操作系統(tǒng)原理知識(shí)點(diǎn)剖析

1、第一章緒論概念特征動(dòng)態(tài)實(shí)體，強(qiáng)調(diào)執(zhí)行過程并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性是競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的基本單位靜態(tài)實(shí)體，是指令的有序集合無并行特性，是靜止的1操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源、合理的對(duì)各類 作業(yè)進(jìn)行調(diào)度以方便用戶的程序集合探2、操作系統(tǒng)的目標(biāo)：方便性、有效性、可擴(kuò)展性、開發(fā)性探3、操作系統(tǒng)的作用：作為計(jì)算機(jī)硬件和用戶間的接口、作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者、 作為擴(kuò)充機(jī)器4、單批道處理系統(tǒng)：作業(yè)處理成批進(jìn)行，內(nèi)存中始終保持一道作業(yè)（自動(dòng)性、順序性、單 道性）5、 多批道處理系統(tǒng)：系統(tǒng)中同時(shí)駐留多個(gè)作業(yè)，優(yōu)點(diǎn)：提高CPU利用率、提高I/O設(shè)備和 內(nèi)存利用率、提高系統(tǒng)吞吐量（多道性、無序性、

2、調(diào)度性）6、分時(shí)技術(shù)特性：多路性、交互性、獨(dú)立性、及時(shí)性，目標(biāo)：對(duì)用戶響應(yīng)的及時(shí)性7、實(shí)時(shí)系統(tǒng)：及時(shí)響應(yīng)外部請(qǐng)求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成事件處理，任務(wù)類型：周期性、非周 期性或硬實(shí)時(shí)任務(wù)、軟實(shí)時(shí)任務(wù)&操作系統(tǒng)基本特性：并發(fā)、共享、虛擬、異步性并行是指兩或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。并發(fā)是兩或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生?；コ夤蚕恚阂欢螘r(shí)間只允許一個(gè)進(jìn)程訪問該資源同時(shí)訪問：微觀上仍是互斥的虛擬是指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。異步是指運(yùn)行進(jìn)度不可預(yù)知。共享性和并發(fā)性是操作系統(tǒng)兩個(gè)最基本的特征探9、操作系統(tǒng)主要功能：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、用戶接口第二章進(jìn)程的描述和

3、控制仁程序順序執(zhí)行特征：順序性、封閉性、可再現(xiàn)性探2、程序并發(fā)執(zhí)行特征：間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性3、前趨圖：有向無循環(huán)圖，用于描述進(jìn)程之間執(zhí)行的前后關(guān)系表示方式:（1）P1-P2（2）-=（P1,P2）| P1必須在P2開始前完成節(jié)點(diǎn)表示：一條語句，一個(gè)程序段，一進(jìn)程。（詳見書P32）探4、進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，由程序段、數(shù)據(jù)段、程序控制塊（PBC）三部分構(gòu)成,總稱“進(jìn)程映像”特征：動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性由“創(chuàng)建”而產(chǎn)生，由“調(diào)度”而執(zhí)行；由得不到資源而“阻塞”，由“撤消”而消亡探5、進(jìn)程與程序關(guān)系程序進(jìn)程探6、進(jìn)程的三種狀態(tài)：就緒、阻塞、執(zhí)行增加掛起:7、進(jìn)程控制塊的作用：

4、進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。8、進(jìn)程創(chuàng)建：（1） 申請(qǐng)空白PCB （個(gè)系統(tǒng)的 PCB是有限的）（2）為新進(jìn)程分配資源（3）初始化PCB（4）將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列。9、進(jìn)程終止：（1）檢查進(jìn)程狀態(tài)；（2）執(zhí)行態(tài)一一 中止，且置調(diào)度標(biāo)志為真。（3）有無子孫需終止。（4）歸還資源給其父進(jìn)程或系統(tǒng)。（5）從PCB隊(duì)列中移出 PCB.探10、進(jìn)程同步：并發(fā)進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)，以達(dá)到有效的資源共享和相互合作，使程序執(zhí)行有可再現(xiàn)性。11、兩種制約關(guān)系：資源共享關(guān)系：（進(jìn)程間接制約）需互斥地訪問臨界資源。相互合作關(guān)系：（進(jìn)程直接制約）探12、臨界資源：一次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源引起不可再現(xiàn)性是因?yàn)榕R界資源沒有互

5、斥訪問。臨界區(qū)：進(jìn)程訪問臨界資源的那段代碼。探13、同步資源應(yīng)遵循的準(zhǔn)則：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待14、 整形信- 號(hào)量、 記錄型信號(hào) 量、AND型信- 號(hào)量 （書 P53 2.4.3 和 2.4.4）15、生產(chǎn)者消費(fèi)者問題（書 P60）第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖仁處理機(jī)調(diào)度：高級(jí)調(diào)度（作業(yè)調(diào)度、長(zhǎng)程調(diào)度）：將外存上的作業(yè)插入就緒隊(duì)列中級(jí)調(diào)度（中程調(diào)度）：為提高系統(tǒng)吞吐量和內(nèi)存利用率而引入的一內(nèi)外存 對(duì)換功能低級(jí)調(diào)度（進(jìn)程調(diào)度、短程調(diào)度）：把處理器分配給程序，對(duì)象是進(jìn)程2、面向用戶準(zhǔn)則：（1）周轉(zhuǎn)時(shí)間短平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：i nT一臣 Tn v帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：1 n T-w = -r J n

6、 i=i Ts（2）響應(yīng)時(shí)間快（對(duì)交互性作業(yè)）（3）截止時(shí)間保證（特別對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)）（4）優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則（需要搶占調(diào)度）3、面向系統(tǒng)準(zhǔn)則（1）系統(tǒng)吞吐量高（2）處理機(jī)利用率好（3）各類資源平衡利用探（大題）4、調(diào)度算法：（自己看PPT或者書）FCFS短作業(yè)進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法 SJ（P）F高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法 基于時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法5、實(shí)時(shí)調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先 EDF :根據(jù)任務(wù)的截止時(shí)間來確定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)截止時(shí)間越早，優(yōu)先級(jí)越高可以是搶占式或非搶占式最低松弛度優(yōu)先LLF :主要用于可搶占的調(diào)度方式中松弛度 = 必須完成時(shí)間 一 本身運(yùn)行時(shí)間一 當(dāng)前時(shí)間探6、死鎖的起因：資源競(jìng)爭(zhēng)、進(jìn)程推進(jìn)順序

7、非法探7、產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件、請(qǐng)求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路條件&處理死鎖的基本方法：預(yù)防、避免、檢測(cè)、解除探9、（大題）銀行家算法、安全性算法（自行看 PPT和書）第四章存儲(chǔ)器管理1、程序的裝入：絕對(duì)裝入：編譯后，裝入前已產(chǎn)生了絕對(duì)地址（內(nèi)存地址），裝入時(shí)不再作地址重定位。可重定位裝入：靜態(tài)重定位：裝入時(shí)完成，主要工作是對(duì)相對(duì)地址中的指令和數(shù)據(jù)地址的 調(diào)整過程動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入（動(dòng)態(tài)重定位）：程序執(zhí)行過程中，當(dāng)訪問指令或數(shù)據(jù)時(shí), 才進(jìn)行的地址變換方法2、程序的鏈接：靜態(tài)鏈接、裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接、運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接3、連續(xù)分配方式：?jiǎn)我贿B續(xù)分配：用于單用戶單任務(wù)分區(qū)式分配：固定分區(qū)分配：分區(qū)大

8、小不相等的利用率更高 動(dòng)態(tài)分區(qū)分配可重定位分區(qū)分配4、分配算法：首次適應(yīng)算法要求：分區(qū)按低址一一高址鏈接特點(diǎn)：找到第一個(gè)大小滿足的分區(qū)，劃分。有外零頭，低址內(nèi)存使用頻繁。循環(huán)首次適應(yīng)算法從上次查找的位置的下一個(gè)空閑空閑分區(qū)開始查找。特點(diǎn)：空閑分區(qū)分布均勻，提高了查找速度；缺乏大的空閑分區(qū)。最佳適應(yīng)算法分區(qū)按大小遞增排序分區(qū)釋放時(shí)需插入到適當(dāng)位置。5、對(duì)換：概念：將阻塞的進(jìn)程，暫時(shí)不用的程序、數(shù)據(jù)換出，將具備運(yùn)行條件的數(shù)據(jù)換入類型：整體對(duì)換、部分對(duì)換（頁面對(duì)換、分段對(duì)換） 空間管理：分為對(duì)換區(qū)和文件區(qū)對(duì)換區(qū)比文件區(qū)側(cè)重于對(duì)換速度因此，對(duì)換區(qū)一般采用連續(xù)分配。采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分配回收類似于可變化分區(qū)

9、分配。6、 基本分頁存儲(chǔ)管理方式：連續(xù)分配引起碎片碎片問題的解決：緊湊方式消耗系統(tǒng)開銷解決方式用離散分配：分頁、分段、段頁頁面和物理塊：由機(jī)器的地址結(jié)構(gòu)決定，將一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間分成若干個(gè)大 小相等的片，稱為頁面或頁，并為各頁加以編號(hào)，從0開始。相應(yīng)的把內(nèi)存空間分成與頁面相同大小的若干個(gè)存儲(chǔ)塊，稱為物理塊或頁框。頁面大小：通常在 512B8KB頁太大，頁內(nèi)碎片大。頁太?。喉摫砜赡芎荛L(zhǎng)，換入 /出效率低地址結(jié)構(gòu)（邏輯地址換物理地址基礎(chǔ)）（參照PPT第四章和書P139）地址變換機(jī)構(gòu)：頁表完成邏輯頁號(hào)到物理塊號(hào)的映射有快表訪問內(nèi)存速度會(huì)提高，但是快表不能太多 題型：已知一次存取時(shí)間和快表命中率求

10、訪問時(shí)間已知邏輯地址求物理地址（第四章PPT有詳解）7、基本分段儲(chǔ)存管理：即多重定位分區(qū)管理引入分段存儲(chǔ)管理方式，主要是為了滿足用戶和程序員的下述一系列需要：（1）方便編程（2）分段共享（3）分段保護(hù)（4）動(dòng)態(tài)鏈接（5）動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)對(duì)用戶而言分段是二維的：段號(hào) +段內(nèi)地址分段：每個(gè)段定義了一組邏輯信息，主程序段、子程序段、數(shù)據(jù)段等 分頁與分段的區(qū)別：（1）頁是信息的物理單位，段是邏輯單位（2）頁長(zhǎng)度固定，段長(zhǎng)度不固定（由用戶指定）（3）一維與二維段式系統(tǒng)易于共享8、虛擬存儲(chǔ)器常規(guī)存儲(chǔ)器特征：一次性、駐留性局部性原理：時(shí)間局部性（循環(huán)執(zhí)行）、空間局部性（順序執(zhí)行）虛擬存儲(chǔ)器定義：具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置

11、換功能，能從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一 種存儲(chǔ)系統(tǒng)虛擬存儲(chǔ)器實(shí)質(zhì)：以時(shí)間換空間，但時(shí)間犧牲不大虛擬存儲(chǔ)器特征：離散性（部分裝入）、多次性（局部多次裝入）、對(duì)換性、虛擬性探（大題必考） 9、頁面置換算法：FIFO、LRU、CLOCK （第四章PPT、書）第五章設(shè)備管理1、設(shè)備分類：按速度分：低（鍵盤）、中（打印機(jī)）、高（磁盤）按信息交換單位分：塊（磁盤）、字符（打印機(jī)）按設(shè)備的共享屬性分：獨(dú)占（臨界資源）、共享（磁盤）、虛擬2、設(shè)備控制器：接收 CPU命令，控制I/O設(shè)備工作，解放 CPU3、I/O通道：一種特殊的執(zhí)行I/O指令的處理機(jī)，與CPU共享內(nèi)存，可以有自己的總線。 CPU 只需發(fā)送I

12、/O命令給通道，通道通過調(diào)用內(nèi)存中的相應(yīng)通道程序完成任務(wù)類型：字節(jié)多路通道：各子通道以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享通道，適用于低、中速設(shè)備數(shù)組選擇通道：無子通道，僅一主通道，某時(shí)間由某設(shè)備獨(dú)占，適于高速設(shè)備。但通道未共享，利用率低數(shù)組多路通道：多子通道不是以時(shí)間片方式，而是“按需分配”，綜合了前面2種通道類型的優(yōu)點(diǎn)探4、I/O控制的四個(gè)階段：程序 I/O、中斷I/O、DMA控制、通道控制探 5、SPOOLING 技術(shù)：定義：假脫機(jī)技術(shù)，在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下同時(shí)出現(xiàn)外圍操作作用：通過緩沖方式，將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備特點(diǎn)：提高I/O速度。將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備 實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能6、磁盤：類型：固定頭磁盤（快）

13、、移動(dòng)頭磁盤（慢）訪問時(shí)間：探（大題）尋道方式：FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN（ PPT第五章）第六章文件系統(tǒng)1、程序和數(shù)據(jù)以文件的形式保留在外存中2、文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng)：數(shù)據(jù)項(xiàng)基本數(shù)據(jù)項(xiàng)：可命名的最小邏輯單位 /字段組合數(shù)據(jù)項(xiàng)：由若干基本數(shù)據(jù)項(xiàng)組成記錄一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合關(guān)鍵字：能唯一地標(biāo)識(shí)出記錄的基本 /組合數(shù)據(jù)項(xiàng) 文件具有文件名的一組相關(guān)信息的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件（流式文件）3、文件類型：用途：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫(kù)文件文件中的數(shù)據(jù)形式：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件存取控制：只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件 物理安排：順序文件、鏈接文件、索引文件4、文件系統(tǒng)模型概念

14、：文件和對(duì)文件進(jìn)行操縱和管理的軟件集合三個(gè)層：文件（對(duì)象及屬性）對(duì)象及屬性：文件、目錄、磁盤存儲(chǔ)空間文件系統(tǒng)接口：命令接口、程序接口文件操作基本操作：創(chuàng)建、刪除、讀、寫、截?cái)唷⒃O(shè)置文件的讀寫位置、打開關(guān)閉 操作5、文件邏輯結(jié)構(gòu)：概念：用戶所能觀察和訪問到的文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織，獨(dú)立于物理特性，容易檢索和修改。無論是邏輯還是物理結(jié)構(gòu)，都會(huì)影響到文件的檢索速度 邏輯結(jié)構(gòu)類型：有結(jié)構(gòu)文件：定長(zhǎng)記錄、變長(zhǎng)記錄記錄的組織形式：順序文件、索引文件、順序索引文件無結(jié)構(gòu)文件：流式文件，以字節(jié)為單位，利用讀/寫指針進(jìn)行訪問記錄式文件、流式文件6、順序文件邏輯記錄排序：按記錄時(shí)間排：串結(jié)構(gòu)按關(guān)鍵字排：順序結(jié)構(gòu)后一種

15、情況更有利于提高查詢速度。如可用折半查找法等 對(duì)順序文件的讀/寫操作定長(zhǎng)記錄：易于定位，甚至可隨機(jī)讀取。 變長(zhǎng)記錄：不易定位，只能順序讀取。7、索引文件由變長(zhǎng)記錄組成的順序文件不容易直接存取，因此，為其建立一有序的索引表，對(duì)索引采用折半查找，速度更快特點(diǎn)：提高了速度，增加了存儲(chǔ)開銷一一放索引文件增、刪記錄時(shí)，對(duì)索引表作相應(yīng)的修改8、索引順序文件將順序文件中若干記錄分為一組，每組的第一項(xiàng)在索引表中占一項(xiàng)9、外存分配方法：連續(xù)分配：每個(gè)文件分配一組相鄰盤塊特點(diǎn)：簡(jiǎn)單鏈接分配：文件離散地分配于各盤塊中，以提高外存利用率， 文件長(zhǎng)度可變，易于增刪，只能順序存取隱式鏈接：文件目錄表中有 START塊號(hào)，每塊中有下一塊號(hào)。 特點(diǎn)：只適合于順序訪問，對(duì)隨機(jī)訪問效率低，可靠性差。顯式鏈接：把用于鏈接的指針顯式