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1、自动化自动化 软件技术复习软件技术复习 20140523(一一)操作系统操作系统第一章第一章 绪论绪论1.掌握操作系统的基本概念、主要功能、基本特征、主要类型；2.理解分时、实时系统的原理；第二章第二章 进程管理进程管理 1.掌握进程与程序的区别和关系；2.掌握进程的基本状态及其变化；3.掌握进程控制块的作用；4.掌握进程的同步与互斥；5.掌握多道程序设计概念；6.掌握临界资源、临界区；7.掌握信号量，PV 操作的动作，8.掌握进程间简单同步与互斥的实现。第三章第三章 处理机调度处理机调度 1.掌握作业调度和进程调度的功能；2.掌握简单的调度算法：先来先服务法、时间片轮转法、优先级法；3.掌握
2、评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间；4.掌握死锁；产生死锁的必要条件；死锁预防的基本思想和可行的解决办法；5.掌握进程的安全序列，死锁与安全序列的关系；第四章第四章 存储器管理存储器管理 1.掌握用户程序的主要处理阶段；2.掌握存储器管理的功能；有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念；3.掌握分页存储管理技术的实现思想；4.掌握分段存储管理技术的实现思想；5.掌握页面置换算法。第五章第五章 设备管理设备管理 1.掌握设备管理功能；2.掌握常用设备分配技术；3.掌握使用缓冲技术的目的；第六章第六章 文件管理文件管理 1.掌握文件、文件系统的
3、概念、文件的逻辑组织和物理组织的概念；2.掌握目录和目录结构；路径名和文件链接；3.掌握文件的存取控制；对文件和目录的主要操作1 操作系统操作系统1.1 概述概述是计算机系统最基本的系统软件。运行在裸机之上，是硬件与其他所有软件的接口，是计 算机系统管理与控制中心。对计算机系统的功能进行扩充。1.1.1 操作系统的功能特征操作系统的功能特征三个方面的功能：控制和管理计算机系统的硬件与软件资源，使之能协调地最大效果的发挥作用；提供策略，合理地组织计算机系统的工作流程，提高计算机处理能力与效率；为用户使用计算机系统提供方便的接口。上述三方面的功能反映了对计算机系统功能的三种不同的观点。即：1、资源
4、管理的观点：静态观点。硬件资源与软件资源，硬件资源包括处理器、内存储器和外设等。软件资源包括各种数据信息文件与作业（用户程序文件） 。因此，操作系统的作用是对处理器、内存储器、外设、文件与作业进行有效的调配和管理，称为操作系统的 5 大管理功能。1、 虚拟计算机的观点：由于用户不可能直接使用裸机，操作系统为用户提供了各种方便的使用与操作计算机系统的接口，并扩充的计算机系统的功能和性能。2、 进程的观点：动态的观点。进程是指计算机工作时为完成某一特定的任务（如控制作业、输入输出等）而独立运行的程序。操作系统的功能就是由进程和对进程进行管理、协调组成。因此，操作系统的作用是协调、控制进程的运行，实
5、现资源共享和作业的并发执行。1.1.2 操作系统的分类操作系统的分类针对处理不同作业，操作系统类别很多，目前主要有：一、批处理系统一、批处理系统将用户的作业成批地提交给计算机，操作系统会负责管理、组织和调度作业的执行。根据对作业的控制机制的不同，有单道批处理和多道批处理系统之分：、 单道批处理系统：也根据提交的时间，按时间顺序对作业进行处理，同时只能处理一个作业。也称为顺序批处理系统。、 多道处理系统：作业不仅可以成批地提交给计算机系统，在内存中可以同时运行多个作业。批处理系统需要解决对作业的组织、控制、调度、连接、输入输出等控制问题。对作业的吞吐量大，处理效率高。但在作业运行过程中，用户与计
6、算机系统不能交互。因此，批处理系统适合于时间要求不太严、作业运行步骤规范、程序无重大错误的作业。二、分时系统二、分时系统每一个用户通过各自的终端向系统提交请求，系统按一定的次序把 CPU 的时间按时间片分配给每一个用户，处理各自的作业。分时系统的特点是多路线、交互性、独立性和及时性。由于分时系统同时几十、甚至上百个用户的作业，在一个时间片段内又不一定可能处理完作业，因此需要采用对换方式对作业进行储存。而不可能将内存储器无限增大，一般采用磁盘进行对换空间。三、实时系统三、实时系统实时能够及时响应随机发生的外部请求并以足够的速度完成请求处理。其特点是及时性、高可靠性。实时系统实用于实时过程的控制、
7、实时通信和实时管理的场合。四、网络操作系统计算机网络是通过通信设备将物理上分布的具有独立功能的计算机系统连接起来，实现信息交换和资源共享，并能进行相互操作和协调处理的计算机系统。实现上述功能需要一种软件系统进行处理，完成这种处理的软件系统就是网络操作系统。网络操作系统是在原来各自独立计算机操作系统的基础上，按网络功能要求协调各自操作系统之间联系的操作系统。网络操作的主要功能包括：网络管理、通信、资源共享、系统安全和网络服务。五、分布式操作系统也是一种网络操作系统，与网络操作系统的区别是分布式操作系统对对分布系统中所有资源负责管理、协调、分配和调度。原有的各自的操作系统失去作用。六、PC 操作系
8、统是一种单用户、交互式微机操作系统。由于是属于个人专用，功能方面相对其它系统上简单。但用户接口和操作方式方面更为方便。1.1.3 操作系统的硬件支持操作系统的硬件支持操作要实现并行与共享，必须要有相应的硬件支持。一般有两种硬件支持：一、特权指令与处理机状态处理机有两种指令：特权指令和非特权指令。特权指令是操作系统专用，如启动设备、设置时钟、清除内存等指令。特权指令不允许用户使用。二、中断由于某种原因，处理机暂时中止执行现行程序并转去执行其它程序。当条件具备后，被中断的程序根据操作系统的安排又恢复执行，这样一个过程称为中断。引发中断的原因称为中断源。发生中断时被中止程序的暂停点称为断点；CPU
9、转去执行中断的处理称为中断响应；处理中断源的程序称为中断处理程序。中断分两大类：硬件中断和程序中断程序中断有两种：一种是由于程序出错产生；另一种是人为安排执行中断指令产生的硬件中断和第一种程序中断叫强迫中断，第二种程序中断叫自愿中断。中断处理过程分为四个阶段：中断现场保护、分析中断源确定中断原因、执行中断处理程序、恢复中断程序的现场。1.2 进程管理进程管理进程管理（处理机管理）：是一种最重要资源管理，主要作用是把处理器的时间合理地分配给各个进程。1.2.1 进程的概念进程的概念一、进程一、进程进程是操作系统中可以并行工作的基本单位，也是操作系统进行调度与分配资源的基本单位。从静态看，进程是由
10、程序、数据和必要的控制信息组成；从动态看，进程是具有独立功能的程序的关于某个数据集合的一次运行活动。进程与程序的关系：、 程序是指令的集合，进程是一系列指令的执行、 程序是静态的，进程是动态的，一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序可以由多个进程组成。、 程序存储在介质上，进程占用 CPU、 程序的存在是永久性的，而进程有一定生命期二、进程的特点二、进程的特点进程具有以下特征：、动态性：是程序的一次执行过程。由系统创建并独立运行。运行过程可以被挂起，也可被恢复。、并发性：不同进程的执行在时间上可以重叠，即进程可以交叉执行。、异步性进程按照各自独立的、不可预知的速度执行。三、进程的状态及相互转
11、换三、进程的状态及相互转换在多道程序中，进程的并发性，存在对资源的争夺，因此，进程之间存在制约的关系。进程有三种状态1、运行状态、运行状态当前，进程获得 CPU，程序在 CPU 上运行。在同一时刻，只有一个进程处理运行状态。2、就绪状态、就绪状态进程已具备运行条件，但没有获得 CPU。3、等待（阻塞）状态、等待（阻塞）状态也成为挂起状态，进程还不具备运行条件。三种状态关系可用下图表示 四、进程控制块四、进程控制块为了对进程进行管理，系统在创建进行时会为进行设置一个进程控制块-PCB。进程撤消，系统收回进程块，进程消失。PCB 包括两部分内容：一是进程的调度信息：进程标识号、优先级、存储信息、状
12、态及队列指针等；二是进程的运行信息（现场信息）：保留进程由运行状态转入就绪或等待状态时的各种寄存器的数据，如程序状态字、时钟、界地址寄存器、运算寄存器、通用寄存器等数据。1.2.2 进程通信进程通信进程通信是指进程之间的信息交换。由于进程的独立性、并发性和共享性，进程之间既有联系，又相互制约。主要体现在进程之间的互斥与同步。一、临界资源一、临界资源运行等待就绪获得 CPU等待事件发生等待事件消失CPU 时间到不能同时提供两个或以上个进程使用的资源称为临界资源。如打印机、绘图仪、磁带机等硬件资源或某些数据、表格等软件资源。进程中，访问临界资源的那段程序称为临界区。二、进程的互斥当一个进程进入临界
13、区使用临界资源时，另一个进程必须等待，直到被占用的临界资源被释放为止。这种现象称为进程互斥。进程的互斥就是保证不会出现两个或两个以上的进程同时进入临界区。要实现进程的互斥，必须采用统一调度和协调措施。并遵循下列原则：1、当没有进程进入临界区时，任何一个要求进入临界区的进程应立即得到满足。2、当已有进程进入临界区时，其它任何一个要求进入临界区的进程都必须等待。3、进程进入临界区的要求必须在有限时间内得到满足。有多种实现进程的互斥方法，其中 P、V 操作法是目前普遍使用的一种方法。1、信号量 信号量是一个特殊的整型变量，表示系统中某种资源的数目。用 S 表示。当 S0，S 表示可以利用资源数目当
14、S0 时，B 进程才能执行，A 进程不能执行SA next=head；head=s；生成的顺序与输入顺序相反。平均时间复杂度均为O（n） 。尾插法：head=rear=null；if（head=null） head=s；else r-next=s；r=s； 平均时间复杂度均为O（n）加头结点的算法：对开始结点的操作无需特殊处理，统一了空表和非空表。查找按序号：与查找位置有关，平均时间复杂度均为 O（n） 。按值：与输入实例有关，平均时间复杂度均为 O（n） 。插入运算：p=GetNode（L，i-1） ；s-next=p-next；p-next=s；平均时间复杂度均为 O（n）删除运算：p=G
15、etNode（L，i-1） ；r=p-next；p-next=r-next；free（r） ；平均时间复杂度均为O（n）单循环链表是一种首尾相接的单链表，终端结点的指针域指向开始结点或头结点。链表终止条件是以指针等于头指针或尾指针。采用单循环链表在实用中多采用尾指针表示单循环链表。优点是查找头指针和尾指针的时间都是O（1） ，不用遍历整个链表。双链表就是双向链表，就是在单链表的每个结点里再增加一个指向其直接前趋的指针域 prior，形成两条不同方向的链。由头指针 head 惟一确定。双链表也可以头尾相链接构成双（向）循环链表。双链表上的插入和删除时间复杂度均为 O （1） 。顺序表和链表的比较
16、： 基于空间：顺序表的存储空间是静态分配，存储密度为 1；适于线性表事先确定其大小时采用。链表的存储空间是动态分配，存储密度1；适于线性表长度变化大时采用。基于时间：顺序表是随机存储结构，当线性表的操作主要是查找时，宜采用。以插入和删除操作为主的线性表宜采用链表做存储结构。若插入和删除主要发生在表的首尾两端，则宜采用尾指针表示的单循环链表。第三章第三章 栈和队列栈和队列栈（Stack）是仅限制在表的一端进行插入和删除运算的线性表，称插入、删除这一端为栈顶，另一端称为栈底。表中无元素时为空栈。栈的修改是按后进先出的原则进行的，我们又称栈为 LIFO 表（Last In First Out） 。通常栈有顺序栈和链栈两种存储结构。栈的基本运算有六种： 构造空栈：InitStack（S）判栈空： StackEmpty（S）判栈满： StackFull（S）进栈： Push（S，x）退栈： Pop（S）取栈顶元素：StackTop（S）
