操作系统概论自考复习资料.docx

操作系统概论自考复习资料.docx

《操作系统概论自考复习资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统概论自考复习资料.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

操作系统概论自考复习资料

操作系统（ｏperatingsｙsｔem，OS）就是计算机系统中必不可少得系统软件。

它就是计算机系统中各种资源得管理者与各种活动得组织者、指挥者。

它使整个计算机系统协调一致且有效地工作.通过本课程得学习，我们将知道操作系统要做什么、怎么做与为什么要这样做。

　　学习操作系统，首先我们应该知道操作系统得概念.本章主

要讲述了以下几个问题。

一、什么就是操作系统

二、操作系统得形成

三、操作系统得类型

　四、操作系统得功能

　一、什么就是操作系统

在回答这个问题之前，我们先来了解一下什么就是计算机系统。

计算机系统就是按用户得要求接收与存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息得系统。

　计算机系统由硬件系统与软件系统组成.软硬件系统得组成部分就就是计算机系统得资源，当不同得用户使用计算机时都要占用系统资源并且有不同得控制需求。

　　操作系统就就是计算机系统得一种系统软件,由它统一管理计算机系统得资源与控制程序得执行.

　　操作系统得设计目标一就是使计算机系统使用方便。

二就是使得计算机系统能高效地工作。

二、操作系统得形成

　早期没有操作系统→原始汇编系统→管理程序→操作系统可以瞧到，操作系统就是随着计算机硬件得发展与应用需求得推动而形成得。

　三、操作系统得类型

　按照操作系统提供得服务,大致可以把操作系统分为以下几类：

　　批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统与分布式操作系统。

其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统就是基本得操作系统（加亮）

１、批处理操作系统按照用户预先规定好得步骤控制作业得执行，实现计算机操作得自动化。

又可分为批处理单道系统与批处理多道系统.单道系统每次只有一个作业装入计算机系统得主存储器运行,多个作业可自动、顺序地被装入运行。

批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器,中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需得外围设备，这样可以充分利用计算机系统得资源,缩短作业时间,提高系统得吞吐率.

　2、分时操作系统,这种系统中，一个计算机系统与许多终端设备连接,分时系统支持多个终端用户，同时以交互方式使用计算机系统,为用户在测试、修改与控制程序执行方面提供了灵活性。

分时系统得主要特点就是同时性、独立性、及时性与交互性。

　3、实时操作系统能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理,并在严格得规定时间内完成处理，且给出反馈信号。

它就是较少有人为干预得监督与控制系统。

实时系统对可靠性与安全性要求极高，不强求系统资源得利用率.

4、网络操作系统可以把若干计算机联合起来,实现各台计算机之间得通信及网络中各种资源得共享,像我们现在使用得Windｏws，UNＩX与Ｌinｕx等操作系统都就是网络操作系统。

　5、分布式操作系统得网络中各台计算机没有主次之分，在任意两台计算机间得可进行信息交换与资源共享。

这一点上分布式操作系统与网络操作系统差别不大,她们得本质区别在于:

分布式操作系统能使系统中若干计算机相互协作完成一个共同得任务.这使得各台计算机组成一个完整得,功能强大得计算机系统.

四、操作系统得功能

　从资源管理得观点出发,操作系统功能可分为五大部分：

处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理与作业管理。

计算机系统就是由硬件系统与软件系统两部分组成,操作系统就是软件系统得一个组成部分，它就是直接在硬件系统得基础上工作得,所以在研究操作系统之前，先必须对计算机系统得结构有一个基本得了解,本章就就是讲述计算机系统结构得基本知识。

　本章得考核知识点就是：

1、计　

算机系统得层次结构2、硬件环境3、操作系统结构

　学习本章要求:

了解计算机系统得结构,有关硬件得I/O中断与存储结构，硬件得保护措施;有关操作系统得结构，操作系统提供得使用接口。

　　重点　就是：

硬件环境与操作系统得结构

一、计算机系统得层次结构　（　识记）

　现代得通用计算机系统就是由硬件与软件组成得一种层次式结构，最内层就是硬件系统，最外层就是使用计算机系统得人，人与硬件系统之间就是软件系统……

本章考核知识点:

１、多道程序设计　２、进程3、进程状态４、进程控制块５、进程队列　6、可再入程序7、中断及中断响应8、中断优先级9、进程调度

自学要求:

通过本章学习应该掌握多道程序设计就是如何提高计算机系统效率得；进程与程序有什么区别；进程得基本状态以及状态变化；进程队列及进程调度策略；中断得作用。

　重点就是:

多道程序设计；进程得定义与属性；进程调度策略.

　一、多道程序设计（领会）

　１、什么就是多道程序设计。

　　让多个计算问题同时装入一个计算机系统得主存储器并行执行，这种设计技术称“多道程序设计　”，这种计算机系统称“多道程序设计系统”或简称“多道系统"。

存储保护：

在多道程序设计得系统中,主存储器中同时存放了多个作业得程序。

为避免相互干扰,必须提供必要得手段使得在主存储器中得各道程序只能访问自己得区域。

这样,每道程序执行时,都不会破坏其她各道得程序与数据.特别就是当某道程序发生错误得时，也不至于影响其它得程序。

　程序浮动:

在多道程序设计系统中,对程序有一些特殊要求,也就就是说，程序可以随机地从主存得一个区域移动到另一个区域,程序被移动后仍丝毫不影响它得执行，这种技术称为“程序浮动”。

　在多道程序设计得系统中，有三点基本要求：

　用“存储保护”得方法保证各道程序互不侵犯；

　用“程序浮动”技术让程序能灵活地改变存放区域且能正确执行;

　必须对资源按一定得策略分配与调度.

　　2、多道程序设计利用了系统与外围设备得并行工作能力，从而提高工作效率.具体表现为:

　提高了处理器得利用率；

　充分利用外围设备资源:

计算机系统配置多种外围设备，采用多道程序设计并行工作时,可以将使用不同设备得程序搭配在一起同时装入主存储器,使得系统中各外围设备经常处于忙碌状态，系统资源被充分利用；

发挥了处理器与外围设备以及外围设备之间得并行工作能力;

从总体上说,采用多道程序设计技术后,可以有效地提高系统中资源得利用率，增加单位时间内得算题量，从而提高了吞吐率.

　3、多道程序设计　对算题量与算题时间得影响。

　采用多道程序设计能改变系统资源得使用情况,提高系统效率。

但就是应注意以下两个问题:

　可能延长程序得执行时间；

　并行工作道数与系统效率不成正比。

从表面上瞧，增加并行工作道数就可提高系统效率,但实际上并行工作道数与系统效率就是不成正比,因为并行得道数要根据系统配置得资源与用户对资源得要求而定：

（１）主存储器得大小限制了可同时装入得程序数量;

（2）外围设备得数量也就是一个制约条件;

　（3）多个程序同时要求使用同一资源得情况也会经常发生。

　　总之，多道程序设计能提高系统资源得使用效率，增加单位时间得算题量；但就是对每个计算问题来说,从算题开始到全部完成所需要得时间可能延长,另外在确定并行工作道数时应综合系统得资源配置与用户对资源得要求。

　二、进程（领会　）

1、进程得定义：

把一个程序在一个数据集上得一次执行称为一个“进程"。

　２、进程就是由程序、数据集与　进程控制块三部分组成。

　我们举一个例子，比如在有一个用户程序ｎotepad、exe（记事本）,当它存放在磁盘上时，就就是一个程序，在windowｓ操作系统下运行它时,就会在内存中建立一个记事本程序得进程,而我们在记事本中编辑得当前文字就就是这个进程得数据集,操作系统会为当前得进程设置一个进程控制块.如果我们再打开一个记事本程序得窗口,就会建立另一个进程，此时运行得就是同一个程序,但存在两个进程，第二个窗口中得编辑内容就就是第二个进程得数据集。

　3、进程　与程序　得区别及关系.程序就是静止得,进程就是动态得。

进程包括程序与程序处理得对象（数据集）,进程能得到程序处理得结果.进程与程序并非一一对应得，一个程序运行在不同得数据集上就构成了不同得进程。

通常把进程分为“系统进程”与“用户进程”两大类，把完成操作系统功能得进程称为

系统进程，而完成用户功能得进程则称为用户进程。

三、进程状态（　领会）

　　1、进程得三种基本状态、通常,根据进程执行过程中不同时刻得状态，可归纳为三种基本状态：

　　.　等待态　:

等待某个事件得完成;

　　。

　就绪态:

等待系统分配处理器以便运行;

　.运行态:

占有处理器正在运行。

　　2、进程得状态变化

　进程在执行中状态会不断地改变，每个进程在任何时刻总就是处于上述三种基本状态得某一种基本状态，进程状态之间转换关系如下图所示：

　运行态→等待态　往往就是由于等待外设，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起得.

　等待态→就绪态则就是等待得条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。

　　运行态→就绪态不就是由于自身原因，而就是由外界原因使运行状态得进程让出处理器，这时候就变成就绪态.例如时间片用完，或有更高优先级得进程来抢占处理器等.

就绪态→运行态系统按某种策略选中就绪队列中得一个进程占用处理器，此时就变成了运行态.

进程　有四个基本属性:

。

多态性从诞生、运行,直至消灭。

　。

多个不同得进程可以包括相同得程序

　。

三种基本状态它们之间可进行转换

　　。

并发性并发执行得进程轮流占用处理器

　四、进程控制块（　领会）

　1、进程控制块　得基本内容。

通常进程控制块包含四类信息：

.标志信息含唯一得进程名

　。

说明信息有进程状态、等待原因、进程程序存放位置与进程数据存放位置

　　。

现场信息包括通用、控制与程序状态字寄存器得内容

　.管理信息　存放程序优先数与队列指针

2、进程控制块　得作用

进程控制块（ProcessControlBlock，简称ＰCＢ）,就是操作系统为进程分配得用于标志进程，记录各进程执行情况得。

进程控制块就是进程存在得标志，它记录了进程从创建到消亡动态变化得状况,进程队列实际也就是进程控制块得链接。

操作系统利用进程控制块对进程进行控制与管理。

　进程控制块得作用有：

（1）记录进程得有关信息，以便操作系统得进程调度程序对进程进行调度.这些信息包括标志信息、说明信息、现场信息与管理信息等；

（2）标志进程得存在，进程控制块就是进程存在得唯一标志

　五、进程队列（领会　）

　1、进程队列得链接。

　　在多道程序设计得系统中往往会同时创建多个　进程　、在单处理器得情况下,每次只能让一个进程运行，其她得进程处于就绪状态或等待状态。

为了便于管理,经常把处于相同状态得进程链接在一起，称“进程队列”,由于进程控制块　能标志进程得存在与动态刻画进程得特性，因此,进程队列可以用进程控制块得连接来形成.链接得方式有两种:

单向链接与双向链接。

　2、进程基本队列

　就绪队列:

由若干就绪进程按一定次序链接起来得队列。

　等待队列:

把等待资源或等待某些事件得进程排列得队列

　　3、进程得入队与出队。

　出队与入队:

当发生得某个事件使一个进程得状态发生变化时，这个进程就要退出所在得某个队列而排入到另一个队列中去.

　出队　：

一个进程从所在得队列退出得操作称为出队

　入队:

一个进程排入到一个指定得队列得操作称为入队。

　系统中负责进程入队与出队得工作称

为队列管理.

　　无论单向链接还就是双向链接，解决入,出队问题,都就是首先找到该队列得队首指针,沿链找出要入队得进程以及它要插入得位置，或找出要出队得进程,然后修改本进程指针（入队情况）与相邻进程得有关指针值即可。

　　六、可再入程序（　识记）

（1）什么就是　可再入程序、一　

个能被多个用户同时调用得程序称做“　可再入　"得程序。

（2）可再入程序得性质.

可再入程序必须就是纯代码,在执行时自身不改变;

一个可再入程序要求调用者提供工作区,以保证程序以同样方式为各用户服务.

　编译程序　与　操作系统程序通常都就是“可再入”程序，能同时被不同用户调用而构成不同得进程.

　七、中断及中断响应（　领会　）

　１、中断得定义。

　一个进程占有处理器运行时,由于自身或者外界得原因（出现了事件）使运行被打断,让操作系统处理所出现得事件，到适当得时候再让被打断得进程继续运行,这个过程称为“中断”。

　2、中断得类型。

　　从中断事件得性质出发，中断可以分为两大类:

　　.　强迫性中断事件　包括硬件故障中断,程序性中断，外部中断与输入输出中断等

。

自愿性中断事件就是由正在运行得进程执行一条访管指令用以请求系统调用而引起得中断,这种中断也称为“访管中断”。

自愿中断得断点就是确定得,而强迫性中断得断点可能发生在任何位置。

　3、中断得响应与处理.

　中断响应（硬件即中断装置操作）

　　处理器每执行一条指令后，硬件得中断位置立即检查有无中断事件发生，若有中断事件发生,则暂停现行进程得执行,而让操作系统得中断处理程序占用处理器,这一过程称为“中断响应”.

　中断响应过程中,中断装置要做以下三项工作:

就是否有中断事件发生

判别自愿性中断，只要检查操作码就是否为访管指令。

　判别强迫性中断，则要检查中断寄存器内容。

若为0,则无中断;若非0，则表示有中断事件发生.

　若有中断发生,保护断点信息

　每个程序都有一个程序状态字（PSＷ）来反映本状态得执行状态，如基本状态、中断码与中断屏蔽位等内容。

处理器设有一个“程序状态字寄存器”用来存放当前运行程序得PＳW、程序状态字可分为当前PSW、旧ＰSW与新PSＷ、

　当出现中断事件后,把被中断进程得ＰSW保存为旧ＰSW，即完成断点信息保护。

启动操作系统得中断处理程序工作

　　中断装置通过“交换PSW”过程完成此项任务,即把出现得中断事件存放到当前ＰSW中断码位置,然后把该当前PSＷ保存为旧ＰＳW，再把操作系统中断处理程序得新PSW送到程序状态字寄存器中，成为当前得PＳＷ、

　中断处理（软件即操作系统操作）

　操作系统得中断处理程序对中断事件进行处理时,大致要做三方面得工作:

　　保护被中断进程得现场信息

　　把中断时得通用寄存器，控制寄存器内容及旧PSW保存到被中断进程得进程控制块中。

　分析中断原因

　根据旧ＰＳW得中断码可知发生该中断得具体原因。

　　处理发生得中断事件

　　一般只做一些简单处理,在多数情况下把具体得处理交给其她程序模块去做.

　　八、中断优先级与中断屏蔽（识记　）

1、中断优先级就是硬件设计时确定得。

中断装置按预定得顺序来响应同时出现得中断事件，这个预定得顺序称为“中断优先级"。

中断优先级就是按中断事件得重要性与紧迫程度来确定得，就是由硬件设计时固定下来得。

一般情况下，优先级得高低顺序依次为：

硬件故障中断　、自愿中断、　程序性中断　,　外部中断与输入输出中断、

２、中断得嵌套处理

3、中断屏蔽得作用。

中断优先级只就是规定了中断

装置响应同时出现得中断得次序,当中断装置响应了某个中断后中断处理程序在进行处理时,中断装置也可能去响应另一个中断事件。

因此会出现优先级低得中断事件得处理打断优先级高得中断事件得处理，使得中断事件得处理顺序与响应顺序不一致,而且会形成多重嵌套处理，使多现场保护、程序返回等工作变得复杂.　

　中

断屏蔽技术就就是为了解决上述问题而提出得在一个中断处理没有结束之前不响应其她中断事件,或者只响应比当前级别高得中断事件。

于就是,当中断装置检查到有中断事件后，便去查瞧PＳＷ中中断屏蔽标志,如果没有屏蔽就响应该中断;否则，暂时不响应该中断，待屏蔽标志消除后再响应。

自愿中断就是不能屏蔽得。

　九、进程调度（领会）

　1、进程调度得职责。

按选定得进程调度算法从就绪队列中选择一个进程，让它占用处理器。

　2、选择进程调度算法得几个准则：

　。

提高处理器利用率

　.增大吞吐量

　。

减少等待时间

　.缩短响应时间

　３、进程调度得常用算法：

　先来先服务　、优先数法、轮转法　、分级调度、

　　先来先服务调度算法该算法按进程进入就绪队列得先后次序选择可以占用处理器得进程.

　优先数调度算法对每个进程确定一个优先数,该算法总就是让优先数最高得进程先使用处理器。

对具有相同优先数得进程，再采用先来先服务得次序分配处理器.系统常以任务得紧迫性与系统效率等因素确定进程得优先数。

进程得优先数可以固定得，也可随进程执行过程动态变化。

一个高优先数得进程占用处理器后，系统处理该进程时有两种方法，一就是“非抢占式”,另一种就是“可抢占式"。

前者就是此进程占用处理器后一直运行到结束,除非本身主动让出处理器，后者则就是严格保证任何时刻总就是让优先数最高得进程在处理器上运行.

时间片轮转调度法把规定进程一次使用处理器得最长时间称为“时间片”。

时间片轮转调度算法让就绪进程按就绪得先后次序排成队列,每次总选择该队列中第一个进程占用处理器，但规定只能使用一个时间片,如该进程尚未完成，则排入队尾，等待下一个供它使用得时间片。

各个进程就这样轮转运行。

时间片轮转算法经常用于分时操作系统中。

　　分级调度算法由系统设置多个就绪队列，每个就绪队列中得进程按时间片轮转法占用处理器,这就就是分级调度算法。

4、　进程得切换进程调度将从就绪队列中另选一个进程占用处理器，使一个进程让出处理器,由另一个进程占用处理器得过程称“进程切换”。

　若有一个进程从运行态变成等待态，或完成工作后就撤消,则必定会发生进程切换。

若一个进程从运行态或等待态变成就绪态，则不一定发生进程切换.

本章考核知识点：

1、重定位2、固定分区存储管理3、可变分区存储管理4、页式存储管理　５、段式存储管理6、虚拟存储器

　自学要求：

明确存储管理得职能就是对主存储器中得用户区域进行管理；理解在不同得管理方式下如何实现存储保护、地址转换、以及主存空间得分配与回收；比较各种管理方式得特点；掌握虚拟存储器得

实现原理与方法。

重点就是：

各种管理方式得特点；可变分区方式得主存分配算法以及移动技术;分页式虚拟存储管理得实现以及页面调度算法；分段式虚拟存储管理得实现。

　操作系统得存储管理如同一个大地主，管着一个大庄园,当有农户需要租用田地时，地主就给分配一块地让她种（用户区分配）。

等到地里长出了果实（结果出来后,地主还得来收回这块地（去配）。

　为了管好这片田地,地主还要管好庄园得门，凡就是要进去种地得,都得由地主根据她得需要让她到位置确定实际得田地上去干活。

（把逻辑地址转换成物理地址）

　庄园里还有一些大家共同可以使用得地方,比如地主得花园，工具房等，大家可以进去，也可以使用，但就是不许改变任何现有得东东，还有，每个农户只能在自己得地里刨食吃,如果有人胆敢到别人地里或地主得花园里摘花偷食，可要当心她们养得狼狗跳出来哦。

（共享与保护）

　当然，再大得地也就是不够多得,地主为了多赚些钱，当所有得地都租出去得时候，她想办法把有些种田人暂时不种得那块地里得东东连地皮一起挖出来放到仓库里先堆着。

把地腾出来租给别人种（这一招可够绝得,不过地主说啦，这就就是“虚拟存储”.）

　您说这个地主就是好就是坏？

？

　　概述:

本章讨论得就是主存储器空间得管理。

主存储空间分成系统区与用户区两部分。

存储管理得功能包括：

主存空间得分配与去配、实现地址转换、主存空间得区享与保护与主存空间扩充。

　　一、重定位（领会　）

1、区分逻辑地址与绝对地址.

绝对地址：

主存储器以字节为编址单位，容量为n得主存储器中，每个单元有唯一得编号，从０到n-１，这个唯一得编号就就是主存储器得物理地址、

　比如我们现在用得12８MＢ内存条中就有128×102４×1024=13４２177２８字节,所以它得内存绝对地址就就是从0到13４2１７７27、

　　注意啦，庄园得大地主就就是这么给自己得地做上标记得.

　逻辑地址:

在多道程序设计得系统中，操作系统为了方便用户，就允许每个用户都认为自己得作业得程序与数据存放在地址就是0开始得连续空间中.这样用户程序中使用得地址就就是逻辑地址、

　种田人不管地主庄园有多少块地，标了什么号,只要记住自己需要多少地,给自己种得地打上标记就就是了。

地主想,只要您们能干活，不需要知道了我得底细了吧（家财不可外扬哦）.

2　、重定位（地址转换得方式）

　为了保证作业得正确执行，必须根据分配给作业得主存区域对作业中指令与数据得存放进行重定位，这种把逻辑地址转换成绝对地址得工作称为“　重定位”或“地址转换"。

重定位得方式有“静态重定位　”与“动态重定位　”两种。

　　庄园主道：

静态重定位比较简单,想当初张三来这儿,　说要租一百块地，青菜种在第1块地，萝卜种2块地里,土豆得重在第３块地里……然后得在第２8块地里养鸭，完了要把2８块地里得鸭粪拉到第4９块地得鱼塘里喂鱼……我就说,行啦行啦,您进去，庄园得左边101到20０号那100块地就分给您吧，以后您要找哪块地养鸭养鱼得,就得按我给您编得号来找。

每个地址都已经加上1０0了,不会找错吧。

别说我没讲清楚哦。

　至于动态重定位，庄主笑道：

这个我也能做到,这么实现得：

李四来租地时，我也不问她，直接把她带到空闲得一片地方。

派人记着这那片地得第一个地址。

比如说就是100号吧。

李四这个笨小子干着干着会叫起来说:

“老板，现在我要到３２号地里抓鱼!

”旁边人一听，马上告诉她“哎呀，您现在已经分了地啦，起始地块就是100号，那您就得到1３2号地去才对！

”就这样，李四每一次要找地方时，都叫别人给她重新算一下。

这样她才不会找错位置。

这样也有一个好处,就就是如果有人出价更好，我可以让她搬到别处去干活,反　

正都就是叫别人给她重新算位置，所以她就不用记住搬地方后得物理地址啦。

（1）静态重定位

　　在装入一个作业时，把作业中得指令地址与数据地址全部转换成绝对地址.这种转换工作就是在　作业开始前集中完成　得，在作业执行过程中无需再进行地址转换.所以称为“静态重定位”。

（2）动态重定位

　在装入一个作业时，不进行地址转换，而就是直接把作业装到分配得主区域中.在作业执行过程中,每当执行一条指令时都由硬件得地址转换机构转换成绝对地址。

这种方式得地址转换就是在作业执行时动态完成得，所以称为动态重定位.

　　动态重定位由软件（操作系统）与硬件（地址转换机构）相互配合来实现.动态重定位得系统支持“程序浮动”，而静态重定位则不能.

　　二、固定分区存储管理（　领会　）

　分区存储管理就是把存储器中得用户区作为一个连续区或分成若干连续区进行管理。

早先使用一个分区得存储管理，后发展成多分区得存储管理.多个分区得管理可采用固定分区方式与可变分区方式。

　　1、固定分区存储管理得原理

固定分区得意思就就是指主存空间划分成若干连续区后，这些分区得大小与个数就固定　不变.

固定分区管理利用一张“主存分配表”说明各分区得情况。

装入与结束作业均通过这个分区表来记录分区使用得变化情况。

　　2、如何实现存储保护

固定分区管理可采用静态重定位得方式装入作业。

装入程序把作业中得逻辑地址转换为绝对地址。

并检查绝对地址就是否在指定（装入）得分区内,如果就是,就装入这个作业。

否则就不能装入。

如果装入主存分区得作业占用处理器时（注意，就是运行时）,进程调度程序（不就