操作系統(tǒng)原理-2012級(jí)總結(jié)

（一、掌握操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展，以及系統(tǒng)間的區(qū)1、順序處理（手工操作）早期的計(jì)算機(jī)（2040~50，程序員直接與計(jì)算機(jī)硬件打交道，沒(méi)有操作系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)由CPU、主存、輸入設(shè)備、和操作開關(guān)組成。232060通道、中斷的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)在組織結(jié)構(gòu)上發(fā)生重大，原先以CPU為中心的體系結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)镃PUI/O通道和中斷的出現(xiàn)使CPU擺脫了對(duì)慢速設(shè)備的控制，從而提高系統(tǒng)的處理效率。器的分配和保41、不能直接控制作業(yè)運(yùn)行。2分時(shí)系統(tǒng)提供了多個(gè)用戶通過(guò)交互方式使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的環(huán)境CPU交互性所謂交互性是指用戶從終端鍵盤上輸入各種控制作業(yè)令系統(tǒng)響應(yīng)和處理這些命令，512、第四章進(jìn)程數(shù)器用來(lái)表示下一個(gè)要執(zhí)行令和相關(guān)資源集合。當(dāng)一個(gè)可執(zhí)行文件被裝入內(nèi)存12運(yùn)行：3、每個(gè)進(jìn)程在操作系統(tǒng)內(nèi)用進(jìn)程控制塊（processcontrolblock，PCB)來(lái)表示。每個(gè)進(jìn)程塊包含CPUCPU記賬信息：CPUI/O：I/O第五章線程1、線程CPUID、程序計(jì)數(shù)器、寄存器集合和棧組成。傳統(tǒng)的進(jìn)程只有單個(gè)控制線程。如果進(jìn)程有多個(gè)控制線程，那么它能同時(shí)做多個(gè)任務(wù)212341、將多個(gè)用戶線程到一個(gè)內(nèi)核線程2、每個(gè)用戶線程到一個(gè)內(nèi)核線3、第六章CPU（一CPUCPU（三CPU1CPU4如果調(diào)度僅發(fā)生在1、4兩種情況下，稱這種調(diào)度為非搶占調(diào)度。否則，稱之為搶占調(diào)度。2程，吞吐量可能為每秒10個(gè)進(jìn)程。待、在CPU上執(zhí)行和I/O執(zhí)行。好的調(diào)度算法應(yīng)CPU，而使周轉(zhuǎn)時(shí)間、等待時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間最小化3先到先服務(wù)算法 e,-CPUCPUFCFSFIFO CPUCPUCPUFCFS CPUCPUCPUFCFS 每個(gè)進(jìn)有一個(gè)優(yōu)先級(jí)與其關(guān)聯(lián)，具有最高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程會(huì)分配到CPUFCFSSJFCPU優(yōu)先級(jí)通常為固定區(qū)間的數(shù)字0~90~255優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的一個(gè)主要問(wèn)題：無(wú)窮阻塞或叫做解決方法之一是老化FCFS定義一個(gè)較小時(shí)間單元，稱為時(shí)間片CPUCPU選擇算法的準(zhǔn)則：CPU第七章進(jìn)程同步間互相發(fā)送的信號(hào)稱為消息或事件。如果對(duì)一個(gè)消息或事件賦以唯一的消，則可用過(guò)程wait(消) signal(消)表示向合作進(jìn)程發(fā)送消12intturn；booleanflag[2]；turnturniPiflagflag[itruePi4、證明如下三點(diǎn)1S整數(shù)變量，除了初始化外，它只能通過(guò)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)原子操作：wait(signal()S>=0S<0程數(shù)wait(P，signalV2、wait(S){while(S0);signal(S){wait(signal()操作中，對(duì)信號(hào)量整型值的修改必須不可分地執(zhí)行301為1。waitsignal（四、熟悉各種臨界區(qū)的解決辦法，能夠區(qū)分硬件和方第八章死鎖1：進(jìn)程資源34互斥：占有并等待：非搶占：資源不能被搶占，即資源只能在進(jìn)程完成任務(wù)后自動(dòng)循環(huán)等待P0~Pn，P0P1Pn12、這種圖由一個(gè)VEVP{P1,P2,PnR{R1,R2,RnPiRjPi→RjPiRjRjPiRj→PiRj

Pi→RjRj→PiPi，RjRjRj，例：集合P、R和P=R=E={P1→R1，P2→R3，R1→P2，R2→P2，R2→P1，R3→R11R22R31R43P1R21R1P2R11R21待資源類型R3的1個(gè)實(shí)例。P3R331、2、為了確保死鎖不會(huì)發(fā)生，系統(tǒng)可以采用死鎖預(yù)防或死鎖避免方案34法是進(jìn)程在執(zhí)行前申請(qǐng)并獲得所有資另法僅允許進(jìn)程在沒(méi)有資源時(shí)才可以申請(qǐng)資源RR1R2,Rm}，為每個(gè)資源類型分配一個(gè)唯一整數(shù)來(lái)允許比較兩個(gè)資源以確定其F：R→NN如果資源類型集合R包括磁帶驅(qū)動(dòng)器、磁盤驅(qū)動(dòng)器和，那么F函數(shù)可以定義如下F(tdrive)=1F(diskdrive)=5F(printer)=12RiF(RjF(RiRj當(dāng)一個(gè)進(jìn)程申請(qǐng)資源類型Rj時(shí)，必須先所有資源類型Ri（F(Ri)≥F(Rj))4進(jìn)程順序<P1,P2,PnPi，Pi當(dāng)前可用資源加上所有進(jìn)程Pjj<i)所占有的資源滿足，那么這一順序稱為安全序列。（四）為了實(shí)現(xiàn)銀行家算法，系統(tǒng)必須若干數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和信息。同時(shí)需要實(shí)時(shí)記錄資源分配的狀態(tài)2、Availablem每種資源的現(xiàn)有實(shí)例的數(shù)量Availa[jk，那么資源類型Rj現(xiàn)有k個(gè)實(shí)例。Max：nХm定義每個(gè)進(jìn)程的最大需求Max[ijkPik源類型Rj的實(shí)例。Allocation：nХm定義每個(gè)進(jìn)程現(xiàn)在所分配的各種資源類型的實(shí)例數(shù)量Allocation[ijk，PikRjNeed：nХm表示每個(gè)進(jìn)程還需要的剩余的資源Need[i][jk，Pi申請(qǐng)k個(gè)資源類型Rj的實(shí)例。Need[i][j]Max[i][j]Allocation[i][j]。1WorkFinishmnWok=Available于i=0,1，……，n-1，F(xiàn)inish[i]=false。2ia、b、Needii，43、Work=Work+AllocationiFinish[i]=true24i，F(xiàn)inish[i]true，4設(shè)Requesti為進(jìn)程Pi的請(qǐng)求向量。Pi1、如果Requesti<=Needi2Pi、如果3PiAvailable=Available–RequestiAllocationi=Allocationi+Requesti;Needi=Needi–Requesti;如果所產(chǎn)生的資源分配狀態(tài)是安全的，那么進(jìn)程Pi可分配到其所需要資源。PiRequesti第九章物理內(nèi)存1采用連續(xù)內(nèi)存分配時(shí)，每個(gè)進(jìn)程位于續(xù)的內(nèi)存區(qū)域2、內(nèi)存與保3另案是采用可變分從一組可用空中選擇一個(gè)空閑孔的動(dòng)態(tài)分配的最常用方法有適應(yīng)：4首次適應(yīng)方法和最佳適應(yīng)方法都有外部碎片問(wèn)題采用這種方案，進(jìn)程分配到的內(nèi)存比所需的大，這兩個(gè)數(shù)字之差稱為碎片。1分頁(yè)內(nèi)存管理方案允許進(jìn)程的物理地址空間可以是非連續(xù)的分頁(yè)避免了將不同大小的內(nèi)存塊匹配到備份上的問(wèn)題2將物理內(nèi)存分為固定大小的塊，稱為將邏輯內(nèi)存分為同樣大小的塊，稱為當(dāng)進(jìn)程需要執(zhí)行時(shí)，它的頁(yè)從備份中調(diào)入到可用的內(nèi)存幀中3CPU(p)2根據(jù)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，其每頁(yè)大小從512B~16MB2m-nn如上圖，如果頁(yè)大小為4B，而物理內(nèi)存為32B（8頁(yè)，考慮一下用戶視角的內(nèi)存是如何到物理內(nèi)存的可以查到頁(yè)號(hào)0對(duì)應(yīng)為幀5，因此邏輯地址0為物理地址20（=（5*4）+0第十章虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存將內(nèi)存抽象成一個(gè)巨大的的2法是在程序執(zhí)行時(shí)，將整個(gè)程序載入到內(nèi)存另式是在需要時(shí)才調(diào)入相應(yīng)的頁(yè)。這種技術(shù)稱為按需調(diào)頁(yè)，常為虛擬內(nèi)存系統(tǒng)所采用（二、掌握頁(yè)置換算計(jì)算也錯(cuò)誤1如果有空閑幀，那么就使用它。如果沒(méi)有空閑幀，那么就使用頁(yè)置換算法以選擇一個(gè)“犧牲” 2、FIFOFIFO3used）種頻繁的頁(yè)調(diào)度行為稱為顛簸第十一章文件系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)及保1、單 結(jié)最簡(jiǎn)單 結(jié)所有文件都包含在同 中，其特點(diǎn)是便于理解但是，在文件類型增加時(shí)或系統(tǒng)有多個(gè)用戶時(shí)，單層結(jié) 有明顯的局限由于所有文件位于同 ，它們必須具有唯一名稱2、雙 結(jié)單層結(jié) 通常會(huì)在不同用戶之間引起文件名稱的標(biāo)準(zhǔn)解決方法是為每個(gè)用戶創(chuàng)建獨(dú) 對(duì)于雙 結(jié)構(gòu)，每個(gè)用戶都有自己的用戶文 directory，UFDUFD3、樹 結(jié)兩 結(jié)構(gòu)可以看作是兩層樹來(lái)看依此，可以 結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為任意高度的樹是最常用 結(jié)構(gòu)。樹有 ，系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)文件都有唯一路徑名包括一組文件和 。一 只不過(guò)是一個(gè)需要按照特定方式的文件所 具有同樣的格式。每 條目都用一位來(lái)定義其為文件或 用戶一個(gè)文件時(shí)，系統(tǒng)搜索當(dāng)前 4、類文件保護(hù)的需要是由允許導(dǎo)致的如果系統(tǒng)不允許對(duì)其他用戶的文件進(jìn)行，也就不需要保護(hù)了因此，通過(guò)就可以提供完全保護(hù)。另外，通過(guò)不加保護(hù)以提供上面兩種方法太，不適合普遍使用解決問(wèn)題的辦法是控制通過(guò)限制用戶可進(jìn)行的文件類型實(shí)現(xiàn)文件的保護(hù)。以下幾種類型的操作都可以加控制列表5、控解決保護(hù)問(wèn)題最常用的方法是根據(jù)用戶進(jìn)行控制不同用戶可能對(duì)同一文件 需要有不同類型的 為了精簡(jiǎn)列表，許多系統(tǒng)為每個(gè)文件采用了三種用戶類型擁有者：組：一組需要共享文件且需要類似的用戶形成了組或工作組第十二章大容量器的結(jié)構(gòu)（一、掌握大容量器的概1CD常用磁盤驅(qū)動(dòng)器的容量是按GB來(lái)計(jì)算的I/OEIDE（enhancedintegrateddriveelectronics）ATA（advancedtechnologyattaent