計算機(jī)操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)

計算機(jī)操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)

?操作系統(tǒng)的目標(biāo)、作用和模型

?操作系統(tǒng)

?控制應(yīng)用程序執(zhí)行的程序

?應(yīng)用程序和計算機(jī)硬件間的接口

?目標(biāo)：便利性，有效性，擴(kuò)展功能

?作用：

?作為用戶和計算機(jī)交互接口的操作系統(tǒng)

?可以提供的服務(wù)有：程序開發(fā)、程序運(yùn)行、I/O設(shè)備訪問、文件訪問控制、

系統(tǒng)訪問、錯誤檢測和響應(yīng)、日志

?可以提供的服務(wù)有：控制數(shù)據(jù)的移動、存儲和管理（OS也可將控制權(quán)轉(zhuǎn)交,

且必須依賴處理器才能恢復(fù)控制）

?操作系統(tǒng)發(fā)展過程

?串行處理

?處理機(jī)制

?無操作系統(tǒng)

?程序員通過操控控制臺運(yùn)行程序

?程序通過輸入設(shè)備載入計算機(jī)

?用戶按順序訪問計算機(jī)

?主要問題

?調(diào)度：使用硬拷貝登記表來申請計算機(jī)時間

?啟動時間：加載編譯器、源程序，保存目標(biāo)程序，加載目標(biāo)程序，鏈接公用

函數(shù)等，需要大量時間

?簡單批處理系統(tǒng)

?監(jiān)控程序的功能

?作業(yè)的自動續(xù)接

?內(nèi)存保護(hù)

?定時器：可以防止某程序獨(dú)占系統(tǒng)

?特權(quán)指令：只能由監(jiān)控程序執(zhí)行的指令，如I/O指令

?中斷

?運(yùn)行模式

?用戶模式：某些內(nèi)存區(qū)域不允許用戶使用，也不允許用戶執(zhí)行特權(quán)指令

?內(nèi)核模式：可以執(zhí)行特權(quán)指令也可訪問受保護(hù)的內(nèi)存區(qū)域

?主要問題：由于I/O設(shè)備速度比處理器慢，而處理器必須等待I/O指令完成后才

能繼續(xù)處理，所以處理器常處于空閑狀態(tài)

?多道批處理系統(tǒng)

?為何引入？因?yàn)楹唵闻幚硐到y(tǒng)存在的問題，為了解決此問題，引入此技術(shù)后,

當(dāng)一個作業(yè)需要等待I/O時，處理器可以切到另一個可能不需要等待I/O的作

業(yè)，目標(biāo)就是要提高處理器的利用率

?從簡單批處理系統(tǒng)到多道批處理系統(tǒng)的改進(jìn)

?內(nèi)存中可以存放多個作業(yè)

?多個作業(yè)可以并發(fā)執(zhí)行

?作業(yè)調(diào)度程序負(fù)責(zé)作業(yè)的調(diào)度

?硬件支持

?I/O中斷

?直接存儲器訪問（DMA）

?特征：多道性，調(diào)度性，無序性，無交互能力

?需要解決的基本問題：內(nèi)存管理，處理機(jī)管理，作業(yè)管理，I/O設(shè)備管理，文件

管理

?分時系統(tǒng)

?實(shí)時系統(tǒng)

?操作系統(tǒng)的功能、特征和體系結(jié)構(gòu)

?操作系統(tǒng)的主要成就

?進(jìn)程

?概念

?任務(wù)：進(jìn)程隔離，自動分配，支持模塊化程序設(shè)計，保護(hù)和訪問控制，永久

存儲

?組成：程序，數(shù)據(jù)，上下文

?內(nèi)存管理

?實(shí)現(xiàn)方式：文件系統(tǒng)+虛擬內(nèi)存

?文件系統(tǒng)，對應(yīng)于任務(wù)的后兩點(diǎn)

?虛擬內(nèi)存

?虛擬內(nèi)存

-程序以邏輯方式訪問存儲器

-多作業(yè)同時駐留內(nèi)存

-每個作業(yè)部分駐留

-換入.換出機(jī)制

?分頁機(jī)制

?分頁機(jī)制

-迸程由若千個囪定大"審)塊名成——更

-虛地址(virtualaddress)由頁號和近內(nèi)偏移■坦成

-進(jìn)程中的岳一天均可甘于內(nèi)存中任何應(yīng)1

提供了虛地址如實(shí)地址(realaddress)之1司的就0JW

機(jī)制

?信息保護(hù)和安全

?四類典型安全問題：可用性，保密性，數(shù)據(jù)完整性，可靠性

?調(diào)度和資源管理

?考慮因素：公平性，有差別的響應(yīng)性，有效性

?操作系統(tǒng)的目標(biāo)與功能

?處理機(jī)管理，可歸結(jié)為對進(jìn)程的管理，包括

?進(jìn)程控制

?進(jìn)程同步

?進(jìn)程通信

?調(diào)度

?存儲器管理

?內(nèi)存分配

?內(nèi)存保護(hù)

?地址映射

?內(nèi)存擴(kuò)充

?設(shè)備管理，針對I/O設(shè)備

?緩沖管理

?設(shè)備分配

?設(shè)備處理

?文件管理

?文件存儲空間的管理

?目錄管理

?文件的讀/寫管理和保護(hù)

?用戶接口

?命令接口，有兩類，聯(lián)機(jī)命令接口，脫機(jī)命令接口

?程序接口

?操作系統(tǒng)的基本特征

?并發(fā)性

?概念：在多道程序環(huán)境下，同一時刻只能有一條指令執(zhí)行，但多個進(jìn)程指令

被快速的輪換執(zhí)行，使得宏觀上具有多個進(jìn)程同時執(zhí)行的效果，但在微觀上

并不是同時執(zhí)行的

?優(yōu)點(diǎn)：讓CPU,I/O設(shè)備并行工作，提高資源利用率

?共享

?概念：系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用

?共享資源的類型

?臨界資源，一段時間內(nèi)，只允許一個進(jìn)程訪問

?非臨界資源，一段時間內(nèi)，允許多個進(jìn)程訪問

?共享方式

?互斥訪問共享

?同時訪問共享

?虛擬性

?概念：通過某種技術(shù)把一個物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物

?實(shí)現(xiàn)方式

?時分復(fù)用技術(shù)，典型例子有虛擬處理機(jī)，虛擬設(shè)備如打印機(jī)

?空分復(fù)用技術(shù)，典型技術(shù)有虛擬磁盤，虛擬內(nèi)存

?異步性（不確定性）

?概念：程序執(zhí)行過程的不確定性

?不確定性（異步性）

在多道程序環(huán)境卜仃務(wù)通常不是“?氣呵成”的，程序

執(zhí)行過程的不確定性

-何時執(zhí)行

-執(zhí)行順序

一完成運(yùn)行所需時間

-通常而言，操作系統(tǒng)的不確定性是指異步性，而非程

序執(zhí)行結(jié)果的不確定性.

?操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

?操作系統(tǒng)本質(zhì)上就是一個大型系統(tǒng)軟件

?變革過程

?無結(jié)構(gòu)

?概念：按功能劃分成若干個模塊，模塊之間通過接口實(shí)現(xiàn)交互。

?模塊獨(dú)立性衡量標(biāo)準(zhǔn)

?內(nèi)聚性，指模塊內(nèi)部各部分間聯(lián)系的緊密程度

?耦合度，指模塊間相互聯(lián)系和相互影響的程度

?通過兩個概念可以得出，模塊的內(nèi)聚性越高，耦合度越低，模塊的獨(dú)

立性越高。

?模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：操作系統(tǒng)設(shè)計的正確性高，易于理解和維護(hù)。

?缺點(diǎn)：接口難以定義，模塊之間存在復(fù)雜的依賴關(guān)系。

?分層式結(jié)構(gòu)

?概念

-分層式結(jié)構(gòu)

-按功能流圖的調(diào)用順序等原則劃分為若FG

-每層只能使用其直接卜層所提供的服務(wù)_單向依禁知

-每層對其上層隱藏其下各層的存在

?優(yōu)點(diǎn)

-易保證系統(tǒng)的正確性AnyProblemin

.sciencecanb￡

?優(yōu)點(diǎn)：易于保證系統(tǒng)的正確性，易于理解和維護(hù)，易于擴(kuò)充。

?缺點(diǎn)：系統(tǒng)效率較低。

?微內(nèi)核結(jié)構(gòu)

?實(shí)現(xiàn)思想：在操作系統(tǒng)內(nèi)核中只留下一些最基本的功能，而將其他服務(wù)

盡可能的從內(nèi)核中分離出去，用若干個運(yùn)行在用戶態(tài)的服務(wù)器進(jìn)程來實(shí)

現(xiàn)，形成“客戶/服務(wù)器模式”，普通用戶進(jìn)程通過內(nèi)核向服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送

請求。

?進(jìn)程管理

?低級存儲器管理