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1、 操作系统复习提纲1）： 什么是OS？，目的，功能 操作系统是一种管理计算机硬件的程序，为应用程序提供了基本的运行条件，在计算机用户和计算机硬件之间扮演着中介的角色。 操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个
2、方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。2）中断形式，process获取CPU的形式，双模，特权非特权，中断形式：软中断（trap）和硬中断通过指定一些能够造成伤害的机器指令作为特权指令可以实现这种保护，特权指令只能在监控模式下执行，在用户模式下运行会自陷给os。通过调用特权指令，可以执行只有操作系统才能执行的任务。完成与操作系统的交互。 为了阻止用户执行非法的 I/O 操作，我们将所有的I/O 指令定义为特权指令。 在系统引导时，硬件以监控模式开始运行。然后装入操作系统并以用户模式开启用户进程。无论自陷和中断何时发生，硬件都会从用户模式转向监控模式（将模式位
3、的状态转为0）。这样，不管操作系统何时获得计算机的控制权，它都处于监控模式。在将控制转给用户程序前系统总是要转为用户模式（通过将模式位设置为1）。指具有特殊权限的指令。这类指令只用于操作系统或其他系统软件，一般不直接提供给用户使用。 在多用户、多任务的计算机系统中特权指令必不可少。它主要用于系统资源的分配和管理，包括改变系统工作方式，检测用户的访问权限，修改虚拟存储器管理的段表、页表，完成任务的创建和切换等。 常见的特权指令有以下几种:（1）有关对I/O设备使用的指令 如启动I/O设备指令、测试I/O设备工作状态和控制I/O设备动作的指令等。（2）有关访问程序状态的指令 如对程序状态字（PSW
4、）的指令等。（3）存取特殊寄存器指令 如存取中断寄存器、时钟寄存器等指令。（4）其他指令这得从CPU指令系统(用于控制CPU完成各种功能的命令)的特权级别说起。在CPU的所有指令中，有一些指令是非常危险的，如果错用，将导致整个系统崩溃。比如：清内存、设置时钟等。如果所有的程序都能使用这些指令，那么你的系统一天死机n回就不足为奇了。所以，CPU将指令分为特权指令和非特权指令，对于那些危险的指令，只允许操作系统及其相关模块使用，普通的应用程序只能使用那些不会造成灾难的指令。形象地说，特权指令就是那些儿童不宜的东东，而非特权指令则是老少皆宜。3）communication model 图的好处和用途
5、Common system components 进程管理，主存管理，辅存管理，文件管理，网络，I/O系统管理，保护系统，命令解释系统。Communication model 包括两种模型：消息传递模型，共享存储器模式。 消息传递模式：建立连接，知道通信名称（同一台机的不同进程，或者通过通信网络连接的不同主机上的进程），主机名称，或进程被os引用为等效标示符，在同一主机上，用文件系统调用（open，close），不同主机？（系统调用船体）。接受连接的进程为os提供特定用途的“守护进程”，接受连接进程要发确认信息。通过读写信息系统来完成信息交换。主要特点：交换数据量小，计算机间连接更容易实现共享
6、存储器模式：进程利用map memory调用访问其他进程的内存。请求解除限定，他们可以在这些共享空间上读写数据来交换信息。主要特点：最高速度传递，便利，完成计算机内的复杂同步。第四章：process定义，上下文切换，PCB，例子的分析。父子进程。 Process，program in execution。一个工作单元。程序是静态实体（就像是存储在磁盘上的文件），进程是动态实体，它有一个程序计数器指明下一条要执行的指令，并且拥有一组相关的资源。进程的不同状态：新：进程正被创建。运行：（进程的）指令正被执行。等待：进程正在等待发生一些事件（如I/O 完成或接收一个信号）。就绪：进程正等待分配处理器
7、。终止：进程结束运行PCB（进程控制块） 进程状态：该状态可能是新、就绪、运行、等待、停止等等。l 程序计数器：该计数器指明了该进程要执行的下一条指令的地址。l CPU 寄存器：基于计算机体系结构，这些寄存器的数量和类型很不相同。这包括了累加器、变址寄存器、栈指针、通用寄存器，以及条件信息（condition-code information）。连同程序计数器，在中断发生时必须要保存这些状态信息，这样便于后来进程继续正确执行（图4.3）。l CPU 调度信息：包括进程优先权、指向调度队列的指针和其它的调度参数。（第六章描述进程调度。）l 存储器管理信息：可能包括诸如基址寄存器和界限寄存器值、页
8、表或段表，这取决于操作系统所选用的存储系统（第九章）。l 记账信息（accounting information）：包括CPU 数量和实时使用量、时间限制、账户数目、作业或进程数目等等。l I/O 状态信息：包括分配给该进程的I/O 设备的列表、打开的文件的列表等等。PCB 只是存储信息，而进程间的这些信息是不同的。处理器每次只处理一个process，PCB与program counter 之间切换。上下文切换： 当CPU转换到另外一个进程时，系统发配程序将旧进程的状态存储在PCB中，然后将新进程状态载入。上下文转换时间是纯粹的开销，因为在转换进行时系统不能做任何有用的工作。需求时间依硬件设施
9、的支持。父子进程进程在运行期间通过调用创建进程系可以创建多个新进程，创建进程的进程称作：父进程，而产生的新进程称作为：子进程。当一个进程创建了一个新进程时，会以两种可能的方式执行：1. 父进程（继续执行）与子进程并行执行。2. 父进程等待部分或全部子进程终止执行。新进程的地址空间也有两种可能：1. 子进程是父进程的一个拷贝。2. 载入一个程序运行。在新（子）进程中fork 的返回码是零，而父进程中fork 的返回码是子进程的进程号（非零）也就是说当pid0的话那么就是在父进程里面。进程运行完毕后，由操作系统将其删除，并回收所有资源、结果返回父进程（可能）。父进程终止，其子进程也必须终止。父进程
10、可能会出于某个原因而结束它的一个子进程，例如：l 子进程需要更多的资源。（The child has exceeded its usage of some of the resources that it has beenallocated.）这需要父进程能够检查其子进程的状态。l 分配给子进程的任务已经不再需要。l 父进程退出，而且操作系统禁止子进程在父进程终止后继续执行。在这样的系统中，如果一个进程（正常或非正常）终止，那么它的所有子进程也必须要终止。这种级联式的进程终止通常是操作系统发起的。第五章：many to one ， one to one，的理解与画图。程序段的分析。 线程是CP
11、U的调度对象，是CPU上运行的最小单元。由堆栈和寄存器，以及program counter组成。一个进程包括多条线程，因此线程分享DATA，Code，OS资源。线程是最小运行单元，而进程是最小资源分配单元。 分清user thread 和 kernel thread的区别。User thread是由线程库创建，管理以及调度。更快。而内核线程有内核创建，管理，以及调度。一个user thread必须和一个内核线程一起，才能在CPU上运行。 多线程： Many to one 是指多个用户线程映射到一个内核线程，适用于不支持多内核线程的os。而0ne to one是指一个进程中的每个线程都对应一个k
12、ernel thread。再由os调度CPU处理kernel thread。 图见ppt。 Java 是提供了线程的建立于管理的一种语言，它不属于用户线程，也不属于内核线程。通过创建一个继承thread类的新类，然后重载其run的方法。 任何一个Java程序都至少有一个控制执行序列。即当只有主函数时也将其当做一线程处理。由于继承类方法不显明的创建了线程，实际中用Start的方法。1. 在 JVM 中为新线程分配内存并初始化该线程。2. 调用 run 方法，使该线程能够在JVM 中运行。（注意：永远不要直接调用run 方法。而是调用start方法，然后由它调用run 方法。） 这个问题的程序段，
13、一般理解为继承thread的新类，并且重载其run方法/程序段解释类似于此法：当 Summation 程序运行时，JVM 创建两个线程。第一个是与应用程序关联的线程该线程在主函数中开始执行。第二个线程是由start 方法直接创建的Summation 线程。Summation 线程在它的run 方法中开始执行。当该线程从run 方法中退出时就终止运行。第六章：抢占型，非抢占型 调度算法，平均时间 6.15 优先级 round robine？ 一个I/O 繁忙型程序通常有很多非常短的CPU burst。一个CPU 繁忙型程序可能有少数非常长的CPU burst。这种分布（distribution）
14、能够帮助我们选择一个合适的CPU 调度算法。 在如下的四种情况下可能会进行 CPU 调度：1. 当进程从运行状态转换到等待状态时（ 例如：I/O 请求或等待一个子进程的终止）（for example, I/Orequest, or invocation of wait for the termination of one of the child processes ）2. 当进程从运行状态转换到就绪状态时（例如：当发生中断时）3. 当进程从等待状态转换到就绪状态时（例如：I/O 完成）4. 当进程终止时在出现了CPU调度的前提下才有抢占型与非抢占型之分。第一和第四种情况为非抢占型（即只能从就
15、绪队列中调出一个新的进程来）。而其他未抢占型。因为可选择。进程运行包括： CPU burst I/O burst。交互式进行，最后一个由CPU burst 结束。调度程序停止一个进程并开始运行另一个进程所需的时间被称为调度时间（Dispatch latency）。调度程序（dispatcher）的：其工作包括：l 转换上下文l 转换到用户摸式l 跳转到用户程序中的正确位置重新开始该程序调度算法一些准则： CPU utilization , Throughput(吞吐量)：对工作量的一种测量是单位时间内完成的进程数， Turnaround time（周转时间）：从进程提交到进程完成的时间间隔。Waiting time : 等待时间是进程在就绪队列中耗费时间的总和 Response time：进程提交请求到首次响应时间。护送效应（convoy effect）：即短进程在长进程之后。1） FCFS 即先来先到原则,计算等待时间，长进程放后面比较有效率2） SJF短作业优先：即利用下一个CPU burst的时
