操作系統(tǒng)總結(jié).ppt

1、操作系統(tǒng)總結(jié),第一章 緒論,操作系統(tǒng)的概念 定義 從科普、功能、用戶、管理員、軟件的觀點(diǎn)理解操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的基本類型 批處理、分時、實(shí)時、個人計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、分布式、嵌入式,第一章 緒論,操作系統(tǒng)的功能 處理機(jī)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理、用戶接口 操作系統(tǒng)的特征 并發(fā)、共享、虛擬、異步 現(xiàn)代操作系統(tǒng)特征 微內(nèi)核、多線程、對稱多處理、分布式、面向?qū)ο?第二章 用戶接口與作業(yè)管理,程序的啟動和結(jié)束 程序的啟動（命令方式、批處理方式、EXEC方式、硬件裝入程序、自啟程序） 程序的結(jié)束（正常結(jié)束、異常結(jié)束） 作業(yè)的基本概念 作業(yè)（用戶角度、系統(tǒng)角度） 作業(yè)組織（作業(yè)、說明書、控制語言）,第二

2、章 用戶接口與作業(yè)管理,作業(yè)的建立 包括：作業(yè)的輸入、作業(yè)控制塊的建立 作業(yè)輸入方式 聯(lián)機(jī)輸入、脫機(jī)輸入、直接耦合、Spooling、網(wǎng)絡(luò) 作業(yè)控制塊的建立 用戶接口 程序級接口、操作級接口、圖形用戶接口 系統(tǒng)調(diào)用（類、功能、實(shí)現(xiàn)過程）,第三章 進(jìn)程管理,進(jìn)程的概念 程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行 定義、條件、特點(diǎn) 進(jìn)程的定義、特性、與程序的區(qū)別 進(jìn)程的描述 進(jìn)程的組成（程序+數(shù)據(jù)+PCB） 進(jìn)程控制塊PCB（作用、所包含信息） 進(jìn)程上下文（用戶級、寄存器級、系統(tǒng)級）,第三章 進(jìn)程管理,進(jìn)程的描述 PCB的組織方式（鏈表、索引表） 進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換 核心態(tài)和用戶態(tài) 內(nèi)存中3種基本狀態(tài)（轉(zhuǎn)換、條件）

3、擴(kuò)展：3狀態(tài)、5狀態(tài)、7狀態(tài)（狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、條件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等） 進(jìn)程控制 功能、原語、UNIX進(jìn)程管理,第三章 進(jìn)程管理,線程 進(jìn)程與線程的關(guān)系 線程引入的作用 線程的應(yīng)用 線程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換 操作系統(tǒng)對線程的實(shí)現(xiàn)方式 進(jìn)程與線程的比較 線程舉例,第三章 進(jìn)程管理,進(jìn)程的互斥與同步 進(jìn)程間的關(guān)系（同步、互斥） 互斥算法（臨界資源的使用） 信號量（信號量和P、V原語） 經(jīng)典進(jìn)程同步問題（特別復(fù)雜的互斥與同步）,第三章 進(jìn)程管理,死鎖 死鎖的定義、現(xiàn)象、發(fā)生原因、發(fā)生條件 死鎖的預(yù)防、避免、 死鎖的檢測與恢復(fù) 解決死鎖的綜合方法,第四章 處理機(jī)調(diào)度,分級調(diào)度 調(diào)度層次（與狀態(tài)轉(zhuǎn)換、與時間周期、操作系統(tǒng)

4、類型聯(lián)系） 作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系（從調(diào)度的角度） 作業(yè)調(diào)度 作業(yè)調(diào)度功能 作頁調(diào)度中狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 目標(biāo)與性能,第四章 處理機(jī)調(diào)度,進(jìn)程調(diào)度 進(jìn)程調(diào)度的功能、時機(jī)、上下文切換、性能評價 調(diào)度算法 先來先服務(wù)（FCFS） 短作業(yè)優(yōu)先（SJF） 最高響應(yīng)比優(yōu)先（HRR） 時間片輪轉(zhuǎn)（RR）,第五章 存儲管理,存儲管理的功能和目標(biāo) 虛擬存儲器 存儲管理的功能 地址變換 內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?內(nèi)存的分配與回收 內(nèi)存信息的共享與保護(hù),第五章 存儲管理,分區(qū)存儲管理 原理 固定分區(qū) 動態(tài)分區(qū) 分配、釋放 最先匹配 下次匹配 最佳匹配 最壞匹配 碎片及解決,第五章 存儲管理,覆蓋與交換 原理、實(shí)現(xiàn)、特點(diǎn) 頁式和段式

5、存儲管理 簡單頁式（原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地址變換、特點(diǎn)） 簡單段式（原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地址變換、特點(diǎn)） 簡單頁式、段是管理的比較,第五章 存儲管理,虛擬存儲器 原理 虛擬頁式 與簡單頁式管理的關(guān)系 缺頁中斷 請求調(diào)入和預(yù)調(diào)入 虛擬段式 與簡單段式的關(guān)系 特點(diǎn),第五章 存儲管理,虛擬存儲器 段頁式 地址變換 高速聯(lián)想寄存器 調(diào)入、分配策略 置換算法（最佳OPT、最近最久未使用LRU、先進(jìn)先出FIFO、輪轉(zhuǎn)、最不常用LFU）,第六章 文件系統(tǒng),引言 文件管理的目的 基本概念（文件、目錄、文件分類） 文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能元素 文件的組織 文件的組織 邏輯結(jié)構(gòu) 物理結(jié)構(gòu),第六章 文件系統(tǒng),文件存儲空間管理

6、存儲設(shè)備 空間分配 磁盤空閑空間管理 文件卷 文件系統(tǒng)層次模型 文件系統(tǒng)舉例（DOS、Windows、UNIX）,第七章 設(shè)備管理,引言 外設(shè)管理的重要性 外設(shè)的類型和特征 外設(shè)管理的目的和功能 外設(shè)管理結(jié)構(gòu) I/O控制技術(shù) 程序控制方式（查詢、中斷） DMA方式（工作原理、與中斷的區(qū)別） 通道方式（定義、原理、3種通道、）,典型題型分析,生產(chǎn)者/消費(fèi)者問題 (the producer/consumer problem),問題描述：若干進(jìn)程通過有限的共享緩沖區(qū)交換數(shù)據(jù)。其中，生產(chǎn)者進(jìn)程不斷寫入，而消費(fèi)者進(jìn)程不斷讀出；共享緩沖區(qū)共有N個；任何時刻只能有一個進(jìn)程可對共享緩沖區(qū)進(jìn)行操作。,設(shè)信號量：

7、 full是“滿”數(shù)目，初值為0， empty是“空”數(shù)目，初值為N。實(shí)際上，full和 empty是同一個含義：full + empty = N mutex用于訪問緩沖區(qū)時的互斥，初值是1,習(xí)題,上述的生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間是互斥的，生產(chǎn)者與 生產(chǎn)者之間以及消費(fèi)者與消費(fèi)者之間也是互斥的， 是否可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的并行？如何 實(shí)現(xiàn)？ 解：使用循環(huán)隊(duì)列，并且設(shè)置隊(duì)首和隊(duì)尾指針 head, tail 設(shè)信號量：full = 0, avail = N, muttail = 1, muthead =1,Producer: begin 生產(chǎn)數(shù)據(jù)data; P(avail); P(muttail);

8、data 放入隊(duì)尾指針指向的緩沖區(qū)； 修改隊(duì)尾指針； V(full); V(Muttail); End;,Consumer: begin P(full); P(muthead); 從隊(duì)首指針指向的緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)data ； 修改隊(duì)尾指針； V(avail); V(Muthead); 處理data數(shù)據(jù)； End;,習(xí)題,另一種解法,Producer: begin 生產(chǎn)數(shù)據(jù)data; P(avail); 選擇一個空的單元 i P(muttaili); data 放緩沖區(qū) i； V(full); V(Muttaili); End;,Consumer: begin P(full); 選擇一個滿的單元 i

9、 P(muttaili); 從緩沖區(qū) i 取數(shù)據(jù)data ； V(avail); V(Muttaili); 處理data數(shù)據(jù)； End;,某系統(tǒng)有同類資源m個，最多有n個進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行， 而每個進(jìn)程申請?jiān)擃愘Y源的最大值為x(1 x m),需要滿 足什么關(guān)系，它們不會發(fā)生死鎖？ 只要不等式n(x-1)+1 m成立，則系統(tǒng)一定不會發(fā)生死鎖。 因?yàn)檫M(jìn)程最多申請x個資源，最壞的情況是每個進(jìn)程都已得到了(x-1)資源，現(xiàn)均申請最后一個資源。只要系統(tǒng)至少還有一個 資源就可使其中一個或幾個進(jìn)程 得到所需的全部資源，在它們執(zhí)行結(jié)束后歸還的資源可供其他進(jìn)程使用。因而不可能發(fā)生死鎖。,習(xí)題,解出上述不等式，可以

10、得到： x=1,當(dāng)m n時 x=1+m-1/n,當(dāng)m n時 因此，如果在設(shè)計系統(tǒng)時，能預(yù)測到進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行和申請資源量的情況，只要每個進(jìn)程所需資源的最大量不超過x,則可不必受任何的資源分配策略的限制，只要有空閑資源就可分配給申請者，系統(tǒng)不會有死鎖現(xiàn)象。,習(xí)題,有一頁式存儲管理系統(tǒng)，向用戶提供的邏輯地址空間最大為16頁，每頁2048字節(jié)，內(nèi)存共有8個存儲塊，問：邏輯地址至少應(yīng)為多少位？內(nèi)存空間多大？ 有8頁的邏輯空間，每頁有1024字節(jié)，它們被映射到32塊的物理存儲區(qū)中，則邏輯地址的有效位（ ）位，物理地址至少是（ ）位。,習(xí)題,一分頁存儲管理系統(tǒng)，邏輯地址長度 為16位，頁面大小為2048字節(jié)，

11、對應(yīng) 的頁表如下，邏輯地址0A5CH和2F6AH 經(jīng)地址變換后的物理地址各是多少？,習(xí)題,給出段號和段內(nèi)地址，完成段式管理中的地址變換過程 對于段號，段內(nèi)地址形式，計算0,430 1,10 2,500 3,400的內(nèi)存地址 存取主存中的一條指令或數(shù)據(jù)至少要訪問幾次主存？,第2段頁表,某進(jìn)程在內(nèi)存中分配三個頁面，初始為空，頁面走向?yàn)?，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。,堆棧,第五章 存儲管理,第五章 存儲管理,某os采用可變分區(qū)分配方法管理，用戶區(qū)主存 512KB(0-511KB),自由區(qū)由空閑分區(qū)表管理。假 設(shè)分配時采用分配自由區(qū)的低地址部分的方案， 假設(shè)初始時全為空。對于下述申請次序： req(300KB),re