操作系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)總結(jié)

1、第1章 、操作系統(tǒng)概述1、 操作系統(tǒng)的定義 P5操作系統(tǒng)是一組能控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程、有效地控制多道程序運(yùn)行、方便用戶使用計(jì)算機(jī)的程序和數(shù)據(jù)的集合。2、 操作系統(tǒng)的功能 P56處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理、用戶接口3、 操作系統(tǒng)的特征 P7并發(fā)性、共享性、虛擬性、不確定性 4、 用戶接口 P7用戶接口分為操作接口和程序接口。操作接口包括命令接口和圖形用戶接口。5、多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)：在內(nèi)存中放多道程序,使它們?cè)诠芾沓绦虻目刂葡孪嗷ゴ┎宓剡\(yùn)行。6、多道運(yùn)行的特點(diǎn) P13 （1）多道：內(nèi)存中同時(shí)存放幾個(gè)作業(yè)； （2）宏觀上并行運(yùn)行：同時(shí)有多道

2、程序在內(nèi)存運(yùn)行，某一時(shí)間段上，各道程序按不同速度向前推進(jìn)。（3） 微觀上串行運(yùn)行：任一時(shí)刻最多只有一道作業(yè)占用CPU，多道程序交替使用CPU。7、多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高：CPU和內(nèi)存利用率較高；作業(yè)吞吐量大：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成的工作總量大；缺點(diǎn)：用戶交互性差：整個(gè)作業(yè)完成后或中間出錯(cuò)時(shí)，才與用戶交互，不利于調(diào)試和修改；作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)：短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間顯著增長(zhǎng)；8、操作系統(tǒng)的形成 P13 推動(dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的動(dòng)力是提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ怯脩舻男枰航换ァ⒐蚕碇鳈C(jī)、方便上機(jī)。9、 操作系統(tǒng)分類 P15191、 最基本的操作系統(tǒng)類型

3、有三種，即多道批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作體統(tǒng)。2、 操作系統(tǒng)分類1）多道批處理系統(tǒng)2）分時(shí)系統(tǒng)3）實(shí)時(shí)系統(tǒng) P16·用于工業(yè)過(guò)程控制、軍事實(shí)時(shí)控制、金融等領(lǐng)域，包括實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)信息處理。 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)：如工業(yè)控制。 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：如聯(lián)網(wǎng)訂票系統(tǒng)。·實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征：高響應(yīng)性、高可靠性、高安全性。4） 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) P17·針對(duì)單用戶使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化的操作系統(tǒng)。·個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的特征應(yīng)用領(lǐng)域：事務(wù)處理、個(gè)人娛樂(lè)，系統(tǒng)要求：使用方便、支持多種硬件和外部設(shè)備（多媒體設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程通信）、效率不必很高。·常用的個(gè)人計(jì)

4、算機(jī)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)：MS DOS單用戶多任務(wù)：OS/2, MS Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 2000 Professional多用戶多任務(wù)：UNIX(SCO UNIX, Solaris x86, Linux, FreeBSD)5） 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)P18 6） 多處理機(jī)操作系統(tǒng)P18·多處理機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)增加系統(tǒng)的吞吐量：N個(gè)處理器加速比達(dá)不到N倍（額外的調(diào)度開(kāi)銷，算法的并行化）提高系統(tǒng)可靠性：故障時(shí)系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行7） 分布式操作系統(tǒng)P18·多處理機(jī)系統(tǒng)的類型 ·非對(duì)稱式多處理,又稱主從模式。 主處理器：

5、只有一個(gè)，運(yùn)行OS。管理整個(gè)系統(tǒng)的資源，為從處理器分配任務(wù)； 從處理器：可有多個(gè)，執(zhí)行應(yīng)用程序或I/O處理。 特點(diǎn)：不同性質(zhì)任務(wù)的負(fù)載不均，可靠性不夠高，不易移植（通常要求硬件也是"非對(duì)稱"）。 ·對(duì)稱式多處理：OS交替在各個(gè)處理器上執(zhí)行。任務(wù)負(fù)載較為平均，性能調(diào)節(jié)容易"傻瓜式"。8） 嵌入式操作系統(tǒng) P19·嵌入式系統(tǒng):把嵌入到對(duì)象體系中,實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī),稱為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)10、 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)P20操作系統(tǒng)通常采用的結(jié)構(gòu)有：整體式結(jié)構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)、虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)、微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。第2章 、處理器管理1、 進(jìn)

6、程的定義P32進(jìn)程是具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。2、進(jìn)程的特征 P33 1. 動(dòng)態(tài)性。動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程的最重要的特性。 2. 并發(fā)性。 3. 獨(dú)立性。 4. 異步性。 5. 結(jié)構(gòu)性。進(jìn)程是由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊三部分組成。3、 進(jìn)程與程序的聯(lián)系和區(qū)別 P33程序是完成某個(gè)特定功能的指令的有序序列，是一個(gè)靜態(tài)的概念；進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，進(jìn)程是有生命期的，表現(xiàn)在它由創(chuàng)建而產(chǎn)生，完成任務(wù)后被撤消。程序可以作為一種軟件資源長(zhǎng)期保存。進(jìn)程是把程序作為它的運(yùn)行實(shí)體，沒(méi)有程序，也就沒(méi)有進(jìn)程。進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和

7、調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。以多用戶進(jìn)程共享一個(gè)編譯程序?yàn)槔?，為多個(gè)用戶執(zhí)行編譯時(shí)，顯然CPU的分配是以進(jìn)程為單位，而不是以程序?yàn)閱挝弧Ｒ驗(yàn)橹鞔嬷挥幸粋€(gè)編譯程序，但幾個(gè)用戶的源程序都得到編譯。進(jìn)程是可以并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程間的相互制約，使進(jìn)程執(zhí)行具有間隙-異步性。進(jìn)程是具有結(jié)構(gòu)的。為了描述進(jìn)程的運(yùn)行變化過(guò)程，系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建立一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)程控制塊。從結(jié)構(gòu)上看，進(jìn)程是由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊三部分組成4、 進(jìn)程的狀態(tài)P341） 進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：就緒，運(yùn)行，阻塞2） 轉(zhuǎn)換圖：3）五種狀態(tài)：創(chuàng)建、就緒，運(yùn)行，阻塞、終止5、 進(jìn)程控制塊P37·為了描述一個(gè)進(jìn)程和其它進(jìn)程以及系統(tǒng)資源的關(guān)系，為了刻畫一個(gè)進(jìn)

8、程在各個(gè)不同時(shí)期所處的狀態(tài)，人們采用了一個(gè)與進(jìn)程相聯(lián)系的數(shù)據(jù)塊，稱為進(jìn)程控制塊(PCB)。·系統(tǒng)利用PCB來(lái)控制和管理進(jìn)程，所以PCB是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志·進(jìn)程與PCB是一一對(duì)應(yīng)的·每個(gè)進(jìn)程有唯一的進(jìn)程控制塊。6、 進(jìn)程控制 P39·所謂進(jìn)程控制，是指系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來(lái)創(chuàng)建、撤消進(jìn)程以及完成進(jìn)程各狀態(tài)間轉(zhuǎn)換等一系列有效管理。·用于進(jìn)程控制的程序段在執(zhí)行過(guò)程中是不允許被中斷的，或者說(shuō)其執(zhí)行過(guò)程不可分割。我們把這樣的程序段叫原語(yǔ)。·用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)有：創(chuàng)建原語(yǔ)；撤消原語(yǔ)；阻塞原語(yǔ)；喚醒原語(yǔ)等。7、 線程 P414

9、5 適合多處理機(jī)系統(tǒng)1） 在操作系統(tǒng)中引入線程則是為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開(kāi)銷，使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。2） 進(jìn)程的兩個(gè)基本屬性·進(jìn)程是一個(gè)可擁有資源的基本單位。·進(jìn)程同時(shí)又是一個(gè)可獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。3） 線程定義：線程是進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、可調(diào)度的執(zhí)行單元。 4） 線性的實(shí)現(xiàn)P435） 線性與進(jìn)程的比較P448、 處理機(jī)調(diào)度P451） 處理機(jī)調(diào)度就是把CPU有效、合理地分配給作業(yè)（進(jìn)程）。2） 通常將調(diào)度層次分為三級(jí)，即作業(yè)調(diào)度、交換調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。9、 作業(yè)調(diào)度P4650 1)作業(yè)的狀態(tài)P46 提交、后備、執(zhí)行和完成這四個(gè)不同的狀態(tài)2) 作業(yè)調(diào)

10、度功能P47(1) 記錄進(jìn)入系統(tǒng)的各個(gè)作業(yè)情況。 (2) 從后備作業(yè)中挑選一些作業(yè)投入執(zhí)行。(3) 為被選中的作業(yè)做好執(zhí)行前的準(zhǔn)備工作。(4) 在作業(yè)運(yùn)行結(jié)束時(shí)或運(yùn)行過(guò)程中因某種原因需要撤離時(shí)，作業(yè)調(diào)度程序還要完成作業(yè)的善后處理工作。3）作業(yè)調(diào)度的性能指標(biāo)P48在實(shí)際應(yīng)用中，主要使用平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W來(lái)衡量系統(tǒng)的調(diào)度性能。4） 作業(yè)調(diào)度算法P491先來(lái)先服務(wù)算法(First Come First Serve，F(xiàn)CFS)2短作業(yè)優(yōu)先算法(Shortest Job First，SJF)3響應(yīng)比高者優(yōu)先算法(Highest Response Ratio First，HRRF) 響應(yīng)比

11、 = 作業(yè)響應(yīng)時(shí)間/作業(yè)運(yùn)行時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間=作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)后的等待時(shí)間+作業(yè)運(yùn)行時(shí)間。10、進(jìn)程調(diào)度P511）進(jìn)程調(diào)度功能 1記錄系統(tǒng)中各進(jìn)程的執(zhí)行狀況 2選擇進(jìn)程占有CPU 3完成進(jìn)程上下文的切換2） 進(jìn)程調(diào)度方式非搶占方式、搶占方式3）進(jìn)程調(diào)度時(shí)機(jī) 1正在執(zhí)行的進(jìn)程正確完成或由于某種錯(cuò)誤而終止運(yùn)行； 2執(zhí)行中的進(jìn)程提出I/O請(qǐng)求，從運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入阻塞狀態(tài)等待I/O完成時(shí)； 3在分時(shí)系統(tǒng)中，按照時(shí)間片輪轉(zhuǎn)，分配給進(jìn)程的時(shí)間片用完時(shí)； 4按照優(yōu)先級(jí)調(diào)度并采用搶占式調(diào)度方式時(shí)，有更高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程變?yōu)榫途w狀態(tài)時(shí)； 5在進(jìn)程通訊中，運(yùn)行中的進(jìn)程執(zhí)行了某種操作原語(yǔ)，如阻塞原語(yǔ)和喚醒原語(yǔ)時(shí)，都有可能引起進(jìn)程調(diào)

12、度。4）進(jìn)程調(diào)度算法 1 先來(lái)先服務(wù)算法; 2 優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法; 3 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法; 4 多級(jí)反饋隊(duì)列輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法第3章 、進(jìn)程同步與死鎖1、進(jìn)程的并發(fā)P63661）順序執(zhí)行的特征 1. 執(zhí)行的順序性。2. 環(huán)境的封閉性。3. 過(guò)程的可再現(xiàn)性。2）并發(fā)執(zhí)行的特征 1. 間斷性。 2. 失去了程序的封閉性。 3. 不可再現(xiàn)性。3） 臨界資源與臨界區(qū)1. 所謂臨界資源，就是一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源。2. 臨界區(qū)(critical section，CS)也稱作臨界段，是指在每個(gè)程序中訪問(wèn)臨界資源的那段程序。3. 臨界區(qū)的調(diào)度原則如下： (1) 當(dāng)無(wú)進(jìn)程在臨界區(qū)時(shí)，允許一進(jìn)程立即進(jìn)入。每個(gè)進(jìn)

13、入臨界區(qū)的進(jìn)程只能在臨界區(qū)內(nèi)逗留有限的時(shí)間。 (2) 若已有進(jìn)程在臨界區(qū)時(shí)，其他試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待。 (3) 當(dāng)進(jìn)程退出臨界區(qū)時(shí)，若有等待進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程，則應(yīng)允許其中一個(gè)立即進(jìn)入。2、進(jìn)程互斥與同步P671）進(jìn)程互斥是指由于共享資源所要求的排他性，進(jìn)程間要相互競(jìng)爭(zhēng)來(lái)使用這些資源。2）進(jìn)程同步是指多個(gè)進(jìn)程中發(fā)生的事件存在某種時(shí)序關(guān)系，必須協(xié)同動(dòng)作，相互配合來(lái)共同完成一個(gè)任務(wù)。3）進(jìn)程之間的這種相互依賴又相互制約、相互合作又相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，也即進(jìn)程的同步與互斥關(guān)系。又叫進(jìn)程的低級(jí)通信。4）實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的軟件方法P675）實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的硬件方法P68禁止中斷指令、測(cè)試與設(shè)置指令、交換指令

14、3、 利用P、V操作實(shí)現(xiàn)互斥P721） 信號(hào)量：是一個(gè)確定的二元組(s，q)，其中s是一個(gè)具有非負(fù)初值的整型變量，q是一個(gè)初始狀態(tài)為空的隊(duì)列。s表示系統(tǒng)中某類資源的數(shù)目，當(dāng)其值大于0時(shí)，表示系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源的數(shù)目；當(dāng)其值小于0時(shí)，其絕對(duì)值表示系統(tǒng)中因請(qǐng)求該類資源而被阻塞的進(jìn)程數(shù)目。除信號(hào)量的初值外，信號(hào)量的值僅能由P操作和V操作改變。OS利用它的狀態(tài)對(duì)進(jìn)程和資源進(jìn)行管理。2） P、V操作原語(yǔ)描述P723） P、V操作表示的物理意義是：執(zhí)行一次P操作，意味著向系統(tǒng)請(qǐng)求分配一個(gè)單位的資源；執(zhí)行一次V操作，意味著向系統(tǒng)釋放一個(gè)單位的資源。4） 對(duì)于兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程，互斥信號(hào)量的值僅取1、0和-1三個(gè)值

15、 若mutex1表示沒(méi)有進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū) 若mutex0表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū) 若mutex-1表示一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，另一個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入。4、 進(jìn)程同步的實(shí)現(xiàn)P731）有關(guān)同步問(wèn)題可分為兩類： 一類是保證一組合作進(jìn)程按確定的次序執(zhí)行；另一類保證共享緩沖區(qū)的合作進(jìn)程的同步。2）共享緩沖區(qū)的同步實(shí)例P74-755、關(guān)于信號(hào)量的討論P(yáng)75（1）信號(hào)量的物理含義：S>0表示有S個(gè)資源可用S=0表示無(wú)資源可用S<0則| S |表示S等待隊(duì)列中的進(jìn)程個(gè)數(shù) P(S)：表示申請(qǐng)一個(gè)資源 V(S)：表示釋放一個(gè)資源。 信號(hào)量的初值應(yīng)該大于等于0（2）P、V操作必須成對(duì)出現(xiàn)，有一個(gè)P操作就一定有一個(gè)

16、V操作當(dāng)為互斥操作時(shí)，它們同處于同一進(jìn)程當(dāng)為同步操作時(shí)，則不在同一進(jìn)程中出現(xiàn)如果P(S1)和P(S2)兩個(gè)操作在一起，那么P操作的順序至關(guān)重要。一個(gè)同步P操作與一個(gè)互斥P操作在一起時(shí)同步P操作在互斥P操作前；而兩個(gè)V操作無(wú)關(guān)緊要。（3）P、V操作的優(yōu)缺點(diǎn)P76優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，而且表達(dá)能力強(qiáng)（用P、V操作可解決任何同步互斥問(wèn)題）缺點(diǎn)：不夠安全，P、V操作使用不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)死鎖；遇到復(fù)雜同步互斥問(wèn)題時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜4、 經(jīng)典的同步與互斥問(wèn)題P76781） 生產(chǎn)者與消費(fèi)問(wèn)題P762） 哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題P785、 死鎖P821） 死鎖定義：一組進(jìn)程中，每個(gè)進(jìn)程都無(wú)限等待被該組進(jìn)程中另一進(jìn)程所占有的資源，因而永遠(yuǎn)無(wú)法得

17、到的資源，這種現(xiàn)象稱為進(jìn)程死鎖，這一組進(jìn)程就稱為死鎖進(jìn)程。（或P82）2） 產(chǎn)生死鎖的原因：P82互斥資源的共享 并發(fā)進(jìn)程的同步關(guān)系不當(dāng)3） 死鎖產(chǎn)生的必要條件P83互斥條件 請(qǐng)求和保持條件 非剝奪條件 環(huán)路等待條件4） 解決死鎖問(wèn)題的基本方法 忽略死鎖、預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測(cè)及解除死鎖5） 概念：死鎖的預(yù)防：通過(guò)設(shè)置某些限制條件，去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件中的一個(gè)或幾個(gè)來(lái)防止發(fā)生死鎖。死鎖的避免：在資源的動(dòng)態(tài)分配過(guò)程中，用某種方法防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，從而避免死鎖。死鎖的檢測(cè)和解除：是指定期啟動(dòng)一個(gè)軟件檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)有死鎖存在，則采取措施恢復(fù)之。6） 銀行家算法舉例P866、死

18、鎖的檢測(cè)和解除1）資源分配圖資源分配圖又稱進(jìn)程資源分配圖，它是一種描述系統(tǒng)中進(jìn)程與資源的申請(qǐng)和分配情況的有向圖，其中方框結(jié)點(diǎn)表示資源，圓圈結(jié)點(diǎn)表示進(jìn)程，從方框結(jié)點(diǎn)指向圓圈結(jié)點(diǎn)的有向邊表示某類資源被某進(jìn)程占有，從圓圈結(jié)點(diǎn)指向方框結(jié)點(diǎn)的有向邊表示某進(jìn)程申請(qǐng)某類資源。由于某一類資源可能含有多個(gè)同類資源，在方框中用圓點(diǎn)來(lái)表示同一類資源的數(shù)目。 2）死鎖的檢測(cè) 通過(guò)對(duì)資源分配圖進(jìn)行化簡(jiǎn)來(lái)判斷是否發(fā)生死鎖。要判斷系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)，只需判斷簡(jiǎn)化后的資源分配圖中是否形成環(huán)路。資源分配圖的簡(jiǎn)化過(guò)程如下 ： (1) 尋找一個(gè)非孤立且沒(méi)有請(qǐng)求邊的進(jìn)程結(jié)點(diǎn)Pi，若無(wú)則轉(zhuǎn)(3)； (2) 去除所有Pi的分配邊使Pi

19、成為一個(gè)孤立結(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)(1)； (3) 尋找所有請(qǐng)求邊均可滿足的進(jìn)程Pj，若找不到這樣的進(jìn)程，則轉(zhuǎn)(5)； (4) 將Pj的請(qǐng)求邊全部改為分配邊，轉(zhuǎn)(1)； (5) 結(jié)束。資源分配圖的簡(jiǎn)化：3） 死鎖的解除當(dāng)死鎖檢測(cè)算法檢測(cè)出系統(tǒng)中存在死鎖時(shí)，一種可能的方法是通知操作員哪些進(jìn)程處于死鎖狀態(tài)，并讓操作員手工處理死鎖問(wèn)題；另一種方法是操作系統(tǒng)自動(dòng)解除死鎖并在適當(dāng)時(shí)機(jī)恢復(fù)相應(yīng)進(jìn)程運(yùn)行。操作系統(tǒng)可用撤消進(jìn)程、進(jìn)程回退和剝奪資源等方法來(lái)解除死鎖。7、進(jìn)程通信P891） 進(jìn)程通信是指進(jìn)程之間可直接以較高的效率傳遞較多數(shù)據(jù)的信息交換方式。2） P.V操作實(shí)現(xiàn)的是進(jìn)程之間的低級(jí)通信,所以P.V為低級(jí)通信原語(yǔ)。它

20、只能傳遞簡(jiǎn)單的信號(hào),不能傳遞交換大量信息。如果要在進(jìn)程間傳遞大量信息則要用Send/Receive原語(yǔ)(高級(jí)通信原語(yǔ))3） 常用的三種高級(jí)通信方式為消息傳遞、共享內(nèi)存和管道。4） 消息通信可分為：直接通信方式和間接通信方式。第四章、存儲(chǔ)管理1、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)P1042、用戶程序的處理過(guò)程P104P1051）用戶的程序處理可分為三個(gè)階段 (1) 編譯(2) 鏈接(3) 裝入3、存儲(chǔ)管理的幾個(gè)基本概念P1041）地址空間與邏輯地址名字空間：存放源程序的空間 地址空間：源程序經(jīng)編譯或連接后，目標(biāo)代碼所限定的地址域邏輯地址：各個(gè)地址以“0” 為參考地址順序編址（相對(duì)于0的地址，故又稱為相對(duì)地址

21、）2）物理地址 物理地址是內(nèi)存中存儲(chǔ)單元的地址。物理地址也叫絕對(duì)地址,或?qū)嵉刂贰?存儲(chǔ)空間是指物理存儲(chǔ)器中全部物理單元的集合所限定的空間。 3） 地址重定位把程序相對(duì)地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)空間的物理地址的工作叫地址重定位，又叫地址映射或地址變換。 地址重定位的方式可分為靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位。靜態(tài)重定位：在用戶程序運(yùn)行之前，由裝入程序把用戶程序中的相對(duì)地址全部轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)空間的絕對(duì)地址動(dòng)態(tài)重定位：在程序執(zhí)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)地進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的方式 動(dòng)態(tài)重定向與靜態(tài)重定向相比： 主存利用率高。 程序不必占有連續(xù)的存貯空間。 便于多用戶共享存貯器中的同一程序。4） 存儲(chǔ)器共享和存儲(chǔ)器保護(hù)P1074、 分

22、區(qū)存儲(chǔ)管理P1081） 單一連續(xù)分配內(nèi)存分為兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)供操作系統(tǒng)使用，一個(gè)供用戶使用。最簡(jiǎn)單，適用于單用戶、單任務(wù)的OS。 優(yōu)點(diǎn)：易于管理。 缺點(diǎn)：對(duì)要求內(nèi)存空間少的程序，造成內(nèi)存浪費(fèi)；程序全部裝入，很少使用的程序部分也占用內(nèi)存。2） 固定式分區(qū)存儲(chǔ)管理它把主存預(yù)先劃分成幾個(gè)大小不等的分區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，開(kāi)銷小。缺點(diǎn)：內(nèi)碎片造成浪費(fèi)；分區(qū)總數(shù)固定，限制了并發(fā)執(zhí)行的程序數(shù)目。3） 可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理動(dòng)態(tài)創(chuàng)建分區(qū)：在裝入程序時(shí)按其初始要求分配，或在其執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行分配或改變分區(qū)大小。 優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有內(nèi)碎片。 缺點(diǎn)：有外碎片5、 為什么引入覆蓋技術(shù)與交換技術(shù)？P115在多道環(huán)境下擴(kuò)充內(nèi)

23、存的方法，用以解決在較小的存儲(chǔ)空間中運(yùn)行較大程序時(shí)遇到的矛盾。覆蓋技術(shù)主要用在早期的操作系統(tǒng)中。交換技術(shù)被廣泛用于小型分時(shí)系統(tǒng)中，交換技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了虛存技術(shù)的出現(xiàn)。6、 覆蓋與交換P1161177、 分頁(yè)式存儲(chǔ)管理P1171191） 頁(yè)框（或塊）概念P1172） 頁(yè)表概念P1183） 地址轉(zhuǎn)換過(guò)程（1）設(shè)置頁(yè)表控制寄存器：執(zhí)行時(shí)，就執(zhí)行進(jìn)程的頁(yè)表始址、頁(yè)表長(zhǎng)度從進(jìn)程控制塊中取出，放入頁(yè)表控制寄存器中；（2） 硬件地址分頁(yè)結(jié)構(gòu)自動(dòng)將每條程序指令中的邏輯地址解釋成頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分； （3）比較頁(yè)號(hào)與頁(yè)表長(zhǎng)度，如果未出現(xiàn)越界中斷，則將頁(yè)號(hào)乘以頁(yè)面大小，得到頁(yè)內(nèi)相對(duì)地址；（4）頁(yè)內(nèi)相對(duì)地址加上頁(yè)

24、表起始地址，便可得到該頁(yè)號(hào)在頁(yè)表中的具體位置；（5）從頁(yè)表具體位置處獲得該頁(yè)的物理存儲(chǔ)塊號(hào)（頁(yè)框號(hào)）； （6）計(jì)算物理地址：物理地址 = 物理塊號(hào) × 頁(yè)面大小 + 頁(yè)內(nèi)地址 4）優(yōu)點(diǎn)：解決了碎片問(wèn)題；便于管理 缺點(diǎn)：不易實(shí)現(xiàn)共享；不便于動(dòng)態(tài)連接8、 虛擬存儲(chǔ)管理P1251） 局部性原理：程序在執(zhí)行過(guò)程中，大部分的訪問(wèn)操作都集中在該程序的某一小部分，呈現(xiàn)局部性規(guī)律。2） 局部性原理主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：時(shí)間局部性；空間局部性。3） 利用技術(shù)手段，在固有內(nèi)存容量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量擴(kuò)充的存儲(chǔ)系統(tǒng)稱作為“虛擬存儲(chǔ)器” 9、 請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理技術(shù)P1261）請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理是在分頁(yè)式

25、存儲(chǔ)管理的理論基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的一種虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。2）請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理基本原理P1263)請(qǐng)求頁(yè)式管理與頁(yè)式管理的主要區(qū)別是將作業(yè)信息的副本存放在磁盤一類的快速輔助存貯器中，當(dāng)作業(yè)被調(diào)度運(yùn)行時(shí)，先將作業(yè)的較少頁(yè)裝入主存，在執(zhí)行過(guò)程中，訪問(wèn)不在主存頁(yè)時(shí)，再將其裝入。 在這種情況下，每個(gè)作業(yè)地址空間的頁(yè)有的在主存，有的在輔存，為此要修改頁(yè)表。10、頁(yè)面置換算法P1261281）先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法2）最佳頁(yè)面置換算法3）最近最久未使用頁(yè)面置換算法11、分段與分頁(yè)主要有以下差別： 段是依據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)劃分的，頁(yè)是按內(nèi)存線性空間物理劃分的。 段式技術(shù)中程序地址空間是二維的，分頁(yè)技術(shù)中程序地址空間是一維的

26、。 段是面向用戶的，頁(yè)對(duì)用戶而言是透明的。 段長(zhǎng)由用戶決定，且各段的大小一般不相等，唯一的限制是最大長(zhǎng)度。面頁(yè)長(zhǎng)是由系統(tǒng)決定的，各頁(yè)的長(zhǎng)度必須相等。 段的共享比頁(yè)的共享更容易。第五章、設(shè)備管理1、I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)P1371）總線結(jié)構(gòu)2）通道結(jié)構(gòu)2、設(shè)備的分類 P1383、設(shè)備控制器P1391）設(shè)備控制器是CPU與I/O設(shè)備之間的接口，它接收從CPU發(fā)來(lái)的命令，并去控制I/O設(shè)備工作，使處理機(jī)從繁雜的設(shè)備控制事務(wù)中解脫出來(lái)。2）設(shè)備控制器的功能： 接收和識(shí)別命令。 實(shí)現(xiàn)CPU與控制器、控制器與設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。 隨時(shí)讓CPU了解設(shè)備的狀態(tài)。 識(shí)別設(shè)備地址。3） 設(shè)備控制器的組成：設(shè)備控制器與CP

27、U的接口、設(shè)備控制器與設(shè)備的接口、I/O邏輯4、 通道P1421）通道又稱I/O處理機(jī)，是一種獨(dú)立于CPU、專用于輸入/輸出控制的處理機(jī)。2）采用通道方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程P1423）通道的類型P1435、I/O控制方式P1431471）程序直接控制方式2）中斷控制方式3）DMA控制方式4）通道控制方式6、I/O系統(tǒng)的軟件P1471）I/O軟件的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是高效性和通用性 在效率與通用的目標(biāo)制約下，I/O軟件設(shè)計(jì)主要考慮以下4個(gè)問(wèn)題：1設(shè)備無(wú)關(guān)性。 2出錯(cuò)處理。 3同步（阻塞）異步（中斷驅(qū)動(dòng)）傳輸。 4獨(dú)占性外圍設(shè)備和共享性外圍設(shè)備。2）為了合理、高效地解決以上問(wèn)題，操作系統(tǒng)通常把I/O軟件

28、組織成以下四個(gè)層次：1I/O中斷處理程序（底層）。2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。3與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件。4用戶層I/O軟件。7、設(shè)備無(wú)關(guān)性軟件P148P1491）設(shè)備無(wú)關(guān)性的概念設(shè)備無(wú)關(guān)性（又稱設(shè)備獨(dú)立性）的含義是指用戶編寫的應(yīng)用程序是獨(dú)立于具體物理設(shè)備的，即使設(shè)備更換了，應(yīng)用程序也不用改變。2）引入設(shè)備無(wú)關(guān)性的概念后，用戶程序使用邏輯設(shè)備名，而不必使用物理設(shè)備名，可以帶來(lái)以下好處： （1）使得設(shè)備分配更加靈活。 （2）可以實(shí)現(xiàn)I/O重定向。 3）設(shè)備無(wú)關(guān)軟件為實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，必須在操作系統(tǒng)中提供設(shè)備無(wú)關(guān)的軟件。它提供適用于所有設(shè)備的常用I/O功能，并向用戶層軟件提供一個(gè)一致的接口，其主要功能如下

29、： 向用戶層軟件提供統(tǒng)一接口。 設(shè)備命名。 設(shè)備保護(hù)。 提供一個(gè)獨(dú)立于設(shè)備的塊。 對(duì)獨(dú)占設(shè)備的分配與回收。 緩沖管理。 差錯(cuò)控制。 8、I/O軟件的層次結(jié)構(gòu)P1509、緩沖技術(shù)P1511）緩沖技術(shù)的目的是為了提高中央處理機(jī)與外設(shè)的并行程度。2）緩沖技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)方法硬件緩沖：采用專門的硬件寄存器 軟件緩沖：在系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)器中開(kāi)辟若干單元，作為專用的輸入/輸 出緩沖區(qū)，用以存放輸入/輸出數(shù)據(jù)3）單緩沖、雙緩沖、緩沖池10、硬盤管理P1541） 提高硬盤存取速度的方法主要包括提高單個(gè)硬盤存取速度的磁盤調(diào)度技術(shù)與利用并行原理提高整個(gè)硬盤系統(tǒng)存取速度的硬盤陣列技術(shù)。2） 硬盤主要由盤片、讀寫磁頭、盤片轉(zhuǎn)

30、軸與控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口以及緩存等幾個(gè)部分組成。3） 硬盤存儲(chǔ)容量磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)4） 某扇區(qū)物理地址=（柱面號(hào)、磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)）5） 我們將這種扇區(qū)的地址稱為扇區(qū)的絕對(duì)地址或物理地址。但操作系統(tǒng)并不使用絕對(duì)地址來(lái)管理磁盤上的數(shù)據(jù)，而是使用所謂相對(duì)扇區(qū)號(hào)（地址）或邏輯扇區(qū)號(hào)（地址）6） 硬盤的性能參數(shù)：平均尋道時(shí)間，它是影響硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的重要參數(shù)；旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間；數(shù)據(jù)傳輸率。7）硬盤調(diào)度算法P156P159硬盤調(diào)度的主要目的是降低平均尋道時(shí)間，其基本方法是根據(jù)硬盤請(qǐng)求隊(duì)列的規(guī)律選擇平均尋道時(shí)間較少的訪問(wèn)序列。常

31、用的硬盤調(diào)度算法有先來(lái)先服務(wù)算法、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法、掃描算法以及循環(huán)掃描算法等。11、 設(shè)備分配P1631） 設(shè)備分配原則P1632） 設(shè)備分配方式有兩種，即靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配。3） 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)記錄設(shè)備、設(shè)備控制器和通道的狀態(tài)以及對(duì)它們進(jìn)行控制所需要的信息12、I/O控制P1661）把從用戶進(jìn)程申請(qǐng)輸入輸出開(kāi)始，給用戶進(jìn)程分配設(shè)備和啟動(dòng)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行I/O操作，以及在I/O操作完成之后響應(yīng)中斷，到進(jìn)行善后處理為止的整個(gè)系統(tǒng)控制過(guò)程稱為I/O控制。2）I/O控制的功能I/O控制過(guò)程首先收集和分析調(diào)用I/O控制過(guò)程的原因是來(lái)自外設(shè)的中斷請(qǐng)求還是來(lái)自進(jìn)程的I/O請(qǐng)求？然后分別調(diào)用不同的

32、程序模塊進(jìn)行處理。3） I/O控制的實(shí)現(xiàn)一般采用三種方式實(shí)現(xiàn)I/O控制過(guò)程分別描述如下： 1作為請(qǐng)求I/O操作的進(jìn)程的一部分實(shí)現(xiàn)。2作為當(dāng)前進(jìn)程的一部分實(shí)現(xiàn)。3I/O控制由專門的系統(tǒng)進(jìn)程I/O進(jìn)程完成。13、虛擬設(shè)備P1641）虛擬設(shè)備的概念：為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率，提出了在高速共享設(shè)備上模擬低速設(shè)備功能的技術(shù)，稱為虛擬設(shè)備技術(shù)。2） 虛擬設(shè)備的基本思想是在獨(dú)占型設(shè)備與進(jìn)程之間加入一個(gè)共享型設(shè)備（目前主要是硬磁盤）14、 SPOOLing 系統(tǒng)1651） SPOOLing系統(tǒng)的定義：SPOOLing系統(tǒng)是在多道程序的環(huán)境下，利用多道程序中的一道或兩道程序來(lái)模擬外圍機(jī)，從而在聯(lián)機(jī)的條件下實(shí)現(xiàn)脫機(jī)

33、I/O的功能，實(shí)現(xiàn)將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備的一種虛擬設(shè)備技術(shù)。2）SPOOLing系統(tǒng)的三個(gè)部分組成：1、輸入井和輸出井2、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)3、輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程3）SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)：1、提高了I/O速度2、將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備3、實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能第六章、文件系統(tǒng)1、文件的概念、屬性、類型P175P1772、文件系統(tǒng)P77P1781）文件系統(tǒng)的概念文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)對(duì)文件實(shí)施管理、控制與操作的一組軟件。2）應(yīng)具備以下功能：文件管理目錄管理文件存儲(chǔ)空間的管理文件的共享和保護(hù)提供方便的接口3） 文件系統(tǒng)的層次模型P1784） 常見(jiàn)的文件系統(tǒng) ext2/ext3：Linux常用

34、的文件系統(tǒng) NFS：網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) HPFS：高性能文件系統(tǒng)，是IBM OS/2的文件系統(tǒng)。 FAT：包含F(xiàn)AT12，F(xiàn)AT16和FAT32 NTFS：微軟為了配合Windows NT的推出而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng) CD-ROM：符合ISO9660標(biāo)準(zhǔn)的支持CD-ROM的文件系統(tǒng)。3、 文件的邏輯結(jié)構(gòu)P1791） 文件按其邏輯結(jié)構(gòu)通常分為流式文件和記錄式文件兩種。2） 相對(duì)流式文件而言，記錄式文件的使用不很方便，尤其是變長(zhǎng)記錄文件。另外在文件中還要有說(shuō)明記錄長(zhǎng)度的信息，這就浪費(fèi)了一部分存儲(chǔ)空間。4、文件的物理結(jié)構(gòu) P1791）文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上的存放形式，也叫文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 2）常用的文件物理存儲(chǔ)組