操作系统笔记(1)

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1、操作系统笔记操作系统笔记1.操作系统：操作系统是计算机系统中的一个操作系统：操作系统是计算机系统中的一个系统软件系统软件, ,是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的对各是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序集合类作业进行调度，以及方便用户使用的程序集合。2.OS 主要功能：处理机管理处理机管理，用于分配和控制处理机；存储器管理存储器管理，主要负责内存的分配与回收。I/OI/O 设备管设备管理理，负责 I/O 设备的分配与操纵；文件管理文件管理，负责文件的存取、共享和保护。3.操作系统的目标操作系统的目标：方便性方便性，使计算机易学易用；有效

2、性有效性，提高系统资源的利用率和吞吐量；可扩充性可扩充性，能适应硬件的发展，容易升级；开放性开放性，具备可移植性和互操作性4.操作系统的三种基本类型操作系统的三种基本类型：批处理系统批处理系统，分时系统分时系统，实时系统实时系统5.操作系统的发展过程：无操作系统的计算机系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统。6.脱机输入/输出方式特点：减少 CPU 的空闲时间、提高了 I/O 速度。7.单道批处理系统（共享的基础）的特点：自动性、顺序性、单道性。8.多道程序设计的好处：提高提高 CPUCPU 的利用率的利用率、可提高内存和可提高内存和 I/OI/

3、O 设备利用率设备利用率、增加系统吞吐量增加系统吞吐量。9.多道批处理系统的特征：多道性多道性、无序性无序性、调度性调度性。10.多道批处理系统的优缺点：资源利用率高资源利用率高、系统吞吐量大系统吞吐量大、平均周转时间长平均周转时间长、无交互能力无交互能力。11.多道批处理系统需要解决的问题：处理机管理问题、内存管理问题、I/O 设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题。需要的技术支持需要的技术支持：通道通道和中断中断12.分时系统是指：在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以分时系统是指：在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通

4、过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源交互方式使用计算机，共享主机中的资源。13.分时系统中的关键问题：及时接收、及时处理。14.分时系统的特征：多路性多路性、独立性独立性、及时性及时性、交互性交互性。15.实时系统是指：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理。 16.实时系统的应用需求：实时控制系统（生产过程控制、作战指挥） 、实时信息处理系统（订购机票、情报检索） 。17.实时系统的特点：多路性多路性、独占性独占性、及时性及时性、交互性交互性、可靠性可靠性。18.操作系统的基本特征操作系统的基本特征：并发性并发性、共享性共享性、虚拟性虚拟性、异步性异步

5、性。19.并发和共享并发和共享是操作系统的两个最基本的特征；20.OS 的进一步发展：微机 OS、嵌入式 OS、网络 OS、分布式 OS、移动 OS、智能化 OS。21.互斥共享方式：仅当一进程访问完并释放该资源后，才能允许另一进程对该资源进行访问，即一段时间内只允许一个进程访问的共享方式。 （这种资源称为临界资源或独占资源）22.虚拟技术虚拟技术：把一个物理实体通过某种技术变为若干个逻辑上的对应物的技术。23.虚拟技术分类：时分复用技术（虚拟处理机技术、虚拟设备技术） 、空分复用技术（虚拟磁盘技术、虚拟存储器技术） 。24.进程是在以人们不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性异步性。25

6、.在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行都是以在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行都是以进程进程为基本单位为基本单位。26.处理机管理功能：进程控制、进程同步、进程通信、进程调度。27.存储器管理功能：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充。28.设备管理功能：缓冲管理、设备分配、设备处理。29.文件管理功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护。30.操作系统与用户之间的接口操作系统与用户之间的接口：用户接口用户接口（分命令接口命令接口和图形接口图形接口系统给用户使用的接口，用户可以通过该接口取得操作系统的服务） 、程序接口程序接口（由一组系统调用系统调用组成。提供

7、给程序员编程时使用的接口，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径） 。第二章进程管理第二章进程管理31.程序并发执行时的特征：间断性间断性、失去封闭性失去封闭性、不可再现性不可再现性。32.进程主要由程序程序、数据数据、进程控制块（进程控制块（PCBPCB）三部分内容组成。其中 PCBPCB 是进程存在的唯一标识，而数据数据部分也可以为其他进程共享33.进程是进程实体运行过程中对系统资源进行资源分配和调度的一个独立单位进程是进程实体运行过程中对系统资源进行资源分配和调度的一个独立单位。34.线程是进程内的一个执行实体或执行单元线程是进程内的一个执行实体或执行单元35.在引入线程的在引入线程的 O

8、SOS 中，把线程作为处理机调度和分派的基本单位，而把进程只作为资源拥有的基本单位。中，把线程作为处理机调度和分派的基本单位，而把进程只作为资源拥有的基本单位。36.进程和线程的比较：进程和线程的比较：1.1.调度性：调度性：在引入线程的 OS 中，把线程作为处理机调度和分派的基本单位，而把进程只作为资源拥有的基本单位。2.2.拥有的资源：拥有的资源：进程始终是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点必不可少的资源外几乎不拥有系统资源，但是可以访问隶属于其进程的资源。3.3.并发性并发性：引入了线程的 OS 不仅进程可以并发执行，线程也可以并发执行。4.4.开销开销：在创建、撤销和切换进程所

9、付出的开销要显著大于线程。37.进程的特征：结构特征结构特征（进程实体=代码+相关数据段+PCB（系统数据段） ） 、动态性动态性、并发性并发性、独立性独立性、异步异步性性。38.进程的三种基本状态：就绪（就绪（ReadyReady）状态）状态、执行状态执行状态、阻塞状态阻塞状态。30.挂起状态的原因挂起状态的原因：终端用户的请求终端用户的请求、父进程请求父进程请求、负荷调节的需要负荷调节的需要、操作系统的需要操作系统的需要。31.挂起状态：是正在执行的进程暂停执行，若此时用户进程正处于就绪状态而未执行，则该进程暂不接受调度，以便用户研究其执行情况或对程序进行修改。我们把这种状态称为挂起状态。

10、34.34.进程控制块进程控制块是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB 中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。PCBPCB 是进程存在的唯一标志。是进程存在的唯一标志。35.35.进程控制块的组织方式：进程控制块的组织方式：链接方式、索引方式。36.进程控制是进程管理中最基本的功能，通过原语来实现。37.原语：是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。它与一般过程的区别在于：他们是原子操作。原子操作在管态下执行，常驻内存。38.引起创建进程的事件：用户登录用户登录、作业调度作业调度、提供服务提供服务、应用请求应用请求。39.进

11、程的创建：申请空白 PCB、为新进程分配资源、初始化进程控制块、将新进程插入到就绪队列(前提是就绪队列能接纳新进程)。40.引起进程结束的是事件：正常结束、异常结束、外界干预。41. 进程同步中的两种形式的制约关系：间接相互制约关系（临界资源）间接相互制约关系（临界资源） 、直接相互制约关系（进程包含）直接相互制约关系（进程包含） 。42.临界区临界区：人们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区临界区。43.同步机制应遵循的规则同步机制应遵循的规则：空闲让进空闲让进、忙则等待忙则等待、有限等待有限等待、让权等待让权等待。45.利用信号量实现进程互斥：设置一信号量 mutex，并将其初始

12、值设置为 1. .注意注意 wait(mutex)wait(mutex)和和 singal(mutex)singal(mutex)必须成对出现。必须成对出现。46.进程通信的类型：共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统。第三章处理机调度与死锁第三章处理机调度与死锁47.高级调度高级调度：又称为作业调度或长程调度，主要功能是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。48.多道程序度的确定是应根据系统的规模和运行情况做适当的折衷。49.低级调度低级调度：称为进程调度或短程调度，它所调度的对象是最基本的一种调度。50.进程调度的基本机制：排队器、分派器、上下文切换机制。51.进程调

13、度的方式：进程调度的方式：非抢占方式非抢占方式、抢占方式抢占方式。52.抢占方式的原则：优先权原则、短作业(进程)优先原则、时间片原则。53.53.中级调度：中级调度：又称中程调度，实际上就是存储器管理中的切换功能。主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。量。54.周转时间=进程完成时间-到达时间，带权周转时间=周转时间/服务时间。55.高响应比优先调度算法高响应比优先调度算法：优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间。响应比 Rp=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间=响应时间/要求服务时间。56.死锁死锁：指多个进程在运行过程中因争夺资源

14、而无法造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，他们都将无法再向前推进。57.产生死锁的原因产生死锁的原因：竞争资源（竞争非剥夺性资源和临时性资源）竞争资源（竞争非剥夺性资源和临时性资源） 、进程时间推进顺序非法（例没有先释放后申进程时间推进顺序非法（例没有先释放后申请）请） 。58.产生死锁的产生死锁的 4 4 个必要条件个必要条件：互斥条件互斥条件、请求和保持条件请求和保持条件、不剥夺条件不剥夺条件、环路等待条件环路等待条件。59.处理死锁的基本方法：预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁。60.银行家算法银行家算法：P109.1判断安全状态。安全序列表的表头安全序列表的表头

15、: Work Need Allocation Work+Allocation Finish(2)若进程 P2提出请求 Request(1，2，2，2)后Request2（0, 2,0）Need0（7，4，3） ；否则认为出错Request2（0,2,0）Available（2，3，0） ；否则 P2等待系统暂时先假定可为系统暂时先假定可为 P0 分配资源分配资源.修改 Available2,Allocation2,Need2向量，资源变化情况如下图(Allocation, Need, Available) 进行安全性检查：进行安全性检查：可用资源 Available（2，1，0）已不能满足任何

16、进程的需要，故系统进入不安全状态，此时 系统不分配资源。 61.资源分配图的简化资源分配图的简化 P112.第四章存储器管理第四章存储器管理62.计算机系统存储层次：CPU 寄存器（寄存器） 、主存（高速缓存-主存-磁盘缓存） 、辅存（磁盘-可移动存储介质） 。63.源程序变为可执行程序的步骤：编译（成目标模块）-链接（成装入模块）-装入内存。64.程序的装入方式：绝对装入方式、可重定位装入方式、动态运行时装入方式。65.固定分区分配：划分方法：分区大小相等、分区大小不等。内存分配：将分区按大小进行排队，建立分区使用表。66.动态分区分配：动态分区分配：根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间。分区分配算法：分区分配算法：首次适应算法首次适应算法（保证了高址部分的大空闲区，但低址部分不断被划分，会留下许多难以利用的，很小的空闲分区。 ）循环首次适应算法循环首次适应算法（从上次找到的空闲分区的下一空闲分区开始查找，能使内存中的空闲分区分布的更均匀，但会缺少大的空闲分区） 。最最佳适应算法佳适应算法（在存储器中会出现许