自考《操作系统概论》串讲笔记

从考试操作系统概论连续发行笔记本第一章引言情态分析本章主要内容：1 .计算机系统的概念2 .操作系统的定义、作用和功能3 .操作系统的分类4 .管理状态、目的状态、特权命令、访问管理命令的概念5 .操作系统和用户两个界面重点：1 .操作系统的功能分类2 .处理器的工作状态3 .程序状态语4 .系统功能调用本章的考试分数约为810分，出题形式多为单选题、多选题、填空题。 知识网络图讨论内容一、计算机系统1 .计算机系统包括大部分计算机硬件和计算机软件。2.(1计算机系统的最内层是硬件。(2计算机系统的最外层是使用计算机的人。 人与计算机硬件的接口是计算机软件。(3计算机软件可分为系统软件、支持软件、应用软件3种。 二、操作系统1 .操作系统的定义：操作系统(OS是管理计算机系统资源、控制程序的执行、改善人机界面、支持应用软件的系统软件。2 .操作系统在计算机系统中的作用包括以下方面：(1操作系统管理计算机系统的资源(2操作系统为用户提供了方便的使用界面(3操作系统具有扩展硬件的功能。3.(从资源管理的角度来看，OS的功能分为：处理器管理、存储管理和语句部件管理和设备管理。三、操作系统的形成和基本类型(重点)1 .批款：(1“单遍批处理系统”:一次只能运行一个作业。 当一系列作业的程序和数据被传递到系统时，系统按顺序控制作业的执行，在某个作业的执行结束时自动转移到下一个作业的执行。 (2“多信道批处理系统”:同时将多个作业加载到主存储器中，使得一个中央处理单元能够依次执行各个作业，从而各个作业能够同时使用各自需要的外围设备。 (3多批处理系统提高了计算机系统的资源利用率，但是在作业执行时用户不能直接参与作业的执行。 但是，在作业运行期间发现错误，操作系统通知用户重新修复后，重新加载运行。2 .时分操作系统(简称时分系统)(1时分操作系统使得多个用户通过终端设备同时使用一个主机，并且这些终端设备连接至该主机，从而用户能够同时与该主机交互和操作。 以时间片为单位依次使用计算机内资源的系统。(2时分操作系统的主要特征：同时性、独立性、即时性、交互性。3 .实时操作系统(1)一种在计算机系统接收到外部信号后立即进行处理，在严格时限内处理接收到的事件并提供反馈信号的系统称为实时系统。(2实时操作系统的主要特征：迅速响应，具有及时处理的高可靠性和安全性。 (3实时操作系统的实时性更高。4.(什么是补充：前端工作和后端工作？在：批处理和时分系统中，时分系统控制的作业称为前台作业，批处理系统控制的点作业称为后台作业。四、操作系统的发展1.(了解微机的操作系统微机操作系统的主要功能是实现文件管理、输入输出控制和指令解释。 在系统中，每次只有一个用户可以使用计算机。 被称为“单用户操作系统”。 CP/M、MS-DOS等。 操作系统向用户提供的接口是“命令语言”，用户通过键盘或鼠标输入命令来请求操作系统服务。 2 .网络操作系统(NOS )为计算机网络配置的操作系统称为网络操作系统。 网络操作系统的主要功能是实现各计算机系统之间的通信和网络上的各种资源共享。3 .分布式操作系统分布式计算机系统是由多台计算机构成的特殊的计算机网络。 分布式操作系统采用客户/服务器模式(C/S )。 分布式操作系统的主要特点：统一性、透明性。4.(补充3:网络操作系统和分布式操作系统的异同3360 )a:共同点：(1是所有安装在计算机网络上的操作系统(2可共享和通信资源。不同点：(1是否有主次点。 我们有网络操作系统没有分布式操作系统。 (2是否共同完成项目任务。 分布式操作系统是，但没有网络操作系统是的，先生的双曲馀弦值。5.马赛克入所仪式体操创作作品系统统率马赛克入所仪式体操创作作品系统统率意味着它正在嵌入式设备上运行系统有各种部件、装置等资金来源进行统一的协调、处理和控制制造的系统软件。 嵌入式操作系统统一特征：的小型化与实时化性。 6 .现在流行的操作系统简单介(1Windows:多用户、多用户任务、图形和基于窗口的操作系统。 (2UNIX:人以上的用户，多任务处理，时分操作系统。 UNIX的主要特点：短小精锐二具有可拆卸的多级文件系统统一移植性好网络通信信的功能很强。 UNIX目前是唯一的从微型计算机，工作站，从大型机到大型机操作系统。 (3Linux:多用户、多任务和通用操作系统。Linux的特征：支持TCP/IP网络五、处理器的工作状态(重点)1 .特权命令(将CPU执行的命令分为2种：特权命令和非特权命令。(2不允许用户程序直接使用的命令称为特权命令，除此之外不是特权命令。 例如，I/O指令、时钟的设定、控制寄存器的设定、停止指令、中断掩码的设定、传送PSW的指令等为特权指令。(3I/O指令只能在操作系统中使用，不能在用户程序中使用。 如果用户程序直接使用这些命令，则碰撞或某些事故可能会导致错误。2 .管状和目的用户程序可使用计算机的硬件配置的中央处理器具有两种操作状态：及管理状态，以使特权指令不被错误地使用。 系统程序正在运行的状态为管理状态(包括特权指令)。 用户程序正在运行的状态为“状态”。3 .如何限制用户程序特权指令的使用？当：中央处理单元工作在目的地并接收到特权命令时，中央处理单元拒绝执行该命令，并生成信号“在程序中使用了非法命令”。 硬件中断装置一旦识别到该信号，就会暂停执行用户程序，并传递给操作系统进行处理。 os通知用户：“程序有不正确的指令”，并进行修正。 这限制了特权指令的使用。4 .程序状态语程序状态字(PSW )用于控制指令的执行顺序，保持并指示与程序相关的系统状态。程序状态字包含三个内容：(1程序基本状态(指令地址、条件代码、目标状态/气管状态、待机/计算(2中断代码)(3中断屏蔽位。六、操作系统和用户界面1 .操作系统提供了两种界面：程序员界面和操作员界面。2 .什么是访问指令？ 一般的东西是什么？:访问管理命令不是特权命令，而是可以在管理状态下执行或以其它目的状态执行，主要功能自主地被管理和中止访问管理。 例如，INT，drop。3.(重要的是“系统调用”吗？ 为什么提供“系统调用”:操作系统创建许多不同功能的子例程并在用户程序运行时调用。 这些操作系统提供的子例程称为系统功能调用程序，简称为系统调用。系统调用是OS向用户程序提供的服务接口，或者是OS保证程序设计语言正常工作的支持。 在源程序层面，用户用程序设计语言描述计算问题任务的逻辑要求。 例如，读文件、写文件、请求主存储资源等。 这些要求的实现仅由操作系统的系统调用完成，某些要求必须执行硬件特权指令(如I/O指令)才能达到目的。4 .执行用户程序时，如果取得访问管理命令，则CPU转移到管理状态。 当系统调用程序时，处理器返回到所需状态。5 .操作系统统一提供的用于使在线用户显示作业执行顺序的单元：操作控制命令，作业控制语言。程序的顺序执行多重编程过程的概念程序的并行执行多个程序设计流程定义提高资源利用率为什么引入进程并正确描述程序的执行情况？过程是动态的，数据和正在运行数据集上的程序流程定义多个进程可以包含相同的程序多个进程可以同时运行等待状态过程控制准备就绪理科进程队列器皿管子理科中断和中断处理中断中断类型中断响应中断处理运转状态硬件故障中断事件处理硬件程序中断事件处理硬件外部中断事件处理硬件输入输出中断事件处理硬件访问管理中断事件处理处理的两级计划作业调度算法处理器时间表过程调度算法首先是服务调度算法的最优先级调度算法时间片轮换调度算法首先是服务调度算法线程概念最高优先级调度算法一种时间片轮换调度算法讨论内容一、多方案设计(重点)1.(理解并执行程序的顺序，并行执行计算机的问题通常以固定次序执行，并且执行次序由所编写程序决定。 例如，关于某个数据处理问题，在图2-1中表示程序的制作方法。数据处理输入数据的批量打印处理结果图2-1程序的顺序执行执行该程序时，不能同时繁忙输入功能、处理器、打印机。 现代计算机具有处理器和外围设备并行操作的能力，我们可以把程序、处理和打印程序输入到三个程序模块3:中，这三个程序模块3360可以独立地执行上述计算问题的升序。 这样，输入机、处理器、打印机可能总是同时繁忙，并行工作。程序的并行执行发挥了处理器和外围设备并行动作的能力，提高了处理器的效率。 然而，处理器的运行速度远快于外围设备的传输速度。 为进一步提高效率，可能同时接收两个或两个以上计算问题，所述两个或两个以上计算问题中的一者可能占用临时空闲的处理器同时等待外围设备的转发。2.(重点多项程序设计将多个计算问题同时放入1个计算机系统的主存储器中并行执行的程序设计方法称为多个程序设计，将这样的计算机系统称为多个程序关系系统。实现多程序设计的物质基础：信道技术和中断系统。3 .多程序设计的优缺点。a3:的优点3360充分发挥处理器的使用效率，并增加每单位时间的运算量。 缺点：(1 (一个系统的效率和路数不成比例(2部分作业的旋转时间可能会变长。二、过程概念(重点)1 .程序的定义程序的执行必须取决于实体数据集。 一个数据集中程序的一次运行称为进程。 程序是静止的，过程是动态的。2 .进程的构成进程由程序、数据集和进程控制块(PCB )组成。3 .为什么要引进程序？:(1提高资源利用率(正确描述两个程序的执行情况。4.(重点进程和方案之间有什么区别？:(1 (一个过程是动态的，程序是静态的(2多个进程可以有相同的程序(三进程可以并行运行，但不能编程。 程序只能并行运行(4流程具有生命周期，流程没有生命周期，因此可以制作文档资料并长期保存。 五.进程属性:(1 (一个流程是动态的，包括在数据和数据集中运行的程序(2)多个过程可包括同一程序(3)多个过程可并行发表执行(四个过程包括三种基本状态：等待状态、准备完成状态和运行状态6 .过程的状态转变(重点)执行状态正在等待事件发生了等待中的事件中落准备完成状态(1运行状态待机状态(2待机状态-准备就绪状态(3运行状态准备就绪状态(4就)状态运行状态进程刚刚创建完毕，初始状态为“就绪”。 占用处理器时，会变成执行状态。 7 .过程的特性(1动态性(2并联)发性(3异步性。三、过程控制块1 .过程控制块(PCB包括四种类型的信息)(1识别信息(2说明信息(3现场)信息(4管理信息。2 .当一个过程正在运行时，可能请求创建另一过程以请求一个服务。3.(重点原语在许多情况下，操作系统设计了可以执行特定功能的无中断过程。 这些不能中断的过程称为原语。 控制过程的原文创建：原文，取消原文，封锁原文，调用原文。四、进程队列(了解)1 .进程的基本队列排队和准备行列。2 .入队、出队和队列管理的定义从某个进程所属的队列退出称为队列出队。 进程入队到指定队列中称为入队。 在系统中负责进程入队和出队的工作叫做队列管理。五、中断和中断处理1 .中断、中断源、中断处理程序的定义由于发生了某个事件，所以停止当前进程的运行，操作系统处理发生的事件，中断在适当时间继续执行被中止的进程的进程。 引起中断的事件称为中断源。 处理发生事件的程序称为中断处理程序。2 .中断类型(1硬件故障中断(2程序中断(3外部)中断(4输入输出中断(5访问管断了。前4种中断因外界原因而中断了运行中的进程，所以称为强制中断，第5种中断是运行中的进程所期待的，表示运行中的进程对操作系统有某种需求，称为自主中断。3 .中断响应的定义硬件中断设备通常会在处理器执行指令后立即检查是否发生强制中断事件。 即使出现这种中断事件，硬件的中断设备也能够暂时防止出现中断事件停止运行当前进程，操作系统中断处理程序占用处理器。 该过程称为中断响应。4 .程序状态字寄存器的定义在单处理器的计算机系统中，在整个系统中设置了保存当前正在执行的进程的PSW的寄存器，该寄存器称为程序状态字寄存器。5 .硬件发现中断事件应该做什么？:中断设备首先将已发生的中断事件存储直到程序状态字寄存器的中断代码为止，并且然后将程序状态字寄存器的当前PSW作为旧PSW存储在预先确定的主存储器固定单元中以用于保护该主存储器固定单元，从而确定该主存储器固定单元的操作系统处理步骤此过程称为交换PSW。 中断装置更换PSW，完成中断响应，将中断的进程交给处理器，按照中断处理程序的新PSW控制执行处理器。6 .在中断处理中，中断处理程序应该做什么？(1)保护中断进程的现场信息。(2)分析中断的原因。(3)具体处理中断事件。7.(了解中断事件的处理原则(1硬件故障中断事件的处理(2程序中断事件的处理(3外部中断事件)条件的处理(4中断事件的输入输出处理(5)访问中断事件的处理六、处理器调度(重点)1 .输入井、备份工作的定义在操作系统中，将用于存储盘上的作业信息的专用区域称为输入井。 在进口井等待处理的作业叫做后备作业。2 .定义作业计划允许系统设计时确定的并行工作的道路数和一定的规则(或算法从输入井的备份工作中选择一些工作，放入主存储器，使之成为可能