本资料中的1, 2, 等为考核主要学问点的原文;其后, , 等为工程脱机输入输出技术Off-Line I/O Technic,汤2,汤六5,笔661为解决人机冲突及CPU及低速I/O设备速度不匹配的问题,在输入时,可将用户程序和数据,在一台外围计算机的限制下,预先从低速输入设备输入到磁带上,当CPU须要时,再干脆从磁带机高速输入到内存。从而大大削减了CPU等待输入的时间。此即脱机输入技术。当程序运行
2、完毕或告一段落,CPU须要输出时,无需把计算结果送至低速输出设备,而是高速地把结果送到磁带上,然后在另一台外围机限制下,把磁带上的计算结果,由相应的输出设备输出。此即脱机输出技术。参汤六5图13。批处理技术Batch Processing Technic,汤2,汤六67,笔661指计算机系统对一批作业自动进展处理的技术。作业是指用户程序及其所需的数据和吩咐的集合。另参辞修121“批处理。多道程序设计Multiprogramming,汤2,汤六7,辞修917,笔661同时把几个作业放入内存,并允许它们交替执行,共享系统中的各种硬, 软件资源。这可改善CPU, I/O设备和内存的利用率。允很多道程
3、序运行的系统称多道程序系统汤33。让几道程序同时进入计算机内存执行的方法叫多道程序设计。实现多道程序设计的前提是系统必需供应存储爱护, 程序浮动技术以及中断技术等手段ZX一2。操作系统OS:Operating System,汤3,汤六1, 9,ZX一1,笔661操作系统是限制和管理计算机硬件和软件资源, 合理地组织计算机工作流程,以及便利用户的程序的集合。OS是一个系统软件,是现代计算机系统中最重要的系统软件汤六2,汤15, 14。2. 操作系统的根本类型汤G4,汤3,汤六13,ZX一1,批处理/分时/实时系统,各类型的特点和功能批处理系统汤4, 汤六6, 7, 1.2.4,Batch Pro
4、cessing System 单道批处理系统汤4, 汤六6早期的一种OS类型。特征是:无须作业调度和进程调度。内存中仅一道作业在运行。作业完成的依次及作业进入内存的依次干脆相关,即先进入内存的先完成。单道批处理系统也称为监视程序或执行系统,是最早和最简洁的一类OSZX一1, 汤六6。 多道批处理系统汤4, 汤六760年头中期后常配。特征是:须作业调度和进程调度。作业调度汤六19, 辞修1204将外存上的后备作业队列按肯定算法调假设干个作业入内存,为其建立进程,并分给它们除处理机以外的必要资源,再将它们排成一个队列即插入就绪队列。进程调度汤六19, 辞修1204那么按肯定算法从该队列中取一个作业
5、,使之获得处理机执行。内存中可同时驻留多道作业。宏观上,有几道作业在同时运行。在单处理机时,每个时刻仅有一道作业在执行。作业完成的先后依次及其进入内存的依次无严格的对应关系。分别对应汤六8的调度性, 多道性, 无序性。 远程批处理系统汤4是配置在联机系统和计算机网络中的, 能接收从远程系统送来的批量型作业,对它进展处理后,将结果送至指定系统的一种批处理系统。该系统是在通常的批处理系统的根底上,再加上远程作业录入程序RJE后形成的。批处理系统的主要优点汤4, 汤六8:系统吞吐量大。吞吐量指系统在单位时间内所完成的总工作量。资源利用率高。批处理系统的严峻缺点汤4, 汤六8:平均周转时间长。周转时间
6、指从作业进入系统开场,到作业完成所经验的时间。不能供应交互作用实力。分时系统Time Sharing System,汤5,汤六9,辞修1396, 1395:即分时操作系统Time-Sharing Operating System:允很多个联机用户同时运用一台计算机进展计算的操作系统。各作业微观按时间片轮番运用处理机,宏观上“独占该计算机在一台主机上连接了多个键盘显示终端,用户可通过各自的终端,以交互作用方式运用计算机,共享主机上所配置的各种硬, 软件资源。分时系统的实现方法汤5, 汤六11:简洁分时系统汤六11的单道分时系统:内存中只有一道作业。开销大。具有“前台和“后台的分时系统:仅当“前台
7、正在调进/调出或无调进/调出作业流时,才运行“后台的批处理作业,并给它安排更长的时间片。参汤5图11。基于多道程序设计的分时系统:内存中可同时放多道程序。分时系统的根本特征汤6, 汤六11, ZX一1, 3,笔653:多路宏观同时,微观轮番/独立占/刚好23秒/交互性。实时系统Read-Time System汤7, 汤六12指计算机能刚好响应外部事务的恳求,在规定时间内完成对该事务的处理,并限制全部实时设备和实时任务,协调一样地运行。有两类:实时限制系统:是以计算机为中心的生产过程限制系统。实时信息处理系统:计算机刚好接收从远程终端发来的效劳恳求,依据用户提出的问题对信息进展检索和处理,并在很
8、短时间内对用户做出正确答复。实时系统的特征汤7, 汤六13,笔663:刚好性秒, 毫秒, 微秒级/交互作用性/多路性/独立性。实时系统的特别功能汤8, 汤六13, ZX一2, 3,笔663:实时系统具有多道程序系统的根本功能存储器, 处理机, I/O设备, 信息管理,还具有实时时钟管理/高牢靠性/连续人机对话/过载防护等特性和功能。3. 操作系统的特征并发, 共享, 虚拟, 不确定性和各功能模块处理机管理, 作业管理, 存储管理, 设备管理, 文件管理的主要含义汤G4,汤8, 10,汤六13, 17,笔664操作系统的特征汤8, 9,汤六13, 14,ZX一2 并发Concurrence并行性
9、是指假设干事务在同一时刻发生。并发性是指假设干事务在同一时间间隔内发生。多道程序环境下,并发性指一段时间内有多道程序宏观上同时运行,但微观上单处理机中是交替执行。 共享Sharing,汤9,汤六14指系统中硬, 软件资源供多个用户共同运用。有互斥共享和同时访问共享AX一2两种共享方式。并发和共享是操作系统的两个最根本特征汤9,汤六14。 虚拟Virtual,汤9,汤六14在OS中,虚拟是指把一个物理上的实体,变为假设干个逻辑上的对应物。 不确定性汤9;汤六14叫“异步性,为此处的第二种含义在OS中,不确定性有两种含义:程序执行结果是不确定的有不行再现性。这肯定不能容许。异步性:多道程序环境下,
10、进程以“走走停停的方式运行。这是OS的一个重要特征。各功能模块的主要含义汤1012,汤六17, 18, 2022,笔664, 5 存储器管理汤10,汤六17主要任务:为多道程序并发运行供应良好环境。便于用户运用存储器。提高存储器利用率。为尽量多的用户供应足够大的存储空间在汤六17中为“能从逻辑上来扩大内存。功能:内存安排。内存爱护。地址映射。内存扩大各功能的主要含义参上课时写的笔记。参笔655。 处理机管理汤10,汤六18主要任务:对处理机的安排和运行实施有效管理。在多道程序环境下,处理机的安排和运行都是以进程为根本单位的,因此对处理机的管理可归结为对进程的管理。主要功能:进程限制。进程同步。
11、进程通信。进程调度汤六19为“调度,包括进程调度和作业调度两步。 设备管理汤11,汤六20主要任务:为用户程序安排I/O设备。完成用户程序恳求的I/O操作。提高CPU和I/O设备的利用率。改善人机界面。功能:缓冲管理。设备安排。设备处理。虚拟设备功能汤六21为“设备独立性和虚拟设备。 文件管理汤11,汤六21主要任务汤中无,汤六21:对用户文件和系统文件进展管理,以便利用户运用,并保证文件的平安性。功能:文件存储空间的管理。书目管理。文件读, 写管理。文件爱护。向用户供应接口为节约篇幅,请学员自己比照教材相应处。 作业管理汤12;汤六22中为用户接口,有吩咐/程序/图形接口;调度参汤六101主
12、要任务:依据系统条件和用户须要,对作业的运行进展合理的组织及相应的限制。功能:作业调度。作业限制有脱机限制和联机限制两种方式。4. 操作系统的开展,按计算机体系构造划分操作系统的类型及各类型的含义汤G4,汤12,汤六24,笔6657OS的开展汤G4,汤12,汤六4, 24,笔665750年头中期第一个简洁的批处理OS,60, 70年头大开展,80年头趋于成熟,但仍沿两个方向接着开展。一是随计算机系统构造的开展形成多处理机OS, 网络OS, 分布式OS;另一是将OS用于微机,形成微机OS。按体系构造划分的各类型OS的含义汤G4,汤12,汤六24,笔6657微机OS汤12,汤六24单用户微机OS:
13、CP/M8位微机OS,MS-DOS16位微机OS,OS/2单用户多任务OS,32位。汤六25还提及MS WINDOWS,将成32位多用户OS主流。多用户OS:多用户微机OS多用户多任务32位OS,UNIX唯一能在微机工作站, 小型机到大型机上都能运行的OS,最流行的多用户多任务OS。汤六25。实时OS汤14:微机常以嵌入形式配置在很多仪器和设备中,构成智能仪器和智能设备,其中配置的即为微机实时OS,如VRTX。多处理机OS汤14,汤六25主从式Master-Slave Mode:主处理机一个,配OS,管资源,为从处理机分任务。从处理机可有多个,只执行用户程序。易于实现,资源利用率低。独立管理程
14、序系统Separate Supervisor System,汤15:每台处理机中都配有管理程序,管本地资源和限制进程的运行。各处理机自主性强。系统牢靠性高。困难。浮动式管理程序限制方式Floating Supervisor Control Mode,汤15:系统中全部处理机一样,一段时间内允许一台或几台执行管理程序并可使管理程序从一台浮动到另一台处理机上执行。敏捷, 牢靠, 有效, 困难。网络OS汤15,汤六26建立在主机OS根底上,用于管理网络通信和共享资源,协调各主机上任务的运行,并向用户供应统一的, 有效的网络接口的软件集合。主要任务汤16:用统一的方法管理整个网络中共享资源的运用和任务
15、的处理。根本功能汤16, 汤六28, 笔667:网络通信。资源管理。供应多种网络效劳。供应网络接口。分布式OS汤16,汤六29,ZX一2,笔667指能干脆对系统中各类资源进展动态安排和管理,有效地限制和协调诸任务的并行执行,允许系统中的处理单元无主, 次之分,并向用户供应统一的, 有效的接口的软件集合。功能汤17:资源管理。任务安排。分布式进程同步和通信。管理程序浮动。第二章进程管理汤G5,汤24,笔6671. 程序的依次执行和并发执行的特征汤G5,汤24,汤六36,笔667程序的依次执行:程序的假设干程序段必需按某种先后次序执行。参汤24图21。一个程序段中的多条语句,也依次执行。参汤24图
16、22,汤六36图22。特征:依次性,封闭性,可再现性。程序的并发共行执行ZX一6左7行:对一批程序进展处理时,可以并发执行。汤26图25,汤六37图23。特征汤26,汤六37:不行再现性,连续性,通信性,独立性。2. 前趋图及BERNETEIN条件的概念汤G5,汤25, 28,汤六35, 38,笔667前趋图Precedence Graph,汤25,汤六35是一个有向无循环图,记为DAGDirected Acyclic Graph。参汤25汤23,汤六35图21。图中每个结点可以表示一条语句, 一个程序段或进程,结点间的有向边表示两个结点之间存在的偏序Partial Order或前趋关系Pre
17、decence Relation“,Pi,Pj|Pi must complete before Pj may start假如Pi,Pj,可写成Pi,Pj,称Pi是Pj的干脆前趋,而Pj是Pi的干脆后继。假如存在一个序列PiPjPk,那么Pi是Pk的前趋。没有前趋的结点称初始结点Initial Node,没有后继的结点称终止结点Final Node。注:符号“表示“属于Bernstein伯恩斯坦,辞修128条件Condition,汤28,汤六38假设两个程序P1和P2能满意下述条件,便能并发执行,且具有可再现性:RP1WP2RP2WP1WP1WP2此即Bernstein条件注:符号“表示“交,符
18、号“表示“并和集。式中RPia1,a2,am,表示程序Pi在执行期间所需参考的全部变量的集合,称“读集。WPib1,b2,bm,表示程序Pi在执行期间要变更的全部变量的集合,称“写集。3. 进程的根本概念有:进程的定义和特征, 进程的状态及演化, 进程限制块等汤G5,汤29,汤六39,笔668进程的定义汤29,汤六39,ZX一6可并发执行的程序,在一个数据集和上的运行过程。进程的特征汤29,汤六39 动态性最重要的特征。由“创立而产生,由“调度而执行,由“撤销而消亡。 并发性。 独立性进程是能独立运行的根本单位,也是系统安排资源和调度的独立单位。 异步性。构造特征进程实体由程序段, 数据段及进
19、程限制块PCB组成,又叫“进程映象。进程的状态汤30,汤六40,ZX一6左, 7右,汤17,笔668三种根本状态是就绪Ready状态进程已分到除CPU以外的全部必要资源时,执行状态,堵塞状态正在执行的进程由于发生某事务而短暂无法执行,又叫等待状态。另有挂起状态参“挂起原语。未被挂起的就绪状态和堵塞状态分别叫活动就绪Readya和活动堵塞Blockeda;被挂起的就绪状态和堵塞状态分别叫静止就绪Readys和静止堵塞Blockeds。进程状态的演化汤30图27, 图28,汤六41图25,汤六43图26,汤18图23, 图24,笔669就绪执行状态:因进程调度获得处理机后。执行堵塞状态:因发生某事
20、务I/O恳求。堵塞就绪状态:I/O完成。进程限制块PCB:Process Control Block,汤31,汤六4345,汤19, 193,笔669为了描述和限制进程的运行,系统为每个进程定义了一个数据构造进程限制块PCB。PCB是进程存在的唯一标记,PCB形成一个构造数组,放在操作系统区常驻内存。PCB中含四方面信息:进程标识符信息,处理机状态信息,进程调度信息,进程限制信息。PCB是进程实体的一局部,是OS中最重要的记录型数据构造。PCB的作用,是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序含数据,成为一个能独立运行的根本单位,一个能及其他进程并发执行的进程。或者说,OS是依据PCB来对并发
21、执行的进程,进展限制和管理的汤六43。PCB的组织方式有两种:链接方式, 索引方式。4. 进程限制局部有:内核的概念, 内核的根本功能, 原语概念, 原子操作概念及怎样保证原子性, 及进程有关的原语创立, 撤销, 挂起, 激活, 堵塞和唤醒。汤G5, 笔669内核Kernel,汤33,汤六46,汤20现代OS广泛采纳层次式构造。在进展层次设置时,往往把一些及硬件严密相关的模块或运行频率较高的模块,以及为很多模块所公用的一些根本操作,支配在靠近硬件的层次中,并使它们常驻内存,通常把这局部称为OS的内核。内核的根本功能汤33,汤六46中断处理;进程管理;资源管理中的根本操作对时钟, I/O设备和文
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