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(wú)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”；由作業(yè)調(diào)度程序從中選擇若干個(gè)

2、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(zhǎng) 沒(méi)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(duì)時(shí)間的共享，主要是指若干并發(fā)程序?qū)PU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(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。

3、對(duì)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(pán)、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(qǐng)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(wèn)、微觀上并發(fā)執(zhí)行的共享：如硬盤(pán)上文件的訪問(wèn)。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(cè)性。 只有進(jìn)程在獲得所需的資源后方能執(zhí)行，所以進(jìn)程的執(zhí)行通常都不

4、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(guò)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(jiǎn)單定義）為：程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過(guò)程 。7、進(jìn)程的5種基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換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，即真正在處理機(jī)上運(yùn)行的是線程。 線程在執(zhí)行過(guò)程中需要協(xié)

5、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(hào)量的含義，P/V操作的基礎(chǔ)知識(shí) 同步同步進(jìn)程通過(guò)共享資源來(lái)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(duì)方的名字，但知道對(duì)方的存在和作用。 互斥-邏輯上這兩個(gè)進(jìn)程本來(lái)完全獨(dú)立，不知對(duì)方的存在，毫無(wú)關(guān)系，只是由于競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)物理資源而相互制約。P操作表示測(cè)試；V操作表示增加。信號(hào)量是一種解決進(jìn)程同步、互斥問(wèn)題的機(jī)制。信號(hào)量的實(shí)現(xiàn)有三種：（1）整型信號(hào)量（2）結(jié)構(gòu)型信號(hào)量一般是由兩個(gè)成員組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)成員是整型變量，表示該信號(hào)量的值；另一個(gè)

6、是指向PCB的指針。（3）二值信號(hào)量 對(duì)信號(hào)量的操作有如下嚴(yán)格限制： 1. 信號(hào)量可以賦初值，且初值為非負(fù)數(shù)。 2. 信號(hào)量的值可以修改，但只能由P和V操作來(lái)訪問(wèn)。 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(wú)限期地僵持下去的局面。（是指系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程無(wú)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互斥條件2占有且等待條件3不可搶占條件4循環(huán)等

7、待條件14、安全狀態(tài)、安全序列的概念 針對(duì)當(dāng)前分配狀態(tài)來(lái)說(shuō)，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(duì)于每一個(gè)進(jìn)程Pi（1in），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（ ji）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(guò)系統(tǒng)當(dāng)前所剩余的資源總量，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，

8、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(jí)調(diào)度各指的什么（1）高級(jí)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(jí)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(wèn)。)中級(jí)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(duì)換到外存上等待；(第5章介紹)（3）低級(jí)

9、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(jí)調(diào)度是必須有的。 執(zhí)行低級(jí)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(duì)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(chǎng)后自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理該事件后，如被中斷進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)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(shū)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

10、 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(guò)程。又稱地址映射。 動(dòng)態(tài)重定位:在程序運(yùn)行過(guò)程中要訪問(wèn)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(duì)于首地址而編址。這種地址稱為相對(duì)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(kāi)始順序編址的，這種地址稱為絕對(duì)地址或物理地址。18、碎片、拼湊的含義，內(nèi)存管理保護(hù)措施經(jīng)過(guò)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。

11、n 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。n 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)防止地址越界防止地址越界-防止操作越權(quán)19、基本分頁(yè)和分段的原理（地址轉(zhuǎn)換會(huì)計(jì)算）分頁(yè)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(jiàn)P142分段詳見(jiàn)P15320、 虛擬存儲(chǔ)器的概念考慮只把當(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

12、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(guò)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。 n 虛擬存儲(chǔ)器容量主要受兩方面的限制：n 指令中表示地址的字長(zhǎng)：如：若CPU的有效地址長(zhǎng)度為32位，則程序可以尋址范圍是0(232)-1 ，即虛存容量為 4GB。 n 外存的容量。n 虛擬存儲(chǔ)器的特征n 虛擬擴(kuò)充。 部分裝入。 離散分配。 多次對(duì)換。21、請(qǐng)求分頁(yè)原理、頁(yè)面置換算法

13、FIFO、OPT和LRU請(qǐng)求分頁(yè)缺頁(yè)率的計(jì)算請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理技術(shù)是在單純分頁(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，二者的根本區(qū)別在于請(qǐng)求分頁(yè)提供虛擬存儲(chǔ)器?；舅枷胧牵寒?dāng)一個(gè)進(jìn)程的部分頁(yè)面在內(nèi)存時(shí)就可調(diào)度它運(yùn)行；在運(yùn)行過(guò)程中若用到的頁(yè)面尚未在內(nèi)存，則把它們動(dòng)態(tài)換入內(nèi)存。頁(yè)面置換算法詳見(jiàn)P16322、抖動(dòng)的概念在虛存中，頁(yè)面在內(nèi)存與外存之間頻繁調(diào)度，以至于調(diào)度頁(yè)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（Thrashing）” 。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(duì)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(pán)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UNIX目錄項(xiàng)示意圖26、按使用性質(zhì)對(duì)設(shè)備的分類存儲(chǔ)設(shè)備：計(jì)算機(jī)用來(lái)存儲(chǔ)信息的主要設(shè)備。輸入/輸出設(shè)備：字