操作系统知识点总结

第一章（判断、选择、简答）
一.操作系统的概念：
操作系统是管理资源、控制程序执行，改善人家界面，提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。

二.操作系统的功能：
处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与通信管理、用户接口。

三.操作系统的基本特征：
并发性，共享性，虚拟技术，异步性
【并发性】两个或两个以上的活动或时间在同一时间间隔内发生，其实质是对有限的物理资源强行复用，供多用户共享以提高效率；
【共享性】是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用，相应的，把这种资源共同使用称为资源共享，或称为资源复用；
【虚拟技术】是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物；

四.常用的操作系统的特征：
1.单道批处理系统特征：
【自动性】在顺利情况下，在磁带上的一批作业能自动地逐个地依次运行，而无需人工干扰；
【顺序性】磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各道作业的完成顺序与它们进入内存的顺序，在正常情况下应完全相同，亦即先调入内存的作业先完成；
【单道性】内存中仅有一道程序运行，及监督程序每次从磁带上只调入一道程序进入内存运行，当该程序完成或发生异常情况时，才换入其后继程序进入内存运行。

2.多道批处理系统的特征：
【多道性】内存中可同时存放多个作业；
【调度性】通过作业调度，从外存中选取若干个作业调入内存，并为内存中的多个作业分配CPU；
【无序性】作业调度的顺序与作业在外存中存放的顺序无关，作业完成的顺序与作业进入内存的顺序无关。

3.分时系统的特征：
【多路性】连接多个用户终端，能同时为多个用户服务；
【独立性】每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。因此，用户所感觉到的，就像是他一人独占主机；
【及时性】用户的请求能在很短的时间内获得响应。此时间间隔是以人们所能接受的等待时间来确定的，通常仅为1—2秒钟；
【交互性】用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。其广泛性表现在：用户可以请求系统提供多方面的服务，如文件编辑、数据处理和资源共享等。

4.实时系统的特征：
【及时性】它一般具有高精度的实时时钟，能及时地响应外部文件的请求，并在规定的时间内，完成对该文件的处理，控制实时设备和实时任务协调一致的运行；
【高可靠性】这是实时系统的主要设计目标之一。为了提高实时系统的可靠性，软硬件都必须采取相应的措施加以

保证；
【支持多道程序设计】任务调度算法简单、实用，数据结构简单明了，任务切换速度快，能够处理时间驱动的任务和文件驱动的任务；
【较强的过载防护能力】在支持多任务的实时系统中，实时任务的数目在某些时候超出系统的处理能力时，系统要通过相应的措施来保证实时性强的重要任务能及时处理。
【*习题1、11、21*】


第二章（判断、选择、填空、程序填空、简答）
一.进程的概念、进程与程序之间的区别：
1.概念：进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；
进程属性：结构性、共享性、动态性、独立性、并发性；

2.进程与程序之间的区别：
①进程是程序的执行，属于动态，程序是一组有序的指令，是静态概念；
②进程有生命周期，它的存在是暂时的，程序的存在是永久的；
③进程包括程序代码、数据和“进程控制块”三部分；
④进程是一个独立的运行单位，是系统进行资源分配和调度的独立单位；
⑤一个程序在执行中可对应多个进程，一个进程也可能包含多个程序段。

二.进程的状态以及转换：就绪状态、执行状态、阻塞状态

三.信号量机制以及信号量的物理意义：
信号量机制：AND型信号量集机制：同时需要多种资源且每种占用一个时的信号量操作；一般信号量集机制：同时需要多种资源、每个占用的数目不同、且可分配的资源还存在一个临界值时的处理。
【信号量的物理意义】
S>0表示有S个资源可用；
S=0表示无资源可用；
S<0则|S|表示S等待队列中的进程个数；

四.进程中的两种制约关系
同步（直接制约）：又称协作关系，指某些进程未完成同一任务需要分工协作等待来自其他进程的信息；
互斥（间接制约）：两个或两个以上的进程不能同时进入共享同一临界资源的临界区。<进程间竞争共享资源—独占分配到的部分或全部共享资源>

五.进程的同步问题（生产者与消费者；读者与写者）：P58—P64

六.进程的通信方式：共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统。

*并发程序的特征：宏观上的并行，微观上的串行。
【*习题18、22a*】


第三章（填空、选择、判断、计算、简答）
一.作业的概念、作业的状态：
1.概念：作业是一个比程序更为广泛的概念，它不仅包含了通常的程序和数据，而且还应配有一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运行进行控制。在批处理系统中，是以作业为基本单位从外存调入内存的。

2.作业状态：提交（创建作业JCB）--后备（输入井/收客）--执行—完成；
3.引起调度的原因：CPU空闲引起进程

调度。

二.处理机的四种调度方法：（四层调度及需要考虑的问题）
1.作业调度---？调度的时机
2.进程调度---？调度算法
3.中级调度---？调度时产生的作业
4.线程调度---？调度的功能

三.常用的调度算法：先来先服务（FCFS）、短作业优先(SJF)、高响应比调度、时间片轮转法的调度顺序的确定、周转时间、带权周转时间、平均周转时间的计算（重点是多道环境，注意调度的时刻以及进程调度与作业调度的区别）；

四.死锁：
1.死锁的概念：多个进程在运行过程中因争夺资源而造成一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进，这种情况
称为死锁。
2.产生死锁的原因：
①竞争资源：当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁；
②进程间推进顺序非法：进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致进程死锁。

3.预防死锁的方法：
摒弃“请求和保持”条件；
摒弃“不剥夺”条件；
摒弃“环路等待”条件。

4.死锁的解决方法：死锁避免—银行家算法P109
【*习题1、10、22*】


第四章（判断、选择、计算）
一.动态分区的管理，地址的转换：
动态分区管理：操作系统启动后，随着作业的装入动态划分内存，其中每块内存的大小与作业大小相等。
地址转换—--动态重定位、核对指令中的地址范围。

二.空间分配算法：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法。

三.页式管理：
分页管理是解决碎片问题的一种有效办法，它允许程序的存储空间是不连续的，用户程序的地址空间被划分为若干个固定大小的区域；
页面：讲一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片；
地址的转换：采用动态重定位方式装入作业，转换的依据是页表；

四.分段管理：
概念：将程序分成若干逻辑段，并对这些段分别分配存储空间；
地址转换：通过段表实现地址转换和存储保护；

分段与分页的区别：
①页是信息的物理单位，分页是为了便于系统管理，而段是信息的，逻辑单位，分段是为了满足用户的需要；
②分页式存储管理的作业地址空间是一维的，而分段式存储管理作业地址空间是二维的；
③页的长度由系统确定，是等长的，而段的长度由具有相对完整意义的信息长度确定，是不固定的。

五.请求分页存储管理：
概念：先将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为每一个段赋予一个段名。
【三种主要的置换算法】最佳置换算法和先进先出置换算法、最

近最久未使用置换算法（LRU）
【*习题9、15、17、26*】


第五章（判断、填空、计算）
一.I/O控制方式：程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMA控制方式、通道控制方式。

二.缓冲的类型：单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池。

三.设备独立性：

四.磁盘调度算法：
1.先来先服务FCFS：根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
缺点：平均寻道时间长；
2.最短寻道时间优先SSTF：选择与当前磁头所在的磁道距离最近的磁盘访问请求服务。
缺点：出现“饥饿”现象；
3.扫描SCAN算法：首先考虑磁盘请求的磁头移动方向，在方向一致的情况下选择与当前磁头最近的磁盘请求服务。若同方向没有请求，磁头转向反方向移动。

寻道时间Ts（启动磁臂时间s+磁头移动时间） Ts=m*n+s（移动n条磁道）
旋转延迟时间Tr=1\2r 传输时间Tr=b\Rn
其中，b为传输的字节数，N为一条磁道上的字节数，r为磁盘每秒的转数。

五.SPOOLing技术：
SPOOLing技术是实现虚拟设备以提高独占设备利用率的技术，也是一种以空间换时间的技术。
SPOOLing技术是在批处理操作系统时代引入的，即假脱机输入输出技术。把这种技术实质就是对输入/输出数据成批处理。
【*习题7、19*】


第六章（判断、填空）
一.文件的逻辑结构、物理结构：
逻辑结构：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织；
物理结构：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与采用的外存分配方式有关。

二.外存分配方式：连续分配、链接分配（隐式链接，显式链接）

三.FAT技术：FAT12FAT16FAT32

四.文件存储管理：空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法
【*习题10、11、24*】


第七章（填空、简答）
一.操作系统提供给用户的三种接口：命令接口、图形接口、系统调用。

二.系统调用的概念、执行过程：执行过程（处理包含哪些内容）

三.系统调用与一般函数调用的区别：
①系统调用发生CPU状态变化，一般函数调用不发生；
②一般函数调用可以直接从调用转到被调用函数执行，系统调用则不能，而是通过软中断进入；
③一般函数调用可直接返回调用函数执行，而系统调用可能引起新的进程调度。