操作系统复习知识点总结.docx
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操作系统复习知识点总结
第1章操作系统引论
1.1知识点总结
1、什么是操作系统?
操作系统：
是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运营系统软件（或程序集合），是顾客与计算机之间接口。
1）OS是什么：
是系统软件（一整套程序构成，如UNIX由上千个模块构成）
2）管什么：
控制和管理系统资源（记录和调度）
2、操作系统重要功能?
操作系统功能：
存储器管理、解决机管理、设备管理、文献管理和顾客接口管理。
1）存储器管理：
内存分派，地址映射，内存保护和内存扩充
2）解决机管理：
作业和进程调度，进程控制和进程通信
3）设备管理：
缓冲区管理，设备分派，设备驱动和设备无关性
4）文献管理：
文献存储空间管理，文献操作普通管理，目录管理，文献读写管理和存取控制
5）顾客接口：
命令界面/图形界面和系统调用接口
3、操作系统地位
操作系统是裸机之上第一层软件，是建立其她所有软件基本。
它是整个系统控制管理中心，既管硬件，又管软件，它为其他软件提供运营环境。
4、操作系统基本特性？
操作系统基本特性：
并发，共享和异步性。
1）并发：
并发性是指两个或各种活动在同一给定期间间隔中进行。
2）共享：
共享是指计算机系统中资源被各种任务所共用。
3）异步性：
每个程序什么时候执行，向前推动速度快慢，是由执行现场合决定。
但同一程序在相似初始数据下，无论何时运营都应获得同样成果。
5、操作系统重要类型？
多道批解决系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统
1）多道批解决系统
（1）批解决系统特点：
多道、成批
（2）批解决系统长处：
资源运用率高、系统吞吐量大
（3）批解决系统缺陷：
等待时间长、没有交互能力
2）分时系统
（1）分时：
指若干并发程序对CPU时间共享。
它是通过系统软件实现。
共享时间单位称为时间片。
（2）分时系统特性：
同步性：
若干顾客可同步上机使用计算机系统
交互性：
顾客能以便地与系统进行人--机对话
独立性：
系统中各顾客可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏
及时性：
顾客能在很短时间内得到系统响应
（3）长处重要是：
响应快，界面和谐
多顾客，便于普及
便于资源共享
3）实时系统
（1）实时系统：
响应时间不久，可以在毫秒甚至微秒级及时解决
（2）典型应用形式：
过程控制系统、信息查询系统、事务解决系统
（3）与分时系统重要区别：
分时系统
实时系统
交互能力
强（通用系统）
弱（专用系统）
响应时间
秒级
及时，毫秒/微妙级
可靠性
普通规定
规定更高
4）个人机系统
（1）单顾客操作系统
单顾客操作系统特性：
个人使用：
整个系统由一种人操纵，使用以便。
界面和谐：
人机交互方式，图形界面。
管理以便：
依照顾客自己使用规定，以便对系统进行管理。
适于普及：
满足普通工作需求，价格低廉。
（2）多顾客操作系统多：
代表是UNIX，具备更强大功能和更多长处。
①网络操作系统
计算机网络=计算机技术+通信技术
计算机网络特性：
分布性、自治性、互连性、可见性
网络操作系统功能
本机+网络操作系统：
本地OS之上覆盖了网络OS，可以是同构也可以是异构。
功能：
实现网络通信、资源共享和保护、提供网络服务和网络接口等
②分布式操作系统
定义：
运营在不具备共享内存多台计算机上，但顾客眼里却像是一台计算机。
（分布式系统无本地操作系统运营在各个机器上）
分布式系统特性：
分布式解决、模块化构造、运用信息通信、实行整体控制
分布式操作系统特点：
透明性、灵活性、可靠性、高性能、可扩充性
1.2习题练习
1、选取题
1）操作系统是一种（）。
A.系统软件 B.系统硬件C.应用软件D.增援软件
2）多道程序设计是指（）。
A.在实时系统中并发运营各种程序
B.在分布系统中同一时刻运营各种程序
C.在一台解决机同一时刻运营各种程序
D.在一台解决机上并发运营各种程序
3）操作系统设计目的之一是对的性，下列（）因素不会影响该目的?
A.并发性 B.共享性 C.高效性 D.随机性
4）在下列操作系统各个功能构成某些中,哪一种不需要有硬件支持？
A.进程调度 B.时钟管理C.地址映射D.中断系统
5）下列操作系统中，（）是网络操作系统
A.Windows3.XB.DOS6.22C.CP/M2.2D.linux
6）若把操作系统看作是计算机系统资源管理者，下列（）不属于操作系统所管理资源？
A.CPUB.内存C.程序D.中断
7）操作系统负责管理计算机系统（）。
A.程序 B.文献 C.资源 D.进程
8）没有下列设备（），计算机无法工作。
A.硬盘B.软盘C.内存D.打印机
9）操作系统采用最多数据构造是（）。
A.队列B.表格C.树D.堆栈
2、判断题
1）OS最后目的是管理好软件和硬件资源。
（）
2）系统软件指就是操作系统。
（）
3）操作系统是存在ROM上软件。
（）
4）从顾客角度,操作系统可以当作计算机硬件扩充。
（）
5）虚拟机是指硬件外层软件。
（）
6）顾客使用计算机，不必懂得内部数据是如何存储。
（）
7）操作系统两大使命，服务顾客和管理资源是统一。
（）
8）多道程序设计既在内存中各种程序并行运营。
（）
9）多顾客系统一定采用多道技术。
（）
10）只有多重解决系统可觉得多顾客服务。
（）
11）多顾客必要使用多终端。
（）
12）分时系统中时间片越长越好。
（）
13）顾客可以完全按照自己意愿"生成"操作系统。
（）
14）操作系统冷,热启动差别只在于与否有加电自检过程。
（）
3、填空题
1）从人机交互方式来看，操作系统是顾客与机器。
2）从管理角度看，操作系统是管理资源。
3）计算机操作系统是，管理和控制系统软件。
4、简答题
1）何谓脱机I/O,联机I/O?
2）分时系统为什么能实现人机交互操作?
为什么主机间断服务,顾客却觉得在持续地工作?
3）批解决系统及分时系统中各顾客均能共享系统资源,在共享系统资源办法上有什么不同?
4）为什么UNIX系统是小型机主导操作系统?
从系统功能角度阐明之
5）操作系统五大类型特点
6）简述操作系统功能
7）多道程序设计基本思想
8）操作系统普通为顾客提供了哪三种界面?
各有什么特点?
9）解释下列术语：
并发，吞吐量，分时，实时
1.3习题解答
1、选取题
4、简答题
1）脱机I/O是指输入／输出工作不受主机直接控制，而由卫星机专门负责完毕I/O，主机专门完毕迅速计算任务，从而两者可以并行操作。
联机I/O是指作业输入、调入内存以及成果输出都在CPU直接控制下进行。
2）分时系统提供两种接口:
命令接口和系统调用,主机在中断构造和时钟系统支持下,把CPU时间提成时间片,每个程序只运营一种时间片,就产生一种时钟中断,控制转向操作系统,操作系统选择另一种顾客程序。
它提供命令接口,交互性好,顾客在终端上操作,即可得到系统即时响应
在交互环境下,一种顾客使用终端,大某些时间用于操作键盘输入字符,或阅读思考系统送回显示信息.这个阶段终端可独立完毕,无需主机直接服务.顾客感觉主机在不间断地为自己服务，因而这种系统也称为联机系统.各顾客在自己享用时间片内,获得主机服务
3）批解决系统采用并发解决方式，作业搭配，运用外设申请中断功能，通过系统调度程序进行操作。
分时系统各顾客准时间片分享CPU，使系统具备共享能力
4.核心层提供基本功能，具备较强进程管理、存储管理和文献管理功能，实用层有命令解释和语言系统等实用软件，也有大量应用软件，系统便于掌握，也便于扩展，代码采用C语言移植性强。
很强文献解决能力，以文献办法实现I/O功能，管理十分以便。
良好开发环境
5.操作系统有如下几种类型：
多道批解决系统、分时系统、实时系统、网络操作系统和分布式操作系统。
多道批解决系统特点：
多道、成批分时系统特点：
同步性、交互性、独立性、及时性
实时系统特点：
交互能力较弱，系统专用，响应时间更严格、及时、可靠性规定更高
网络操作系统特点：
分布性、自治性、互连性、可见性
分布式操作系统特点：
透明性、灵活性、可靠性、高性能、可扩充性
6.存储器管理：
涉及内存分派、址映射、内存保护和内存扩充。
作业管理：
涉及作业创立,撤除,顾客界面设计
进程管理：
进程控制和进程通信。
设备管理：
涉及缓冲管理、设备分派、和设备无关性。
文献管理：
涉及文献存空间管理、文献操作普通管理、目录管理、文献读写管理和存取控制。
7.教材P10
8.操作系统普通为顾客提供三种界面是：
命令界面、图形界面和系统调用界面
命令界面--在提示符之后顾客从键盘上输入命令，系统提供相应服务。
图形界面--顾客运用鼠标、窗口、菜单、图标等图形顾客界面工具，可以直观、以便、有效地使用系统服务和各种应用程序及实用工具。
系统调用界面--顾客在自己Ｃ程序中使用系统调用，从而获取系统更基层服务。
9.教材P6
10.并发：
是指两个或各种活动在同一给定期间间隔中进行。
是宏观上概念。
吞吐量：
在一段给定期间内，计算机所能完毕总工作量。
分时：
重要是指若干并发程序对CPU时间共享。
实时：
表达"及时"或"既时"。
第2章进程管理
1、程序顺序执行与并发执行比较
顺序执行
并发执行
程序顺序执行
间断执行，各种程序各自在“走走停停”种进行
程序具备封闭性
程序失去封闭性
独享资源
共享资源
具备可在现性
失去可再现性
有直接和简接互相制约
2、多道程序设计概念及其长处
1）多道程序设计：
是在一台计算机上同步运营两个或更各种程序。
2）多道程序设计特点：
各种程序共享系统资源、各种程序并发执行
3）多道程序设计长处：
提高资源运用率、增长系统吞吐量
3、什么是进程，进程与程序区别和关系
1）进程引入
由于多道程序特点，程序具备了并行、制约和动态特性，就使得本来程序概念已难以刻划和反映系统中状况了。
2）进程：
程序在并发环境下执行过程。
3）进程与程序重要区别：
（1）程序是永存，进程是暂时
（2）程序是静态观念，进程是动态观念
（3）进程由三某些构成：
程序+数据+进程控制块（描述进程活动状况数据构造）
（4）进程和程序不是一一相应
一种程序可相应各种进程即各种进程可执行同一程序
一种进程可以执行一种或几种程序
4）进程特性：
动态性、并发性、调度性、异步性、构造性
4、进程基本状态及其转换
1）进程基本状态
（1）运营态（Running）：
进程正在占用CPU；
（2）就绪态（Ready）：
进程具备运营条件，但尚未占用CPU；
（3）阻塞态（Blocked）：
进程由于等待某一事件不能享用CPU。
2）进程状态转换
（1）就绪态->运营态
（2）运营态->就绪态
（3）运营态->阻塞态
（4）阻塞态->就绪态
5、进程是由哪些某些构成，进程控制块作用
1）进程构成：
由程序、数据集合和PCB三某些构成。
2）进程控制块作用：
进程控制块是进程构成中最核心某些。
（1）每个进程有唯一PCB。
（2）操作系统依照PCB对进程实行控制和管理。
（3）进程动态、并发等特性是运用PCB体现出来。
（4）PCB是进程存在唯一标志。
6、PCB组织方式
线性队列、链接表、索引表
7、进程同步与互斥
1）同步：
是进程间共同完毕一项任务时直接发生互相作用关系。
2）互斥：
排它性访问即竞争同一种物理资源而互相制约。
8、什么是临界资源、临界区？
1）临界资源：
一次仅容许一种进程使用资源。
2）临界区：
在每个进程中访问临界资源那段程序。
3）互斥进入临界区准则：
（1）如果有若干进程规定进入空闲临界区，一次仅容许一种进程进入。
（2）任何时候，处在临界区内进程不可多于一种。
如已有进程进入自己临界区，则其他所有试图进入临界区进程必要等待。
（3）进入临界区进程要在有限时间内退出，以便其他进程能及时进入自己临界区。
（4）如果进程不能进入自己临界区，则应让出CPU，避免进程浮现“忙等”现象。
9、信号量
1）信号量定义：
信号量（信号灯）=＜信号量值，指向PCB指针＞
2）信号量物理意义：
（1）信号量值不不大于0：
表达当前资源可用数量
不大于0：
其绝对值表达等待使用该资源进程个数
（2）信号量初值为非负整数变量，代表资源数。
（3）信号量值可变，但仅能由Ｐ、Ｖ操作来变化。
10、P/V操作原语
1）P操作原语P（S）
（1）P操作一次，S值减１，即S＝S－１（祈求分派一资源）；
（2）如果S≥0，则该进程继续执行；如果S＜0表达无资源，则该进程状态置为阻塞态，把相应PCB连入该信号量队列末尾，并放弃解决机，进行等待（直至另一种进程执行V（S）操作）。
2）V操作原语（荷兰语等待）V（S）
（1）V操作一次，S值加1，即S＝S+１（释放一单位量资源）；
（2）如果S＞0，表达有资源，则该进程继续执行； 如果S≤0，则释放信号量队列上第一种PCB所相应进程（阻塞态改为就绪态），执行V操作进程继续执行。
11、进程间简朴同步与互斥实现
1）用P，V原语实现互斥普通模型
设互斥信号量mutex初值为1
2）用P、V原语操作实现简朴同步例子
S1缓冲区与否空（0表达不空，1表达空），初值S1=0；
S2缓冲区与否满（0表达不满，1表达满），初值S2=0；
3）生产者——消费者问题（OS典型例子）：
mutex互斥信号量，初值为1；full满缓冲区数，初值为0；empty空缓冲区数，初值为N；
第三章解决机调度与死锁
解决机调度级别
1.调度：
选出待分派作业或进程
2.解决机调度：
分派解决机
3.三级调度：
高档调度（作业调度）、中级调度（内存对换）、低档调度（进程调度）
作业状态
1.作业状态分为四种：
提交、后备、执行和完毕。
2.作业状态变迁图：
作业调度和调度功能
1.作业调度任务
后备状态→执行状态 执行状态→完毕状态
2.作业调度功能
1）记录系统中各个作业状况
2）按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业
3）为选中作业分派内存和外设等资源
4）为选中作业建立相应进程
5）作业结束后进行善后解决工作
进程调度和调度功能
1.进程调度：
后备状态→执行状态
2.进程调度时机：
任务完毕后、等待资源时、运营届时了、发现重调标志
3.进程调度功能：
保存现场、挑选进程、恢复现场
两级调度模型 作业调度和进程调度区别
作业调度
（宏观调度）
为进程活动做准备，即有获得解决机资格
调度次数
有系统不设作业调度
进程调度
（微观调度）
使进程活动起来，即分派得到了解决机
调度频率高
进程调度必不可少
评价调度算法指标
调度性能评价准则：
CPU运用率、吞吐量、周转时间、就绪等待时间和响应时间
1.吞吐量：
单位时间内CPU完毕作业数量
2.周转时间：
1）周转时间=完毕时刻－提交时刻
2）平均周转时间=周转时间／n
3）带权周转时间=周转时间／实际运营时间
4）平均带权周转时间=带权周转时间／n
简朴调度算法
1.先来先服务（FCFS）
调度算法实现思想：
按作业（进程）到来先后顺序进行调度，即先来先得到运营。
用于作业调度：
从作业对列（准时间先后为序）中选取队头一种或几种作业运营。
用于进程调度：
从就绪队列中选取一种最先进入该队列进程投入运营。
例如设有三个作业，编号为1，2，3。
各作业分别相应一种进程。
各作业依次到达，相差一种时间单位。
①图示出采用FCFS方式调度时这三个作业执行顺序
②算出各作业周转时间和带权周转时间
作业
到达时间
运营时间
开始时间
完毕时间
周转时间
带权周转时间
1
0
24
0
24
24
1
2
1
3
24
27
26
8.67
3
2
3
27
30
28
9.33
平均周转时间T=26 平均带权周转时间W=6.33
2.时间片轮转（RR）
调度算法实现思想：
系统把所有就绪进程按先进先出原则排成一种队列。
新来进程加到就绪队列末尾。
每当执行进程调度时，进程调度程序总是选出就绪队列队首进程，让它在CPU上运营一种时间片时间。
当时间片到，产生时钟中断
，调度程序便停止该进程运营，并把它放入就绪队列末尾，然后，把CPU分给就绪队列队首进程。
时间片：
是一种小时间单位,普通10~100ms数量级。
例如设四个进程A、B、C和D依次进入就绪队列（同步到达），四个进程分别需要运营12、5、3和6个时间单位。
①图示RR法时间片q=1和q=4示进程运营状况
②算出各进程周转时间和带权周转时间
3.优先级调度算法实现思想：
从就绪队列中选出优先级最高进程到CPU上运营。
1）两种不同解决方式：
非抢占式优先级法、抢占式优先级法
2）两种拟定优先级方式：
静态优先级、动态优先级
例如假定在单CPU条件下有下列要执行作业：
作业
运营时间
优先级
1
10
3
2
1
1
3
2
3
4
1
4
5
5
2
①用执行时间图描述非强占优先级调度算法执行这些作业状况
②算出各作业周转时间和带权周转时间
作业
到达时间
运营时间
开始时间
完毕时间
周转时间
带权周转时间
1
0
10
0
10
10
10
2
1
1
28
19
18
18.0
3
2
2
11
13
11
5.5
4
3
5
10
11
8
8.0
5
4
5
13
18
14
28
平均周转时间T=12．2 平均带权周转时间W=7．06
Shell命令执行过程
1.读命令：
shell命令解释程序将命令行读到自己工作区中。
2.判对错：
判断命令与否对的，若有错则发出相应错误信息。
3.建子进程：
终端进程调用系统调用fork，创立一种子进程。
4.等待完毕：
终端进程将等待自己创立子进程完毕工作，变成睡眠态。
如果顾客键入命令行末尾有“&”符号，表白是后台命令，则及时转（8），发提示符。
5.子进程运营：
子进程被创立后处在就绪态，进入就绪队列排队。
当进程调度程序选中它之后，就把CPU分给它使用。
6.子进程终结：
子进程完毕工作后，一方面释放它所占用资源；另一方面唤醒父进程。
子进程从系统中消失。
7.父进程运营：
子进程唤醒父进程。
8.发提示符：
终端进程发提示符，让顾客键入新命令。
什么是死锁
死锁：
各种进程循环等待它方占有资源而无限期地僵持下去局面。
产生死锁主线因素
产生死锁主线因素：
资源有限且操作不当。
产生死锁必要条件
产生死锁必要条件：
互斥条件、不可强占条件、占有且申请条件、循环等待条件。
如果在计算机系统中同步具备上面四个必要条件时，那么会发生死锁。
即四个条件中有一种不具备，系统就不会发生死锁。
解决死锁普通办法
解决死锁三种办法：
死锁防止、避免、检测与恢复。
死锁防止基本思想和可行解决办法
1.死锁防止基本思想：
打破产生死锁四个必要条件一种或几种。
2.防止死锁方略：
资源预先分派方略、资源有序分派方略。
1）资源预先分派方略：
打破占有且申请条件，进程在运营前一次性地向系统申请它所需要所有资源，如果所前言所有资源得不到满足，则不分派任何资源，此进程暂不运营。
2）资源有序分派方略：
打破循环等待条件，把资源事先分类编号，按序分派，使进程在申请、占用资源时不会形成环路。
什么是进程安全序列，死锁与安全序列关系
1.安全序列定义：
所谓系统是安全，是指系统中所有进程可以按照某一种顺序分派资源，并且依次地运营完毕，这种进程序列{P1，P2，…，Pn}就是安全序列。
2.安全序列{P1，P2，…，Pn}是这样构成：
若对于每一种进程Pi（1≤i≤n），它需要附加资源可以被系统中当前可用资源加上所有进程Pj（j3.安全序列与死锁关系：
虽然存在安全序列一定不会有死锁发生，但是系统进入不安全状态（四个死锁必要条件同步发生）也未必会产生死锁，固然，产生死锁后，系统一定处在不安全状态。
死锁避免与银行家算法
1.避免死锁办法：
银行家算法。
２.银行家算法基本思想：
分派资源之前，判断系统与否是安全；若是，才分派。
死锁检测
1.死锁检测算法：
是当进程进行资源祈求时检查并发进程组与否构成资源祈求和占用环路。
如果不存在这一环路，则系统中一定没有死锁。
2.总之：
如果资源分派图中不存在环路，则系统不存在死锁；反之如果资源分派图中存在环路，则系统也许存在死锁，也也许不存在死锁。
死锁恢复
1.死锁恢复思想：
一旦在死锁检测时发现死锁，就要消除死锁，使系统从死锁中恢复过来。
2.死锁恢复办法：
1）系统重新启动
2）撤除进程、剥夺资源
第四章存储器管理
<>存储器层次
顾客程序重要解决阶段
1）.编辑阶段：
创立源文献
2）.编译阶段：
生成目的文献
3）.连接阶段：
生成可执行文献
4）.装入阶段：
重定位，装入内存
5）.运营阶段：
得到成果
存储器管理功能
存储器管理功能：
内存分派、地址映射、内存保护、内存扩充。
存储器关于概念
1）.逻辑地址：
顾客程序经编译之后每个目的模块都以0为基地址顺序编址。
2）.物理地址：
内存中各物理单元地址是从统一基地址顺序编址。
3）.重定位：
把逻辑地址转变为内存物理地址过程。
4）.静态重定位：
是在目的程序装入内存时，由装入程序对目的程序中指令和数据地址进行修改，即把程序逻辑地址都改成实际内存地址。
重定位在程序装入时一次完毕。
5）.动态重定位：
在程序执行期间，每次访问内存之间进行重定位，这种变换是靠硬件地址变换机构实现。
6）.碎片：
内存中容量太小、无法被运用小分区。
存储管理基本技术
三种基本存储管理技术：
分区法、可重定位分区法和对换技术
1.分区法：
把内存划提成若干分区，每个分区里容纳一种作业。
1）固定分区：
分区个数、分区大小固定不变；每个分区只
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