操作系统原理知识知识点复习,梁光祥

目录第一章操作系统概论 (2)1.1操作系统概念 (2)1.2操纵系统的主要功能 (2)1.3操作系统的基本特征 (3)1.4操作系统的逻辑结构和运行模型 (3)1.5操作系统的形成与发展 (3)1.6操作系统主要类型 (3)第二章进程管理 (4)2.1．进程概念 (4) (4)2.2．进程控制 (5)2.3．进程互斥与同步 (5)2.4．进程通信 (5)2.5.线程 (5)第三章处理器调度与死锁 (6)3.1．处理器调度 (6)3.2．死锁 (7)第四章存储管理 (8)4.1．程序的链接和装入 (8)4.2．分区式存储管理 (8)4.3．分页式存储管理 (8)4.4．分段式存储管理 (9)4.5．段页式存储管理 (9)4.6．虚拟存储管理 (10)第五章设备管理 (11)5.1．输入输出系统 (11)5.2．输入输出控制方式 (11)5.3．缓冲技术 (14)5.4．分配策略： (14)5.5．输入输出软件 (14)5.6．虚拟设备 (14)5.7．磁盘存储管理 (14)第六章文件管理 (15)6.1．概述 (15)6.2文件数据的组织和存储 (15)6.3．文件目录 (15)6.4．文件储存空间管理 (16)第一章操作系统概论1.1操作系统概念1.配备操作系统的目的1)方便人们使用计算机2)有效管理计算机2.操作系统的目标1)有效地管理计算机的硬件和软件资源2)提高系统效率3)具有可扩充性4)具有开放性5)具有可靠性6)具有可移植性1.2操纵系统的主要功能1.处理器管理功能1)进程控制2)进程同步3)进程通信4)调度2.存储管理功能1)内存的分配与回收2)内存保护3)地址映射4)内存扩充5)内存共享3.设备管理功能1)缓冲管理2)设备分配与回收3)设备驱动4)实现设备独立性5)实现虚拟设备4.文件管理功能1)文件的存储空间管理2)目录管理3)文件的读写管理4)文件保护5.网络功能1)网络资源管理2)网络通信管理3)网络管理6.用户接口1)命令接口2)程序接口3)图形接口1.3操作系统的基本特征1.并发2.共享3.异步4.虚拟1.4操作系统的逻辑结构和运行模型1.操作系统的逻辑结构1)单核结构a)整体模块结构b)分层结构2)微内核结构2.操作系统的运行模型1)独立运行的内核模型2)嵌入进程中的执行模型3)作为独立进程运行模型1.5操作系统的形成与发展1.人工阶段从计算机产生到20世纪50年代中期机器属于第一代计算机。

2.监控程序阶段20世纪50年代中期出现了监控程序干预下的单批道处理系统。

3.操作系统成熟时期20世纪60年代，随着通道技术和中断技术的实现，多道程序设计技术成为现实。

4.操作系统的进一步发展20世纪80年代后期，随着微机技术的迅速发展，大规模及超大规模的集成电路技术得到广泛应用。

1.6操作系统主要类型1.批处理操作系统2.分时操作系统3.实时操作系统4.微机操作系统5.网络操作系统6.多处理器操作系统7.分布式操作系统8.嵌入式操作系统第二章进程管理2.1．进程概念1.进程映像的组成1)进程控制块（PCB）2)进程执行程序（code）3)进程执行所需数据（data）4)进程工作区2.进程的基本特征1)动态性2)并发性3)独立性4)异步性5)共享性3.进程与程序的区别1)进程是实体的一次执行过程，是动态的，程序是有序代码，是静态的；2)进程能够并发执行，程序只能顺序执行；3)进程有生命周期，在计算机运期间才有可能存在，而程序可以永久在外存；4)进程有程序，数据及相关控制块组成，程序只是进程执行中的一段代码；5)程序与进程之间不是一一对应的；4.进程控制块进程存在的唯一标志；5.进程状态及转换2.2．进程控制1.进程创建1)申请一个空闲的PCB，为之分配一个唯一的标识符2)新进程分配内存资源，3)分配其他的资源4)初始化PCB5)将进程插入就绪队列2.阻塞原语和唤醒原语的作用正好相反。

2.3．进程互斥与同步1.进程访问临界区应遵守的原则：1)空则让进2)忙则等待3)有限等待4)让权等待2.开关中断指令又称硬件锁3.实现进程互斥与同步的方法1)硬件法2)软件方法3)信号量机制4.管程的组成：1)管程内部的数据结构2)对数据结构操作的一组过程3)对共享数据结构的初始化2.4．进程通信1.信箱通信的同步规则1）如法的信箱已满，则发送进程转变成等待信箱状态，直到有空格时才唤醒；2）如信箱中没有信件，则接受进程转成等待信件状态，直到有信件时才唤醒。

2.管道通信的基础是文件系统2.5.线程1.引入线程后，线程与进程的工作分配线程：能够并发执行的实体，能够被系统独立调度与分派的基本单位进程：资源分配的实体2.线程分类1)用户级线程2)内核支持线程3)混合式线程3.线程有点1)用户级线程的切换速度高于支持内核线程的切换速度2)用户级线程可以在任何操纵系统上运行3)线程调度灵活第三章处理器调度与死锁3.1．处理器调度1. 定义按一定的规则分配处理器批处理作业：需要高级和低级调度中断作业：低级调度3.作业用户交给计算机所做的工作。

由程序，数据和作业说明组成。

交换式作业又称终端作业或连击作业批处理作业又称脱机作业4.选择调度算法的评判指标（1）CPU的利用率（2）系统吞吐量（3）各类资源的平衡利用（4）周转时间（5）响应时间（6）截止时间（7）优先权原则（8）公平原则5.调度算法（1）先来先服务算法调用后背队列中最先进入队列的一个或多个作业。

属于非剥夺式调度。

特点：利于长作业，不利于短作业。

简单易实现。

效率低。

只顾等待时间，不过执行时间。

（2）短作业/短进程优先调度算法调用运行时间短的作业，属于非剥夺式调度。

特点：降低平均等待时间，提过系统吞吐量。

对长作业不利。

（3）最高优先权调度算法调度优先权高的作业，分为：非抢占式：被调进程一直运行，直到结束或等待事件发生才主动放弃CPU。

抢占式：运行中的进程将CPU的使用权让给优先权高的（4）最高响应比算法系统响应时间作业等待时间+作业要求时间R= =作业要求运行时间作业要求时间属于非剥夺式调度。

（5）时间片轮转调度算法进程在规定的时间内没有结束，系统将产生一个中断。

属于剥夺式算法（6）最短剩余时间优先调度算法短进程优先调度算法改造得到的剥夺式算法。

（7）多级反馈队列调度算法（1）设置多个不同优先权队列，从上往下队列优先权依次降低。

各队列时间片不等。

优先权越高，时间片越短。

同一级进程，执行时间相同。

（2）新进程进入队列时，首先排在第一个就绪队列队尾，按照先来先服务原则等待调度。

调度中，按时间片轮转调度算法执行。

（3）仅当第一个就绪队列空闲时，才调用第二个就绪队列中进程执行。

依次类推。

（4）执行中，按最高优先权剥夺式调度算法执行。

6.实时调度任务的空闲时间=任务的截止时间-任务剩余执行时间-当前时间7.进程切换处理器模式切换：（1）保存中断进程的处理器现场（2）将处理器由用户态转向和心态（3）根据中断级别设置中断屏蔽位（4）根据系统调用号或中断号，调用相关处理程序。

进程切换模式：（1）保存CPU现场（2）修改PCB（3）给PCU挑选新进程（4）修改新进程PCB设置新进程地址空间，恢复存储管理信息（5）根据新进程PCB中保存的CPU环境，恢复CPU现场，执行新进程。

3.2．死锁8.死锁产生的必要条件（1）互斥条件（2）请求和保持条件（3）不剥夺条件（4）循环等待条件9.处理死锁的基本方法预防：破坏4个必要条件避免：分配资源前，进行安全性检查。

检测：根据资源分配图进行检测。

解除：第四章存储管理4.1．程序的链接和装入1.程序运行需经过的阶段编译、链接和装入2.物理地址和逻辑地址逻辑地址空间：一个目标模块（程序）或装入模块（程序）的所有逻辑地址空间结合称为逻辑地址空间或相对地址空间4.将程序中的逻辑地址转换成机器能够直接寻址的物理地址，这种转换称为地址映射、地址变换、重定位。

4.2．分区式存储管理（1）单一连续存储管理原理：内存空间分为系统区和用户区两部分，用户程序有装入程序从地地址开始装入，且一次只能装入一个程序。

（2）固定分区存储管理原理：在单一连续存储管理基础上，将用户区划分成若干个固定大小的区域，系统允许同时装入多道程序进入内存使他们能够并行执行。

（3）可变分区存储管理1)原理：程序装入前不建立分区，而是在程序运行时很据内存空间的需要而动态建立。

2)分配算法a)最先适应算法：有低地址找到能够满足程序要求的空闲分区。

b)最佳适应算法：按空虚分区的长度从小到大组织空虚分区，然后从小的开始寻找能够满足程序要求的空虚分区。

c)最差适应算法：将内存中最大的分区分配给请求装入的程序。

3)回收4)覆盖于交换技术覆盖技术：程序内部的内存扩充技术除了跟程序外，其余的所有程序有属于可覆盖程序。

交换技术：程序间的内存扩充技术一般情况下，人们所说的交换是指进程交换。

4.3．分页式存储管理采用离散分配内存的方式，基本单位时页面。

1)原理一个进程的逻辑地址空间分为若干个大小相等的区域，称为页。

并对进程的所有页面从0开始进行编号物理地址空间也按同样的方法换分与页面长度相同的区域内存地址的所有页框也从0依次进行编号2) 页内碎片由于最后一页往往不能装满物理块，于是会有一定的内存空间浪费现象，我们称为页内碎片。

3) 逻辑地址结构每个页面大小是212=4K地址空间最多允许有220=1M 个页面逻辑地址=页号X 页长+页内地址4) 地址变换a) 地址变换机构自动将一维逻辑地址划分成页号和页内地址b) 将页号和页表寄存器中的页长进行比较若页号大于页表长度，系统产生中断否则继续根据页表寄存器中页表在内存中的起始地址c) 在找到的页表中找到对应的物理块号，从而形成物理地址。

5) 快表一般允许存放32~1024个页表项6) 两级页表对一个大页表进行分页，分的的各个页面称为页表页面或页表分页每个越帮越忙在外层表中有一个外层页表项，用来记录页表页面在内存中所存放的物理块的块号。

31 22 21 12 11 04.4．分段式存储管理1) 实现原理将程序的逻辑地址划分才若干个子程序，每个子程序为一个段，每个段从0开始编址，一段为单位将程序存放于不相邻的内存空间。

2) 二位逻辑地址31 24 23 0一个作业最得多允许28=256个段3) 4.5．段页式存储管理1)原理将程序的逻辑地址分成若干个段，每个段分成若干个页。

2)逻辑地址结构31 24 23 12 11 04.6．虚拟存储管理1.虚拟存储管理的基本特征1)离散性2）多次行3）部分装入4）逻辑扩充5) 交换性2.虚拟存储器的大小由内存和外存容量之和决定。

3.请求分页虚拟存储管理在分也是存储管理的基础上，增加了支持虚拟存器而形成的一种存储管理方式。