操作系统重点知识总结

《操作系统》重点知识总结第一章引论1、操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的对各类作业进行调度以及方便用户使用的程序的集合。2、操作系统的作用1.os作为用户与计算机硬件系统之间的接口。2.作为计算机资源的管理者3.实现了对计算机资源的抽象。3、分时系统原理和特征原理：人机交互、共享主机特征：多路性、独立性、及时性、交互性4、脱机I/O原理：程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成。优点：减少了CPU空闲时间、提高了I/O速度。5、操作系统四个基本特征；其中最重要特征是什么？（并发）并发、共享、虚拟、异步第二章进程管理1、进程定义、进程特征（结构特征、动态性、并发性、独立性和异步性）1.进程是程序的一次执行。2.进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。3.进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，他是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。动态性、并发性、独立性、异步性。2、进程的基本状态、相互转换原因及转换图（三态）就绪、阻塞、执行3、具有挂起状态的进程状态、相互转换原因及其转换图（五态）活动就绪、静止就绪、活动阻塞、静止阻塞、执行4、什么是进程控制块？进程控制块的作用进程控制块是用于描述进程当前情况以及管理进程运行的全部信息。1.作为独立运行基本单位的标志。2.能实现间断性运行方式。3.提供进程管理、调度所需要的信息4.实现与其他进程同步与通信5、临界资源定义、临界区的定义一次只能为一个进程使用的资源称为临界资源。每个进程访问临界资源的代码称为临界区。6、同步机制应遵循的规则空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待7、记录型信号量的定义，信号量值的物理意义，wait和signal操作8、AND型信号量的定义，Swait和Ssignal操作9、经典同步算法：①生产者－消费者问题算法；②不会死锁的哲学家就餐问题算法；③读者－写者问题算法10、利用信号量机制实现进程之间的同步算法（前驱关系、类经典同步问题）11、高级进程通信三种类型。12、消息传递通信的两种通信方式——直接通信（消息缓冲队列通信机制）；间接通信（信箱通信）13、线程定义及属性|14、线程和进程区别区别：调度的基本单位并发性拥有资源独立性系统开销支持多处理机系统15、多线程OS中的进程的作用1.进程是一个可拥有资源的基本单位。2.多个线程可并发执行。3,进程不是一个可执行的实体。第三章处理机调度与死锁1、高级调度定义、低级调度定义高级调度是作业调度，主要功能是根据某种算法，决定将外存上处于后备队列的中的那几个作业调入内存，为他门创建进程、分配必要的资源，并将它们放入就绪队列。主要用于多道批处理系统。低级调度是进程调度，主要功能是根据某种算法，决定就绪队列中的那几个进程获得处理机，并由分派程序将处理机分配给别选中的进程。多道批、分时、实时os都必须配置、2、进程调度的两种方式、抢占式进程调度中抢占的原则抢占方式、非抢占方式（原则优先权原则、短进程优先、时间片原则）3、操作系统选择调度方式和调度算法的面向用户的准则和面向系统的准则面向用户:周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则面向系统：系统吞吐率高、处理机利用效率好、各类资源平衡利用。4、利用（先来先服务，短进程优先，高优先权优先）调度算法计算周转时间、带权周转时间,平均周转时间、平均带权周转时间5、高响应比优先调度算法的思想及响应比的计算优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间6、时间片轮转调度算法原理1。若时间片尚未用完，正在运行的进程便已经完成，就立即激活调度程序，将他从就绪队列删除，再调度就绪队列的队首的进程运行，2.在时间片用完时，计时器中断处理程序被激活。如果进程尚未运行完毕，调度程序把它送往就绪队列的末尾。7、多级反馈队列调度算法的原理和性能1。设置多个就绪队列，第一个队列优先级最高，优先级越高十年时间片越小2.每个队列都采用FCFS算法。3，安队列优先级调度8、死锁定义；产生死锁原因；产生死锁的必要条件死锁原因：竞争不可抢占性资源引起死锁、竞争可消耗性资源引起死锁、进程推进顺序不当引起死锁。必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不可抢占条件、循环等待条件9、处理死锁的基本方法。哪一个方法最易实现？（预防死锁）；哪一种方法使操作系统具有最好的资源利用率？（避免死锁和解除死锁）预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁10、预防死锁的方法；哪一种必要条件不能摒弃？（互斥条件）；哪一种预防方法取得较好的系统性能？（摒弃环路等待条件）11、安全状态定义；不安全状态；安全状态与死锁状态的关系是什么？只要能使系统处于安全状态，系统一定能避免死锁。12、死锁定理：仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的。13、银行家算法的思想（书上例子）第四章存储器管理1、重定位定义；静态重定位；动态重定位；如何实现动态重定位？重定位：把装入时对目标程序中的指令地址和数据地址的修改过程称为重定位。静态重定位：重定位在装入时由装入程序一次性完成。动态重定位：动态运行时的装入程序再把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的逻辑地址转换为物理地址，而把这种转换推迟到程序真正要执行时才进行。（重定位寄存器）2、掌握动态分区分配算法思想（首次适应、循环首次适应、最佳适应、最坏适应）3、对换技术的定义：把内存中暂时不能运行的进程或进程所需要的数据和程序，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已具有运行条件的进程和进程所需的程序和数据调到内存。4、基本分页管理原理及地址变换过程。根据逻辑地址计算物理地址5、基本分段原理及地址变换过程。根据逻辑地址计算物理地址6、基本分页、基本分段、段页式存储管理中存取一个数据各需要访问几次内存7、什么是快表？快表的作用是什么？引入块表后，分页、分段和段页式管理存取一个数据至少访问几次内存8、基本分页（分段）地址变化机构中的越界检查9、分页与分段的主要区别1。页是信息的物理单位分页仅仅是系统管理的需要，段是信息的逻辑单位，分段是为了更好地满足用户需求。2.页的大小固定，由系统决定，段的长度不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编译程序根据信息性质划分。3.页的用户程序地址空间是一维的，分页是系统行为。段的用户地址空间是二维的，分段是用户行为。10、虚拟存储器的引入基于的原理——局部性原理11、虚拟存储器定义及特征。虚拟存储器的实现方法定义：指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。实现方法：请求分页、请求分段12、特征：多次性、对换性、虚拟性、离散性13、请求分页的页表结构，各字段的作用页号、物理块号、状态位P、访问字段A、修改位M、外存地址14、缺页中断与一般中断的区别是什么？（1）在指令执行期间产生和处理中断信号。（2）一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断。15、页面置换算法（最佳置换，先进先出；最近最久未使用LRU）：计算缺页次数、置换次数、缺页率、置换率。第五章设备管理1、I/O控制方式及发展宗旨1.程序I/O方式2.中断驱动I/O方式3.直接存储器访问方式发展宗旨：尽量减少主机对I/O控制的干预，把主机从繁杂的I/O事物中解脱出来，以便更多的去完成数据处理任务。2、引入缓冲的原因1.缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾2.减少对CPU中断频率，放宽对CPU中断相应时间的限制。3.解决数据粒度不匹配的问题。4.提高CPU和I/O设备之间的并行性。3、I/0软件的层次用户层软件：产生I/O请求、格式化I/O、Spooling设备独立性软件：映射、保护、分块、缓冲、分配设备驱动软件：设置设备寄存器；检查状态中断处理程序硬件4、设备独立性定义。为实现设备独立性，系统设置的数据结构（逻辑设备表）应用程序独立于具体使用的物理设备叫设备独立性。5、SPOOLING原理、组成、特点、共享打印机原理在联机状况下实现的外围操作与CPU对数据的处理同时进行，称为假脱机操作。组成：输入井、输出井输入缓冲区、输出缓冲区输入进程、输出进程井管理程序特点：提高了I/O速度将独占设备改造为共享设备实现了虚拟设备功能共享打印机：磁盘缓冲区、打印缓冲区、假脱机管理进程、假脱机打印进程6、磁盘访问时间包括什么寻道时间、旋转延迟时间、传输时间利用磁盘调度算法（先来先服务；最短寻道时间优先；扫描算法）计算平均寻道长度第六章文件管理1、文件定义文件是由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件。2、文件逻辑结构定义及分类是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，即独立于物理特性的用户可直接处理的数据及其结构。分类：有结构文件：根据记录长度：定长记录变长记录根据记录组织方式：顺序文件索引文件顺序索引文件无结构文件：3、文件的物理结构及分类指系统将文件存储在外存上所形成的一种存储组织形式，用户不能看见。分类：连续分配链接分配：隐式链接、显示链接：FAT（文件分配表）索引分配4、外存分配中连续分配、隐式链接、显式链接分配、索引分配的原理及优缺点，文件分配表（FAT）属于哪种分配？连续分配：优点：顺序访问容易顺序访问速度快缺点：要有连续的存储空间必须事先知道文件长度链接分配：缺点：不支持高效的直接存储。显示链接分配：FAT需要占用较大的内存空间。索引分配：支持直接访问不产生外部碎片外存空间浪费5、文件目录的定义（文件控制块的有序集合）、对目录管理的要求文件目录管理的要求：实现按名存取提高对目录检索的速度文件共享允许文件重名6、索引节点概念、引入索引节点的原因由于检索目录文件只用到文件名，即用不到文件的描述信息，将文件的描述信息单独形成一个数据结构叫索引节点，检索目录时索引节点不调入内存。大大节省了系统开销。7、对空闲磁盘空间的管理常采用哪些方法？在UNIX中采取何种方法？1.空闲表法和空闲链接法2.位示图法b=n（i-1）+ji=(b-1)DIVn+1j=(b-1)MODn+13.成组链接法8、成组链接法：空闲盘块组织、分配和回收过程最后一组99个盘块，S.free（0）存放0作为空闲盘块链的结束标志。第七章操作系统接口1、操作系统接口分为：用户接口和程序接口（概念）。用户接口包括：命令接口、图形接口2、程序接口是由一组系统调用组成。3、系统调用——是在OS核心设置的一组实现系统功能的子程序（过程），并将其提供给应用程序调用。4、理解系统态（核心态）和用户态的概念