系统操作自考知识重点.docx

=计算机系统：是按照用户的要求接收和存储信息，自动进行数据处理并输入结果信息的系统。操作系统：是计算机用户与计算机硬件之间起着中介的作用。操作系统：是一种管理计算机系统资源，控制程序执行，改善人机界面和为其他软件提供支持的系统软件。操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安全和快速存储。用汇编语言编写的程序称为源程序。设计操作系统的原则：1.能使计算机系统使用方便。2.能使计算机系统高效工作。操作系统的基本类型：批处理操作系统，分时，实时，网络，分布式，多机，嵌入式。其中批处理，分时，实时为基本的操作系统。作业：用户要求计算机系统处理的一个计算问题称为作业。批处理操作系统能极大的提高计算机系统的工作效率。缺点：不能及时了解自己的程序运行情况，当程序出现错误时不能及时的更改。（系统自动完成整个作业过程）。分时系统是实现人机交互的系统其特点：同时性，独立性，及时性，互交性。实时操作系统简称实时系统:能使计算机接受到外部的信号及时的进行处理，并在严格的时间内处理结束反馈信号。要求：1.及时的响应，快速的处理。2.高要求可靠性，安全性，不强求系统资源的利用率。络操作系统把计算机网络中的各台计算机系统有机的联合起来，为用户提供一种统一，经济而有效地使用各台计算机系统的方法，可使各台计算机系统相互间传送数据实现各台计算机系统之间的通信以及网络中的各种资源的共享。嵌入式操作系统特点：微型化，实时性。操作系统的功能可以分为：处理器管理，存储管理，文件管理，设备管理。处理器管理：进行处理器的分配调试。存储管理：对主存储器的管理。要保护主存储器中的程序和数据。必要时提供虚拟存储扩充空间。文件管理：面向用户实现按名存取，支持对文件的存储，检索，解决文件的共享，保护和保密。设备管理：负责管理各类外围设备，包括分配，启动和故障处理。操作系统还为用户提供了二种操作手段：1.程序员接口。2.操作员接口。软件系统：包括了系统软件，支撑软件和应用软件。操作系统的功能是实现资源的管理和控制程序的执行。存储器：是处理器的组成部分，用来存放处理器的工作信息。通用寄存器：存放参加运算的操作数，指令的运算结果等。指令寄储器：存放当前从主存储器读出的指令。控制寄存器：存放控制信息以保证程序的正确执行和系统的安全。程序状态字寄储器：存放当前程序执行时的状态。中断字寄存器：记录出现的事件。基址寄存器：设定程序执行时可访问的主存空间的开始地址。限长寄存处器：设定程序执行时可访问的主存空间的长度。特权指令：不允许用户程序中直接使用的指令。其余的成为非特权指令。操作系统的结构：设计目标、1.正确性，2.高效性，3.维护性，4.移植性。UNIX把用户的程序设计环境也作为系统做成的部分，它把系统分成外壳层和内核层。有两种运行环境：用户态和核心态。外壳层称为用户程序，规定在用户态运行，把内核层程序称为系统程序，在核心态下运行，用户程序执行时可以请求系统程序提供服务。操作系统面向用户提供两类实用接口：操作控制命令和系统功能调用。UNIX提供的操作命令被称为shell命令。若干条shell命令可组成一个shell文件。编制带参数的shell文件可提高通用性。用户程序中使用访管指令来请求系统功能调用为其服务。UNIX中的访管指令是“trap”指令。由trap处理子程序根据trap指令查找“系统调用程序入口表”，确定当前应提供服务的系统调用程序。让多个计算问题同时进入一个计算机系统的主存储器并行执行的程序设计方法称为：多道程序设计。使用时计算机系统必须做好存储保护、程序浮动及资源的分配与调度工作。它利用和发挥了处理器和外围设备以及外围设备之间并行工作能力，从而极大的提高了处理器和其他各种资源的利用率，也增加了单位时间内的算题能力。注意：并行道数与系统效率不是成正比的。进程：一个程序在某个数据集上的一次执行。每个进程都包含程序、数据集和进程控制三个组成部分。一个被创建的进程在消失之前在任何时候都处与基态之一：等待态，就绪态和运行态。处理器的分配需经过两次调度。首先是作业调度，它使进程具有竞争处理器的机会，然后是进程调度，它来决定把处理器分配给那个进程运行。中断是激活操作系统的手段。硬件识别到中断源后，由中断装置通过交换PSW让操作系统的中断处理程序占用的处理器工作。UNIX为每个终端用户创建一个shell进程。命令的执行由shell进程创建的子程序去完成。子程序又可以创建进程，形成一棵进程树。UNIX的进程由进程控制块、正文段和数据段三部分组成，其中进程控制块又分成基本进程控制块和扩充进程控制块。UNIX的进程在执行中由各种的原因使其状态不断的发生变化，且当主存空间不够时可把一些进程换成到磁盘的对换区中，需要是又可以把他们换入主存。UNIX的进程调度采用了动态优先数算法，优先数越小的进程其优先权越高。进程调度总是让优先数小的进程先占用处理器，占用处理器的进程每次可运行一个规定的时间片。绝对地址：主存空间的地址编号称为主存储器的绝对地址。而绝对地址对应的主存空间称为物理地址空间。我们把用户程序中使用的地址称为相对地址，而与相对的地址对应的存储空间称为逻辑地址空间。把相对地址转换成绝对地址的工作称为重定位或地址转换。重定位有2种方式：静态重定位和动态重定位。静态不需要硬件的地址转换机构，不准许程序在存储器中浮动。动态必须硬件的地址转换机构，可以在主存储器中被移动。管理方式重定位方式地址转换存储保护操作系统执行硬件执行单用户连续静态定位绝对地址=相对地址+界限地址界限地址=绝对地址=主存最大地址固定分区静态定位绝对地址=相对地址+分区始址分区地址=绝对地址基址寄存器分区末址=限长寄存器绝对地址=相对地址+基址寄存器值基址寄存器值=绝对地址=限长寄存器值页式动态定位建立页表表中设置访问标志绝对地址=块号x块长+页内地址核对访问权UNIX系统对主存采用页式虚拟存储管理技术，页面调度使用二次机会替换算法，尽量减少输入/输出的传送次数，以提高系统的效率我们把逻辑上具有完整意义的信息集合称为文件。每个文件都要用一个名字作标识，称为文件名。文件可按用途、保护级别、信息流向、存放时限、设备类型、组织结构来进行分类。文件系统对文件进行统一的管理，目的是方便用户且保证文件的安全可靠，文件系统主要是实现“按名存取”。文件系统的组成部分：1.文件目录2文件的组织3文件存储空间的管理4文件操作5文件的安全措施。我们把可用来记录信息的磁带、硬磁盘组、软磁盘组、光盘、卡片等称为存储介质。可安装存储介质的设备称为存储设备。把存储介质上可连续存储信息的一个区域称为块或是物理记录。磁盘机是一种按地址直接存取的存储设备。所有的读写磁头按从上到下的次序进行编号，称其为磁头号。把盘面上磁道的编号作为柱面号。文件的存取方式可分成两种：顺序存取和随机存取。存取的因素和1与文件的使用方式有关2与存储的介质的特性有关。用户组织的文件称为逻辑文件。分为2类：流式和记录式。存储结构的文件称为物理文件。物理文件的类型有顺序文件、链接文件、索引文件等。文件系统必须实现把逻辑文件转换为物理文件的功能，为解决重名的问题可采用二级或多级目录结构。用户使用文件时可采用顺序存取和随机存取的方式。基本的文件操作有：打开文件、建立文件、关闭文件、读/写文件、删除文件等。文件的成组和分解操作不仅可提高文件存储空间的利用率，而且能减少启动存储设备的次数，是有利于提高系统效率的。但记录的组成和分解操作必须使用主存储器中的缓存区，增加了系统的开销。在UNIXZ中，用户把文件组织成流式文件，而系统把他组织成索引文件放到磁盘上，索引表是多级索引的结构，即可快速检索短小的文件，又能适应大型的文件。UNIX采用树形目录结构，把目录下的管理和控制信息集中在索引节点中。每一个文件有一个索引节点好和索引节点号。每个目录项把文件的外部标识（文件名）和内部标识（索引节点号）联系起来，是系统能快速检索文件。UNIXZ巧妙的设计了进程打开文件表、系统打开文件表、活动索引借点表，是用户能方便地使用文件和共享文件。UNIXZ即允许多个进程同时打开一个文件，也允许一个进程同时打开多个文件（最多15个），还允许一个进程以不同的方式同时多次打开同一个文件。UNIXZ对文件存储空间采用成组链接方式管理，提高了系统的效益。设备的绝对号：对设备进行编号管理。设备的相对号：对若干同类的设备给出的编号。设备的独立性：在程序执行时，系统把用户程序中指定的逻辑设备转换成具体的物理设备，并启动该设备工作。具有设备独立性的计算机系统，在分配设备时适应性好、灵活性强。外围设备可分为：独成使用设备和可共享的设备。静态分配方式是给一个进程独占分配一个设备所有资源直至结束，利用率低，不会死锁（就一个用），一般用于独占性设备。动态分配方式是可以给多个进程分配一个共享设备，共享设备的资源，可能死锁（多个进程相互竞争资源）一般用于共享设备启动磁盘执行一次输人/输出操作所花的时间由：寻找时间、延迟时间、传送时间组成。驱动调度：系统采用调度决定等待的访问者的执行次序的决策。决策称为驱动调度算法。UNIX把设备分成块设备和字符设备两大类，且把设备作为一种特别文件，UNIX中的输入/输出操作系统是通过缓冲区来传送信息的。进程的顺序性是指进程在顺序处理器上的执行是严格按序的，即按照程序规定的操作顺序，只有前一个操作结束后才能开始下一个后续操作。封闭性：即进程执行的结果只取决玉于进程本身，不受外界影响。可再现性：即进程重复执行时，必定获得同样的结果。并发性：在一个进程没有全部完成之前，另个进程就可以开始工作.与时间有关的错误：造成结果不正确的因素是与进程占用处理器的时间、执行的速度以及外界的影响有关。临界区：我们把并发进程中与变量有关的程序段。相关临界区：是指并发进程中涉及相同变量的那些临界区。相关临界区的要求：（1）一次最多一个进程能够进入临界区。（2）不能让一个进程无限制地在临界区执行。（3）不能强迫一个无限制地等待进入它的临界区。Dijkstra发明了PV操作实现对相关临界区的管理，是不可中断的，也可称为原语。P操作P(S)：将信号量S减去1，若结果小于0，则把调用P（s）的进程置成等待信号量S的状态。V操作V(S):将信号量S加1，若结果不大于0，则释放一个等待信号量S的进程。进程的互斥：是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去使用该资源，其他要使用它的进程必须等待，直到该资源的占用者释放了该资源。UNIX系统提供的管道通信机制允许进程间按先进先出的方法传送消息。管道机制有两中内型，一种是称为pipe的无名管道，另一种是称为FIFO的命名管道。Pipe:适用与一个用户有同意祖先的父子进程间的通信，实际上是连接进程间的可共享文件，称为pipe文件。FIFO：适用于不同用户的进程间的通信。实际上是一个冠有文件名的管道文件。线程:是进程中可独立执行的子任务。一个进程可以有一个或多个线程。每个线程都有一个唯一的标识符。多线程技术是操作系统的发展趋势，它能提高计算机系统的功能。死锁：一组进程无休止的等待系统资源的情况。死锁是由于进程竞争互斥使用的资源且又互不相让形成的。所以系统中形成死锁一定同时保持了四个必要条件，即互斥地使用资源，占有并等待资源、不可抢夺资源和循环等待资源。解决死锁的问题：1死锁的防止，预先确定一些资源的分配，进程按规定申请资源，系统按预定的决策进行分配。这些分配策略均能使四个必要条件中的一个条件不成立，从而使系统不发生死