操作系統(tǒng)知識點總結(jié)

1、操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機(jī)硬件和軟件資源，合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度，以及方便用戶使用的程序的集合。虛擬機(jī)：在裸機(jī)的基礎(chǔ)上，每增加一層新的操作系統(tǒng)的軟件，就變成了功能更為強(qiáng)大的虛擬機(jī)或虛機(jī)器。操作系統(tǒng)的目標(biāo)：1. 方便性2. 有效性 3. 可擴(kuò)充性4. 開放性 操作系統(tǒng)的作用：OS作為用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；OS作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；OS實現(xiàn)了對計算機(jī)資源的抽象（作擴(kuò)充機(jī)器）。操作系統(tǒng)的特征：并發(fā)性；共享性；虛擬性；異步性推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力：不斷提高計算機(jī)資源利用率 ；方便用戶；器件的不斷更新?lián)Q代 ；計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展 。人工操作方式的特點：用戶獨(dú)占全機(jī)；CPU等

2、待人工操作；獨(dú)占性；串行性。缺點:計算機(jī)的有效機(jī)時嚴(yán)重浪費(fèi)；效率低脫機(jī)I/O方式的主要優(yōu)點:減少了CPU的空閑時間;提高I/O速度。單道批處理系統(tǒng)的特征:自動性 ; 順序性 ;單道性 多道批處理系統(tǒng)原理：用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個隊列，稱為“后備隊列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊列中選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點 資源利用率高 ；系統(tǒng)吞吐量大 ；可提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率；平均周轉(zhuǎn)時間長；無交互能力多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題（1）處理機(jī)管理問題（2）內(nèi)存管理問題（3）I/O設(shè)備管理問題4）文件管理問題（5）作

3、業(yè)管理問題分時系統(tǒng)：在一臺主機(jī)上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。 時間片：將CPU的時間劃分成若干個片段,稱為時間片，操作系統(tǒng)以時間片為單位,輪流為每個終端用戶服務(wù)實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)特征的比較：多路性；獨(dú)立性；及時性；交互性；可靠性 操作系統(tǒng)的特征：并發(fā)性；共享性；虛擬性；異步性操作系統(tǒng)的主要功能：處理機(jī)管理；存儲器管理；設(shè)備管理；文件管理；作業(yè)管理對處理機(jī)管理，可歸結(jié)為對進(jìn)程的管理：進(jìn)程控制（創(chuàng)建，撤消，狀態(tài)轉(zhuǎn)換）；進(jìn)程同步（互斥，同步）；進(jìn)程通信；進(jìn)程調(diào)度（作業(yè)調(diào)度，進(jìn)程調(diào)度）。存儲器管理功能：內(nèi)存分配（最基本）；內(nèi)

4、存保護(hù)；地址映射；內(nèi)存擴(kuò)充 設(shè)備管理功能：設(shè)備分配；設(shè)備處理（相當(dāng)于啟動）；緩沖管理 ；虛擬設(shè)備 文件管理功能：文件存儲空間管理；目錄管理；文件讀寫管理；文件保護(hù)。用戶接口：命令接口；程序接口；圖形接口傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：無結(jié)構(gòu)OS；模塊化OS結(jié)構(gòu) ；分層式OS結(jié)構(gòu)模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：操作系統(tǒng)是由按其功能劃分為若干個具有一定獨(dú)立性和大小的模塊。每個模塊具有某個方面的管理功能，規(guī)定好模塊之間的接口。微內(nèi)核的基本功能：進(jìn)程管理-存儲器管理-進(jìn)程通信管理-I/O設(shè)備管理進(jìn)程的特征：動態(tài)性（最基本）；并發(fā)性；異步性；獨(dú)立性；結(jié)構(gòu)特征（程序段，數(shù)據(jù)段，進(jìn)程控制塊PCB）進(jìn)程的基本屬性：可擁有資源的獨(dú)立單

5、位；可獨(dú)立調(diào)度和分配的基本單位。進(jìn)程控制塊的基本組成：進(jìn)程標(biāo)識符；處理機(jī)的狀態(tài)；進(jìn)程調(diào)度所需信息；進(jìn)程控制信息。進(jìn)程控制一般是由操作系統(tǒng)的內(nèi)核中的原語來實現(xiàn)臨界資源：如打印機(jī)、磁帶機(jī)等一段時間內(nèi)只允許一個進(jìn)程進(jìn)行使用的資源。信號量：整型，記錄型，and型，信號量集。實現(xiàn)進(jìn)程互斥，前趨關(guān)系，進(jìn)程同步。semaphore進(jìn)程通信的類型：共享存儲器系統(tǒng)；消息傳遞系統(tǒng)；管道通信管道通信：用于連接一個讀進(jìn)程和一個寫進(jìn)程以實現(xiàn)他們通信的一個共享文件，又名Pipe文件，本身提供了互斥和同步進(jìn)程的能力。next:指向下一個消息緩沖區(qū)的指針線程的屬性：輕型實體；獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位；可并發(fā)執(zhí)行；共享進(jìn)程資源

6、作業(yè)的狀態(tài) “進(jìn)入” 或“提交”“后備”“運(yùn)行”“完成” 決定作業(yè)調(diào)度的兩個因素：多道程序度；調(diào)度算法周轉(zhuǎn)時間：完成時間-到達(dá)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：周轉(zhuǎn)時間/執(zhí)行時間先來先服務(wù) (FCFS)短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先SJ(P)F高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法HRRN：響應(yīng)比R = （1+T-到達(dá)時間）/服務(wù)時間時間片輪轉(zhuǎn)法RR準(zhǔn)則：面向用戶的準(zhǔn)則（周轉(zhuǎn)時間短；反應(yīng)時間快；截止時間的保證；優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則）；面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則（系統(tǒng)吞吐量高；處理機(jī)利用率好；各類資源的平衡利用）程序的裝入：絕對裝入方式；可重定位裝入方式；動態(tài)運(yùn)行時裝入方式。程序的鏈接：1、靜態(tài)鏈接：程序運(yùn)行前先鏈接，再裝入內(nèi)存：1）對相對地址的改變2）變換外部

7、調(diào)用符號2、裝入時動態(tài)鏈接：裝入內(nèi)存時，邊裝入邊鏈接。3、運(yùn)行時動態(tài)鏈接：某些模塊的鏈接推遲到執(zhí)行時才執(zhí)行，用不到的模塊可以不調(diào)入內(nèi)存。產(chǎn)生死鎖的原因競爭資源：可剝奪和非剝奪性資源/臨時性資源；進(jìn)程間推進(jìn)順序非法。死鎖是指多個進(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，若無外力作用，它們都將無法再向前推進(jìn)。處理死鎖的基本方法：預(yù)防死鎖；避免死鎖；檢測死鎖；解除死鎖產(chǎn)生死鎖的必要條件互斥條件：資源本身的特性；請求和保持條件：在請求不到新資源的時候進(jìn)程不釋放原來的資源 ；不剝奪條件：進(jìn)程獲得的資源，為使用完前不可被剝奪 ；環(huán)路等待條件：進(jìn)程對資源的請求形成一個請求環(huán)形鏈 預(yù)防死鎖1、打破請求和保持

8、條件：要求進(jìn)程一次性申請到全部資源后再運(yùn)行，不會產(chǎn)生死鎖，但效率降低2、打破不剝奪條件：要求進(jìn)程提出新資源要求不被滿足后，必須釋放原來的保持的資源，損失代價嚴(yán)重；3、打破環(huán)路等待條件：對資源進(jìn)行線性排序編號，要求每個進(jìn)程必須從低號到高號申請資源，而不考慮進(jìn)程實際申請資源的先后順序。 死鎖的解除剝奪資源；撤消進(jìn)程拼接或緊湊：通過移動內(nèi)存中作業(yè)的位置，以把原來多個分散的小分區(qū)拼接成一個大分區(qū)的方法。虛擬存儲器的特征：多次性；對換性；虛擬性銀行家算法：主要用來判斷在當(dāng)前狀態(tài)下如果有進(jìn)程提出資源請求request，看是否能滿足該請求：a： 判斷請求的合法性，是否滿足小于NEED矩陣中的向量；b：請求的

9、可滿足性判斷，是否小于available向量；c：試探分配，修改相應(yīng)的參數(shù) availableallocationneed;d：進(jìn)行安全性檢查，若分配后安全，則進(jìn)行分配，若判斷從此進(jìn)入了不安全狀態(tài)，則恢復(fù)原來數(shù)據(jù)，對進(jìn)程請求不予滿足。安全性算法檢查：虛擬存儲器是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng)。其邏輯容量由內(nèi)存容量和外存容量之和所決定的。 動態(tài)分區(qū)分配算法：首次適應(yīng)算法：按地址遞增的順序；循環(huán)首次適應(yīng)算法：從上次找到的空閑分區(qū)的下一個開始；最佳適應(yīng)算法：按大小遞增的順序；最壞適應(yīng)算法：按地址遞減的順序地址為A，頁面大小L頁號P，頁內(nèi)地址d：p=int(

10、A/L)d=AmodL 分段系統(tǒng)的基本原理： 分段：將作業(yè)的邏輯地址空間分為若干個段，每個段內(nèi)定義一組邏輯信息。作業(yè)的地址空間分為段號（名）+段內(nèi)地址兩部分。段表：將不同的段分配到內(nèi)存不連續(xù)的存儲空間，當(dāng)然，具體每個段，因為長度可能不同，但是需連續(xù)的存儲空間，因此，段表內(nèi)需確定段號、段的長度、段在內(nèi)存的起始地址。分頁與分段區(qū)別：（1）頁是信息的物理單位，為了提高內(nèi)存利用率引入的；段是信息的邏輯單位，是考慮用戶編程需要分成的段。（2）頁的大小固定，段的大小不確定（3）頁的邏輯地址是1維的，段的邏輯地址是2維的。 段頁式存儲管理方式基本原理：首先用戶程序分成若干個段，每個段內(nèi)再實施分頁，為每個段賦

11、予一個段名。在段頁式系統(tǒng)中，其地址結(jié)構(gòu)由段號、段內(nèi)頁號及頁內(nèi)地址三部分組成。頁號、物理塊號、狀態(tài)位p、訪問字段A、修改位M、外存地址頁表機(jī)制：頁號和物理塊號，狀態(tài)位P（0表示在外存，沒有調(diào)入，1表示在內(nèi)存）；訪問字段A（一段時間內(nèi)訪問次數(shù)或是否被訪問過，供頁面置換出去時參考）；修改位M（一段時間內(nèi)是否被修改過，置換時需要回寫到外存對換區(qū)）；外存地址（將來調(diào)入內(nèi)存時使用）； 物理塊的分配策略（1）固定分配局部置換（2）可變分配全局置換（3）可變分配局部置換物理塊分配算法（1）平均分配算法（2）按比例分配算法（3）考慮優(yōu)先權(quán)的分配算法最佳置換算法（Optimal）先進(jìn)先出置換算法（FIFO）最近最

12、久未使用（LRU）Clock置換算法設(shè)備控制器是在CPU和I/O設(shè)備之間的接口，一個設(shè)備控制器控制幾個設(shè)備。設(shè)備控制器的功能接收和識別命令；數(shù)據(jù)交換；標(biāo)識和報告設(shè)備的狀態(tài)；地址識別；數(shù)據(jù)緩沖；差錯控制通道是通過執(zhí)行通道程序，并與設(shè)備控制器共同實現(xiàn)對I/O設(shè)備的控制的。通道程序是由一系列通道指令所構(gòu)成的。通道程序每條指令： （1）操作碼（2）內(nèi)存地址（3）計數(shù)（4）通道程序結(jié)束位（5）記錄結(jié)束標(biāo)志。設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、設(shè)備控制表DCT2、控制器控制表COCT、通道控制表CHCT3、系統(tǒng)設(shè)備表聯(lián)機(jī)命令的類型系統(tǒng)訪問類（login）；磁盤操作類format、diskcopy；文件操作類type；

13、目錄操作類mkdir；其它命令spooling 系統(tǒng)組成（1）輸入井和輸出井（2）輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)（3）輸入進(jìn)程spi和輸出進(jìn)程spoSPOOLING 系統(tǒng)的特點提高了I/O的速度；將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備；實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能設(shè)備處理程序通常又稱為設(shè)備驅(qū)動程序。是I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的通信程序，以進(jìn)程的形式存在，故稱為設(shè)備驅(qū)動進(jìn)程。連續(xù)分配的優(yōu)缺點：（1）順序訪問容易（2）順序訪問速度快（3）要求有連續(xù)的存儲空間（4）必須事先知道文件的長度。顯示鏈接是把鏈接文件個物理塊的指針顯式的存放在內(nèi)存的一張鏈接表中，整個磁盤僅設(shè)置一張混合索引分配方式：UNIX系統(tǒng)V的索引結(jié)點中：直接尋址iaddr(0)-iaddr(9)；一次間接尋址iaddr(10)；多次間接尋址iaddr(11) iaddr(12)對目錄管理的要求如下：（1）實現(xiàn)“按名存取”（2）提高對目錄的檢索速度（3）文件共享（4）允許文件重名文件與文件控制塊一一對應(yīng)，人們把文件控制塊的有序集合稱為文件目錄多級目錄結(jié)構(gòu)（1）提高了檢索目錄的速度（2）在不同的用戶目錄中，可以使用相同的文件名（3）不同用戶還可以