计算机操作系统(总结).doc

操作系统的目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性。操作系统的作用：1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；2.OS作为计算机系统资源的管理者；3.OS实现了对计算机资源的抽象。推动OS发展的动力：1.不断提高计算机资源的利用率；2.方便用户；3.器件的不断更新换代；4.计算机体系结构的不断发展。操作系统的基本特性：并发性、共享性、虚拟技术、异步性。操作系统的主要功能：处理机管理功能、储存器管理功能、设备管理功能、文件管理功能、操作系统与用户之间的接口。处理机管理功能：进程控制、进程同步、进程通信、调度储存器管理功能：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充设备管理功能：缓冲管理、设备分配、设备处理文件管理功能：文件储存空间管理、目录管理、文件的度、写管理和保护OS与用户之间接口：用户接口（联机用户接口、脱机、图形），程序接口微内核OS的优点：1.提高了系统给的可扩展性；2.增强了系统的可靠性；3.可移植性； 4.提供了分布式系统的支持；5.融入了面向对象技术程序顺序执行时特征：1.顺序性；2.封闭性；3.可再现性 前趋图是一个有向无循环图。程序不能并发执行，进程可以。程序并发执行时的特征：1.间断性；2.失去封闭性；3.不可再现性进程特征：1.结构特征（由程序段、相关数据段和PCB构成）2.动态性（最基本）3.并发性4.独立性 5.异步性进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.进程基本属性：1.进程是一个可拥有资源的独立单位 2.进程同时是一个可独立调度和分派的独立单位进程三基本状态：就绪、执行、阻塞引起挂起状态的原因：1.终端用户的请求 2.父进程请求 3.负荷调节的需要.4.操作系统的需要进程状态的转换：1.活动就绪静止就绪 2.活动阻塞静止阻塞 3.静止就绪活动就绪 4.静止阻塞活动阻塞进程控制块PCB作用：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，一个能在其它进程并发执行的进程。PCB是进程存在的唯一标志。PCB中信息：1.进程标识符（内部、外部） 2.处理机状态 3.进程调度信息 4.进程控制信息 所有操作系统中，都为每一个进程赋予了一个唯一的数字标识符.进程控制是进程管理中最基本的功能引起创建进程的事件：1.用户登录 2.作业调度 3.提供服务 4.应用请求进程的创建：1.申请空白PC 2.为新进程分配资源 3.初始化进程控制块 4.将新进程插入就绪队列引起进程终止的事件：1.正常结束 2.异常结束 3.外界干预异常结束：1.越界错误 2.保护錯 3.非法指令 4.特权指令錯 5.运行超时外界干预：1.操作员或操作系统干预 2.父进程请求 3.父进程终止引起进程阻塞和唤醒的事件：1.请求系统服务 2.启动某种操作 3.新数据未到达 4.无新工作可作进程同步的基本概念：1.简介相互制约关系 2.直接相互制约关系进程同步的主要任务是对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互，从而使程序的执行具有可再现性。同步机制应遵循的规则：1.空闲让进 2.忙则等待 3.有限死亡 4.让权等待进程同时要求的共享资源越多是，发生进程死锁的可能性就越大进程通信的类型：1.共享储存器系统(基于共享数据结构的通信方式+基于共享储存区的)2.消息传递系统 3.管道通信(互斥,同步,确定对方存在）消息传递通信的实现方法：1.直接通信 2.间接通信 3.共享信箱消息传递系统实现中的问题：1.通信链路（点-点/多点、单向/双向）2.消息的格式3.进程同步方式（发送进程阻塞，接收进程阻塞）、（发送进程不阻塞，接收进程阻塞）、（发送进程和接受进程均不阻塞）。线程的属性：1.轻型实体 2.独立调度和分派的基本单位 3.可并发执行 4.共享进程资源一般而言，线程自己不拥有系统资源（也有一点必不可少的资源）线程的状态参数：1.寄存器状态 2.堆栈 3.线程运行状态 4.优先级 5.线程专有存储器线程运行状态：1.执行状态 2.就绪状态 3.阻塞状态多线程OS中的进程属性:1.作为系统资源分配的单位 2.可包括多个线程 3.进程不是一个可执行的实体调度算法：1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业（进程）有限调度算法（SJF）产生死锁的原因：1.竞争资源 2.进程间推进顺序非法竞争资源引起进程死锁:1.可剥夺和非剥夺性资源 2.竞争非剥夺性资源 3.竞争临时性资源进程推进顺序不当引起死锁:1.进程推进顺序合法2.进程推进顺序非法产生死锁的必要条件:1.互斥条件(部分分配) 2.请求和保持条件3.不剥夺条件(不可抢占) 4.环路等待条件(循环等待)处理死锁的基本方法:1.预防死锁2.避免死锁3.检测死锁4.解除死锁预防死锁：摒弃4个必要条件的2.3.4之一.解除死锁的两种方法：1.剥夺资源 2.撤销进程储存器管理方式:1.连续分配方式 2.基本分页存储管理方式 3.基本分段存储管理方式 4.段页式存储管理方式分页储存管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的篇，称为页面或页，并为各页加以编号，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为(物理)块或页框分页地址结构：011位为页内地址，每页大小4KB；12-31位为页号系统为每个进程建立了一张页面映像表，简称页表页表的作用：配置页表后，进程执行时，通过查找该表找到每页在内存中的物理快好。实现从页号到物理块号的地址映射.分段存储管理方式的引入满足一下需求：1.方便编程 2.信息共享 3.信息保护 4.动态增长 5.动态链接分段地址结构中，允许一个作业最长有64K个短，每个短最长64K段表的作用：用于实现逻辑段到物理内存区的映射。虚拟模拟器，是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统虚拟存储器的实现方法：1.分页请求系统 2.请求分段系统、虚拟存储器的特征：1.多次性 2.对换性 3.虚拟性请求分页系统页表包括：状态位,访问字段,修改位M,外存地址请求分页系统常采用一下算法：1.最佳置换算法和先进先出算法2.最近最久未使用（LRU）置换算法 3.CLOCK置换算法请求分页系统常用分配方式:1.固定分配局部置换 2.可变分配全局置换 3.可变分配局部置换改进型CLOCK置换算法的基本原理：在将一个页面換出是，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它写回磁盘上。在改进型算法中，除需考虑页面的使用情况外，还须再增加一个因素，即置换代价，这样，选择页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改页面与简单CLOCK相比：可减少磁盘的I/O操作次数，但为了找到一个可置换的页，可能须经过几轮扫描。开销增加段表机制增加一下诸项：1.存取方式 2.访问字段A 3.修改位M4.存在位P 5.增补位 6.外存始址第五章I/O设备按信息交换分类:1.块设备(磁盘).磁盘设备的特征是传输速率较高、可寻址和采用DMA方式 2.字符设备.特征是传输速率较低，常采用中断驱动方式.I/O设备按设备共享分类：1独占设备 2.共享设备 3.虚拟设备I/O控制方式:1.程序I/O方式 2.中断驱动I/O控制方式 3.直接存储器访问(DMA)I/O控制方式 4.I/O通道控制方式设备DMA(Direct Memory Access)控制方式特点：1.数据传输的基本单元是数据块，即在CPU与与I/O设备之间，每次传送至少一个数据块；2.所传送的数据时从设备直接送入内存的，或者相反；3.仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU敢于，整块数据的传送师在控制器的控制下完成的。DMA控制器的组成：1.命令/状态寄存器(CR) 2.内存地址寄存器(MAR) 3.数据寄存器(DR) 4.s数据计数器(DC)I/O软件应达到下面的目标：1.与具体设备无关2.统一命名3.错误的处理 4.缓冲技术 5.设备的分配释放 6.I/O控制方式I/O软件4层次:1.用户层软件 2.设备独立性软件 3.设备驱动程序 4.中断处理程序中断处理5步骤：1.唤醒被阻塞的驱动进程 2.保护被中断进程的CPU环境3.转入相应的设备处理程序 4.中断处理 5.恢复被中断程序现场磁盘访问时间：1.寻道时间Ts=m*n+s 对于一般磁盘m=0.22.旋转延迟时间Tr ：这是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间.如硬盘，转速为15000r/min，每转需时4ms,Tr=2ms3.传输时间Tt Tt=b/rN r为磁盘每秒转数，N为一条磁道字节数b为每次所读/写字节数寻址方式：1.直接寻址(=10KB）2.一次间接寻址(256KB) 3.多次间接寻址(二次范围64MB+256KB,三次间址可到16GB)文件存储空间的管理方法：1.空闲表法 2.空闲链表法 3.位示图法 4.成组链接法连续分配优点：1.顺序访问容易 2.顺序访问速度快 缺点：1.要求有连续的存储空间 2.必须事先知道文件的长度文件系统模型三层次：1.对象及其属性 2.对对象操纵和管理 3.系统接口最基本的文件操作：1.创建文件 2.删除文件 3.读文件 4.写文件 5截断文件 6设置文件的读/写位置大题1：修改生产者-消费者问题解法仲的错误。 proceducer an item innextp; cousumer:begin wait(empty); repeat wait(mutex); wait(full)； wait(mutex);大题2：磁盘调度：1.先来先服务方法FCFS2最短寻到时间有限 SSTF 100开始找最短距离 100 90 583.循环SCAN算法 100开始想增加方向访问 150 160 184 90 584.循环扫描 CSCAN 100开始 100 150 160 184 18 383.假定一个文件系统的组织方式与MS-DOS相似，在FAT中可有64K个指针，磁盘的盘块大小为512B，试问该文件系统能否指引一个512M的磁盘512MB/512B=1M个盘块，每个盘块都应有一个指针来指示，所以应有1M个指针，所以65K个不能指引一个512MB硬盘.4.不经常更新，经常随机访问：顺序结构经常更新，经常按一定顺序访问：索引顺序结构经常更新，经常随机访问：索引结构5.某进程要访问其字节偏移量为9000处的数据，为此，核心须先将9000转换成文件逻辑块号8，块内偏量为808。由于逻辑块号小于10，故可直接从相应的地址项