计算机操作系统期末复习重点_中学教育-中考.pdf
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1、.专业.计算机系统的组成 操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一个系统软件,是能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源,合理地组织计算机工作流程,控制程序的执行,并向用户提供各种服务功能,使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机,并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合。操作系统的作用:管理系统中的各种资源,包括硬件资源和软件资源;为用户提供良好的界面。多道批处理系统(60 年代)概念:为了提高系统吞吐量和资源利用率,允许多个程序同时驻留存,使处理机在这些程序之间切换。在一段时间,执行完多个程序的处理技术称为多道程序设计技术。在多道批处理系统中,用户提交的作业首先存放在外存
2、,并排成一个队列,称为“后备队列”,然后,由作业调度程序按照一定的算法从该队列中一次选取一个或若干个作业装入存执行,使它们共享 CPU 和系统中的各种资源。优点:资源利用率高;系统吞吐量大。缺点:平均周转时间长;无交互能力。操作系统的基本特性并发性:两个或多个事件在同一时间间隔发生;(并行性:两个或多个事件在同一时刻发生)共享性 虚拟性: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。异步性(不确定性)操作系统的主要功能(5 个):从资源管理的角度看,处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理 从用户的角度看,为方便用户使用操作系统,还需要提供用户接口 程序顺序执行(单道批处理)的特征:顺
3、序性、封闭性、可再现性 程序并发执行的特征:间断性:程序执行的相互制约将导致并发程序具有“执行暂停执行执行”这种间断性的活动规律。失去封闭性:因多个程序共享系统中的资源,所以某程序在执行时必然会受到其他程序的影响。结果的不可再现性:由于失去了封闭性,也将导致失去其可再现性。进程 定义:进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 结构特征:进程实体=程序段+数据段+进程控制块 动态性(基本特征)、并发性、独立性、异步性 进程控制块(PCB)进程存在的唯一标志。.专业.操作系统是根据进程控制块(PCB)来对并发执行的进程进行控制和管理的。PCB 是常驻存的。操作系统开辟 PCB 区
4、将所有的 PCB 组织成若干个链表或队列。两种组织方式:方式、索引方式 程序与进程的区别与联系(1)进程是程序的一次执行,是一个动态的概念,程序是一个静态的概念。(本质)(2)进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,程序则不是。(3)程序可以作为一种软件资源长期保存,而进程是程序的一次执行过程,它是临时的,有生命期的。(4)进程是具有结构的。进程的三种基本状态及转换(1)就绪执行状态 处于就绪状态的进程,当进程调度为之分配了处理机后。(2)执行阻塞状态 正在执行的进程因发生某种事件而无法执行.(3)执行就绪状态 正在执行的进程如因时间片用完或一个优先权高的进程到来而被暂停执行.(4)阻塞就
5、绪状态 处于阻塞状态的进程,其等待的事件已经发生。原语定义 由若干条指令组成的,用于完成一定功能的一个过程。原子性:执行时不可中断。要么全都执行,要么全都不执行。进程同步 主要任务:对多个相关进程在执行次序上进行协调,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。两种形式的制约关系:间接相互制约关系 资源共享关系进程互斥 保证诸进程能互斥地访问临界资源(打印机、输入机、磁带机;共享变量、共享数据结构等)。直接相互制约关系 相互合作关系进程同步 保证相互合作的诸进程在执行次序上的协调,不会出现与时间有关的差错。信号量 物理含义:信号量中的整型变量 value表
6、示系统中某类资源的数目。当 S.value0时,表示系统中当前可用资源的数目;当 S.value=0时,表示系统中当前无可用资源,无等待进程;当 S.value0时,其绝对值表示系统中因请求该类资源而被阻塞的进程数目。利用信号量解决进程同步问题 在进程互斥问题中,P、V 操作是配对出现的,对同一个信号量的 P、V 操作同时出现在每一个进程的程序里。而在进程同步问题中,P、V 操作也都是配对出现的,但对同一个信号量的 P、V 操作却不是同时出现在每一个进程的程序里,而是分别出现在一个进程和它的合作伙伴的代码中。例:利用信号量解决吃水果问题 void father()/父 亲 进 程 while(
7、1)P(S_Plate);往盘子中放入一个苹果;V(S_Apple);void son()/儿 子 进 程 while(1)P(S_Orange);从盘中取出一个 桔子;V(S_Plate);吃 桔子;void mother()/母亲进程 while(1)P(S_Plate);往盘子中放入一个桔子;V(S_Orange);void daughter()/女儿进程的硬件和软件资源合理地组织计算机工作流程控制程序的执行并向用户提供各种服务功能使得用户能够灵活方便有效地使用计算机并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合操作系统的作用管理系统中的各种资源包括程序同时驻留存使处理机在这些程序之
8、间切换在一段时间执行完多个程序的处理技术称为多道程序设计技术在多道批处理系统中用户提交的作业首先存放在外存并排成一个队列称为后备队列然后由作业调度程序按一定的算法从该队平均周转时间长无交互能力操作系统的基本特性并发性两个或多个事件在同一时间间隔发生并行性两个或多个事件在同一时刻发生共享性虚拟性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异步性不确定性操作系统的主.专业.while(1)P(S_Apple);从盘中取出一个 苹果;V(S_Plate);吃苹果;处理机调度 定义:对 CPU 资源进行合理的分配使用,以提高处理机利用率,并使各用户公平地得到处理机资源。高级调度分钟、小时或天外存
9、上处于后备队列中作业调入存,并为他们创建进程 低级调度毫秒级调度的对象是进程 获得 CPU,然后由分配程序把处理机分配给它 中级调度 暂时不能运行的进程 调至外存上去等待 调度算法 周转时间 Ti=完成时间-提交时间(到达时间)=等待时间+服务时间 带权周转时间:作业的周转时间 T与系统为它提供服务的时间 TS之比,即 W=T/TS 先来先服务(FCFS)最简单的调度算法 短作业优先(SJF)时间片轮转算法 实时调度 miiiPC11 则可调度(m 个周期性的硬实时任务,处理时间为 Ci,周期时间为 Pi)不可调度的解决的方法 1 采用单处理机系统,但须增强其处理能力,以显著地减少对每一个任务
10、的处理时间;2 采用多处理机系统。假定系统中的处理机数为 N,则应将上述的限制条件改为:N.死锁 产生死锁的原因:竞争资源(竞争非剥夺性资源引起进程死锁;竞争临时性资源引起进程死锁);进程间推进顺序非法 产生死锁的四个必要条件 1.互斥条件进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间某资源只由一个的硬件和软件资源合理地组织计算机工作流程控制程序的执行并向用户提供各种服务功能使得用户能够灵活方便有效地使用计算机并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合操作系统的作用管理系统中的各种资源包括程序同时驻留存使处理机在这些程序之间切换在一段时间执行完多个程序的处理技术称为多道程序设计技术在
11、多道批处理系统中用户提交的作业首先存放在外存并排成一个队列称为后备队列然后由作业调度程序按一定的算法从该队平均周转时间长无交互能力操作系统的基本特性并发性两个或多个事件在同一时间间隔发生并行性两个或多个事件在同一时刻发生共享性虚拟性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异步性不确定性操作系统的主.专业.进程占用。2.请求和保持条件进程已经至少保持了一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源又已被其他进程占有。3.不剥夺条件进程已获得的资源在未使用完之前不能被剥夺。4.环路等待条件在发生死锁时,必然存在一个进程-资源的环形链。处理死锁的基本方法(1)预防死锁(2)避免死锁。(3)检测
12、死锁。(4)解除死锁。银行家算法 请求资源Request1(1,0,2)Need1(1,2,2)Request1(1,0,2)Available(3,3,2)程序的装入和 固定分区分配 将存用户空间划分成若干固定的区域,每个区域只装入一道作业。可运行多道程序。特点:简单,有碎片(部碎片)。外部碎片和部碎片 部碎片是已经被分配出去的的存空间大于请求所需的存空间。外部碎片是指还没有分配出去,但是由于大小太小而无法分配给申请空间的新进程的存空间空闲块。固定分区存在部碎片,可变式分区分配会存在外部碎片。分区分配算法、首次适应算法 、循环首次适应算法 、最佳适应算法 、最坏适应算法 、快速适应算法 空闲
13、分区按容量大小分类,设置一个管理索引表 优点:一个分区只属于一个进程,不分割分区,不产生碎片。缺点;为进程分配的分区的硬件和软件资源合理地组织计算机工作流程控制程序的执行并向用户提供各种服务功能使得用户能够灵活方便有效地使用计算机并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合操作系统的作用管理系统中的各种资源包括程序同时驻留存使处理机在这些程序之间切换在一段时间执行完多个程序的处理技术称为多道程序设计技术在多道批处理系统中用户提交的作业首先存放在外存并排成一个队列称为后备队列然后由作业调度程序按一定的算法从该队平均周转时间长无交互能力操作系统的基本特性并发性两个或多个事件在同一时间间隔发生
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