操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載第一章1操作系統(tǒng)的定義管理電腦硬件和軟件資源的程序，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核和基石。同時(shí)，也是控制其他程序運(yùn)行、管理系統(tǒng)資源并為用戶(hù)提供操作界面的系統(tǒng)軟件的集合。2操作系統(tǒng)的特征1 ）、并發(fā)性：兩個(gè)或兩個(gè)以上的事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。2）、共享性：同時(shí)共享訪問(wèn)方式、互斥共享訪問(wèn)方式3）、虛擬技術(shù)：時(shí)分復(fù)用技術(shù)、空分復(fù)用技術(shù)4 ）、異步性3操作系統(tǒng)的功能一、 處理機(jī)管理功能：1、進(jìn)程控制；2、進(jìn)程同步；3、進(jìn)程通信；、4、調(diào)度二、 存儲(chǔ)器管理功能：1、內(nèi)存分配；2、內(nèi)存保護(hù)；3、地址映射；4、內(nèi)存擴(kuò)充三、 設(shè)備管理功能：1、緩沖管理；2、設(shè)備分配；3、設(shè)備處理四、 文件管理功能：1

2、、文件存儲(chǔ)空間的管理；2、目錄管理；3、文件的讀寫(xiě)管理和保護(hù)五、 操作系統(tǒng)與用戶(hù)之間的接口：1、用戶(hù)接口； 2、程序接口第二章1進(jìn)程的定義進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。 進(jìn)程是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過(guò)程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。2進(jìn)程的組成由三部分組成：程序段、相關(guān)的數(shù)據(jù)段、PCB （進(jìn)程控制塊）3進(jìn)程的狀態(tài)以及之間的轉(zhuǎn)換三種基本狀態(tài)：1、就緒狀態(tài)：當(dāng)進(jìn)程已分配到除 CPU以外的所有必要資源后，只要再獲得CPU，便可立即執(zhí)行，進(jìn)程的這種狀態(tài)稱(chēng)為就緒狀態(tài)；2、執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程已獲得 CPU，其程序正在執(zhí)行；3、正在執(zhí)行的進(jìn)程由于發(fā)生某事件而暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行

3、時(shí)，便放棄處理機(jī)而處于暫停狀態(tài)，亦即進(jìn)程的執(zhí)行收到阻塞，把這種暫停狀態(tài)叫做阻塞狀態(tài) 新加入的三種狀態(tài)： 掛起狀態(tài)：引入原因：1）、終端用戶(hù)的請(qǐng)求；2）、父進(jìn)程請(qǐng)求；3）、負(fù) 荷調(diào)節(jié)的需要；4）、操作系統(tǒng)的需要?jiǎng)?chuàng)建狀態(tài)：保證進(jìn)程的調(diào)度必須在創(chuàng)建工作完成后進(jìn)行，以確保進(jìn)程控制塊操作的完整性終止?fàn)顟B(tài)：進(jìn)程三種基本狀態(tài)的轉(zhuǎn)換：處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，在調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)之后，該進(jìn)程就可執(zhí)行，有就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)正在執(zhí)行的進(jìn)程，如果因?yàn)榉峙浣o它的時(shí)間片已完而被暫停執(zhí)行時(shí)，該進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱司途w狀態(tài)如果因發(fā)生某事件而導(dǎo)致進(jìn)程的執(zhí)行受阻，使之無(wú)法執(zhí)行，該 進(jìn)程將由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)4進(jìn)程控制

4、塊的作用使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序(含數(shù)據(jù))，成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程5進(jìn)程控制由什么來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程控制是進(jìn)程管理的最基本的功能進(jìn)程控制一般由 os的內(nèi)核中的原語(yǔ) 來(lái)實(shí)現(xiàn)6進(jìn)程的生命周期進(jìn)程由創(chuàng)建而生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤銷(xiāo)而亡7互斥、同步的概念互斥：兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程，不能同時(shí)進(jìn)入關(guān)于同一組共享變量的臨界區(qū)域，否則可能發(fā)生與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤，這種現(xiàn)象被稱(chēng)作進(jìn)程互斥.同步：指兩個(gè)或兩個(gè)以上隨時(shí)間變化的量在變化過(guò)程中保持一定的相對(duì)關(guān)系。進(jìn)程同步：我們把異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程因直接制約而互相發(fā)送消息而進(jìn)行互相合 作、互相等待，使得各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行

5、的過(guò)程稱(chēng)為進(jìn)程間的同步。8臨界資源和臨界區(qū)臨界區(qū)：多進(jìn)程存在時(shí)必須互斥訪問(wèn)的資源。也就是某一時(shí)刻不允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)，只能單個(gè)進(jìn)程的訪問(wèn)。我們把這些程序的片段稱(chēng)作臨界區(qū)或臨界段。每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱(chēng)為 臨界區(qū)。臨界資源：每次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源。9信號(hào)量的含義(有時(shí)也稱(chēng)信號(hào)燈)在多線程環(huán)境下使用的一種設(shè)施，是可以用來(lái)保證兩個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵代碼段不被并發(fā)調(diào)用。10采用信號(hào)量和P,V原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥和同步利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥：Var mutex;semaphore:=1;beginparbegi nprocess1:begi nrepeat wait(mutex); crit

6、ical secti on sig nal(mutex); rema in der seeti on un til false;endprocess 2:begi nrepeatwait(mutex);critical secti on sig nal(mutex); rema in der sect ion un til false;endpare ndPV原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥：begin s:semaphore; s:=1;cobegi n process A beginL1: P(s); 揀黑子；V(s); goto L1; en d;process B begin L2:P(s);揀白子；

7、V(s); goto L2; en d;coend; en d;PV原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步：begin s1,s2:semaphore; s1:=1;s2:=0;cobegi n process AbeginL1: P(s1);揀黑子；V(s2);goto L1;en d;process B beginL2:P(s2);揀白子；V（s1）;goto L2;en d;coend; en d;11進(jìn)程的通信方式一、 直接通信方式：發(fā)送進(jìn)程利用OS所提供的發(fā)送命令，直接把消息發(fā)送給目標(biāo)進(jìn)程二、 間接通信方式：進(jìn)程之間的通信需要通過(guò)作為共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)體。該實(shí)體用來(lái)暫存發(fā) 送進(jìn)程發(fā)送給目標(biāo)進(jìn)程的消息；接收進(jìn)

8、程則從該實(shí)體中取出對(duì)方發(fā)送給自己的消息12線程的定義，與進(jìn)程的區(qū)別線程的定義：作為利用CPU的基本單位，是花費(fèi)最小開(kāi)銷(xiāo)的實(shí)體與進(jìn)程的區(qū)別：1 ）、調(diào)度：在引入線程的操作系統(tǒng)中，線程是調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn) 程作為資源擁有的基本單位。在同一進(jìn)程中，線程的切換不會(huì)引起進(jìn)程 的切換；而從一個(gè)進(jìn)程中的線程切換到另一個(gè)進(jìn)程中的線程，則會(huì)引起 進(jìn)程的切換。2）、并發(fā)性：在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間亦可并發(fā)執(zhí)行，使得操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性，從而能更加有效地提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)的吞吐量。3） 、擁有資源：進(jìn)程可以擁有資源，是系統(tǒng)中擁有資源的一個(gè)基本單

9、位，線程自己不擁有系統(tǒng)資源（也有一點(diǎn)必不可少的資源），但它可以訪問(wèn)其隸屬于進(jìn)程的資源4）、系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)：、操作系統(tǒng)在創(chuàng)建或撤銷(xiāo)進(jìn)程時(shí)所付出的開(kāi)銷(xiāo)明顯大于 線程創(chuàng)建或撤銷(xiāo)時(shí)的開(kāi)銷(xiāo)。、就切換代價(jià)而言，進(jìn)程也是遠(yuǎn)高于線程 的。、此外，在同步和通信的實(shí)現(xiàn)方面，線程也比進(jìn)程容易。第三章高級(jí)調(diào)度（也稱(chēng)作業(yè)調(diào)度或長(zhǎng)程調(diào)度）低級(jí)調(diào)度（也稱(chēng)進(jìn)程調(diào)度或短程調(diào)度）1處理機(jī)調(diào)度的方式和層次:1）、決定接納多少個(gè)作業(yè) （取決于多道程序度）；2）、 決定接納哪些作業(yè):1 ）、三個(gè)基本機(jī)制：、排隊(duì)器；、分派器；、 上下文切換機(jī)制2 ）、調(diào)度方式：、非搶占方式： 優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單， 系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)小，適用于大多數(shù)的批處理系統(tǒng)環(huán)境。、 搶

10、占方式：基于如下原則：、優(yōu)先權(quán)原則；、 短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先原則；、時(shí)間片原則中級(jí)調(diào)度（又稱(chēng)中程調(diào)度）：1）、目的：提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量；2 ）、運(yùn)行頻率比較：低級(jí)調(diào)度最高，中級(jí)調(diào)度其次，高級(jí)調(diào)度 最低2調(diào)度算法（先來(lái)先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先）1）、先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法（FCFS ）:既可用于作業(yè)調(diào)度也可用于進(jìn)程調(diào)度，i、作業(yè)調(diào)度：每次調(diào)度都是從后備作業(yè)隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存，為它們分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程，然后放入就緒隊(duì)列；ii、進(jìn)程調(diào)度：每次調(diào)度是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)最先 進(jìn)入該隊(duì)列的進(jìn)程，為之分配處理機(jī)，使之投入運(yùn) 行，該進(jìn)程一直運(yùn)行到完成或發(fā)生某事件而阻塞后

11、才放棄處理機(jī)2）、短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先（SJ （ P） F）:指對(duì)短作業(yè)或短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度的算法?？煞謩e作用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度i、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）:從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè) 估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，將他們調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行；ii、短進(jìn)程優(yōu)先（SPF）:從就緒隊(duì)列中選擇出一個(gè)估計(jì) 運(yùn)行時(shí)間最短的進(jìn)程，將處理機(jī)分配給它，使它立即執(zhí) 行并一直執(zhí)行到完成，或發(fā)生某事件而阻塞放棄處理機(jī) 時(shí)再重新調(diào)度。3死鎖的定義、原因和條件定義：指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局原因：、競(jìng)爭(zhēng)資源。當(dāng)進(jìn)程中國(guó)多個(gè)進(jìn)程共享的資源如打印機(jī)、公用隊(duì)列等，其數(shù)目不足 以滿(mǎn)足諸進(jìn)程的需要時(shí)，會(huì)引起諸進(jìn)程對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生死

12、鎖；、進(jìn)程間推進(jìn)順序非法：進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中，請(qǐng)求和釋放資源的順序不當(dāng)，也同樣 會(huì)產(chǎn)生進(jìn)程死鎖。條件：I、互斥條件：指進(jìn)程對(duì)所分配到的資源進(jìn)行排他性使用，即在一段時(shí)間內(nèi)某資源只 由一個(gè)進(jìn)程占用n、請(qǐng)求和保持條件：進(jìn)程已經(jīng)保持了至少一個(gè)資源，但又提出了新的資源請(qǐng)求，而該資源已經(jīng)被其它進(jìn)程占有，此時(shí)請(qǐng)求進(jìn)程阻塞，但又對(duì)自己已獲得的其它資源 保持不放。川、不剝奪條件：指進(jìn)程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用 完后由自己釋放。w、環(huán)路等待條件：指發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程一一資源的環(huán)形鏈。4、預(yù)防死鎖的方法1）、摒棄“請(qǐng)求和保持”條件：系統(tǒng)規(guī)定所有進(jìn)程在開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，都必須一次性地申請(qǐng)

13、其在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中所需的全部資源優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)且很安全。缺點(diǎn)：資源被嚴(yán)重浪費(fèi)、使進(jìn)程延遲運(yùn)行2）、摒棄“不剝奪”條件：某一進(jìn)程已經(jīng)占有的資源，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)被暫時(shí)地釋放掉特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，代價(jià)大，進(jìn)程執(zhí)行被無(wú)限地推遲，延長(zhǎng)了進(jìn)程 周轉(zhuǎn)時(shí)間，增加了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，降低了系統(tǒng)吞吐量3）、摒棄“環(huán)路等待”條件：系統(tǒng)將所有資源按類(lèi)型進(jìn)行線性排隊(duì)，并賦予不同的序號(hào)。所有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按照資源序號(hào)遞增的次序提出， 這樣就在所形成的資源分配圖中，不可能再出現(xiàn)環(huán)路。優(yōu)點(diǎn)： 較前兩種策略，資源利用率和系統(tǒng)吞吐量有明顯的改善。缺點(diǎn)：限制了新類(lèi)型設(shè)備的增加；造成資源浪費(fèi)；限制了用戶(hù)簡(jiǎn)單、自主編程。第四章1分

14、區(qū)分配算法1）、首次適應(yīng)算法（first fit）:要求空閑分區(qū)鏈以地址遞增的次序鏈接。2）、循環(huán)首次適應(yīng)算法（next fit）:從首次適應(yīng)算法演變而來(lái)。為進(jìn)程分配空間時(shí)，不再每次從鏈?zhǔn)组_(kāi)始查找，而是從上次找到的空閑分區(qū)的下一 個(gè)空閑分區(qū)開(kāi)始查找。3）、最佳適應(yīng)算法（best fit）：把能滿(mǎn)足要求、又是最小的空閑分區(qū)分配給作業(yè)，避免“大材小用”。為加速尋找，該算法要求將所有的空閑分區(qū)按其 容量從小到大的順序形成一空閑分區(qū)鏈。4）、最壞適應(yīng)算法（worst fit）：掃描整個(gè)空閑分區(qū)鏈表，總是挑選一個(gè)最大的空閑分區(qū)分割給作業(yè)使用，優(yōu)點(diǎn)是：可使剩下的空閑區(qū)不至于太小，產(chǎn)生 碎片的幾率最小，對(duì)中

15、、小作業(yè)有利，同時(shí)查找效率很高。5）、快速適應(yīng)算法（quick fit）：又稱(chēng)分類(lèi)搜索法，是將空閑分區(qū)根據(jù)其容量大小進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)于每一個(gè)相同容量的所有空閑分區(qū)，單獨(dú)設(shè)立一個(gè)空 閑分區(qū)鏈表。查找效率高，但是在分區(qū)歸還主存時(shí)算法 復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)大。2頁(yè)式管理的特點(diǎn)、地址結(jié)構(gòu)、地址轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：允許將一個(gè)進(jìn)程直接分散地裝入到許多不相鄰的分區(qū)中，無(wú)須再進(jìn)行緊湊”。地址結(jié)構(gòu)：3112110頁(yè)號(hào)P位移量W它含有兩部分：前一部分為頁(yè)號(hào)P后一部分為位移量（或稱(chēng)為頁(yè)內(nèi)地址）。圖中地址長(zhǎng)度為32位，其中011為頁(yè)內(nèi)地址，即每頁(yè)的大小為4KB ； 1231位為頁(yè)號(hào)，地址空間最多允許有1M頁(yè)。P=INTA/T d=AMO

16、D LA : 一個(gè)邏輯地址空間中的地址L :頁(yè)面的大小P：頁(yè)號(hào)d:頁(yè)內(nèi)地址地址轉(zhuǎn)換：將用戶(hù)地址空間中的邏輯地址變換為內(nèi)存空間中的物理地址，設(shè)地址變換機(jī)構(gòu) 地址變換機(jī)構(gòu)的任務(wù)：實(shí)現(xiàn)從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。i .基本的地址變換機(jī)構(gòu)；ii .具有快表的地址變換機(jī)構(gòu)3段式管理的特點(diǎn)、地址結(jié)構(gòu)、地址轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：滿(mǎn)足用戶(hù)（程序員）在編程和使用上多方面的要求。方便編程、信息共享、信息保護(hù)、 動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)鏈接地址結(jié)構(gòu)：Ft 口. 段號(hào)段內(nèi)地址3116150在該地址結(jié)構(gòu)中，允許一個(gè)作業(yè)最長(zhǎng)有64K個(gè)段，每個(gè)段的最大長(zhǎng)度為64KB。地址轉(zhuǎn)換：為實(shí)現(xiàn)從進(jìn)程的邏輯地址到物理地址的變換功能，在系統(tǒng)中設(shè)置了段表寄存器

17、，用于存放段表地址和段表長(zhǎng)度 TL。4段式和頁(yè)式的區(qū)別、頁(yè)是信息的物理單位。 分頁(yè)僅僅是由于系統(tǒng)管理的需要而不是用戶(hù)的需要。段是信息的邏輯單位，分段的目的是為了更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。、頁(yè)的大小固定由系統(tǒng)決定在系統(tǒng)中只能有一種大小的頁(yè)面；段的長(zhǎng)度不固定，決定于用戶(hù)所編寫(xiě)的程序、分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，而分段作業(yè)的地址空間是二維的5虛擬存儲(chǔ)器的定義、理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，以及實(shí)現(xiàn)的方法定義：指具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)。理論基礎(chǔ)：局部性原理技術(shù)基礎(chǔ)：虛擬存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法：1、分頁(yè)請(qǐng)求系統(tǒng)；2、請(qǐng)求分段系統(tǒng)6、頁(yè)面置換算法（最佳算法、最近最久未使用算法

18、、先進(jìn)先出）最佳置換算法：是理想算法。系統(tǒng)預(yù)測(cè)作業(yè)將要訪問(wèn)的頁(yè)面。淘汰預(yù)測(cè)不被訪問(wèn)或長(zhǎng)時(shí)間后才被訪問(wèn)中的頁(yè)面。最近最久未使用算法（LRU）:淘汰最近一段時(shí)間最久沒(méi)訪問(wèn)的頁(yè)面。系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)小。先進(jìn)先出（FIFO ）:先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面先淘汰。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：常用的也會(huì)被淘汰。第五章1、I/O設(shè)備的類(lèi)型1） 、按設(shè)備的使用特性分類(lèi)：一、存儲(chǔ)設(shè)備；二、輸入/輸出設(shè)備2）、按傳輸速率分類(lèi)：一、低速設(shè)備；二、中速設(shè)備；三、高速設(shè)備3） 、按信息交換的單位分類(lèi)：一、塊設(shè)備（Block Device）；二、字符設(shè)備（Character Device）4）、按設(shè)備的共享屬性分類(lèi)：一、獨(dú)占設(shè)備；二、共享設(shè)備；三、虛擬設(shè)備2、I/O控制方式1）、程序I/O方式2）、中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式3）、直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA ） I/O控制方式4）、I/O通道控制方式3、緩沖區(qū)的作用1）、緩和CPU與I/O設(shè)備間訪問(wèn)速度不匹配的矛盾2）、減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì) CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制3）、提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性4、SPOOLing技術(shù)和組成利用專(zhuān)門(mén)的外圍控制機(jī)，將低速I(mǎi)/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤(pán)上；或者相反。組成：（1）、輸入井和輸出井；（2）、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)；（3）、輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPO。5、磁盤(pán)上數(shù)據(jù)的地址表示