操作系統(tǒng)原理知識點總結(jié)

1、第一章緒論1、操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源、合理的對各類作業(yè)進行調(diào)度以方便用戶 的程序 集合探2、操作系統(tǒng)的目標(biāo)：方便性、有效性、可擴展性、開發(fā)性探3、操作系統(tǒng)的作用：作為計算機硬件和用戶間的接口、作為計算機系統(tǒng)資源的管理者、作為擴充機器4、單批道處理系統(tǒng)：作業(yè)處理成批進行，內(nèi)存中始終 保持一道作業(yè)（自動性、順序性、單道性）5、多批道處理系統(tǒng)：系統(tǒng)中同時駐留多個作業(yè)，優(yōu) 點：提高CPU利用率、提高I/O設(shè)備和內(nèi)存利用率、提高系統(tǒng)吞吐量（多道性、無序性、調(diào)度 性）6、分時技術(shù)特性：多路性、交互性、獨立性、及時性，目標(biāo)：對用戶響應(yīng)的及時性7、實時系統(tǒng)：及時響應(yīng)外部請求，在規(guī)定時間內(nèi)

2、完成事件處理，任務(wù)類型：周期性、非周期性或硬實 時任務(wù)、軟實時任務(wù)位操作系統(tǒng)基本特性：并發(fā)、共享、虛擬、異步性并行是指兩或多個事件在同一時刻發(fā)生。并發(fā)是兩或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。互斥共享：一段時間只允許一個進程訪問該資同時訪問：微觀上仍是互斥的虛擬是指通過某種技術(shù)把一個物理實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物。異步是指運行進度不可預(yù)知。共享性和并發(fā)性是操作系統(tǒng)兩個最基本的特征 探9、操作系統(tǒng)主要功能：處理機管理、存儲器管理、 設(shè)備管理、文件管理、用戶管理第二章進程的描述和控制探1程序順序執(zhí)行特征：順序性、封閉性、可 再現(xiàn)性探2、程序并發(fā)執(zhí)行特征：間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性3、前趨圖：有向無

3、循環(huán)圖，用于描述進程之間執(zhí)行的前后關(guān)系表示方式：p1p2=(p1,p2)| pl必須在p2開始前完成節(jié)點表示：一條語句，一個程序段，一進程。(詳見書P32)探4、進程的定義：是程序的一次執(zhí)行過程，由程序段、數(shù)據(jù)段、程序控制塊(PBC三部分構(gòu)成，總稱“進程映像”是一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機上順序執(zhí)行時 所發(fā)生的活動是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程進程是進程實體的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位進程特征：動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性、異步性由“創(chuàng)建”而產(chǎn)生，由“調(diào)度”而執(zhí)行；由得不到資源而“阻塞”，由“撤消”而消亡探5、進程與程序關(guān)系進程程序概念動態(tài)實體，強調(diào)執(zhí)行過程靜態(tài)實體，是指令的有序

4、集合特征并發(fā)性、獨立性、異步性，是競爭計算機系統(tǒng)資源的基本單位無并行特性，是靜止的二者聯(lián)系不問進程可以共享問一程序，只要對應(yīng)數(shù)據(jù)集不同探6、進程的三種狀態(tài)：就緒、阻塞、執(zhí)行增加掛起:7、進程控制塊(PCB的作用：進程存在的唯一標(biāo)志。8進程創(chuàng)建：申請空白PCB (個系統(tǒng)的PCB是有限的)為新進程分配資源初始化PCB將新進程插入就緒隊列。進程終止：檢查進程狀態(tài)；執(zhí)行態(tài)一一 中止，且置調(diào)度標(biāo)志為真。有無子孫需終止。歸還資源給其父進程或系統(tǒng)。從PCB隊列中移出PCB.探9、原語：是由若干條指令組成的，用于完成一定功能的一個過程，原語在執(zhí)行中不允許被中斷，原語的作用是實現(xiàn)進程的通信和控制。探10、進程同

5、步：并發(fā)進程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)，以達到有效的資源共享和相互合作，使程序執(zhí)行有可再現(xiàn)性。11、兩種制約關(guān)系：資源共享關(guān)系：（進程間接制約）需互斥地訪問臨界資源。相互合作關(guān)系：（進程直接制約）探12、臨界資源：一次僅允許一個進程訪問的資源引起不可再現(xiàn)性是因為臨界資源沒有互斥訪問。臨界區(qū)：進程訪問臨界資源的那段代碼。探13、同步資源應(yīng)遵循的準則：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待14、整形信號量、記錄型信號量、AND型信號量（書 P53 2.4.3 和 2.4.4）15、生產(chǎn)者消費者問題（書P60）16、操作系統(tǒng)中引入進程的目的是為了使多個 程序能 并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐 量，在操

6、作 系統(tǒng)中再次引入縣城，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷17、管程的定義：定義了一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進 程在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上執(zhí)行的一組操作，這祖操作能同步 進程和個i變管程中的數(shù)據(jù)。18、線程的概念：線程是金成中的一個實體，是 被系 統(tǒng)獨立調(diào)度和分派的基本單位。一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程；同一個進程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行。19、進程與線程比較進程線程引入目的能并發(fā)執(zhí)行，提 高資源的利用率 和系統(tǒng)吞葉量提局并發(fā)執(zhí)行的 程度，減小開銷，進一步提高 資源的利用率和 系統(tǒng)吞葉量并發(fā)性較低較周基本屬性（調(diào)資源擁有的基獨立調(diào)度/分度）本單位派的基本單位基本狀態(tài)就緒；執(zhí)行；等待就緒；執(zhí)

7、行；等待擁有資源資源擁有的基本單位無資源分配系統(tǒng)開銷創(chuàng)建/撤銷/切換時空開銷大創(chuàng)建/撤銷/切換時空開銷較小系統(tǒng)操作創(chuàng)建，撤銷，切換創(chuàng)建，撤銷，切換存在標(biāo)志進程控制塊（PCB線程控制塊（TCB關(guān)系單進程單線程；單進程多線程；多進程單線程；多進程多線程第三章處理機調(diào)度與死鎖仁處理機調(diào)度：高級調(diào)度（作業(yè)調(diào)度、長程調(diào) 度）：將外存上的作業(yè)插入就緒隊列。中級調(diào)度（中程調(diào)度）：為提高系統(tǒng)吞吐量和內(nèi)存 利用率而引入的一內(nèi)外存對換功能。低級調(diào)度（進程調(diào)度、短程調(diào)度）：把處理器分配 給程序，對象是進程。高級調(diào)度與低級調(diào)度的區(qū)別高級調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度或長程調(diào)度，調(diào)度對象 是作業(yè)，作業(yè)調(diào)度往往發(fā)生于一個（批）作業(yè)運

8、行完 畢，退出系統(tǒng)，而需要重新調(diào)入一個（批）作業(yè)進入內(nèi)存時，故作業(yè)調(diào)度的周期長；低級 調(diào)度又稱為進程調(diào)度和短程調(diào)度，調(diào)度物件為進程（或內(nèi)核級線程），進程調(diào)度的運行頻率 最局，是最 基本的一種調(diào)度，多道批處理、分時、實時三類OS中 必須配置這種調(diào)度。引入中級調(diào)度的主要目的：是為了提高系統(tǒng) 資 源的利用率和系統(tǒng)吞吐量2、選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法的準則1 n面向用戶準則：（1 丁周轉(zhuǎn)時間平均周轉(zhuǎn)時間：w= rn i=i ts帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：（2）響應(yīng)時間快（對交互性作業(yè)）（3）截止時間保證（特別對于實時系統(tǒng)）（4）優(yōu)先權(quán)準則（需要搶占調(diào)度）3、面向系統(tǒng)準則（1）系統(tǒng)吞吐量高（2）處理機利用率好（3）各類

9、資源平衡利用探4、調(diào)度算法：在OS中調(diào)度實質(zhì)是一種資源的 分配。先來先服務(wù)（FIFO）和短作業(yè)（進程）優(yōu)先調(diào) 度算法（SJF/SPF）、高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法、基于 時間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。實時調(diào)度算法：最早截止時間優(yōu)先（EDF :根據(jù)任務(wù)的截止時間來確定任務(wù)的優(yōu)先級截止時間越早，優(yōu)先級越高可以是搶占式或非搶占式最低松弛度優(yōu)先（LLF）:主要用于可搶占的調(diào)度方式中松弛度=必須完成時間-本身運行時間-當(dāng) 前時間探6、何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什 么？死鎖是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵 局，若無外力作用，這些進程都將永遠不能再向前 推進；產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競爭資源，二是 進程推進

10、順序非法；C.必要條件是:互斥條件，請求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件位處理死鎖的基本方法：預(yù)防死鎖一破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件避免死鎖一破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件檢測死鎖一通過系統(tǒng)設(shè)置的檢測機構(gòu)，及時檢測出死鎖的發(fā)生解除死鎖一撤銷或掛起一些進程預(yù)防死鎖的方法：摒棄”請求和保持”條摒棄”不剝奪”條件摒棄”環(huán)路等待”條件探9、(大題)銀行家算法、安全性算法如果Request=Needr去(2),否則錯 誤如果 Request=Ava i I ab I e ,去,否則等待系統(tǒng)嘗試分配資源給進程Pi,并修改Allocati on= Allocatio ns+ RequestA

11、vaiIabIe = AvaiIabIeequestNeed= Need - Request（4）安全檢查，即所有進程都順利完成第四章存儲器管理1、程序的裝入：絕對裝入：編譯后，裝入前已產(chǎn)生了絕對地址（內(nèi)存地址），裝入時不再作地址重定位?？芍囟ㄎ谎b入：靜態(tài)重定位：裝入時完成，主要工作是對相對 地址中的指令和數(shù)據(jù)地址的調(diào)整過程。動態(tài)運行時裝入（動態(tài)重定位）：程序執(zhí)行過 程中，當(dāng)訪問指令或數(shù)據(jù)時，才進行的地址變 換方法2、程序的鏈接：靜態(tài)鏈接、裝入時動態(tài)鏈接、 運行時動態(tài)鏈接。3、連續(xù)分配方式：單一連續(xù)分配：用于單用戶單任務(wù)分區(qū)式分配：固定分區(qū)分配：分區(qū)大小不相等的利用率更高;動態(tài)分區(qū)分配；可重定

12、位分區(qū)分配。4、分配算法：首次適應(yīng)算法要求：分區(qū)按低址一一高址鏈接特點：找到第一個大小滿足的分區(qū)，劃分。有外零頭，低址內(nèi)存使用頻繁。循環(huán)首次適應(yīng)算法從上次查找的位置的下一個空閑空閑分區(qū)開始查找。特點：空閑分區(qū)分布均勻，提高了查找速度；缺乏大的空閑分區(qū)。最佳適應(yīng)算法分區(qū)按大小遞增排序分區(qū)釋放時需插入到適當(dāng)位置。5、對換：概念：將阻塞的進程，暫時不用的程序、數(shù)據(jù) 換出，將具備運行條件的數(shù)據(jù)換入。類型：整體對換、部分對換（頁面對換、分段對換）空間管理:分為對換區(qū)和文件區(qū)對換區(qū)比文件區(qū)側(cè)重于對換速度因此，對換區(qū)一般采用連續(xù)分配。采用數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)和 分配回收類似于可變化分區(qū)分配。6、頁面與頁表分頁存儲管理

13、是將一個進程的邏輯地址空間分成若 干個大小相等的片，稱為頁面或頁。由于進程的最后一頁經(jīng)常裝不滿一塊而形成不可利 用的碎片，稱為“頁內(nèi)碎片”。系統(tǒng)為每個進程建立一張頁面映像表，簡稱頁表。 頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。7、基本分頁存儲管理方式：連續(xù)分配引起碎片碎片問題的解決：緊湊方式消耗系統(tǒng)開銷解決方式用離散分配：分頁、分段、段頁頁面和物理塊：由機器的地址結(jié)構(gòu)決定，將一 個進程的邏輯地址空間分成若干個大小相等的片， 稱為頁面或頁，并為各頁加以編 號，從0開始。相 應(yīng)的把內(nèi)存空間分成與頁面相同大小的若干個存儲 塊，稱為物理塊或頁框。頁面大?。和ǔＴ?12B-8KB頁太大，頁內(nèi)碎片大。

14、頁太?。喉摫砜赡芎荛L，換入/出效率 低地址結(jié)構(gòu)(邏輯地址換物理地址基礎(chǔ))(參照ppt第四章和書P139)地址變換機構(gòu)：頁表完成邏輯頁號到物理塊號的映射有快表訪問內(nèi)存速度會提高，但是快表不能太多題型：已知一次存取時間和快表命中率求訪問時間已知邏輯地址求物理地址(第四章PPT有詳解)&基本分段儲存管理：即多重定位分區(qū)管理原因：引入分段存儲管理方式，主要是為了滿足 用戶和程序員的下述一系列需要：(1)方便編程(2)分段共享(3)分段保護(4)動態(tài)鏈接(5)動態(tài)增長對用戶而言分段是二維的：段號+段內(nèi)地址分段基本原理：每個段定義了一組邏輯信息，主程序段、子程序段、數(shù)據(jù)段等分頁與分段的區(qū)別：（1）頁是信息

15、的物理單位，段是邏輯單位（2）頁長度固定，段長度不固定（由用戶指定）（3）一維與二維段式系統(tǒng)易于共享9、虛擬存儲器常規(guī)存儲器特征：一次性、駐留性局部性原理：時間局部性（循環(huán)執(zhí)行）、空間局部性（順序執(zhí)行）虛擬存儲器定義：具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量進行擴充的一種存儲系統(tǒng)虛擬存儲器實質(zhì)：以時間換空間，但時間犧牲不大虛擬存儲器特征：離散性（部分裝入）、多次性（局部多次裝入）、對換性、虛擬性探（大題必考）9、頁面置換算法：FIFO、LRUCLOC （第四章PPt、書）第五章設(shè)備管理1、設(shè)備分類：按速度分：低（鍵盤）、中（打印機）、高（磁 盤）按信息交換單位分：塊（磁盤）、字符（打印

16、機）按設(shè)備的共享屬性分：獨占（臨界資源）、共享（磁盤）、虛擬2、設(shè)備控制器：接收CPU命令，控制/0設(shè)備工作,解放CPU3、I/O通道：一種特殊的執(zhí)行I/O指令的處理機，與CPU共享內(nèi)存，可以有自己的總線。 CPU只需發(fā)送I/O命令給通道，通道通過調(diào)用內(nèi)存中的相應(yīng)通道程序完成任務(wù)類型：字節(jié)多路通道：各子通道以時間片輪轉(zhuǎn)方式共享通道，適用于低、中速設(shè)備數(shù)組選擇通道:無子通道，僅一主通道，某時間由某設(shè)備獨占，適于高速設(shè)備。但通道未共享，利用率低數(shù)組多路通道:多子通道不是以時間片方式，而是“按需分配”，綜合了前面2種通道類 型的優(yōu)點探4、I/O控制的四個階段：程序I/O、中斷I/O、DMA空制、通道

17、控制5、DMA控制器的組成DMA空制器由三部分組成：主機與DMA控制 器的 接口、DMA空制器與塊設(shè)備的接口、I/O控制邏輯。 為了實現(xiàn)主機與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交 換，需設(shè)置DMA控制器中四類寄存器DR數(shù)據(jù)寄存器，暫存從設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)備的 數(shù)據(jù)MAR內(nèi)存地址寄存器DC：數(shù)據(jù)計數(shù)器，存放本次CPU要讀或?qū)懙淖郑ü?jié)）數(shù) CR命令狀態(tài)寄存器，接收從CPU發(fā)來的I/O命令，或 相關(guān)控制信息，或設(shè)備狀態(tài)6、緩沖的引入原因操作系統(tǒng)引入緩沖機制的主要原因可歸結(jié)為以下 幾點：（1）緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不 匹配的矛 盾；（2）減少對CPL的中斷頻率，放寬 對中斷響應(yīng)時 間的限制；（3）提高

18、CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。7、緩沖池的組成、工作方式三個隊列：空緩沖隊列、輸入隊列、輸出隊四種工作緩沖區(qū)：（1）用于收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（2）用于提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖 區(qū)；（3）用于收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（2）用于提 取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；位SPOOL IN （技術(shù)：定義：假脫機技術(shù)，在聯(lián)機狀態(tài)下同時出現(xiàn)外圍操作作用：通過緩沖方式，將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備特點： 提高I/O速度。將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能9、磁盤：類型：固定頭磁盤（快）、移動頭磁盤（慢）訪問時間：探（大題）尋道方式：FCFS SSTF SCANCSCANPPT第五章）第六章文件系統(tǒng)1、程序和

19、數(shù)據(jù)以文件的形式保留在外存中2、文件的定義屬性：文件是指由創(chuàng)建者所定義 的、具有文件名的一組相關(guān)信息的集合，可分為 有機構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件。文件的屬性包括：文件類型、文件長度、文件的物理位置、文件的建立時間。3、文件、記錄和數(shù)據(jù)項：數(shù)據(jù)項基本數(shù)據(jù)項：可命名的最小邏輯單位/字段組合數(shù)據(jù)項：由若干基本數(shù)據(jù)項組成記錄一組相關(guān)數(shù)據(jù)項的集合關(guān)鍵字：能唯一地標(biāo)識出記錄的基本/組合數(shù)據(jù)項文件具有文件名的一組相關(guān)信息的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件（流式文件）4、文件類型：用途：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件文件中的數(shù)據(jù)形式：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件存取控制：只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件 物理安排：順序

20、文件、鏈接文件、索引文5、文件系統(tǒng)模型概念：文件和對文件進行操縱和管理的軟件集合三個層：文件（對象及屬性）文件操作文件訪問對象及屬性：文件、目錄、磁盤存儲空間文件系統(tǒng)接口：命令接口、程序接口文件操作基本操作：創(chuàng)建、刪除、讀、寫、截斷、設(shè)置文件的讀寫位置、打開關(guān)閉操作6、文件邏輯結(jié)構(gòu)：概念：用戶所能觀察和訪問到的文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織，獨立于物理特性，容易檢索和修改。無論是邏輯還是物理結(jié)構(gòu)，都會影響到文件的檢索速度邏輯結(jié)構(gòu)類型：有結(jié)構(gòu)文件：定長記錄、變長記錄記錄的組織形式：順序文件、索弓I文件、順序索引文件無結(jié)構(gòu)文件：流式文件，以字節(jié)為單位，利用讀/寫指針進行訪問記錄式文件、流式文件7、順序文件邏輯記錄排序：按記錄時間排：串結(jié)構(gòu)按關(guān)鍵字排：順序結(jié)構(gòu)后一種情況更有利于提高查詢速度。如可用折半查找