仲恺操作系统复习提纲最新.docx
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仲恺操作系统复习提纲最新
2011操作系统复习提纲
第一章操作系统概述
1、操作系统的地位、作用、发展历史、特征、功能
地位：
操作系统属于软件中的系统软件，首先他是所是硬件和所有软件之间的接口，任何计算机，微处理机等都必须在硬件平台上，加载相应的操作系统以后才能够成一个协调运转的操作系统只有在操作系统的指挥下各种计算机资源才能分配给用户使用，其他运行的系统软件才得以取得运行的条件，可见操作系统实质上就是一个计算机系统中硬件资源的总指挥部。
作用：
1.管理系统中的各种资源，包括软硬件资源2.为用户提供良好的界面。
历史：
1，手工操作系统2.监控程序3.多道批处理4.分时与实时系统5高级语言书写可移植操作系统6.面向用户群的通用操作系统当代操作系统。
特征：
并发性共享性随机性。
功能：
进程管理存储管理文件管理设备管理作业管理其他功能。
2、操作系统的分类及各类操作系统的特点
分类及特征：
1.批处理操作系统成批处理
2.分时操作系统多路性交互性独占性及时性
3.实时操作系统实时时钟管理过载防护高可靠性
4.嵌入式操作系统高可靠性实时性占用资源少智能化资源管理易于连接低成本
5.个人操作系统计算机在任意时间内为单个用户服务采用图形界面人机交互方式工作，界面友好，使用方便。
6.网络操作系统能共享资源及服务，还有运算能力
7.分布式操作系统它是一个统一的操作系统所有的主机使用的是同一个操作系统，资源的进一步共享，透明性，自治性。
3、操作系统的结构
结构：
系统硬件和系统硬件。
第二章处理器调度
1、进程的概念、特性
进程：
进程是具有一定功能的程序关于某个数据集合上的一次运行的活动.
进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
特征：
开发性动态性独立性交换性异步性
2、进程状态及其转换（3、5、7状态转换）
进程状态：
等待状态、运行状态、就绪状态。
状态之间的转换：
就绪---运行：
处于就绪状态的进程，它已经具备了运行的条件，单由于未能获得处理机，故任然不能运行。
运行---就绪：
正在运行的进程，由于规定的时间片用完而使系统发出的超时中断请求，超时中断程序把该进程的状态改为就绪状态。
运行—等待:
等待—就绪：
等待的进程在其被阻塞的原因获得解除后，并不能立即投入运行，因为处理机满足不了进程的需求，于是将其状态由等待变为就绪。
（2）运行态－>等待态：
等待使用资源或某事件发生。
等待态－>就绪态：
资源得到满足或某事件已经发生。
运行态－>就绪态：
运行时间片到，或出现有更高优先权进程。
就绪态－>运行态：
CPU空闲时被调度选中一个就绪进程执行。
3、进程映像、PCB的作用、内容、组织方式
PCB进程控制块：
是进程存在的唯一标识，当进程被创建时，为进程设置一个PCB,再利用PCB对进程进行控制和管理。
PCB的内容：
PCB可以分成两个部分：
调度信息和现场信息。
组成：
程序，数据进程控制快
4、线程的概念、进程与线程的联系与区别
线程：
是系统独立调度和分配的基本单位，其基本上不拥有系统资源，只有少量资源（IP，寄存器，栈），但共享其所属进程所拥有的全部资源。
进程与线程的联系：
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.
线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器,一组寄存器和栈）,但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.
区别：
一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行
（1）划分尺度:
线程更小，所以多线程程序并发性更高
（2）资源分配：
进程是资源分配的基本单位，同一进程内多个线程共享其资源；
（3）地址空间：
进程拥有独立的地址空间，同一进程内多个线程共享其资源；
（4）处理器调度：
线程是处理器调度的基本单位；
（5）执行：
每个线程都有一个程序运行的入口，顺序执行序列和程序的出口，但线程不能单独执行，必须组成进程，一个进程至少有一个主线程。
简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
5、调度方式（抢占、非抢占式）、类型（高、中、低）
1.非抢占方式：
简单，实时性差（如win31）
2.抢占方式
（1）时间片原则
（2）优先权原则（3）短作业优先原则。
高、中、低三级调度
1、高级调度（作业调度、长程调度、接纳调度）
将外存作业调入内存，创建PCB等，插入就绪队列。
一般用于批处理系统，分/实时系统一般直接入内存，无此环节。
调度特性1.接纳作业数（内存驻留数）
太多―――>周转时间T长
太少―――>系统效率低
低级调度（进程调度，短程调度）
主要是由分派程序（Dispatcher）分派处理机。
中级调度（中程）
为提高系统吞吐量和内存利用率而引入的一内------外存对换功能（换出时，进程为挂起或就绪驻外状态）
运行频率：
低>中>高。
2.接纳策略：
即采用何种调度算法：
FCFS、短作业优先等
6、各种调度算法（FCFS,SJF,RR,优先权法，多级反馈轮转等）算法实例题目见书（76）
第三章同步、通信与死锁
1、进程同步的概念
进程同步：
是指进程之间一种直接的协调工作关系，是一些进程相互合作共同完成一项任务进程间的直接相互作用构成进程的同步。
2、临界资源、临界区的概念
临界资源概念：
系统中一些资源一次只允许一个进程使用，这类资源称为临界资源。
临界区概念：
进程中访问临界资源的那一段程序称为临界区。
3、同步机制原则
1，空闲让进
2，忙则等待
3，有限等待
4，让权等待
4、同步与互斥的各种方法（软件、硬件、信号量等）
5、P、V操作经典同步与互斥问题
6、死锁的概念、产生原因、4个必要条件、处理方法
概念：
所谓死锁是指在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程均无限期的等待被改组进程中的另一个进程所占有且永远不会释放的资源。
原因：
一.竞争资源，系统提供的资源有限，不能满足每个进程的需求。
二.多道程序运行时，进程推进顺序不合理。
表要条件：
互斥使用资源
请求和保持资源
不可抢夺资源
循环等待资源
处理方法：
死锁预防死锁避免死锁检测，死锁解除
7、银行家算法、死锁定理
银行家算法、死锁定理（见书404）
第四章存储器管理
1、（静、动态）重定位的概念、紧凑
紧凑：
通过作业移动将原来分散的小分区拼接成一个大分区。
作业的移动需重定位。
是动态（因作业已经装入）
2、分区式（连续）、页式、段式管理方式地址变换过程
分区式（连续）
页式：
在程序分配的过程中会产生许多的碎片，碎片的产生就降低了内存资源的利用率，而页式管理器是为了有效的解决这些问题而提出的一种存储管理方案，其基本出发点就是存储分配的连续性，使得一个地址的逻辑地址空间可以分布在若干离散的存储块上，从而达到充分利用内存提高内存利用率的目的。
地址映射过程：
1.地址映射机制把cpu给出的逻辑地址分为两部分：
页号P和业内地址D
2.将逻辑页号P与页表长度器的内容比较，如果P大于等于页表长度L，则为越界，产生地址越界中断
3．根据页表始地址器的寄存内容B得到页表在内存中的首地址并根据逻辑页号P在页表中找到对应的内存块号P’
4.把物理页号与逻辑地址中的页内地址D拼在一起形成访问内存的物理地址。
3、连续分配中可变分区分配算法（FF、NF、BF、WF等）
4、虚存概念、虚存实现方式（请求页式段式段页式）
概念：
把内存和外存有机地结合使用，从而得到一个容量更大速度足够快的内存，需要的硬件支持为：
1系统有一个容量足够大的外存
2.系统有一个一定容量的内存
3.硬件提供实现虚，实地址映射的机制。
5、各种页面置换算法及实现方式参见书201
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6.存储器管理的功能
（1） 存储分配和回收：
是存储管理的主要内容。
讨论其算法和相应的数据结构。
（2） 地址变换：
可执行文件生成中的链接技术、程序加载时的重定位技术，进程运行时硬件和软件的地址变换技术和机构。
（3） 存储共享和保护：
代码和数据共享，对地址空间的访问权限（读、写、执行）
（4） 存储器扩充：
它涉及存储器的逻辑组织和物理组织；
第五章设备管理
1、I/O控制方式（程序，中断，直接存储器存取DMA，通道）
方式有：
1.程序的查询方式2.程序中断方式3.输入输出通道方式4.直接传送方式
2、缓冲区的管理方式（单、双、多缓冲）
3、设备分配技术
独占型设备的分配：
（1）申请1。
根据申请设备类型查询系统设备表找到对应入口2.P（SM）3.查对应的设备表找一空闲设备并分配
（2）使用1.分配通道2.进行I/O传输3.去配通路
（3）释放1.根据释放设备类型查系统设备表找到对应入口2.查对用的设备表找到释放设备去分配3V（SM）
共享设备的分配：
（1）申请设备及通路
（2）I/O传输。
启动设备，经由选定的通路传输一块数据
（3）去配设备及通路
4、设备独立性及实现
为了提高操作系统的可适应性和可扩展性，在现代操作系统中都毫无例外地实现了设备独立性，也称为设备无关性。
设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。
实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。
在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统在实际执行时，还必须使用物理设备名称。
因此，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能，这非常类似于存储器管理中所介绍的逻辑地址和物理地址的概念。
5、SPOOLing技术
概念：
假脱机技术，在联机情况下同时出现外围操作
作用：
通过缓冲方式，将独占设备改造为共享设备
spooling组成：
1.输入＃和输出＃
2.输入buf和输出buf（内存中）
3.输入Spi和输出SPo进程。
6、磁盘存储器管理（磁盘调度算法）
目标：
减少寻道时间
一、FCFS（FisrtComeFirstSecond）
特点：
简单，寻道时间长，相当于随机访问模式。
二、SSTF（最短寻道优先）
三、扫描算法。
1.进程“饥饿现象”
SSTF存在。
2.SCAN算法：
在移动方向固定的情况下采用了SSTF，以避免饥饿现象
四、循环扫描CSCAN（图9-5）：
一个方向读完，不是象SCAN那样回头，而是循环。
访问时间：
2T*T+Smax
五、N—Step—SCAN和FSCAN算法。
1.N—Step—SCAN
粘臂：
由于连续对某磁道访问引起的垄断访问，将磁盘请求队列分为长为N的子队列m个，如下图处理。
当N=1时，为FCFS。
当N时，为SCAN.
2.FSCAN
第六章文件系统
1、文件的概念、各种分类
概念：
文件可以被解释为一组带标识的，在逻辑上有完整意义的信息项的序列。
这个标识为文件名信息构成了文件内容的基本单位。
按性质和用途分类：
系统文件。
用户文件。
按文件的逻辑结构分为：
流式文件。
记录式文件。
按文件的物理结构分类：
顺序文件。
链接文件。
索引文件。
HASH文件。
按文件的存取方式：
顺序存取文件。
随机存取文件。
2、文件的逻辑结构、物理结构、存取方法
逻辑结构就是用户看到的文件组织形式
无结构的字符流式文件
定长记录文件和不定长记录文件构成的记录树木。
物理结构是系统实现的角度看文件在外存上存放的组织方式。
1.顺序结构把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中
2.链接结构为每个文件构造磁盘块的链表
3.索引结构把每个磁盘中的指针字取出来放在内存的表或索引中，
存取方式：
1.顺序存取就是按从前到后的顺序依次访问文件的各个信息项。
2.随即存取又称直接存取，即允许用户根据记录键存取文件的任一记录，或者根据存取命令把读写指针移到指定处读写。
3、文件控制块、三种目录结构
文件控制快：
是系统为管理文件而设置的一个数据结构，FCB是文件存在的标志，他记录系统文件所需要的全部信息他通常包括的内容是：
文件名文件号用户名文件地址文件长度文件类型文件属性文件创建日期文件修改日期。
4、外存分配方式（连续式，链接式，索引式）
连续分配：
（磁带，磁盘都可采用）（顺序文件）
每个文件分配一组相邻盘块。
特点：
简单
（1）顺序访问容易且速度快，因磁头移动距离小。
（2）要求连续空间，一段时间后需整理磁盘以消除外部碎片。
（3）必须事先知道长度，文件不易动态增长和删除。
链式分配：
文件离散地分配于各盘块中，以提高外存利用率，文件长度可变，易于增删，只能顺序存取。
对应目录项：
链表的首指针
索引分配：
一、单级索引；链接分配问题：
不能高效直接存取；FAT需占较大的内存。
概念：
为每个文件分配一个索引块
特点：
（1）文件较大时有利。
文件较小时浪费外存空间（还需为小文件建索引块）
（2）当文件较大时，索引块太多，查找速度减慢
5、文件存储空间管理（位示图、表、链）
空闲表法：
分配：
首次/循环首次/最佳/最坏
回收：
判断是否合并。
由于连续分配比较快，因此对对换空间及小文件的管理适用。
空闲链表法：
1.空闲盘块链
缺点：
可能该链很长。
2.空闲盘区链：
一个盘区含多个盘块，类似于内存分区分配与回收（合并）。
位示图法（可采用连续或离散分配）
3.位图
盘块的分配：
（1）顺序扫描，找一个或一组=0的块。
（2）根据找到的行/列得以盘块号。
B=n（i-1）+j（3）修改位图。
6文件管理功能
（1）统一管理文件存储空间（即外存），实施存储空间的分配与回收。
（2）确定文件信息的存放位置及存放形式。
（3）实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，实现文件的按名存取。
（4）有效实现对文件的各种控制操作（如建立、撤销、打开、关闭文件等）和存取操作（如读、写、修改、复制、转储等）。
（5）实现文件信息的共享，并且提供可靠的文件保密和保护措施。
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