操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（總9頁(yè)）-本頁(yè)僅作為文檔封面，使用時(shí)請(qǐng)直接刪除即可- -內(nèi)頁(yè)可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小-操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)：是管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源的程序，同時(shí)它又是用戶(hù) 與計(jì)算機(jī)硬件的接口。操作系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理、輸入/輸出系統(tǒng)管理、二級(jí)存 儲(chǔ)管理、聯(lián)網(wǎng)、保護(hù)系統(tǒng)、命令解釋程序操作系統(tǒng)的類(lèi)別經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，操作系統(tǒng)多種多樣。為提高大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的資源利用率，操作系統(tǒng)從批處理，多道程序發(fā)展為分時(shí)操作系 統(tǒng)。為了滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)處理實(shí)時(shí)事件的需要，就有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。為 適應(yīng)個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要又出現(xiàn)了桌面操作系統(tǒng)。為適應(yīng)并行系

2、統(tǒng)的需要，就有了多處理器操作系統(tǒng)。為滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)和分布計(jì)算的需 要，就有了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。此外，還有為支持嵌 入式計(jì)算機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)。計(jì)算環(huán)境從計(jì)算機(jī)誕生至今，操作系統(tǒng)總是與具體的計(jì)算環(huán)境相聯(lián)系， 它總是在某種計(jì)算環(huán)境中設(shè)置和使用，就目前來(lái)看計(jì)算環(huán)境可分為 以下幾類(lèi)：1 傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境 指普通意義下的獨(dú)立或聯(lián)網(wǎng)工作的通用計(jì)算機(jī)所形成的計(jì)算環(huán)境。2. 基于Web的計(jì)算環(huán)境互聯(lián)網(wǎng)的普及使得計(jì)算被延伸到Web環(huán)境。3. 嵌入式計(jì)算環(huán)境嵌入式計(jì)算機(jī)就是安裝在某些設(shè)備上的計(jì)算部件，其計(jì)算相對(duì) 比較簡(jiǎn)單。進(jìn)程的概念什么是進(jìn)程它與程序有什么區(qū)別程序：用戶(hù)為完成某一個(gè)特定問(wèn)題而編寫(xiě)的操作步驟。進(jìn)程

3、：可以簡(jiǎn)單地被看作是正在執(zhí)行的程序。但是進(jìn)程需要一 定的資源來(lái)完成它的任務(wù)（例如CPU時(shí)間、內(nèi)存、文件和I/O設(shè) 備）。進(jìn)程與程序的區(qū)別在于進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的、有生命力的，而程序是 靜態(tài)的。一個(gè)程序加載到內(nèi)存，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，程序執(zhí)行結(jié) 束后，該進(jìn)程也就消亡了。在計(jì)算機(jī)中，由于多個(gè)程序共享系統(tǒng)資源，就必然引發(fā)對(duì)CPU 的爭(zhēng)奪。如何有效地利用CPU資源，如何在多個(gè)請(qǐng)求CPU的進(jìn)程中 選擇取舍，這就是進(jìn)程管理要解決的問(wèn)題。進(jìn)程控制塊PCB （略）為了控制進(jìn)程，操作系統(tǒng)就必須知道進(jìn)程存儲(chǔ)在哪里，以及進(jìn)程的一些屬性。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中記錄進(jìn)程的專(zhuān) 用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)新的進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，

4、操作系統(tǒng)就會(huì)為該進(jìn)程建立一 個(gè)進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程控制塊對(duì)并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行控制。進(jìn)程調(diào)度及隊(duì)列圖計(jì)算機(jī)采用多道程序的目的是使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)論何時(shí)都有進(jìn) 程運(yùn)行，單處理器的計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻CPU只能運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，如 果存在多個(gè)進(jìn)程，其它進(jìn)程就需要等待CPU空閑時(shí)才能被調(diào)度執(zhí) 行。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程處于等待或CPU時(shí)間片用完時(shí)，操作系統(tǒng)就會(huì)從該 進(jìn)程中拿走CPU控制權(quán)，然后再交給其它進(jìn)程使用，這就是進(jìn)程的 調(diào)度。CPU調(diào)度及其準(zhǔn)則在設(shè)計(jì)CPU調(diào)度程序時(shí)主要應(yīng)該考慮的準(zhǔn)則包括：(1) CPU使用率。讓CPU盡可能地忙。(2) 吞吐量。讓CPU在一定時(shí)間內(nèi)完成的進(jìn)程數(shù)盡可能多。(3) 周轉(zhuǎn)時(shí)間。讓進(jìn)程從提

5、交到運(yùn)行完成的時(shí)間盡可能短。(4) 等待時(shí)間。讓進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待所花時(shí)間之和盡可能 短。(5) 響應(yīng)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交請(qǐng)求到產(chǎn)生第一響應(yīng)之間的時(shí)間盡 可能短。主要的CPU調(diào)度算法K先到先服務(wù)2、最短作業(yè)優(yōu)先3、優(yōu)先權(quán)4、輪轉(zhuǎn)5、多級(jí)隊(duì)列6、多級(jí)反饋隊(duì)列進(jìn)程的同步與互斥進(jìn)程的同步就是指相互協(xié)作的進(jìn)程不斷調(diào)整它們之間的相對(duì)速 度，以實(shí)現(xiàn)共同有序地推進(jìn)。換句話說(shuō)，在操作系統(tǒng)中，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。然而，有些 進(jìn)程之間本身存在某種聯(lián)系，它們?cè)谙到y(tǒng)中需要一種協(xié)作，以保證 進(jìn)程能正確有序地執(zhí)行并維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。在操作系統(tǒng)中，可能存在著多個(gè)進(jìn)程。而系統(tǒng)中一些資源一次 只允許一個(gè)進(jìn)程使用，這類(lèi)資源被稱(chēng)

6、為臨界資源。在進(jìn)程中訪問(wèn)臨 界資源的那段程序稱(chēng)為臨界區(qū)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行時(shí)，其 它進(jìn)程就不允許進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行，否則就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。由此得 出：多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)運(yùn)行，這就 是進(jìn)程的互斥。例如：多個(gè)進(jìn)程在競(jìng)爭(zhēng)使用打印機(jī)時(shí)表現(xiàn)為互斥。一個(gè)文件可供多個(gè)進(jìn)程共享，其中有一個(gè)進(jìn)程在寫(xiě)操作時(shí)，其 它進(jìn)程則不允許同時(shí)寫(xiě)或讀，表現(xiàn)為互斥。進(jìn)程的死鎖及處理方法在多道程序設(shè)計(jì)中，多個(gè)進(jìn)程可能競(jìng)爭(zhēng)一定數(shù)量的資源。一個(gè) 進(jìn)程在申請(qǐng)資源時(shí)，如果所申請(qǐng)資源不足，該進(jìn)程就必須處于等待 狀態(tài)。如果所申請(qǐng)的資源被其它進(jìn)程占有，那么進(jìn)程的等待狀態(tài)就 可能無(wú)法改變，從而形成進(jìn)程之間相互一直等待的

7、局面，這就是死 鎖。競(jìng)爭(zhēng)資源引起死鎖引起死鎖的四個(gè)必要條件：互斥：任一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占某一資源，若另一進(jìn)程申 請(qǐng)?jiān)撡Y源則需延遲到該資源釋放為止。占有并等待：即該進(jìn)程占有部分資源后還在等待其它資源，而 該資源被其它進(jìn)程占有。非搶占：某進(jìn)程已占用資源且不主動(dòng)放棄它所占有的資源時(shí)， 其它進(jìn)程不能強(qiáng)占該資源，只有等其完成任務(wù)并釋放資源。循環(huán)等待：在出現(xiàn)死鎖的系統(tǒng)中，一定存在這樣一個(gè)進(jìn)程鏈， 其中每個(gè)進(jìn)程至少占有其它進(jìn)程所必需的資源，從而形成一個(gè)等待 鏈。處理死鎖問(wèn)題的三種方式：可使用協(xié)議預(yù)防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)?？稍试S系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，然后檢測(cè)出死鎖狀態(tài)，并加以恢 復(fù)?？珊雎赃M(jìn)

8、程死鎖問(wèn)題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來(lái)不會(huì)發(fā)生。即沒(méi)有必要把精力花在小概率事件上。處理死鎖優(yōu)先考慮的順序：先預(yù)防和避免?再檢測(cè)和恢復(fù)內(nèi)存管理內(nèi)存是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的核心。內(nèi)存用于容納操作系統(tǒng)和各種用 戶(hù)進(jìn)程，是可以被CPU和I/O設(shè)備所共同訪問(wèn)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。計(jì)算機(jī) 的所有程序運(yùn)行時(shí)都要調(diào)入內(nèi)存。內(nèi)存管理的主要工作是：為每個(gè)用戶(hù)進(jìn)程合理地分配內(nèi)存，以 保證各個(gè)進(jìn)程之間在存儲(chǔ)區(qū)不發(fā)生沖突；當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，如何把內(nèi) 存和外存結(jié)合起來(lái)，給用戶(hù)提供一個(gè)比實(shí)際內(nèi)存大得多的虛擬內(nèi) 存，使得程序能順利執(zhí)行。內(nèi)存管理包括內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi) 存保護(hù)和擴(kuò)充。用戶(hù)程序執(zhí)行與地址映射用戶(hù)編寫(xiě)程序在執(zhí)行前，需要多個(gè)處理步驟，這些步

9、驟可將源 程序轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制機(jī)器代碼，然后在內(nèi)存中等待執(zhí)行。當(dāng)然有時(shí)并 非每個(gè)步驟都是必需的。通常，將指令和數(shù)據(jù)的地址映射成內(nèi)存地址可以發(fā)生在以下三 個(gè)執(zhí)行階段。（了解）1 編譯階段:如果在編譯時(shí)就知道進(jìn)程將在內(nèi)存中的什么位置駐 留，那么編譯器就可以直接以生成絕對(duì)地址代碼。2. 加載階段:不知道進(jìn)程將駐留在什么位置，那么編譯器就必須 生成程序的邏輯地址，在加載階段再轉(zhuǎn)變成內(nèi)存的絕對(duì)地址。3. 執(zhí)行階段:如果進(jìn)程在執(zhí)行時(shí)可以從一個(gè)內(nèi)存段移動(dòng)到另一個(gè) 內(nèi)存段，那么進(jìn)程的絕對(duì)地址映射工作只能延遲到執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。物理地址空間與邏輯地址空間物理地址:是計(jì)算機(jī)內(nèi)存單元的真實(shí)地址。物理地址空間:由物理地址所構(gòu)成

10、的地址范圍。邏輯地址:用戶(hù)程序地址，從0開(kāi)始編址。邏輯地址空間：由邏輯地址所構(gòu)成的地址范圍。地址映射:用戶(hù)程序在運(yùn)行時(shí)要裝入內(nèi)存，這就需要將邏輯地址 變換成物理地址，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為地址映射，也稱(chēng)重定位。用戶(hù)編寫(xiě)的源程序是不考慮地址的，源程序經(jīng)CPU編譯后產(chǎn)生 邏輯地址。從CPU產(chǎn)生的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的物理地址的映射 是由計(jì)算機(jī)中被稱(chēng)為內(nèi)存管理單元的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將邏輯地 址與內(nèi)存管理單元中存放的內(nèi)存基址相加就得到了物理地址。進(jìn)程使用內(nèi)存的交換技術(shù)為了更加有效地使用內(nèi)存，進(jìn)程在不運(yùn)行時(shí)，可以暫時(shí)從內(nèi)存 移至外存上，直到需要再運(yùn)行時(shí)再重新調(diào)回到內(nèi)存中。也就是說(shuō)內(nèi) 存管理程序可將剛剛運(yùn)行過(guò)的進(jìn)

11、程從內(nèi)存中換出以釋放出占用的內(nèi) 存空間，然后將另一個(gè)要運(yùn)行的進(jìn)程占據(jù)前者釋放的內(nèi)存空間。計(jì)算機(jī)工作時(shí)，為了將多個(gè)進(jìn)程放入到內(nèi)存就必須考慮在內(nèi)存 中如何放置這些進(jìn)程。內(nèi)存分配方案-連續(xù)對(duì)于連續(xù)內(nèi)存分配方案，開(kāi)始時(shí)所有內(nèi)存是一個(gè)大的孔，隨著 內(nèi)存分配的進(jìn)行就會(huì)形成位置上不連續(xù)的大小不一的孔。在連續(xù)內(nèi) 存分配方案中，當(dāng)新進(jìn)程需要內(nèi)存時(shí)，為其尋找合適的孔，實(shí)現(xiàn)內(nèi) 存分配。該方案為每個(gè)進(jìn)程所分配的內(nèi)存物理地址空間在位置上是 連續(xù)的。內(nèi)存分配方案-分頁(yè)式分頁(yè)管理基本思想：0內(nèi)存物理地址空間劃分為若干個(gè)大小相等的塊（頁(yè)框）0進(jìn)程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊（頁(yè)面）0內(nèi)存分配時(shí)每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)地分配一個(gè)頁(yè)框

12、，而一個(gè)進(jìn)程所分 得頁(yè)框在位置上不必是連續(xù)的。頁(yè)表：操作系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)程序建立一張頁(yè)表，該表記錄用戶(hù) 程序的每個(gè)邏輯頁(yè)面存放在哪一個(gè)內(nèi)存物理頁(yè)框。虛擬內(nèi)存方案虛擬內(nèi)存是一個(gè)容量很大的存儲(chǔ)器的邏輯模型，它不是任何實(shí) 際的物理存儲(chǔ)器，它一般是借助硬盤(pán)來(lái)擴(kuò)大主存的容量。虛擬內(nèi)存：對(duì)于一個(gè)進(jìn)程來(lái)講，如果僅將當(dāng)前要運(yùn)行的幾個(gè)頁(yè) 面裝入內(nèi)存便可以開(kāi)始運(yùn)行，而其余頁(yè)面可暫時(shí)留在磁盤(pán)上，待需 要時(shí)再調(diào)入內(nèi)存，并且調(diào)入時(shí)也不占用新的內(nèi)存空間，而是對(duì)原來(lái) 運(yùn)行過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換。這樣，就可以在計(jì)算機(jī)有限的內(nèi)存中同時(shí) 駐留多個(gè)進(jìn)程并運(yùn)行。而對(duì)用戶(hù)來(lái)講感覺(jué)到系統(tǒng)提供了足夠大的物 理內(nèi)存，而實(shí)際上并非真實(shí)的，這就是虛擬內(nèi)

13、存。頁(yè)面請(qǐng)求與頁(yè)面置換算法頁(yè)面請(qǐng)求:在虛擬內(nèi)存技術(shù)中，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)并沒(méi)有將所有頁(yè)面裝 入到內(nèi)存，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)程會(huì)不斷地請(qǐng)求頁(yè)面，如果訪問(wèn)的頁(yè)面 已在內(nèi)存，就繼續(xù)執(zhí)行下去；但如果要訪問(wèn)的頁(yè)面尚未調(diào)入到內(nèi) 存，便請(qǐng)求操作系統(tǒng)將所缺頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，以便進(jìn)程能繼續(xù)運(yùn)行下 去。頁(yè)面置換:如果請(qǐng)求頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，分配給該進(jìn)程的頁(yè)框已用 完，就無(wú)法立即裝入所請(qǐng)求頁(yè)面。此時(shí)，必須將進(jìn)程中的某個(gè)頁(yè)面 從內(nèi)存的頁(yè)框調(diào)出到磁盤(pán)上，再?gòu)拇疟P(pán)上將所請(qǐng)求的頁(yè)面調(diào)入到內(nèi) 存的該頁(yè)框中。這個(gè)過(guò)程叫做頁(yè)面置換。文件管理文件管理是操作系統(tǒng)最常見(jiàn)的組成部分。文件管理主要提供目 錄及其文件的管理。文件的概念文件：保存在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的相關(guān)信息的集合。文件命名：文件主名+擴(kuò)展名文件存取屬性：只讀：只允許授權(quán)用戶(hù)進(jìn)行讀操作。讀寫(xiě)：只