操作系统期末概念重点

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资源描述

第一章:·操作系统,简称os,是计算机系统中最基本和最重要的系统软件,是其他软件的支撑软件。它管理计算机系统资源,并通过这种管理为用户使用计算机提供公共的和基本的服务,从而成为用户与计算机之间的借口。·操作系统是软件不是硬件。·操作系统可分为几个部分:存储管理、CPU调度(即处理机管理)、设备管理和文件系统。·操作系统的发展过程:人工操作阶段、单道批处理阶段、执行系统阶段、多道程序系统阶段。·操作系统的功能:用户接口、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理。·计算机操作系统可分为内核和外壳。操作系统的内核是实现操作系统最基本功能的程序模块的集合,在机器的系统态下运行;操作系统的外壳,指的是运行在内核之上的、完成OS外层功能的程序,它们运行在机器的用户态下,是一种开放式结构,其功能可方便地修改或增删。·操作系统的4个基本特征:并发、虚拟、共享、不确定性。并发是操作系统的第一个重要特征。所谓并发是指在一段时间内有多道程序在宏观上同时(同时指同个时间段)运行。虚拟指的是操作系统使用某种技术,要么把物理上的一个变成逻辑上的多个,要么把物理上的多个变成逻辑上的一个。多道必然带来共享,即多道程序、多个用户作业共享有限的计算机系统资源。计算机中有两种共享的类型:互斥共享,“同时”共享。互斥共享,是指这类资源必须以作业(或进程)为单位分配,在一个作业(或进程)未使用完之前,另一个作业(或进程)不得使用,这就是互斥。同时共享,是多个作业可“同时”使用。是指多个作业都已开始了使用且都未使用完毕,而在某一具体时刻,不一定会真正同时使用。不确定性,不是说操作系统本身的功能不确定,也不是说在操作系统控制下运行的用户程序的结果是不确定的,而是指在操作系统控制下的多个作业的执行顺序和每个作业的执行时间是不确定的。·现代操作系统的新特征:微内核结构、多线程、对称多处理、分布式操作系统、面向对象技术。·操作系统从功能特征上分三类:多道批处理操作系统,简称批处理系统,分时操作系统,简称分时系统,实时操作系统,简称实时系统。网络操作系统,分布式操作系统。·操作系统的启动过程:1:装入过程。由装入机构把指定操作系统的目标代码从系统磁盘上读入内存,存放在内存中固定的区域。2:操作系统的初启工作。第二章:·中断和通道技术是主机和外部设备并行工作的基础,是多道程序并发执行的推动力,也是整个操作系统的推动力---操作系统是由中断驱动的。·操作系统是由中断驱动的,程序的并发执行也是由中断推动的。·中断是指某个事件(例如电源掉电、加法溢出或外部设备传输结束等)发生时系统终止现行程序的运行,引出中断处理程序对该事件进行处理,完毕后再返回断点继续运行。中断由软件(中断处理程序)、硬件协同完成,硬件机构成为中断装置。中断装置:指发现中断、响应中断的硬件。中断的特点:中断具有随机性、可恢复性和自动性(进行处理)。·中断类型:硬件故障中断,程序性中断,外部中断,输入/输出设备中断,访管中断。·中断优先级由高到低的顺序为:硬件故障中断,自愿性中断,程序性中断,外部中断,输入/输出中断。·处理机通常在执行完一条指令后,硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生。·简单的中断服务例程:中断响应-撤销该中断源的请求-关中断-保存断点,保护现场-屏蔽更低级的中断请求-开中断-中断服务-关中断-恢复现场,恢复原来屏蔽-开中断-返回断点第三章:·一切按顺序执行的程序都具有下列特性:1:顺序性2:封闭性3:可再现性。·Bernstein提出了程序(语句)间可以并发执行的条件:R(Si)读集合,W(Si)写集合。同时满足下面三个条件:R(Si)∩W(Sj)={};W(Si)∩R(Sj)={};W(Si)∩W(Sj)={};·程序的并发执行的特点:程序执行的间断(异步)性;资源分配的动态性;程序并发执行的相互制约性;相互通信的可能性;同步与互斥的必要性。·进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。·进程状态图(书54)·系统要为每个进程设置一种数据结构----进程控制块(PCB)来描述进程。操作系统能感知进程存在的唯一标志就是进程控制块,她和进程是一一对应的。·进程控制块通常包含如下主要内容:进程的标识信息,处理机状态信息,进程调度和状态信息,进程的控制信息。·进程控制,就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创造进程、撤销进程或完成进程各种状态间的转换,从而达到多进程并发执行时实现资源共享和协调并发进程间的关系。·具有挂起状态的进程状态转换模型(书62)·进程就有两个显著特点:资源、分配的实体;调度分派的实体。·进程:资源的分配。线程:处理机的调度。第四章:·临界区是指每个进程中访问临界资源的那段程序。·进程的同步,是指多个进程中发生的时间存在某种时序关系,需要相互合作,共同完成一项任务。·解互斥问题的算法的过程。(书75)算法四:Peterson算法。VoidP(inti){While(true){Flag[i]=true;turn=j;While(flag[j]&&turn=j){s什么也不错;}Criticalsection;临界区Flag[i]=false;Non-criticalsection;非临界区}}第五章:·一种是常用的分类方法,即按调度的层次分类,把调度分为作业、中级、进程三种调度。另一种按OS的类型分类,把调度分为批处理调度、分时调度、实时调度和多处理机调度。·作业调度是按照某种调度算法从后备作业队列中选择作业装入内存运行。中级调度就是将内存中暂时不运行的进程、不能运行的进程的一部分或全部从内存移到外存去等待,以便空出必要的内存空间供已在内存中的进程使用,或把指定的进程从外存读到相应的内存中。中级调度实质上是决定允许哪些进程有资格参与竞争处理机资源。实施的方法是“挂起”和“解除挂起”。中级调度实际上是存储器管理中的对换功能。中级调度通常配置于具有挂起功能的操作系统中。进程调度是按照某种调度算法从就绪状态的进程中选择一个进程到处理机上运行。(分配处理机)·进程调度采用两种不同的调度方式:非抢占方式和抢占方式。非抢占方式是一旦把处理机分配给某进程后,就让该进程一直执行下去,直到该进程完成或由于等待某事件发生而被阻塞时,OS才收回处理机,并把处理机再分配给其他进程,OS不强行收回正在执行的进程所占用的处理机。抢占方式,允许进程调度程序根据某种原则,去停止某个正在执行的进程,将已分配给当前正在执行的进程的处理机收回,重新分配给另一个进程。·平均周转时间:T=1/n*(完成时间-进入时间)平均带权周转时间:T=1/n*(完成时间-进入时间)/运行时间·先来先服务调度算法:优点:具有一定的公平性,并且实现也比较方便。缺点:比较利于长作业,而不利于短作业。降低了系统的吞吐能力。最短作业优先调度优先算法:优点:对平均周转时间,平均带权周转时间有所改善,减小。缺点:对长作业不利;紧迫作业、进程不能及时处理;执行时间可能有虚假。最高响应比优先算法:优点:折中算法。缺点:增加系统开销,需要估计每个进程所需要的CPU服务时间。第六章:·所谓死锁,是指多个进程因为竞争资源而造成的一种僵局,如果没有外力的作用,这些进程就都再也不能向前推进了。·死锁产生的两个原因:资源的竞争;进程推进顺序非法。·产生死锁的四个必要条件:1:互斥条件:在一段时间内,一个资源只能由一个进程独占使用,若别的进程也要求该资源,则:须等待直至其占用者释放。2:保持(占有)和等待条件:允许进程在不释放其已获得资源的情况下,请求并等待分配新的资源。3:非剥夺条件:进程所或得的资源在未使用完之前,不能被其他进程强行夺走,而只能由其自身释放。4:循环等待条件:存在一个等待进程集合,这些进程及其请求的资源构成一个“进程-资源”有向循环图。·判定死锁可用以下规则:1:如果SRAG中未出现任何环,则此时系统内不存在死锁。2:如果SRAG中出现了环,且处于此环中的每类资源均只有一个个体,则有环就会出现死锁。此时,环是系统存在死锁的充分必要条件。3:如果SRAG中出现了环,且处于此环中的每类资源的个数不全为1,则环的存在只是产生死锁的必要条件而不是充分条件。·处理死锁的方法的基本方法:1:预防死锁2:避免死锁3:检测死锁4:解除死锁。第八章:·有效存取时间EAT设内存的都市邪周期是ma,缺页中断服务时间为ta,“快表”的命中率为p,缺页中断率为f,则EAT=p*ma+(1-p-f)*2ma+f*ta所谓抖动,是指在具体虚拟存储器的计算机系统中,由于频繁的页面置换活动,使访问外存储器次数过多,从而引起的系统效率大大降低的一种现象。第九章:·按照设备自身的使用特性,可以采用3种不用的分配方式:独享分配;共享分配;虚拟分配。·执行一次输入/输出操作所花费的时间有3部分:寻道时间,延迟时间,传送时间。·旋转调度总是让首先到达磁头位置下的扇区进行传送操作。第十章:·文件系统的主要功能:实现按文件名存取文件信息;为用户提供统一、友好的借口;实施对文件和文件目录的管理;文件存储设备空间的分配和回收;提供有关文件的共享与保护。·常见的文件物理结构:顺序结构;链接结构;索引结构。·文件的存取方法:顺序存取法;直接存取法;按键存取法。·文件存储空间的分配:静态分配,动态分配。静态分配是在文件建立时一次分配所需的全部空间。动态分配是根据动态增长长度进行分配,甚至可以一次只分配一个物理块。·以块或簇为单位分配。·常用的文件存储空间分配方法有:连续分配,链接分配,索引分配。·从文件管理角度看,问价由文件说明和文件体两部分组成。

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