操作系统基础知识 PPT课件

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1、第二章 操作系统基础知识,主要知识点,操作系统的内核（中断控制）、进程、线程概念处理机管理（状态转换、共享与互斥、分时轮转、抢占、死锁）存储管理（主存保护、动态连接分配、分段、分页、虚存）设备管理（I/O控制、假脱机）文件管理（文件目录、文件组织、存取方法、存取控制、恢复处理）作业管理（作业调度、作业控制语言（JCL）、多道程序设计）汉字处理，多媒体处理，人机界面,2.1 操作系统概述,考点 掌握操作系统的定义、特征、功能与类型 操作系统的特征：并发性，共享性、虚拟性和不确定性 操作系统的功能： （1）处理机管理：如何将CPU真正合理的分配给每个任务 （2）文件管理 （3）存储管理：主要指对内

2、存的管理 （4）设备管理：硬件设备 （5）作业管理：界面、任务、图形界面,操作系统的类型 （1）批处理操作系统：单道和多道 （2）分时操作系统 （3）实时操作系统 （4）网络操作系统 （5）分布式操作系统 （6）微机操作系统 （7）嵌入式操作系统,练习题,1、系统软件是的软件。 A.向应用软件提供系统调用等服务 B.与具体硬件逻辑功能无关 C.在应用软件基础上开发 D.并不具体提供人机界面 2.现代操作系统的两个基本特征是_和资源共享. A.多道程序设计 B.中断处理 C.程序的并发执行 D.实现分时与实时处理 3.操作系统的功能不包括_ A.提供用户操作界面 B.管理系统资源 C.提供应用程

3、序界面 D.提供HTML,A,C,D,4.分时操作系统的主要特征之一是提高_. A.计算机系统的可靠性 B.计算机系统的交互性 C.计算机系统的实时性 D.计算机系统的安全性5.“剪切板”是（1） ；在Windows资源管理器中，要恢复误删除的文件，可以按下（2）键来实现。 (1)A.一个用户内存 B.一个数据文件C.内存中一块区域 D.一个专用文档 （2) A.Ctrl+C BCtrl+V CCtrl+X DCtrl+Z,B,C,D,在windows系统中可通过文件扩展名判别文件类型，例如是一种可执行文件扩展名。当用户双击文件名时，windows系统通过建立的来决定使用什么程序打开该文件。

4、1.A.xml B.txt C.obj D.exe 2.A.文件 B.临时文件 C.文件关联 D.子目录,D,C,2.2 处理机管理,考点掌握进程的基本概念,了解进程间的通信、调度，死锁产生的原因和解决方法，进程与线程的主要区别 1、程序的执行特征：顺序执行和并行执行,进程的概念,1、定义：是程序的一次执行 2、特征：动态性；并发性；独立性；异步性；结构性 3、进程与程序的主要区别：进程和程序不是一一对应的，一个程序可对应多个进程，一个进程可以执行一个或几个程序 4、进程的组成：程序、数据、进程控制块 5、进程的状态及状态间的转换 基本状态 运行：正在占用CPU 就绪：具备运行条件，但尚未占用

5、CPU 阻塞：由于等待某一事件不能运行。处于阻塞态的进程在逻辑上是不能运行的。即使CPU空闲，也不占用,进程控制,1、概念：对系统中所有进程从创建到消亡的全过程实施有效的控制，由操作系统内核中的原语实现。 2、原语：由若干条机器指令组成，其执行过程不可分割,进程通信,1、概念：指各个进程交换信息的过程 常见的几种通信机制： 1、同步与互斥 2、信号量机制整形信号量 记录型信号量 信号量集机制 3、高级通信 共享存储模式 消息传递模式 管道通信 4、直接和间接通信,进程调度,1、三级调度高级调度：系统中一个作业只需经过一次调度中级调度：提高内存的利用率和系统吞吐量，使得暂时不运行的进程从内存对换

6、到外存上 低级调度：根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程 2、常用算法 先来先服务（FCFS）：主要用于宏观调控 时间片轮转：用于微观调控，提高资源利用率 优先级调度：静态优先级 动态优先级 多级反馈调度：,死锁,1、定义 两个或两个以上的进程中的每一个，都在等待其中另一个进程释放资源而被封锁，他们都无法向前推进 2、死锁产生的原因共享资源有限，多个进程对共享资源的竞争，而且操作不当 3、死锁产生的条件互斥条件 请求保持条件 不可剥夺条件环路条件,4、解决死锁的方法 死锁的预防 死锁的避免 允许系统产生死锁,线程,一个进程可以有多个线程，同一个进程中多个线程可并发执行 线程属性 1

7、、每个线程有唯一的一个标识符 2、不同的线程可以执行相同的程序 线程是调度和执行单位，进程是资源分配单位,练习,1、在进程管理中，当_时，进程从阻塞状态变为就绪状态A.进程被进程调度程序选中 B.等待某一事件C.等待的事件发生 D.时间片用完 2、若计算机系统中的进程在“就绪”、“运行”、“等待”3种状态之间转换，进程不可能出现的状态转换A.就绪 运行 B.运行 就绪 C.运行 等待 D.就绪 等待,C,D,3、实现不同的作业处理方式，主要是基于操作系统对管理采用了不同的策略A.处理机 B.存储 C.设备 D.文件 4、操作系统为了解决进程间合作和资源共享所带来的同步与互斥问题，通常采用的一种

8、方法是使用。A.调度 B.分派 C.信号量 D.通信 5、在进程状态转换过程中，可能会引起进程阻塞的原因是。A.时间片到 B.执行V操作 C.I/O完成 D.执行P操作,A,C,D,6.在操作系统中,对信号量S的P原语操作定义中,使进程进入相应等待队列等待的条件是_.A.S0 B.S=0 C.S0 D.S0 7、进程调度的关键问题是选择合理的，并恰当的进行代码转换。A.时间片间隔 B.调度算法 C.CPU速度 D.内存空间 8、计算机系统出现死锁是因为A.系统中有多个阻塞进程B.资源数大大小于系统中的进程C.系统中多个进程同时申请的资源总数大大超过系统资源总数D.若干进程相互等待对方已占有的资

9、源,C,B,D,考钢要求：理解每种存储管理技术解决什么问题，实现的思想，以及存在的问题。了解存储管理技术的发展历史。理解与存储管理有关的基本概念 一、 基本概念 1、存储管理的目的和功能 2、存储器的结构：寄存器 主存 外存寄存器 高速缓存 主存 外存,2.3 存储管理,3、相对地址 绝对地址 地址空间 相对地址：每个用户都认为自己的作业和数据都存放在一组从“0”地址开始的连续空间中 绝对地址：内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址 相对地址空间通过地址再定位机构转换到 绝对地址空间 4、地址重定位 将逻辑地址转换成物理地址的过程 静态地址重定位：在程序装入主存时已经完成了地址

10、的变换，在程序执行期间不会再发生变化 动态地址重定位：在程序运行期间完成逻辑地址到物理地址的变换,2.3.2 存储管理方案,一、分区存储管理 1、固定分区在系统生成时已将主存划分为若干区，每个分区大小可不等但已确定，是一种静态分区存在问题：易产生碎片 2、可变分区主存划分在作业装入时进行，个数可变，大小等于作业大小，是一种动态分区 请求和释放分区的四种算法：最佳适应算法 最差适应算法 首次适应算法 循环首次适应算法,3、可重定位分区移动所有已分配好的分区，使之成为连续区域 4、内存保护技术保护系统工作区和用户工作区，如何防止系统区被破坏,二、分页存储管理,1、纯分页存储管理 分页原理：将一个进

11、程的逻辑地址空间划分成若干大小相等的部分，每一部分称为页 地址结构 页表 地址变换机构 2、快表 采用高速缓冲存储器来存放当前访问的那些页表项,三、分段存储管理,1、段的定义：一组逻辑信息的集合 2、分段原理：将一个作业按照其不同的功能，分成若干个相对独立的部分 ，即段。为每个段命名，并编号，每个段由0地址开始，采用连续编号，段的长度为段的空间。 3、地址结构：段号和段内地址 4、内存分配：以段为单位进行分配，每个段单独占用一块或连续的几个内存块 分页与分段的区别： 页是物理单位，段是逻辑单位 页的大小由系统固定，段的长度由程序内容确定,四、虚拟存储管理,1、虚拟存储器的实现 请求分页系统：在

12、纯分页系统的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能 常用的页面置换算法 最佳置换算法 先进先出置换算法 最近最少未使用置换算法 最近未用置换算法 请求分段系统 请求段页式系统,练习,1、存储管理的目的是A 方便用户 B 提高内存的利用率C 方便用户和提高内存利用率 D增加内存实际容量 2、在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过（ ）实现的。A 段表 B 页表 C PCB D 地址表 3、在分段管理中，。A 以段为单位分配，每段是一个连续存储区B 段与段之间必定不连续 C 段与段之间必定连续D 每段是等长的,C,B,A,4、在请求分页管理中，若采用先进先出页面置换算法，可能会产生

13、“FIFO异常”， “FIFO异常”指的的（ ） A 频繁地出页入页的现象 B 分配的页面数增加，缺页中断的次数也可能增加 C 进程交换的信息量过大导致系统工作区不足 D 分配给进程的内存空间不足使进程无法正常工作,B,2.4 设备管理,考纲要求：了解设备管理的任务和功能、外部设备的分类，设备的访问方式、设备管理技术及磁盘的调度 一、设备分类 按数据组织分类：块设备 字符设备 按资源分配角度分类：独占设备 共享设备 虚拟设备 按数据传输率分类：低速设备 中速设备 高速设备,二、设备管理的目标与任务 目标：如何提高设备的利用率，为用户提供方便统一的界面 任务：动态掌握并记录设备的状态、设备分配和

14、释放、缓冲区管理、实现物理I/O设备的操作、提供设备使用的用户接口和设备的访问与控制,三、设备管理技术,1、通道技术 2、DMA技术 3、缓冲技术 4、Spooling技术,四、磁盘调度,1、磁盘调度的目的 尽可能地降低多个访问者执行输入输出操作的总时间，增加单位时间内输入输出操作的次数，有利于系统效率的提高。 2、磁盘的驱动调度 在多道程序系统中，同时有多个访问者请求磁盘操作，此时系统采用一定的调度策略来决定各等待访问者的执行次序，所以系统决定等待磁盘访问者执行次序的工作就是磁盘的“驱动调度”,3、移臂调度和旋转调度 移臂调度：根据访问者制定的柱面位置来决定执行次序 旋转调度：当移动臂定位后

15、，如有多个访问者等待访问该柱面时，根据延迟时间来决定执行次序 4、移臂调度算法 （1）先来先服务 （2）最短寻找时间优先调度算法 （3）电梯调度算法 （4）单向扫描调度算法,练习,1、不通过CPU进行主存与I/O设备间大量的信息交换方式可以是方式。 A.DMA B.中断 C.查询等待 D.程序控制 2、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用。 A.并行技术 B.通道技术 C.缓冲技术 D.虚存技术 3、在操作系统中，SPOOLing技术是一种并行机制，它可以使。 A.不同进程同时进B.应用程序和系统软件同时进 C.不同的系统软件同时进行 D.程序的执行与打印同时进行,A,C,D,2.5 文件管理,考纲要求:理解文件管理的任务和功能,文件分类,文件结构 和组织,文件目录与目录的管理,文件的存取控制以及系统安全性 一、文件的结构和组织1、文件的逻辑结构2、文件的物理结构,有结构的文件,无结构的文件,连续结构,链接结构,索引结构,多个物理块的索引表,二、文件目录 1、文件控制块基本信息类 存取控制信息类 使用信息类 2、目录结构 常见的目录结构： 一级目录结构 二级目录结构 多级目录结构,