成都理工大學(xué)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料（PPT歸納）

本文格式為Word版，下載可任意編輯——成都理工大學(xué)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料（PPT歸納）第一、二章（Ly手工歸納）1簡述操作系統(tǒng)的主要功能\\

答：處理器管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理、網(wǎng)絡(luò)功能、用戶接口。2操作系統(tǒng)的特征:

并發(fā)性、共享性、虛擬性、異步性3操作系統(tǒng)的類型

批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、微機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)

4程序的并發(fā)執(zhí)行

程序的并發(fā)執(zhí)行是指在規(guī)律上相互獨(dú)立的一組程序在執(zhí)行時(shí)間上的相互重疊，即一個(gè)程序段的執(zhí)行尚未終止，另一程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始。5程序順序執(zhí)行

順序性，封閉性，可再現(xiàn)性6程序并發(fā)執(zhí)行

休止性，無封閉性，不可再現(xiàn)性7進(jìn)程的定義

進(jìn)程是可并發(fā)執(zhí)行的程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分派和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立的基本單位和實(shí)體，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。8進(jìn)程的特征

動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程具有生命期；它可以由系統(tǒng)創(chuàng)立并獨(dú)立地執(zhí)行，直至完成而被撤消。

獨(dú)立性：各個(gè)進(jìn)程之間相互獨(dú)立，是系統(tǒng)分派資源和能夠被處理機(jī)調(diào)度的基本單位。

并發(fā)性：進(jìn)程是可以并發(fā)執(zhí)行的基本單位，從宏觀上看，它們可以“同時(shí)〞執(zhí)行。由于共享資源，進(jìn)程間相互約束，相互依靠。異步性：各個(gè)進(jìn)程依照各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度異步向前推進(jìn)。即進(jìn)程按異步方式執(zhí)行。9進(jìn)程三種基本狀態(tài)：執(zhí)行狀態(tài)（Executing）、就緒狀態(tài)（Ready）、阻塞狀態(tài)（Blocked）或等待（Wait）10進(jìn)程控制塊

進(jìn)程控制塊—PCB（ProcessControlBlock）記錄和描述進(jìn)程的動(dòng)態(tài)特性，描述進(jìn)程的執(zhí)行狀況和狀態(tài)變化。是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識(shí)。11進(jìn)程的描述

進(jìn)程標(biāo)識(shí)信息：外部標(biāo)識(shí)信息內(nèi)部標(biāo)識(shí)信息進(jìn)程家族標(biāo)識(shí)

處理機(jī)狀態(tài)信息：通用寄放器指令計(jì)數(shù)器程序狀態(tài)字（PSW）用戶棧指針進(jìn)程調(diào)度信息：進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程優(yōu)先級(jí)其它調(diào)度信息等待事件進(jìn)程控制信息：程序數(shù)據(jù)地址進(jìn)程同步及通信資源清單鏈接指針12os內(nèi)核

①進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)

操作系統(tǒng)中，為了防止用戶進(jìn)程對(duì)OS及PCB等關(guān)鍵信息的破壞。一個(gè)進(jìn)程在其生命期中有兩種機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)：系統(tǒng)態(tài)（核心態(tài)，管態(tài)）具有較高的訪問權(quán)，可訪問核心模塊。用戶態(tài)（目態(tài)）限制訪問權(quán)。②原語（primitive）

是機(jī)器指令的延伸，是非進(jìn)程模塊,不能并發(fā)執(zhí)行。執(zhí)行過程不可中斷，用微代碼實(shí)現(xiàn)。13進(jìn)程控制原語

創(chuàng)立語言、阻塞語言、掛起語言、撤銷語言、喚醒語言、激活語言

14進(jìn)程間的約束關(guān)系

互斥關(guān)系進(jìn)程之間由于競(jìng)爭使用共享資源而產(chǎn)生的相互約束的關(guān)系。這種因共享資源而產(chǎn)生的制約關(guān)系稱為進(jìn)程的互斥?！g接相互制約關(guān)系

同步關(guān)系并發(fā)執(zhí)行進(jìn)程之間通過在執(zhí)行時(shí)序上的某種限制而達(dá)到相互合作的這種約束關(guān)系稱為進(jìn)程的同步—直接相互制約關(guān)系15臨界資源與臨界區(qū)

臨界資源（criticalsource）：凡是以互斥方式使用的共享資源都稱為臨界資源。臨界資源具有一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用的屬性。臨界區(qū)（criticalsection）：每個(gè)進(jìn)程互斥訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)16同步機(jī)制的準(zhǔn)則

空閑讓進(jìn)無進(jìn)程處于臨界區(qū)內(nèi)時(shí)，可讓一個(gè)申請(qǐng)進(jìn)入該臨界區(qū)的進(jìn)程進(jìn)入。忙則等待臨界區(qū)內(nèi)有進(jìn)程時(shí)，申請(qǐng)進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必需等待。有限等待進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的請(qǐng)求，必需在有限的時(shí)間內(nèi)滿足。讓權(quán)等待等待進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程，必需馬上釋放CPU。

17信號(hào)量機(jī)制信號(hào)量、P、V操作原語定義：VARS：Semaphore；P操作（wait原語）①S.value：=S.Value-1；

②若S.Value≥0進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。

若S.Value0進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。

若S.Value≤0則釋放S等待隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程，使之轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)。18進(jìn)程通信的類型

直接通信發(fā)送進(jìn)程通過收、發(fā)原語直接將消息發(fā)送到接受進(jìn)程的消息緩沖區(qū)。間接通信發(fā)送進(jìn)程將消息發(fā)送到電子郵箱，接受進(jìn)程再從中取出消息。第三、四章（Ly手工歸納）1進(jìn)程調(diào)度的方式非搶占式（非剝奪式）：進(jìn)程一旦被調(diào)度，就一直占有CPU，直到完成或因發(fā)生某事件而被阻塞（I/O請(qǐng)求）。搶占式（剝奪式）：進(jìn)程未執(zhí)行完，可由調(diào)度程序剝奪其CPU，另分派給別的進(jìn)程。搶占的原因有：優(yōu)先級(jí)、時(shí)間片、短進(jìn)程等2進(jìn)程調(diào)度的功能

記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行狀況、確定分派處理機(jī)的原則（調(diào)度算法）、分派處理機(jī)給進(jìn)程、回收處理機(jī)、進(jìn)行進(jìn)程上下文切換3調(diào)度算法

先來先服務(wù)（FCFS）算法、最短CPU運(yùn)行期優(yōu)先（SCBF）算法、最高優(yōu)先權(quán)（HPF）算法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（RR）算法、多級(jí)反饋隊(duì)列算法4死鎖的基本概念

（1）產(chǎn)生死鎖原因：競(jìng)爭資源、進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)（2）產(chǎn)生死鎖的必要條件

互斥條件：進(jìn)程互斥使用臨界資源。

不剝奪條件：資源只能由占有它的進(jìn)程釋放，不能被其它進(jìn)程剝奪。

請(qǐng)求保持條件：進(jìn)程在申請(qǐng)新資源的同時(shí)，保持對(duì)某些資源的占有。

環(huán)路等待條件：存在循環(huán)等待鏈，在鏈中每個(gè)進(jìn)程在等待它的前一進(jìn)程所持有的資源。（3）解決死鎖的方法預(yù)防死鎖：限制并發(fā)進(jìn)程對(duì)于資源的需求，破壞產(chǎn)生死鎖的必要條件。嚴(yán)格限制死鎖的發(fā)生。避免死鎖：在資源的動(dòng)態(tài)分派過程中，采用某種算法防止系統(tǒng)進(jìn)入擔(dān)憂全狀態(tài)，避免死鎖發(fā)生。

檢測(cè)與解除死鎖：對(duì)資源的分派不加限制，系統(tǒng)定時(shí)運(yùn)行“死鎖檢測(cè)〞程序，如檢測(cè)到死鎖，設(shè)法加以解除。

5避免死鎖：在分派資源時(shí)，分析計(jì)算系統(tǒng)的安全性，避免系統(tǒng)進(jìn)入擔(dān)憂全狀態(tài)，則可避免死鎖。

6系統(tǒng)狀態(tài)安全：存在一個(gè)進(jìn)程序列?P1，P2，。。。Pn?，假使系統(tǒng)按此順序?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程分派它們所需的最大資源，而不造成死鎖，則稱系統(tǒng)狀態(tài)S（t）安全。7銀行家算法

銀行家算法是著名的避免死鎖的算法。其基本思想是：

OS—銀行家、進(jìn)程—借貸的客戶、資源—可周轉(zhuǎn)的借貸資金8程序的裝入

絕對(duì)裝入方式：直接用物理地址編制程序?？芍囟ㄎ谎b入方式（靜態(tài)重定位）：重定位——將規(guī)律地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程，也稱為地址變換或地址映射。

動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式（動(dòng)態(tài)重定位）：在作業(yè)運(yùn)行過程中進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，將程序的地址（規(guī)律地址）轉(zhuǎn)換為內(nèi)存的物理地址。進(jìn)程在內(nèi)存中的地址是可變的，并可動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存空間。9連續(xù)分派存儲(chǔ)管理方式

固定分區(qū)分派：分區(qū)長度和個(gè)數(shù)將不再變化。建立內(nèi)存分派表記錄分區(qū)分派的狀況。

動(dòng)態(tài)分區(qū)分派：根據(jù)用戶實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)的分派連續(xù)空間。建立已分派分區(qū)表及未分派分區(qū)表?！窕厥辗謪^(qū)采用拼接技術(shù)?！窬o湊技術(shù)10分區(qū)分派算法

首次適應(yīng)算法FF：未分派分區(qū)按地址從小到大排列。分派時(shí)順序查找，選擇第一個(gè)滿足要求的分區(qū)進(jìn)行分派。

最差適應(yīng)算法：按空閑區(qū)大小升序排列，分派時(shí)順序查找，選擇第一個(gè)滿足要求的最小分區(qū)進(jìn)行分派。

最正確適應(yīng)算法BF：按空閑區(qū)大小升序排列，分派時(shí)順序查找，選擇第一個(gè)滿足要求的最小分區(qū)進(jìn)行分派。

11離散分派存儲(chǔ)管理方式

頁式存儲(chǔ)管理、段式存儲(chǔ)管理、段頁式存儲(chǔ)管理

12實(shí)存管理方案的主要問題：要求作業(yè)一次裝入，造成內(nèi)存資源的浪費(fèi)。、用戶編程的地址空間（規(guī)律空間）不能超過實(shí)際的內(nèi)存空間，無法運(yùn)行很大的應(yīng)用程序。13虛擬存儲(chǔ)管理的基本思想：

（1）用大容量的外存來對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行規(guī)律擴(kuò)展擴(kuò)展，為用戶提供一個(gè)比實(shí)際內(nèi)存空間大得多的虛擬內(nèi)存空間。（2）基于程序的局部性原理，采用“部分裝入〞、“部分交換〞的策略。14請(qǐng)求分頁管理

（1）內(nèi)存分派：將地址空間連續(xù)劃分為大小相等的頁面，將內(nèi)存空間也劃分為與頁面大小相等的物理塊（頁框），作業(yè)的頁面部分裝入，不連續(xù)存放。僅存在很少的頁內(nèi)零頭。(2)地址變換:通過頁表進(jìn)行地址變換，其地址結(jié)構(gòu)為：

請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中的頁表,頁描述子：

15請(qǐng)求式分頁存儲(chǔ)管理

16頁面置換算法

⑴最正確置換算法（Optimal）:理論算法，所選擇的淘汰頁面，是永不訪問的或在最長時(shí)間內(nèi)不再被訪問的頁面。

⑵FIFO算法:是一種最簡單的淘汰算法，首先淘汰在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長的頁面。算法依據(jù)是：作業(yè)按頁號(hào)依次裝入，一般相鄰頁面間規(guī)律關(guān)系最密切，故最早調(diào)入的頁面不被使用的

可能性比最近調(diào)入的頁面大。

⑶LRU（LeastRecentlyUsed）算法:即最近最久不使用頁面的淘汰算法。算法依據(jù)：在本次缺頁中斷前的近一段時(shí)間內(nèi)，未被使用時(shí)間最長的頁面，推測(cè)在最近的將來，它也不會(huì)被使用。需要硬件支持：寄放器或堆棧。

⑷LFU（LeastFrequentlyUsed）算法:最不常使用頁面淘汰算法，LRU的近似算法。首先淘汰到當(dāng)前時(shí)間為止，被訪問次數(shù)最少的頁面。只要在頁表中增加一個(gè)訪問計(jì)數(shù)器即可。該頁被訪問時(shí)計(jì)數(shù)器加1。缺頁中斷時(shí)，淘汰計(jì)數(shù)器值最小的頁面。淘汰后，對(duì)計(jì)數(shù)器清零。17I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

微機(jī)I/O系統(tǒng):CPU通過總線與設(shè)備控制器相連接，設(shè)備控制器是CPU與設(shè)備之間的接口。主機(jī)I/O系統(tǒng):使用I/O通道（I/O處理機(jī)），實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備控制器的控制。18I/O系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由以下部分組成：I/O設(shè)備設(shè)備控制器總線或通道

19I/O控制方式:程序直接控制、中斷控制方式、DMA控制方式、通道控制方式20緩沖管理（1）為什么引入緩沖技術(shù)：緩解CPU與外設(shè)速度不匹配的問題。、減少CPU中斷響應(yīng)次數(shù)，放寬響應(yīng)時(shí)間。、提高CPU與I/O設(shè)備，I/O設(shè)備之間的并行操作能力。（2）緩沖技術(shù)的基本思想：在內(nèi)存中開拓一個(gè)或多個(gè)專用區(qū)域（緩沖區(qū)），作為CPU與I/O設(shè)備間信息的集散地。（3）緩沖區(qū)的組織：單緩沖區(qū)（singlebuffer）、雙緩沖區(qū)（doublebuffer）、循環(huán)緩沖（circularbuffer）、緩沖池（bufferpool）21設(shè)備分派的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備控制表DCT（DeviceControlTable）：反映設(shè)備特性，設(shè)備與I/O控制器連接狀況。控制器控制表COCT（ControlerControlTable）：記錄I/O控制器使用狀況及與通道連接狀況。（DMA無）

通道控制表CHCT（ChannelControlTable）：描述通道的使用狀況。系統(tǒng)設(shè)備表SDT（SystemDeviceTable）：整個(gè)系統(tǒng)一張，記錄已連接到系統(tǒng)中的設(shè)備狀況，每個(gè)設(shè)備在SDT中占一表項(xiàng)。

22設(shè)備獨(dú)立性：設(shè)備獨(dú)立性（deviceindependence）是I/O軟件的一個(gè)關(guān)鍵性概念，是指用戶程序獨(dú)立于使用的物理設(shè)備。

（1）規(guī)律設(shè)備表：為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，進(jìn)程使用規(guī)律設(shè)備名。系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建立一張規(guī)律設(shè)備表LUT（LogicalUnittable）。LUT包括：規(guī)律設(shè)備名、物理設(shè)備名、驅(qū)動(dòng)程序地址。通過LUT實(shí)現(xiàn)用戶程序中規(guī)律設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射。

（2）使用規(guī)律設(shè)備名的優(yōu)點(diǎn)：有利于改善資源的利用率。提供了設(shè)備分派的靈活性。為用戶程序提供了與設(shè)備無關(guān)的接口，為I/O重定位提供便利，因此，提高了用戶程序的可適應(yīng)性。

23虛擬設(shè)備管理

多道程序系統(tǒng)中，進(jìn)程對(duì)設(shè)備的需求頻繁，特別是獨(dú)占設(shè)備數(shù)量有限、效率低，故引入虛擬設(shè)備管理技術(shù)。