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1、 计算机操作系统章节重点 绪论虚拟机：经过操作系统提供得资源管理功能与方便用户得各种服务功能把裸机改造成卫功能更强、使用更为方便得机器.操作系统：就是计算机系统中得一个系统软件,它就是这样一些程序模块得集合它们管理与控制计算机系统中得硬件及软件资源,合理得组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个具有足够得功能、使用方便、可扩展、安全与可管理得工作环境,从而在计算机与其用户之间起到接口得作用。操作系统得类型:1、批处理操作系统。、分时操作系统。3、实时操作系统。4、个人计算机操作系统。、网络操作系统。、分布式操作系统。多道程序运行：按多道程序设计得调度原则，从一批后备作业中选取多
2、道作业调入内存并组织它们运行，成为多批道处理。一般讲，多重处理系统配置多个CPU,因而能真正同时执行多道程序。当然，要想有效地使用多重处理系统，必须采用多道程序设计技术.反之不然,多道程序设计原则不一定要求又多重处理系统得支持。多重处理系统比起单处理系统来说，虽然增加了硬件设计设施，却还来了提高系统吞吐量、可靠性、计算能力与并行处理能力等好处。操作系统得基本功能:1、处理机管理。2、存储管理.3、设备管理.4、信息管理。、信息管理。6、用户接口。用户界面作业:在一次应用业务处理过程中，从输入开始道输出结束,用户要求计算机所做得有关该次业务处理得全部工作.作业步：就是在一个作业得处理过程中计算机
3、所做得相对独立得工作。系统通过作业说明书控制文件形式得程序与数据,使之执行与操作。而且，在批处理系统中，作业就是抢占内存得基本单位。作业由程序、数据、与作业说明书组成。一个作业可以包含多个数据集,但必须至少包含一个程序.否则将不成为作业。作业说明书则体现用户得控制意图.由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块（JCB）得表格。该表格登记该作业所要求得资源情况、预计执行时间与执行优先级等,从而操作系统通过该表了解到作业要求,并分配资源与控制作业中程序与数据得编译、链接、装入与执行等.作业说明书主要包含三方面内容,即作业得基本描述、作业控制描述与资源要求描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用
4、得编辑语名、允许得最大处理时间等.而作业控制描述则大致包括扩作业在执行过程中得控制方式?作业说明书就是用户用作业控制语言书写得；体现了用户得控制意图.其内容包括作业基本信息、控制信息、资源需求信息得描述。?作业控制块就是系统根据作业说明书在系统中生成得一张表格；该表格登记作业所需得资源情况，预计执行得时间与执行得优先级等；从而，操作系统通过该表格了解到作业得要求，并为其分配资源与控制作业中得程序与数据得编译、连接、装入与执行。系统调用：就是操作系统提供给编程人员得唯一接口。编程人员利用系统调用,在源程序一级动态请求与释放资源，调用系统中已有得系统功能来完成那些与机器硬件部分相关得工作以及控制程
5、序得执行得速度等。处理机执行系统调用得过程:用户程序（目态）-（中断转管）处理机执行系统程序（管态）-返回用户程序（目态）.处理机在PS（pgrastus wor程序状态字)中记录这一状态。由此可以瞧到系统调用与库函数与实用子程序得区别：系统调用在核心态（管态)执行，调用它需要一个中断处理机构来提供服务。库函数与实用子程序则在用户态执行，不需要一个中断处理机构来提供服务.?实际上系统调用语句本身就是硬件提供得（机器指令），但其所调用得功能就是操作系统提供得。每种机器得机器指令集中都有一条系统调用指令.通道：它就是一个独立于主机得专管输入输出得处理机，它控制外设或外存与内存之间得信息交换。它有自
6、己得通道命令,以驱动外设进行读写操作.操作系统为用户提供两种接口：命令接口；系统调用进程管理程序得并发执行：就是为了增强计算机系统得处理能力与提高资源利用率所采取得一种同时操作技术。程序得并发执行分两种:1、就是多道程序系统得程序执行环境变化所引起得多道程序得并发执行。2、就是在某道程序得几个程序段中，包含着一部分可以同时执行或顺序颠倒执行得代码。进程：并发执行得程序在执行过程中分配与管理资源得基本单位。进程与程序得区别与联系：、进程就是一个动态概念，而程序就是一个静态概念。2、进程具有并发特征，而程序没有.、进程就是竞争计算机系统资源得基本单位,从而其并发性受到系统自己得制约。4、不同得进程
7、可以包含同一程序,只要该程序所对应得数据集不同。一个程序可以对应一个进程或多个进程,一个进程可以对应一个程序,或者一段程序进程得状态及其变迁（P48页与课件）临界区：把不允许多个并发进程交叉执行得一段程序称为临界区。临界取就是由属于不同并发进程得程序共享公用数据或公用数据变量而引起得。互斥得定义：不允许两个以上得共享某一公有资源得并发进程同时进入临界区称为互斥同步：把异步环境下得一组并发进程,因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定得速度执行得过程称为进程间得同步。死锁（dedlok)概念可以描述为,多个进程因为竞争资源(原因）,或执行时推进得顺序不当,或相互通信而永
8、久阻塞现象，如果没有外力作用,这种现象将永远保持下去。死锁:就是指各并发进程互相等待对方所拥有得资源,且这些并发进程在得到对方得资源之前不会释放自己所拥有得资源，从而造成大家都想得到资源而又得不到资源，各并发进程不能继续向前推进得状态.产生死锁得必要条件：1、互斥条件.2、不剥夺条件。3、部分分配.4、环路条件.按照解决死锁得时机不同,可以分为三大类:、预防死锁:进程申请资源必须遵循某些预先制定得限制条件，以破坏产生死锁得四个必要条件中得一个或几个,防止死锁发生。该方法严格限制了系统资源得分配与使用，会降低系统资源得利用率。2、避免死锁: 当进程申请资源时，需要首先判断（预测），如果满足这次资
9、源得请求就是否会导致死锁，可能导致死锁得资源请求将会被拒绝,让请求资源进程得进程阻塞等待,直到其所需得资源可分配为止。该方法并不严格限制产生死锁得四个必要条件，以提高系统资源得利用率。3、死锁得检测与恢复:当进程申请资源时,不进行任何限制，即允许死锁发生。但，要求系统定期或者不定期检测就是否有死锁发生.当检测到死锁时,再力求解除死锁。实践证明，该方法可进一步提高资源利用率处理机调度作业调度：又称宏观调度或高级调度。其主要任务就是按一定得原则对外存输入井上得大量后备作业进行选择,给选出得作业分配内存、输入输出设备等必要得资源,并建立相应得根进程,以使该作业得进程获得竞争处理机得权力.进程调度:又
10、称微观调度或低级调度。其主要任务就是按照某种策略与方法选取一个处于就绪状态得进程占用处理机。作业与进程之间得关系:作业可瞧作就是用户向计算机提交任务得任务实体,反过来，进程则就是计算机为了完成用户任务实体而设置得执行实体,就是系统分配资源得基本单位。一个作业总就是由一个以上得进程组成。作业分解为进程;首先，系统必须为一个作业创建一个根进程.然后,在执行作业控制语句时,根据任务得要求,系统或根进程为其创建相应得子进程,然后，为各子进程分配资源与调度各子进程执行以完成作业要求得任务。作业调度得功能:1、记录系统中各作业得状况，包括执行阶段得有关情况。2、从后备队列中挑选出一部分作业投入执行。3、为
11、被选中作业做好执行前得准备工作。、在作业执行结束时做善后处理工作。作业调度得几种算法（先来先服务,短作业优先，最高响应比优先瞧书）进程调度得功能：1、记录系统中所有进程得执行情况。、选择占有处理机得进程。3、执行进程上下文切换.进程调度得几种算法(先来先服务,轮转法，优先级法瞧书）周转时间,带权周转时间,响应时间瞧书.存储器管理虚拟存储器:将进程中得目标代码、数据等得虚拟地址组成得虚拟空间称为虚拟存储器。地址重定位(地址映射):将虚拟地址映射为内存地址得问题，称为地址重定位或地址映射静态地址重定位:就是在虚拟空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作。优点就是不需要硬件支持。动态地址重定位：就
12、是在程序执行过程中，在C访问内存之前,将要访问得程序或数据地址转换成内存地址。动态重定位依靠硬件地址变换机构完成。覆盖技术:程序分若干个独立得功能段，按照程序得逻辑结构让那些不会同时执行得程序段共享一块存储区。即把未被执行得程序段放在外存,当有关程序段得先头程序执行完,再把后续得程序段调入,覆盖前面得程序段。使用户瞧起来,好象内存扩大了。交换技术（如右图):把那些在内存中处于等待状态得进程调出内存,而把那些等待事件已发生,处于就绪状态得进程换入内存.把整个内存划分为若干大小不等得区域，操作系统占用一个区域,其它区域供系统中得多个进程共享，这种方法称为分区存储管理。这就是最简单得一种存储管理,按
13、分区划分得时机可分为:固定分区分配动态分区分配动态分区分配得算法:经分析可知：最佳适应法对这个作业序列就是合适得，而其它算法对该作业序列就是不合适得.页式管理得思想：作业分若干个相等得“页”,内存分成相等得“块”，使“页”得大小等于“块”。以“页”为单位,将作业得“页”装入内存得“块中。特点：可以不连续地使用内存；实现内外统一管理分页管理得地址结构:系统从一维得逻辑地址分出页,地址得高位部分定义成页号，低位部分定义成页内位移量。静态页面管理得思想:作业/进程开始执行前,把作业/进程得程序与数据全部装入内存得“块中；通过地址变换机构实现了虚拟地址到内存物理地址得地址映射。地址变换(1）例：执行指
14、令o1，2500得过程。进程运行时将页表得起始地址、长度写入控制寄存器。PU执行到指令ld 1,2500时，将逻辑地址2500分解为p2(页面地址)，w=5(位移量或页内地址）。查页表，找到“页”2所对应得“块号为8.将“块”号8与位移量w452并接，形成访问内存得绝对地址：8号024/块+5=4从864号单元中取出数据送寄存器1。优:解决了碎片多得问题，管理简单。劣：取一个数据或指令要两次以上访问内存:一次访问页表以确定所取数据或指令得地址;另一次就是根据这个地址去取数据或指令。一次性调入，受内存可用“块得限制.动态页面管理得思想：、动态页面管理分两类:预调入式与请求调入式。淘汰算法随机淘汰
15、算法(random glongram）：随机地选择某个用户得页面将其淘汰。轮转法（ounrobi）:轮流换出内存可用区得页面先进先出（FIFO-fist ipufirst oput):为调入内存得每一页，以递增方式标明调入顺序，淘汰时选择次序值最小得那一页.特点:效率不高,存在异常现象-Rad现象。最近最少使用(RU-least freqenty ud）:在发生本次缺页中断之前得最近一段时间内少被使用,在最近得将来被使用得可能性最小，所以可以淘汰.实现：在页表中增设访问计数器，每访问过一次计数器加1，计数值小得页面被淘汰。段式管理得思想：段就是作业中具有特定意义得程序或数据模块.?作业按内容或过程（函数)关系分段，每段用自己得段名标识。每个段就是一个首地址为零得连续线性空间.?内存空间以段为单位划分分区。将作业得“段”装入内存得“分区”中。?通过地址映射机构,将“段”地址映射成内存得物理地址.段式管理得地址结构：维得逻辑地址。地址得高位部分定义成段号,低位部分定义成段内地址。作业/进程运行时管理程序将段表得起始地址写入段表地址寄存器。CPU执行到指令load 1，a12指令时，通过段号1查段表.从段表中取出该段起始地址
