操作系统原理复习说明

苏曙光HuazhongUniversityofScienceandTechnology期末复习操作系统原理苏曙光.软件学院.华中科技大学2操作系统的整体概念第01章操作系统概述第02章操作系统逻辑结构第03章用户界面操作系统四个核心功能/模块第04,05,06章进程管理/死锁/处理机调度第07章存储管理第08章设备管理第09章文件系统苏曙光.软件学院.华中科技大学3问题：CPU和外设经常交替处于空闲状态,硬件资源被浪费。提高资源使用效率提高系统交互性能第01章操作系统概述主要内容操作系统产生的起因操作系统发展历史操作系统的定义操作系统的功能操作系统的特性计算机硬件系统的四个典型阶段1946－1955电子管时代1955－1965晶体管时代1965－1980集成电路时代1980－至今大规模集成电路操作系统的四个典型阶段手工操作：无操作系统40年代单道批处理系统50年代多道批处理系统60年代初分时系统60年代中定义：一个大型系统程序。它负责计算机的全部软、硬件资源的分配，调度；控制和协调并发活动；实现信息存取和保护。提供用户接口，供用户使用使用和控制计算机，为用户提供工作环境。简而言之管理并调度计算机资源为用户提供友好接口和服务处理机管理存储器管理设备分配文件管理•并发性同时处理多个活动的能力•共享性对多个并发活动提供资源共享•不确定性具有处理突发随机事件的能力苏曙光.软件学院.华中科技大学4第01章操作系统概述重点内容操作系统每个发展阶段的特点单道批处理的特点脱机、联机多道批处理多道程序设计技术的特点多道程序充分利用CPU，提高CPU利用率中断和通道两个技术分时系统的概念和三个特点多路，独占，交互苏曙光.软件学院.华中科技大学5第02章操作系统逻辑结构本章主要学习内容操作系统的逻辑结构分层的逻辑结构虚拟机概念每层都可以看成是上一层的虚拟机基本硬件结构CPU的态存储器定时器中断整体式结构层次结构客户/服务器结构根据对资源和机器指令的使用权限，对处理机工作状态的描述:核态，管态，用户态三级：Cache－内存－外存中断实质：交换指令执行地址和处理器状态苏曙光.软件学院.华中科技大学6第03章用户界面主要内容操作系统的生成操作系统的启动运行用户程序的过程操作系统的用户界面系统功能调用重点操作系统启动过程系统调用机制LINUX系统调用的实现组装和生成操作系统的过程系统启动过程：POST－BootSector（引导程序）—把OS核心装入内存—运行。操作系统核心：引导程序：启动程序：用户与计算机交流的外部机制。操作界面（又称操作命令）系统功能调用界面(简称系统调用)1、概念：用户使用操作系统预先准备好的功能调用请求操作系统提供服务。2、调用方式：SVCN[隐式，显式]3、系统调用的执行过程【中断过程】4、LINUX系统调用的处理过程【六步】5、特点：和普通函数的比较苏曙光.软件学院.华中科技大学7第04章进程管理主要内容程序顺序执行和并发执行进程的基本概念进程的控制临界资源和临界区进程的同步和互斥信号量和P,V操作进程间通信线程重点临界资源和临界区的概念进程的同步和互斥PV操作的定义和应用苏曙光.软件学院.华中科技大学8第05章死锁何为死锁死锁的起因、必要条件和解决策略死锁的预防死锁的避免死锁的检测死锁的恢复重点死锁的必要条件静态资源分配法有序资源分配法苏曙光.软件学院.华中科技大学9第06章进程调度本章主要学习内容进程调度的概念典型调度算法重点典型的调度算法苏曙光.软件学院.华中科技大学10第04,05,06章进程管理/死锁/处理机调度程序顺序/并发执行进程自身的特性：概念，特点，状态控制原语进程之间制约关系：互斥，同步同步机制的要求：原语，进程的有条件运行互斥的基本解决：临界资源，临界区，锁访问临界区的原则互斥同步统一解决：P-V操作进程之间的通信进程间争夺资源：死锁合理的进程调度：调度算法线程的概念和特点，调度单位，资源分配单位死锁的概念，2个原因，4个必要条件，解决死锁的四个方法，静态资源分配，有序资源分配苏曙光.软件学院.华中科技大学11信号灯和PV操作信号灯的概念信号灯的数据结构和特点P-V操作的定义和算法P-V解决互斥和同步问题经典同步问题苏曙光.软件学院.华中科技大学12P-V操作解决合作进程同步的总结(1)对逻辑顺序的同步问题，主要涉及进程间相互协同工作：等待相关协作进程完成某个操动作。信号量：每个进程一个（同步进程），初值为0。P操作：等待时阻塞自己。V操作：被所等待的进程唤醒。对共享资源的同步问题（即互斥问题），主要涉及资源分配和释放：进程所等待的资源被其他进程释放成为可用。信号量：每类资源一个，初值=资源的数量。P操作：资源分配机构。信号量非正，进程被阻塞。V操作：资源释放机构。信号量非正，唤醒某一进程。苏曙光.软件学院.华中科技大学13P-V操作解决合作进程同步的总结(2)信号量的物理含义：S0表示有S个资源可用S=0表示无资源可用S0则|S|表示S等待队列中的进程个数P(S):表示申请一个资源V(S)表示释放一个资源。信号量的初值应该大于等于0P-V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个V操作当为互斥操作时，它们同处于同一进程当为同步操作时，则不在同一进程中出现如果两个P操作在一起，那么顺序至关要。[同步P操作在互斥P操作前]，两个V操作顺序无关紧要。苏曙光.软件学院.华中科技大学14调度调度算法性能的衡量平均周转时间平均带权周转时间调度算法先来先服务调度（FirstComeFirstServe）短作业优先调度算法（ShortJobFirst）响应比高者优先调度算法优先数调度算法循环轮转调度法（ROUND-ROBIN）苏曙光.软件学院.华中科技大学15第07章存储管理主存管理的功能地址映射分区存储管理分页存储管理段式存储管理段页式存储管理重点动态地址映射原理页式地址映射的过程淘汰策略虚拟存储的管理虚拟存储地址映射内存分配存储保护固定地址映射静态地址映射动态地址映射单一分区固定分区动态分区分区的回收：释放区和空闲区的相邻关系分区的放置策略：选择空闲区3个算法碎片问题（原因和解决方法）应用：覆盖和交换苏曙光.软件学院.华中科技大学16页式存储系统页式系统出现的原因解决分区存储管理带来的碎片问题解除程序必须连续占用内存限制页式系统基本原理进程分页内存分块程序按页装入内存，而且只需当前部分页面就可运行逻辑相邻的页，不必占用相邻的内存块页式系统应解决的问题地址映射调入（请调）策略淘汰（置换）策略页式虚拟地址：（P,W）地址宽，页大小页表：页表的要素，扩充的页表，快表映射过程：三步映射过程请调策略缺页中断：处理过程，淘汰算法，脏页问题抖动，缺页率：最佳算法（OPT算法）先进先出淘汰算法（FIFO算法）最久未使用淘汰算法（LRU算法）最不经常使用（LFU）算法页式系统的特点和不足苏曙光.软件学院.华中科技大学17段式存储管理段式概念程序中自然划分的具有逻辑意义的完整信息集合。每段有自己的名字，是一个连续的地址区段式地址映射段式地址：（S，W）段表：段表表项和页表表项的区别地址的合法性检查段式系统与页式系统的区别段的优缺点苏曙光.软件学院.华中科技大学18段页式存储管理段页式概念在段式存储管理中结合分页存储管理技术在段中再划分出若干大小相同的页。段页式地址映射机构和过程段页式地址（段号S、页号P和页内位移W）段表和页表结合注意段表的表项映射过程i386和Linux的存储机制段描述符，段选择子的相关概念Linux的段机制，页机制基本概念苏曙光.软件学院.华中科技大学19软件学院13级《操作系统》考试题型填空（10分)判断（1分×10）单项选择(1分×35)简答（4分×7）综合分析填空（17分，P-V分析填空，分析计算填空）考试范围：以讲义为主，结合教材。重点掌握基本概念，基本原理和算法苏曙光.软件学院.华中科技大学20各章节考试比重大致分布[可能有微调]章节123456789比重10%10%20%10%30%5%5%苏曙光.软件学院.华中科技大学21预祝各位同学考试取得好成绩！