2021年10月自考02323操作系統(tǒng)概論復(fù)習(xí)資料二

1、2021年10月自考02323操作系統(tǒng)概論復(fù)習(xí)資料二 本文格式為Word版，下載可任意編輯 第 第PAGE 1 頁 共NUMPAGES 1 頁 20xx年10月自考02323操作系統(tǒng)概論復(fù)習(xí)資料二 20xx年10月自考02323操作系統(tǒng)概論復(fù)習(xí)資料二 一、 多道程序制定( 領(lǐng)會 ) 1、什么是多道程序制定。 讓多個計算問題同時裝入一個計算機系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行，這種制定技術(shù)稱“ 多道程序制定 ，這種計算機系統(tǒng)稱“多道程序制定系統(tǒng) 或簡稱“多道系統(tǒng)。 存儲保護 ：在多道程序制定的系統(tǒng)中，主存儲器中同時存放了多個作業(yè)的程序。為避免互相干擾，必須提供必要的手段使得在主存儲器中的各道程序只能訪問自己

2、的區(qū)域。這樣，每道程序執(zhí)行時，都不會破壞其他各道的程序和數(shù)據(jù)。特別是當(dāng)某道程序發(fā)生錯誤的時，也不致于影響其它的程序。 程序浮動 ：在多道程序制定系統(tǒng)中，對程序有一些特別要求，也就是說，程序可以隨機地從主存的一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域，程序被移動后仍絲毫不影響它的執(zhí)行，這種技術(shù)稱為“程序浮動。 在多道程序制定的系統(tǒng)中，有三點基本要求： 用“存儲保護的方法確保各道程序互不侵犯; 用“程序浮動技術(shù)讓程序能靈活地改變存放區(qū)域且能正確執(zhí)行; 必須對資源按一定的策略分配和調(diào)度。 2、 多道程序制定 利用了系統(tǒng)與外圍設(shè)備的并行工作能力，從而提升工作效率。具體表現(xiàn)為： 提升了處理器的利用率; 充分利用外圍設(shè)備資

3、源：計算機系統(tǒng)配置多種外圍設(shè)備，采納多道程序制定并行工作時，可以將使用不同設(shè)備的程序搭配在一起同時裝入主存儲器，使得系統(tǒng)中各外圍設(shè)備常常處于忙碌狀態(tài)，系統(tǒng)資源被充分利用; 發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行工作能力; 從總體上說，采納多道程序制定技術(shù)后，可以有效地提升系統(tǒng)中資源的利用率，增加單位時間內(nèi)的算題量，從而提升了吞吐率。 3、 多道程序制定 對算題量和算題時間的影響。 采納多道程序制定能改變系統(tǒng)資源的使用狀況，提升系統(tǒng)效率。但是應(yīng)注意以下兩個問題： 可能延長程序的執(zhí)行時間; 并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比。從表面上看，增加并行工作道數(shù)就可提升系統(tǒng)效率，但實際上并行工作道數(shù)與系

4、統(tǒng)效率是不成正比，因為并行的道數(shù)要依據(jù)系統(tǒng)配置的資源和用戶對資源的要求而定： (1)主存儲器的大小限制了可同時裝入的程序數(shù)量; (2)外圍設(shè)備的數(shù)量也是一個制約條件; (3)多個程序同時要求使用同一資源的狀況也會常常發(fā)生。 總之，多道程序制定能提升系統(tǒng)資源的使用效率，增加單位時間的算題量;但是對每個計算問題來說，從算題開始到全部完成所必須要的時間可能延長，另外在確定并行工作道數(shù)時應(yīng)綜合系統(tǒng)的資源配置和用戶對資源的要求。 二、 進程( 領(lǐng)會 ) 1、 進程 的定義：把一個程序在一個數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行稱為一個“進程。 2、 進程是由 程序 、 數(shù)據(jù)集 和 進程控制塊 三部分組成。 我們舉一個例子，

5、比如在有一個用戶程序notepad.exe(記事本)，當(dāng)它存放在磁盤上時，就是一個程序，在windows操作系統(tǒng)下運行它時，就會在內(nèi)存中建立一個記事本程序的進程，而我們在記事本中編輯的當(dāng)前文字就是這個進程的數(shù)據(jù)集，操作系統(tǒng)會為當(dāng)前的進程設(shè)置一個進程控制塊。如果我們再打開一個記事本程序的窗口，就會建立另一個進程，此時運行的是同一個程序，但存在兩個進程，第二個窗口中的編輯內(nèi)容就是第二個進程的數(shù)據(jù)集。 3、 進程 與 程序 的區(qū)別及關(guān)系。程序是靜止的，進程是動態(tài)的。進程包括程序和程序處理的對象(數(shù)據(jù)集)，進程能得到程序處理的結(jié)果。進程和程序并非一一對應(yīng)的，一個程序運行在不同的數(shù)據(jù)集上就構(gòu)成了不同的進

6、程。通常把進程分為“系統(tǒng)進程和“用戶進程兩大類，把完成操作系統(tǒng)功能的進程稱為系統(tǒng)進程，而完成用戶功能的進程則稱為用戶進程。 三、 進程狀態(tài)( 領(lǐng)會 ) 1、 進程的 三種基本狀態(tài) .通常，依據(jù)進程執(zhí)行過程中不同隨時的狀態(tài)，可歸納為三種基本狀態(tài)： 等待態(tài) ：等待某個事件的完成; 就緒態(tài) ：等待系統(tǒng)分配處理器以便運行; 運行態(tài) ：占有處理器正在運行。 2、進程的狀態(tài)變化 進程在執(zhí)行中狀態(tài)會不斷地改變，每個進程在任何隨時總是處于上述三種基本狀態(tài)的某一種基本狀態(tài)，進程狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系如下列圖所示： 運行態(tài)等待態(tài) 往往是由于等待外設(shè)，等待主存等資源分配或等待人工干預(yù)而引起的。 等待態(tài)就緒態(tài) 則是等待的條

7、件已滿足，只必須分配到處理器后就能運行。 運行態(tài)就緒態(tài) 不是由于自身原因，而是由外界原因使運行狀態(tài)的進程讓出處理器，這時候就變成就緒態(tài)。例如時間片用完，或有更高優(yōu)先級的進程來搶占處理器等。 就緒態(tài)運行態(tài) 系統(tǒng)按某種策略選中就緒隊列中的一個進程占用處理器，此時就變成了運行態(tài)。 進程有四個基本屬性： 多態(tài)性 從誕生、運行，直至消滅。 多個不同的進程可以包括相同的程序 三種基本狀態(tài) 它們之間可進行轉(zhuǎn)換 并發(fā)性 并發(fā)執(zhí)行的進程輪換占用處理器 四、進程控制塊( 領(lǐng)會 ) 1、 進程控制塊 的基本內(nèi)容。 通常進程控制塊包涵四類信息： 標(biāo)志信息含唯一的進程名 說明信息有進程狀態(tài)、等待原因、進程程序存放位置和

8、進程數(shù)據(jù)存放位置 現(xiàn)場信息包括通用、控制和程序狀態(tài)字寄存器的內(nèi)容 管理信息存放程序優(yōu)先數(shù)和隊列指針 2、 進程控制塊 的作用 進程控制塊(Process Control Block，簡稱PCB)，是操作系統(tǒng)為進程分配的用于標(biāo)志進程，記錄各進程執(zhí)行狀況的。進程控制塊是進程存在的標(biāo)志，它記錄了進程從創(chuàng)建到消亡動態(tài)變化的狀況，進程隊列實際也是進程控制塊的鏈接。操作系統(tǒng)利用進程控制塊對進程進行控制和管理。 進程控制塊的作用有： (1)記錄進程的有關(guān)信息，以便操作系統(tǒng)的進程調(diào)度程序?qū)M程進行調(diào)度。這些信息包括標(biāo)志信息、說明信息、現(xiàn)場信息和管理信息等; (2)標(biāo)志進程的存在，進程控制塊是進程存在的唯一標(biāo)志

9、 五、進程隊列( 領(lǐng)會 ) 1、 進程隊列 的鏈接。 在多道程序制定的系統(tǒng)中往往會同時創(chuàng)建多個 進程 .在單處理器的狀況下，每次只能讓一個進程運行，其他的進程處于就緒狀態(tài)或等待狀態(tài)。為了便于管理，常常把處于相同狀態(tài)的進程鏈接在一起，稱“進程隊列，由于 進程控制塊 能標(biāo)志進程的存在和動態(tài)刻畫進程的特性，因此， 進程隊列 可以用 進程控制塊 的連接來形成。鏈接的方式有兩種：單向鏈接和雙向鏈接。 2、 進程基本隊列 就緒隊列 ：由假設(shè)干就緒進程按一定次序鏈接起來的隊列。 等待隊列 ：把等待資源或等待某些事件的進程排列的隊列 3、進程的入隊和出隊。 出隊和入隊 ：當(dāng)發(fā)生的某個事件使一個進程的狀態(tài)發(fā)生變

10、化時，這個進程就要退出所在的某個隊列而排入到另一個隊列中去。 出隊 ：一個進程從所在的隊列退出的操作稱為出隊 入隊 ：一個進程排入到一個指定的隊列的操作稱為入隊。 系統(tǒng)中負(fù)責(zé)進程入隊和出隊的工作稱為隊列管理。 無論單向鏈接還是雙向鏈接，解決入，出隊問題，都是首先找到該隊列的隊首指針，沿鏈找出要入隊的進程以及它要插入的位置，或找出要出隊的進程，然后修改本進程指針(入隊狀況)和相鄰進程的有關(guān)指針值即可。 六、可再入程序( 識記 ) (1) 什么是可再入程序：一個能被 多個用戶同時調(diào)用 的程序稱做“ 可再入 的程序。 (2) 可再入程序的性質(zhì)。 可再入程序必須是純代碼，在執(zhí)行時自身不改變; 一個可再

11、入程序要求調(diào)用者提供工作區(qū)，以確保程序以同樣方式為各用戶服務(wù)。 編譯程序 和 操作系統(tǒng)程序 通常都是“可再入程序，能同時被不同用戶調(diào)用而構(gòu)成不同的進程。 七、中斷及中斷響應(yīng)( 領(lǐng)會 ) 1、 中斷 的定義。 一個進程占有處理器運行時，由于自身或者外界的原因(出現(xiàn)了事件)使運行被打斷，讓操作系統(tǒng)處理所出現(xiàn)的事件，到適當(dāng)?shù)臅r候再讓被打斷的進程持續(xù)運行，這個過程稱為“中斷。 2、 中斷 的類型。 從中斷事件的性質(zhì)出發(fā)，中斷可以分為兩大類： 強迫性中斷事件 包括硬件故障中斷，程序性中斷，外部中斷和輸入輸出中斷等。 自愿性中斷事件是由正在運行的進程執(zhí)行一條訪管指令用以請求系統(tǒng)調(diào)用而引起的中斷，這種中斷也

12、稱為“訪管中斷。 自愿中斷的斷點是確定的，而 強迫性中斷 的斷點可能發(fā)生在任何位置。 3、中斷的響應(yīng)和處理。 中斷響應(yīng) (硬件即中斷裝置操作) 處理器每執(zhí)行一條指令后，硬件的中斷位置馬上檢查有無中斷事件發(fā)生，假設(shè)有中斷事件發(fā)生，則暫停現(xiàn)行進程的執(zhí)行，而讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器，這一過程稱為“中斷響應(yīng)。 中斷響應(yīng)過程中，中斷裝置要做以下三項工作： 1.是否有中斷事件發(fā)生 判別自愿性中斷，只要檢查操作碼是否為訪管指令。 判別強迫性中斷，則要檢查中斷寄存器內(nèi)容。假設(shè)為0，則無中斷;假設(shè)非0，則表示有中斷事件發(fā)生。 2.假設(shè)有中斷發(fā)生，保護斷點信息 每個程序都有一個程序狀態(tài)字(PSW)來反映

13、本狀態(tài)的執(zhí)行狀態(tài)，如基本狀態(tài)、中斷碼和中斷屏蔽位等內(nèi)容。處理器設(shè)有一個“程序狀態(tài)字寄存器用來存放當(dāng)前運行程序的PSW.程序狀態(tài)字可分為當(dāng)前PSW、舊PSW和新PSW. 當(dāng)出現(xiàn)中斷事件后，把被中斷進程的PSW儲存為舊PSW，即完成斷點信息保護。 3.啟動操作系統(tǒng)的中斷處理程序工作 中斷裝置通過“交換PSW過程完成此項任務(wù)，即把出現(xiàn)的中斷事件存放到當(dāng)前PSW中斷碼位置，然后把該當(dāng)前PSW儲存為舊PSW，再把操作系統(tǒng)中斷處理程序的新PSW送到程序狀態(tài)字寄存器中，成為當(dāng)前的PSW. 八、 中斷優(yōu)先級和中斷屏蔽( 識記 ) 1、 中斷優(yōu)先級 是硬件制定時確定的。中斷裝置按預(yù)定的順序來響應(yīng)同時出現(xiàn)的中斷事

14、件，這個預(yù)定的順序稱為“中斷優(yōu)先級。中斷優(yōu)先級是按中斷事件的重要性和緊迫程度來確定的 ，是由硬件制定時固定下來的。一般狀況下，優(yōu)先級的凹凸順序依次為： 硬件故障中斷 、 自愿中斷 、 程序性中斷 ， 外部中斷和輸入輸出中斷 . 2、中斷的嵌套處理 3、中斷屏蔽的作用。中斷優(yōu)先級只是規(guī)定了中斷裝置響應(yīng)同時出現(xiàn)的中斷的次序，當(dāng)中斷裝置響應(yīng)了某個中斷后中斷處理程序在進行處理時，中斷裝置也可能去響應(yīng)另一個中斷事件。因此會出現(xiàn)優(yōu)先級低的中斷事件的處理打斷優(yōu)先級高的中斷事件的處理，使得中斷事件的處理順序與響應(yīng)順序不一致，而且會形成多重嵌套處理，使多現(xiàn)場保護、程序返回等工作變的復(fù)雜。 中斷屏蔽技術(shù)就是為了解

15、決上述問題而提出的在一個中斷處理沒有結(jié)束之前不響應(yīng)其他中斷事件，或者只響應(yīng)比當(dāng)前級別高的中斷事件。于是，當(dāng)中斷裝置檢查到有中斷事件后，便去查看PSW中中斷屏蔽標(biāo)志，如果沒有屏蔽就響應(yīng)該中斷;否則，暫時不響應(yīng)該中斷，待屏蔽標(biāo)志消除后再響應(yīng)。自愿中斷是不能屏蔽的。 九、 進程調(diào)度( 領(lǐng)會 ) 1、進程調(diào)度的使命。按選定的進程調(diào)度算法從就緒隊列中選擇一個進程，讓它占用處理器。 2、選擇進程調(diào)度算法的幾個準(zhǔn)則：提升處理器利用率、增大吞吐量、減少等待時間、縮短響應(yīng)時間。 3、進程調(diào)度的常用算法：先來先服務(wù)、優(yōu)先數(shù)法、輪轉(zhuǎn)法、分級調(diào)度。 先來先服務(wù)調(diào)度算法 該算法按進程進入就緒隊列的先后次序選擇可以占用處

16、理器的進程。 優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法 對每個進程確定一個優(yōu)先數(shù)，該算法總是讓優(yōu)先數(shù)最高的進程先使用處理器。對具有相同優(yōu)先數(shù)的進程，再采納先來先服務(wù)的次序分配處理器。系統(tǒng)常以任務(wù)的緊迫性和系統(tǒng)效率等因素確定進程的優(yōu)先數(shù)。進程的優(yōu)先數(shù)可以固定的，也可隨進程執(zhí)行過程動態(tài)變化。 一個高優(yōu)先數(shù)的進程占用處理器后，系統(tǒng)處理該進程時有兩種方法，一是“非搶占式，另一種是“可搶占式。前者是此進程占用處理器后一直運行到結(jié)束，除非本身主動讓出處理器，后者則是嚴(yán)格確保任何隨時總是讓優(yōu)先數(shù)最高的進程在處理器上運行。 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法 把規(guī)定進程一次使用處理器的最長時間稱為“時間片。時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法讓就緒進程按就緒的先后次序排成隊列，每次總選擇該隊列中第一個進程占用處理器，但規(guī)定只能使用