操作系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、1、操作系統(tǒng)的定義 操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源， 有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件（或程序集合） ， 是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。2、操作系統(tǒng)的主要功能 存儲(chǔ)管理功能 處理機(jī)管理功能 設(shè)備管理功能 文件管理功能 用戶接口3、多道程序設(shè)計(jì) 的基本思想是在內(nèi)存中同時(shí)存放多道程序，在管理程序的控制下 交替地執(zhí) 行。這些作業(yè) 共享 CPU 和系統(tǒng)中的其他資源。多道程序的這種交替運(yùn)行稱做 并發(fā)執(zhí)行 。 在一段給定的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)所能完成的總工作量（稱為 系統(tǒng)吞吐量 ）。 多道批處理系統(tǒng)的特征：多道性；無序性；調(diào)度性，共享性。多道批處理系統(tǒng)： 作業(yè)在外存排成一個(gè) “后備隊(duì)列” ；由作

2、業(yè)調(diào)度程序從中選擇若干個(gè)作 業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享 CPU 和系統(tǒng)中的各種資源。優(yōu)點(diǎn)：（1）提高 CPU 的利用率。（2）提高內(nèi)存和 I/O 設(shè)備利用率。（3）增加系統(tǒng)吞吐量。缺點(diǎn)： 用戶作業(yè)的等待時(shí)間長 沒有交互能力4、什么是分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)。A 、分時(shí)系統(tǒng)指的是：在這個(gè)操作系統(tǒng)下有多個(gè)用戶終端，分時(shí)共享主機(jī)資源。所謂分時(shí)，就是對時(shí)間的共享，主要是指若干并發(fā)程序?qū)?CPU 時(shí)間的共享，分享的時(shí)間 單位叫時(shí)間片。所謂并行是指在同一時(shí)刻有兩個(gè)或兩個(gè)以上的活動(dòng)發(fā)生。B、實(shí)時(shí)系統(tǒng)（Real-Time System）是指系統(tǒng)能及時(shí)（或即時(shí)）響應(yīng)外部事件的請求， 在規(guī)定的 時(shí)間內(nèi)完成對該事件的處理，并

3、控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。對時(shí)間有嚴(yán)格的限制和要求：實(shí)時(shí)控制；實(shí)時(shí)信息處理。5、并發(fā)與共享、不確定性 并發(fā)是指兩個(gè)或多個(gè)活動(dòng)在同一給定的時(shí)間間隔中進(jìn)行。宏觀概念。如CPU 共享。（并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生； 而并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間 隔內(nèi)發(fā)生。 ）共享是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源被多個(gè)進(jìn)程所共用。如CPU、硬盤、內(nèi)存、數(shù)據(jù)等。共享分如下兩種：互斥地共享：某進(jìn)程申請資源、若空閑、分配、運(yùn)行，下一個(gè)進(jìn)程只能等待，直到前一 進(jìn)程釋放資源。宏觀上同時(shí)訪問、微觀上并發(fā)執(zhí)行的共享：如硬盤上文件的訪問。 不確定性是指系統(tǒng)中各種事件發(fā)生順序的不可預(yù)測性。只有進(jìn)程在獲得所需的資源后方

4、能執(zhí)行， 所以進(jìn)程的執(zhí)行通常都不是 “一氣呵成” ， 而是以“停停走走”的方式運(yùn)行。6、進(jìn)程概念進(jìn)程是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。進(jìn)程最根本的屬性是動(dòng)態(tài)性和并發(fā)性。進(jìn)程（簡單定義）為：程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。7、進(jìn)程的5種基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換（如完成）8、進(jìn)程隊(duì)列的連接方式PCB的組織方式：線性隊(duì)列，鏈接，索引。9、進(jìn)程和線程的關(guān)系線程（Thread）是進(jìn)程中實(shí)施調(diào)度和分派的基本單位。 一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，但至少要有一個(gè)線程；而一個(gè)線程只能在一個(gè)進(jìn)程的地址空 間內(nèi)活動(dòng)。 資源分配給進(jìn)程，同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的所有資源。 處理機(jī)分配給線程，即真正在處理

5、機(jī)上運(yùn)行的是線程。 線程在執(zhí)行過程中需要協(xié)作同步。不同進(jìn)程的線程間要利用消息通信的辦法實(shí)現(xiàn)同步。10、 進(jìn)程同步、互斥的含義，信號量的含義，P/V操作的基礎(chǔ)知識(shí)同步一一同步進(jìn)程通過共享資源來協(xié)調(diào)活動(dòng)，在執(zhí)行時(shí)間的次序上有一定約束。在協(xié)調(diào) 動(dòng)作的情況下，多個(gè)進(jìn)程可以 共同完成一項(xiàng)任務(wù)。雖然彼此不直接知道對方的名字，但知道對方的存在和作用。互斥-邏輯上這兩個(gè)進(jìn)程本來完全獨(dú)立，不知對方的存在，毫無關(guān)系，只是由于 競爭同一個(gè)物理資源而相互制約。P操作表示測試；V操作表示增加。信號量是一種解決進(jìn)程同步、互斥問題的機(jī)制。信號量的實(shí)現(xiàn)有三種：（1）整型信號量（2）結(jié)構(gòu)型信號量一般是由兩個(gè)成員組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

6、其中一個(gè)成員是整型變量，表示該 信號量的值；另一個(gè)是指向 PCB的指針。（3）二值信號量對信號量的操作有如下嚴(yán)格限制：1信號量可以賦初值，且初值為非負(fù)數(shù)。2信號量的值可以修改，但只能由P和V操作來訪問。11、同步機(jī)制的原則(1) 空閑讓進(jìn)。(2) 忙則等待。(3) 有限等待。(4) 讓權(quán)等待。12、死鎖的定義 所謂死鎖，是指在一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該集合中的另一個(gè)進(jìn)程才能 引發(fā)的事件而無限期地僵持下去的局面。(是指系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程無限制地等待永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的狀態(tài)； )13、產(chǎn)生死鎖的根本原因與四個(gè)必要條件 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖的根本原因就是 資源有限，且操作不當(dāng)。4 個(gè)必要條件： 1互

7、斥條件 2占有且等待條件 3不可搶占條件 4循環(huán)等待條件14、安全狀態(tài)、安全序列的概念 針對當(dāng)前分配狀態(tài)來說，系統(tǒng)至少能夠按照某種次序分配資源(直至最大需求 )，并且使它們依次成功地運(yùn)行完畢，這種進(jìn)程序列P1,P2,，Pn就是安全序列；在當(dāng)前分配狀態(tài)下，進(jìn)程的安全序列P1,P2,Pn是這樣組成的：若對于每一個(gè)進(jìn)程Pi(1 < i w n),它需要的附加資源可被系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源與所有進(jìn)程Pj ( j v i)當(dāng)前占有資源之和所滿足，則P1, P2,Pn為一個(gè)安全序列。這時(shí)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。進(jìn)程可以按安全序列的順序一個(gè)接一個(gè)的完成,即便某個(gè)進(jìn)程Pi 因所需的資源量超過系統(tǒng)當(dāng)前所剩余的資源總

8、量,但可以等待前面所有進(jìn)程 Pj(j<i) 運(yùn)行完畢,釋放所占有的資源, 從而滿足 Pi 的需求；存在安全序列時(shí)不會(huì)死鎖； 但系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)也未必產(chǎn)生死鎖； 死鎖是不安全狀態(tài)的 特例；15、三級調(diào)度各指的什么 ( 1 )高級調(diào)度 :又稱為“作業(yè)調(diào)度” 。從用戶工作流程的角度。從輸入的一批作業(yè)中選出若干作業(yè), 為其分配必要的內(nèi)存, 建立相應(yīng)的用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程, 然后將程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存, 等待 進(jìn)程調(diào)度。時(shí)間上通常是分鐘、小時(shí)或天。(2) 中級調(diào)度 :從存儲(chǔ)器資源的角度。將進(jìn)程的部分或全部換出到外存上,將當(dāng)前所需部分換入到 內(nèi)存。 (指令和數(shù)據(jù)必須在內(nèi)存里才能被CPU 直接訪問。 )

9、中級調(diào)度的功能是在內(nèi)存使用情況緊張時(shí), 將一些暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程從內(nèi)存對換 到外存上等待； (第 5 章介紹 )( 3 )低級調(diào)度 :又稱為“微觀調(diào)度” 、“進(jìn)程調(diào)度”。從 CPU 資源的角度。時(shí)間上通常是毫秒。因?yàn)閳?zhí) 行頻繁,要求在實(shí)現(xiàn)時(shí)達(dá)到高效率。它是指根據(jù)一定的算法, 將 CPU 分派給就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程。 這級調(diào)度是必須有的。 執(zhí)行低級調(diào)度功能的程序稱做進(jìn)程調(diào)度程序。進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)中最基本的一種調(diào) 度。調(diào)度策略的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。16、中斷的概念所謂中斷是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件做出的一種反應(yīng)，它使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場后自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理該事件后

10、，如被中斷進(jìn)程的優(yōu)先級最高，則 返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的程序。這部分看看書17、地址重定位、動(dòng)態(tài)地址重定位的含義。邏輯地址和物理地址的概念重定位-把作業(yè)地址空間中使用的邏輯地址變換成內(nèi)存空間中的物理地址的過程。又稱地址映射。動(dòng)態(tài)重定位：在程序運(yùn)行過程中要訪問數(shù)據(jù)時(shí)再進(jìn)行地址變換。由地址變換機(jī)構(gòu)進(jìn)行的地 址變換，硬件上需要重定位寄存器的支持。用戶程序經(jīng)編譯之后的每個(gè)目標(biāo)模塊都以0為基地址順序編址，其余指令中的地址都相對于首地址而編址。這種地址稱為相對地址或邏輯地址；內(nèi)存中各物理存儲(chǔ)單元的地址是從統(tǒng)一的基地址開始順序編址的，這種地址稱為絕對地 址或物理地址。18、碎片、拼湊的含義，內(nèi)存管理保護(hù)

11、措施經(jīng)過一段時(shí)間的分配回收后，內(nèi)存中存在很多很小的空閑塊。它們每一個(gè)都很小，不足 以滿足分配要求；但其總和滿足分配要求。這些空閑塊被稱為碎片。在一個(gè)分區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)的碎片（即被浪費(fèi)的空間）稱做內(nèi)部碎片，如固定分區(qū) 法會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部碎片。在所有分區(qū)之外新增的碎片稱做外部碎片。移動(dòng)某些已分配區(qū)的內(nèi)容，使所有進(jìn)程的分區(qū)緊挨在一起，而把空閑區(qū)留在另一端。 這種技術(shù)稱為緊縮（或 拼湊）。存儲(chǔ)保護(hù)一一防止地址越界防止地址越界-防止操作越權(quán)19、基本分頁和分段的原理（地址轉(zhuǎn)換會(huì)計(jì)算）分頁技術(shù)：允許一個(gè)進(jìn)程的存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，可以分散地放在各個(gè)空閑的內(nèi)存區(qū)域中。詳見P142分段詳見P15320、虛擬存儲(chǔ)器的概念考慮只

12、把當(dāng)前運(yùn)行需要的部分程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存，即啟動(dòng)程序，其他部分 暫放在外存 上，需要時(shí)再調(diào)入。這樣，用戶編制程序時(shí)不必考慮內(nèi)存容量的限制。在一定容量的內(nèi)存中就可同時(shí)裝入更多的進(jìn)程借助于外存空間，允許一個(gè)進(jìn)程在其運(yùn)行過程中部分裝入內(nèi)存。虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)將內(nèi)存和 外存有機(jī)結(jié)合在一起，從而得到一個(gè)容量相當(dāng)于外存，速度接近于內(nèi)存的存儲(chǔ)體系。實(shí)現(xiàn)思想：當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，先將一部分程序裝入內(nèi)存，另一部分暫時(shí)留在外存，當(dāng)要執(zhí)行的指令不在內(nèi)存時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成將它們從外存調(diào)入內(nèi)存工作。虛擬存儲(chǔ)器容量主要受兩方面的限制：指令中表示地址的字長：女口：若CPU的有效地址長度為 32位，則程序可以尋址范圍是0（2A32）-1，

13、即虛存容量為 4GB。外存的容量。虛擬存儲(chǔ)器的特征 虛擬擴(kuò)充。 部分裝入。 離散分配。 多次對換。請求分頁存儲(chǔ)管理技術(shù)是在單純分頁技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二者的根本區(qū)別在于請求分頁提供虛擬存儲(chǔ)器?；舅枷胧牵寒?dāng)一個(gè)進(jìn)程的部分頁面在內(nèi)存時(shí)就可調(diào)度它運(yùn)行；在運(yùn)行過程中若用到的 頁面尚未在內(nèi)存，則把它們動(dòng)態(tài)換入內(nèi)存。頁面置換算法詳見 P16322、抖動(dòng)的概念在虛存中，頁面在內(nèi)存與外存之間頻繁調(diào)度，以至于調(diào)度頁面所需時(shí)間比進(jìn)程實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間還多，此時(shí)系統(tǒng)效率急劇下降，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。這種現(xiàn)象為“抖動(dòng)或顛簸(Thrash ing)”。23、文件系統(tǒng)的功能 文件管理。 目錄管理。 文件存儲(chǔ)空間管理。 文件的共享和保護(hù)。 提供方便的接口24、文件系統(tǒng)目錄的作用文件目錄：為了加快對文件的檢索，往往將文件控制塊集中在一起進(jìn)行管理。這種文件控制塊的有序集合稱為文件目錄。文件控制塊就是其中的目錄項(xiàng)。完全由目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件稱為目錄文件。文件目錄實(shí)現(xiàn)文件名與存放盤塊之間的映射。主要目錄操作：p193。25、 UNIX系統(tǒng)中目錄分解的意義，課后題會(huì)計(jì)算MS-DOS目錄項(xiàng)示意圖字節(jié)831102224文件名擴(kuò)展名11丄大小屈性時(shí)M Bi期首塊號UNIX目錄項(xiàng)示意圖字節(jié)142文件名1節(jié)點(diǎn)號26、按使用性質(zhì)對設(shè)備的分類存儲(chǔ)設(shè)備：計(jì)算機(jī)用來存儲(chǔ)信息的主要設(shè)備。輸入/輸出設(shè)備：字符設(shè)備。2