操作系统总结1

1、操作系统总结操作系统总结第一章第一章 绪论绪论 操作系统的概念定义从科普、功能、用户、管理员、软件的观点理解操作系统 操作系统的基本类型批处理、分时、实时、个人计算机、网络、分布式、嵌入式第一章第一章 绪论绪论 操作系统的功能处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、用户接口 操作系统的特征并发、共享、虚拟、异步现代操作系统特征 微内核、多线程、对称多处理、分布式、面向对象第二章第二章 用户接口与作业管理用户接口与作业管理 程序的启动和结束程序的启动（命令方式、批处理方式、exec方式、硬件装入程序、自启程序）程序的结束（正常结束、异常结束） 作业的基本概念作业（用户角度、系统角度）作业组织（

2、作业、说明书、控制语言）第二章第二章 用户接口与作业管理用户接口与作业管理 作业的建立包括：作业的输入、作业控制块的建立作业输入方式 联机输入、脱机输入、直接耦合、spooling、网络作业控制块的建立 用户接口程序级接口、操作级接口、图形用户接口 系统调用（类、功能、实现过程）第三章第三章 进程管理进程管理 进程的概念程序的顺序执行和并发执行 定义、条件、特点进程的定义、特性、与程序的区别 进程的描述进程的组成（程序+数据+pcb）进程控制块pcb（作用、所包含信息）进程上下文（用户级、寄存器级、系统级）第三章第三章 进程管理进程管理 进程的描述pcb的组织方式（链表、索引表）进程的状态及转

3、换 核心态和用户态 内存中3种基本状态（转换、条件） 扩展：3状态、5状态、7状态（状态、转换、条件、数据结构等） 进程控制功能、原语、unix进程管理第三章第三章 进程管理进程管理 线程进程与线程的关系线程引入的作用线程的应用线程的状态及转换操作系统对线程的实现方式进程与线程的比较线程举例第三章第三章 进程管理进程管理 进程的互斥与同步进程间的关系（同步、互斥）互斥算法（临界资源的使用）信号量（信号量和p、v原语）经典进程同步问题（特别复杂的互斥与同步）第三章第三章 进程管理进程管理 进程间通信进程间通信类型消息缓冲共享存储区管道消息套接字第三章第三章 进程管理进程管理 死锁死锁的定义、现象

4、、发生原因、发生条件死锁的预防、避免、死锁的检测与恢复解决死锁的综合方法第四章第四章 处理机调度处理机调度 分级调度调度层次（与状态转换、与时间周期、操作系统类型联系）作业与进程的关系（从调度的角度） 作业调度作业调度功能作页调度中状态的转换目标与性能第四章第四章 处理机调度处理机调度 进程调度进程调度的功能、时机、上下文切换、性能评价 调度算法先来先服务（fcfs）短作业优先（sjf）最高响应比优先（hrr）时间片轮转（rr）多级队列第四章第四章 处理机调度处理机调度 调度算法优先级 静态、动态优先级 线性优先级（srr）多级反馈队列调度算法性能指标 调度算法应用举例第四章第四章 处理机调度

5、处理机调度 实时调度实时调度任务分类实时调度特点实时调度算法 静态表驱动 静态优先级驱动的可剥夺调度 动态分析调度 无保障动态调度第四章第四章 处理机调度处理机调度 多处理机调度与单处理机调度的区别对称式多处理系统的调度非对称式多处理系统的调度成组调度专用处理机的调度第五章第五章 存储管理存储管理 存储管理的功能和目标虚拟存储器存储管理的功能地址变换内外存数据传输的控制内存的分配与回收内存信息的共享与保护第五章第五章 存储管理存储管理 分区存储管理原理固定分区动态分区 分配、释放 最先匹配 下次匹配 最佳匹配 最坏匹配 碎片及解决第五章第五章 存储管理存储管理 覆盖与交换原理、实现、特点 页式

6、和段式存储管理简单页式（原理、数据结构、地址变换、特点）简单段式（原理、数据结构、地址变换、特点）简单页式、段是管理的比较第五章第五章 存储管理存储管理 虚拟存储器原理虚拟页式 与简单页式管理的关系 缺页中断 请求调入和预调入虚拟段式 与简单段式的关系 特点第五章第五章 存储管理存储管理 虚拟存储器段页式 地址变换 高速联想寄存器 调入、分配策略 置换算法（最佳opt、最近最久未使用lru、先进先出fifo、轮转、最不常用lfu）第六章第六章 文件系统文件系统 引言文件管理的目的基本概念（文件、目录、文件分类）文件系统的结构和功能元素 文件的组织文件的组织 逻辑结构 物理结构第六章第六章 文件

7、系统文件系统 文件目录内容结构别名的实现（硬链接、符号链接） 文件和目录的使用文件的访问文件的控制目录管理伪文件第六章第六章 文件系统文件系统 文件共享和访问控制存取控制共享访问权限并发访问安全、可靠性第六章第六章 文件系统文件系统 文件存储空间管理存储设备空间分配磁盘空闲空间管理文件卷 文件系统层次模型 文件系统举例（dos、windows、unix）第七章第七章 设备管理设备管理 引言外设管理的重要性外设的类型和特征外设管理的目的和功能外设管理结构 i/o控制技术程序控制方式（查询、中断）dma方式（工作原理、与中断的区别）通道方式（定义、原理、3种通道、）第七章第七章 设备管理设备管理

8、缓冲技术缓冲技术的作用和目的单方向缓冲i/ocpu （单缓冲、双缓冲、环形缓冲）缓冲池（3种队列、4种操作） 设备分配数据结构分配原则分配方式假脱机第七章第七章 设备管理设备管理 设备控制设备控制过程设备控制实现方式i/o软件的组成 磁盘设备管理访问时间调度策略（先进先出、优先级、后进先出、短查找时间优先、各种扫描算法）置换算法习题讲解习题讲解 进程互斥与同步 死锁 处理机调度 存储管理 文件系统进程互斥与同步进程互斥与同步 生产者生产者/ /消费者问题消费者问题 (the producer/consumer problem)(the producer/consumer problem)问题描

9、述：若干进程通过有限的共享缓冲区交换问题描述：若干进程通过有限的共享缓冲区交换数据。其中，数据。其中， 生产者生产者 进程不断写入，而进程不断写入，而 消费者消费者 进程不断读出；共享缓冲区共有进程不断读出；共享缓冲区共有nn个；任何时刻个；任何时刻只能有一个进程可对共享缓冲区进行操作。只能有一个进程可对共享缓冲区进行操作。共享缓冲区共享缓冲区生产指针生产指针消费指针消费指针producer 1producer 2.producer mconsumer 1consumer 2.consumer n满满空空指针移动方向指针移动方向 设信号量：设信号量： fullfull是是“满满”数目，初值为数

10、目，初值为0 0， emptyempty是是“空空”数目，初值为数目，初值为nn。实际上，。实际上，fullfull和和 emptyempty是同一个含义：是同一个含义：full + empty = nfull + empty = n mutex mutex用于访问缓冲区时的互斥，初值是用于访问缓冲区时的互斥，初值是1 1 producerp(empty);p(mutex);/进入区进入区 one unit - buffer;v(mutex);v(full);/退出区退出区consumerp(full);p(mutex);/进入区进入区 one unit n时时 因此，如果在设计系统时，能预测

11、到进程并发因此，如果在设计系统时，能预测到进程并发执行和申请资源量的情况，只要每个进程所需执行和申请资源量的情况，只要每个进程所需资源的最大量不超过资源的最大量不超过x,则可不必受任何的资源则可不必受任何的资源分配策略的限制，只要有空闲资源就可分配给分配策略的限制，只要有空闲资源就可分配给申请者，系统不会有死锁现象。申请者，系统不会有死锁现象。习题习题 2 2、假定系统中有四个进程、假定系统中有四个进程p1p1、p2p2、p3p3、p4p4和三种和三种类型的资源类型的资源r1r1，r2r2，r3r3，资源的数量分别为，资源的数量分别为9 9、3 3、6 6，在，在t0t0时刻的资源分配情况如图

12、时刻的资源分配情况如图: :资源情况资源情况进程进程maxr1 r2 r3allocationr1 r2 r3needr1 r2 r3availabler1 r2 r3 p1 3 2 2 1 0 0 2 2 2 1 1 2 p2 6 1 3 5 1 1 1 0 2 p3 3 1 4 2 1 1 1 0 3 p4 4 2 2 0 0 2 4 2 0t0时刻时刻是否安是否安全？全？3、银行家算法之二实例、银行家算法之二实例作业调度时间计算作业调度时间计算 有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为地址空间最大为16页，每页页，每页2048字节，内存字

13、节，内存共有共有8个存储块，问：逻辑地址至少应为多个存储块，问：逻辑地址至少应为多少位？内存空间多大？少位？内存空间多大？ 有有8页的逻辑空间，每页有页的逻辑空间，每页有1024字节，它们字节，它们被映射到被映射到32块的物理存储区中，则逻辑地址块的物理存储区中，则逻辑地址的有效位（的有效位（ ）位，物理地址至少是（）位，物理地址至少是（ ）位。位。一分页存储管理系统，逻辑地址长度一分页存储管理系统，逻辑地址长度为为16位，页面大小为位，页面大小为2048字节，对应字节，对应的页表如下，逻辑地址的页表如下，逻辑地址0a5ch和和2f6ah经地址变换后的物理地址各是多少？经地址变换后的物理地址各

14、是多少？物理地址物理地址8页表长度页表长度页表地址页表地址控制寄存器控制寄存器页号页号页面号页面号021328有效地址有效地址21c41c4页式地址变换举例页式地址变换举例250010000111000100给出段号和段内地址，完给出段号和段内地址，完成段式管理中的地址变换成段式管理中的地址变换过程过程对于对于段号，段内地址段号，段内地址形形式，计算式，计算0,430 1,10 2,500 3,400的内存地址的内存地址存取主存中的一条指令或存取主存中的一条指令或数据至少要访问几次主存？数据至少要访问几次主存？段号段号段长度段长度主存起始主存起始地址地址01234660142005809621

15、933009012371952段表起始地址段表起始地址段表地址寄存器段表地址寄存器虚拟地址虚拟地址11c4段号段号段内地址段内地址段表段表段号段号始址始址015001340035c4内存内存第第2段页表段页表段地址寄存器段地址寄存器段表长度段表长度 段表始址段表始址页号页号 其它其它 页面页面 1 12 2 19 3 21 4 8 5 10第第0段页表段页表页号页号 其它其它 页面页面 1 29 2段号段号 其它其它 页表长度页表长度 页表始址页表始址 0 5 1024 1 7 1029 2 9 1036段表段表某进程在内存中分配三个页面，初始为空，页面走向某进程在内存中分配三个页面，初始为空

16、，页面走向为为4 4，3 3，2 2，1 1，4 4，3 3，5 5，4 4，3 3，2 2，1 1，5 5。堆栈堆栈第五章第五章 存储管理存储管理fifo 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5页页1 4 3 2 1 4 3 5 5 5 2 1 1页页2 4 3 2 1 4 3 3 3 5 2 2页页3 4 3 2 1 4 4 4 3 5 5 x x x x x x x 3 3 x x 3共缺页中断共缺页中断9次次第五章第五章 存储管理存储管理某某os采用可变分区分配方法管理，用户区主存采用可变分区分配方法管理，用户区主存512kb(0-511kb),自由区由空闲分区表管理。假自由区

17、由空闲分区表管理。假设分配时采用分配自由区的低地址部分的方案，设分配时采用分配自由区的低地址部分的方案，假设初始时全为空。对于下述申请次序：假设初始时全为空。对于下述申请次序：req(300kb),req(100kb),release(300kb),req(150kb),req(30kb),req(40kb),req(60kb),release(30kb)1.采用首次适应法，用户区状态。写出空闲分区表。采用首次适应法，用户区状态。写出空闲分区表。2.采用最佳适应法，用户区状态。写出空闲分区表。采用最佳适应法，用户区状态。写出空闲分区表。3.如再申请如再申请100kb，各有什么结果？，各有什么结

18、果？编程实现编程实现 p203-8。设索引表数组为。设索引表数组为index, 每个物理块的每个物理块的块号用块号用m个字节表示，物理块长为个字节表示，物理块长为pbl, 文件结构为流式文件结构为流式文件。给定字节偏移文件。给定字节偏移off,计算其所在的物理块地址。计算其所在的物理块地址。解：令解：令 k = int(pbl/m)int off2pbn(off) k = int(pbl/m);lbn = off / pbl;if lbn10 then return indexlbn;else i = (lbn-10) div k; j = (lbn-10) mod k; 读文件的第读文件的第

19、 index10+i 号块的内容号块的内容 buf; return bufj; 40962284542031111150101367142891568241011109954952331452.33003333083274104289156757601331假定盘块的大小为假定盘块的大小为1kb，每个盘块号占，每个盘块号占4个字节，文件索引节点个字节，文件索引节点中的磁盘地址明细表如图所示，如何将下列文件的字节偏移中的磁盘地址明细表如图所示，如何将下列文件的字节偏移量转换为物理地址？量转换为物理地址？1 9000 2 14000 3 350000解：解：（1） 字节偏移量为字节偏移量为9000

20、，此时，此时逻辑块号为：逻辑块号为：9000/10248块内偏移量为：块内偏移量为：900081024808因逻辑块号小于因逻辑块号小于10，因此该块为直接块。其物理盘块，因此该块为直接块。其物理盘块号为号为367，该块中的第，该块中的第808字节即为文件的第字节即为文件的第9000字节字节（2） 字节偏移量为字节偏移量为14000，此时，此时逻辑块号为：逻辑块号为：14000/102413块内偏移量为：块内偏移量为：14000131024688因逻辑块号因逻辑块号1013266，因此该块为一次间接块。，因此该块为一次间接块。 由图可知，一次间接的盘块号为由图可知，一次间接的盘块号为428，从一次间，从一次间接块中读出盘块号表，查得其物块号为接块中读出盘块号表，查得其物块号为952，该块中，该块中的第的第688字节即为文件的第字节即为文件的第14000字节。字节。(3)字节偏移量为字节偏移量为350000，此时，此时逻辑块号为：逻辑