操作系统考前复习

《操作系统考前复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统考前复习（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章操作系统引论1.1 操作系统的目标和作用1、 方便性2、 有效性方便性和有效性是设计操作系统时最重要的两个目标。3、 可扩充性操作系统应采用层次化结构，便于增加新的工程层次和模块，并能修改老的功能层次和模块。4、 开放性开放性是指能遵循世界标准规范，特别是遵循开放国际互联OSI 国际标准。开放性已成为90 年代计算机技术的核心问题，也是一个新推出的系统或软件能否被应用的重要因素。开放性的目的：为了使来自不同厂家的计算机和设备能通过网络加以集成化，并能正确、有效地协同工作，实现应用的可移植性和互操作性，因此必须具有统一的开放环境。1、 OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口（从一般用户角

2、度）操作系统是一个系统软件，此接口为软件接口。用户可通过三种方式使用计算机a、 命令方式b、 系统调用方式c、图形、窗口方式2、 OS 作为计算机系统资源的管理者（从资源管理的角度）处理器管理，存储器管理，I/O 设备管理、文件管理3、 OS 用作扩充机器1通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或者虚机器由于 OS 自身包含了若干个层次，因此当在裸机上覆盖上OS 后，便可获得一台功能显著增强，使用极为方便的多层扩充机器或多层虚机器。1、 不断提高计算机资源的利用率（形成早期的批处理系统）2、 方便用户（形成了人机交互的分时系统或称为多用户系统）3、 器件的不断更新换代（微机OS 由 8 位16 位

3、32 位 ）4、 计算机体系结构的不断发展（单处理OS 机到多处理机 OS；计算机网络出现后，又形成了网络操作系统）1.2 操作系统的发展过程20 世纪 50 年代中期出现了第一个简单的批处理系统。20 世纪 60 年代中期出现了多道程序批处理系统。无操作系统的计算机系统1. 人工操作方式由用户采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统。2. 人工操作方式的缺点1、 用户独占全机2、 CPU 等待人工操作3. 人机矛盾人工操作方式严重降低了计算机资源的利用率。4. 脱机输入 /输出技术方式（ Off Line I/O ）定义：程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们都是在脱离

4、主机的情况下进行的。2目的：为了解决人机矛盾及CPU 和 I/O 设备之间速度不匹配的矛盾。优点： a、减少了 CPU 的空闲时间b、提高了 I/O 的速度单道批处理系统（ Simple Batch Processing System）1. 单道批处理系统的处理过程首先，由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并把运行控制权交给该作业。当作业处理完成时，又把控制权交还给监督程序，再由监督程序把磁带上的第二个作业调入内存。计算机系统就这样自动地一个作业一个作业地进行处理，直至磁带上的所有作业全部完成。由于内存中始终只保持一道作业，故称为单道批处理系统。单道批处理系统是在解决人机矛盾和CPU 与

5、I/O 设备速度不匹配的矛盾的过程中形成的。批处理系统旨在提高系统资源的利用率和系统吞吐量。2. 单道批处理系统的特征1、自动性2、顺序性3、单道性单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格的说，它只能算作是 OS 的前身而并非是现在人们所理解的 OS。多道批处理系统（ Multiprogrammed Batch Processing System）1. 多道程序设计的好处1、 提高 CPU 的利用率2、 提高内存和 I/O 设备利用率3、 增加系统吞吐量2后备队列3在多道批处理系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”。3. 多道批处理系统的特征1、多道性2、无序

6、性3、调度性作业从提交给系统开始直至完成，需要经过以下两次调度a、作业调度：按一定的作业调度算法，从外存的后备作业队列中，选择若干个作业调入内存。b、进程调度：按一定的进程作业调度算法，从已在内存作业中选择一个作业，将处理机分配给它，使之执行。4. 多道批处理系统的优缺点1、 资源利用率高2、 系统吞吐量大系统吞吐量是指在单位时间内系统完成的总工作量。提高系统吞吐量的主要原因有两方面：a、 CPU 和其他资源都保持忙碌状态。b、仅当作业完成时或运行不下去时才进行切换，系统开销小。3、 平均周转时间长作业的周转时间是指从作业进入系统开始，直至其完成并退出系统为止所经历的时间。4、 无交互能力5.

7、 多道批处理系统需要解决的问题1、 处理机管理问题2、 内存管理问题43、 I/O 管理问题4、 文件管理问题5、 作业管理问题6. 操作系统定义操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。分时系统（ Time Sharing System）1. 推动分时系统形成和发展的主要动力用户需求。2. 用户需求具体表现在以下三个方面1、 人机交互2、 共享主机3、 便于用户上机3. 分时系统的定义分时系统是指，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，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。4. 分时系统实现

8、的关键问题实现分时系统最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互，即当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接受并及时处理该命令，再将结果返回给用户。1、 及时接受只须在系统中配置一个多路卡 （多路卡的作用是使主机能同时接受各用户从终端上输入的数据），此外，还须为每个终端配置一个缓冲区，用来暂存用户键入的命令或数据。2、 及时处理5人机交互的关键是使用户键入命令后，能及时控制自己的作业运行或修改自己的作业。a、 用户作业不先进入磁盘，然后再调入内存，应直接进入内存b、 不允许一个作业长期占用处理机，直至它运行结束或出现I/O 请求后，方才调度其它作业运行由上述两点，应该规定每个作业只运

9、行一个很短的时间（例如 0.1 秒钟，通常把这段时间称为时间片），然后便暂停该作业地运行， 并立即调度到下一个程序， 如果在不长的时间（如3 秒）内，能使所有的用户作业都执行一次（一个时间片的时间），便可使每个用户都能及时地与自己的作业交互，从而可使用户的请求得到及时地响应。5. 分时系统的特征1、 多路性（同时性）2、 独立性3、 及时性4、 交互性实时系统（ Real Time System）实时系统是指系统能及时（或即时）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，并控制所有实时任务协调一致的运行。1. 应用需求1、 实时控制当把计算机用于生产过程的控制，以形成以计算机为中心的

10、控制系统时，系统要求能实时采集现场数据，并对所采集的数据进行及时处理，进而自动地控制相应的执行机构，使某些参数（如温度、压力、方法等）能按预定的规律变化，以保证产品的质量和提高产量。通常把用于进行实时控制的系统称为实时系统2、 实时信息处理6通常把用于对信息进行实时处理的系统称为实时信息处理系统该系统由一台或多台主机通过通信线路连接到成百上千个远程终端上，计算机接受从远程终端上发来的服务请求， 根据用户提出的请求， 对信息进行检索和处理， 并在很短的时间内为用户做出正确的回答。2. 实时任务在实时系统中必然存在着若干个实时任务，这些任务通常与某些个外部设备相关，能反应或控制相应的外部设备，因而

11、带有某种程度的紧迫性。1、 按任务执行时是否呈现周期性变化来划分a、 周期性实时任务外部设备周期性地发出激励信号给计算机，要求它按照指定周期循环执行，以便周期性的控制某种外部设备。b、 非周期性实时任务外部设备所发出的激励信号并无明显的周期性，但都必须联系着一个截止时间。1、 开始截止时间任务在某时间以前必须开始执行2、 完成截止时间任务在某时间以前必须完成2、 根据对截至时间的要求来划分a、 硬实时任务b、 软实时任务1.3 操作系统的基本特性操作系统都具有并发、共享、虚拟和异步四个基本特征，其中，并发特征是OS 最重要的特征，其他三个特征都是以并发为前提的。7进程和并发是现代OS 中最重要

12、的基本概念，也是OS 运行的基础。并发和共享是操作系统的两个最基本的特征。并发1. 并发性两个或多个时间在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序是分时地交替执行。2. 并行性两个或多个事件在同一时刻发生。3. 注意通常的程序是静态实体，它们不能并发执行。为使多个程序能并发执行，系统必须分别为每个程序建立进程，简单的说，进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的，是一个活动的实体。80 年代中期，人们提出了比进程更小的单位线程。因此，在引入了线程的OS 中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，把线程作为独立运行的基本单位。4. 在操作系统中引入进程的目的为了使多个程序能够并发执行。共享1. 共享的定义共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）