操作系统123章考试复习资料

Note时间：2010/11/17 地点：讲述人：记录人：qinxiaodong主题：OS第一章引论1.操作系统作用：1>OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；(OS是一个系统软件，接口是软件接口)；2>OS作为计算机系统资源的管理者；（处理机管理，存储器管理，I/O设备管理，文件管理）；3>OS实现了对计算机资源的抽象；2.OS的发展过程：基本OS：批处理系统（单道批和多道批），分时系统，实时系统；多道程序设计目的是：为了进一步提高资源利用率和系统吞吐量；脱机I/O方式指：由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的；分时系统的特征：多路性，独立性，及时性，交互性；实时系统的特征：……，可靠性；时间片q并不是越小越好；3.操作系统的基本特性：并发，共享，虚拟和异步；其中并发和共享是最基本的特征；并发是最重要的特征；4.并行性和并发性区别：并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；5.通常是把进程作为分配资源的基本单位，把线程作为独立运行和独立调度的基本单位；6.操作系统功能：处理机管理，存储器管理，设备管理和文件管理；第二章进程管理1.程序顺序执行时的特征：顺序性，封闭性，可再现性；程序并发执行时的特征：间断性，失去封闭性，不可再现性；2.引入进程的目的：为了使程序能准确并发执行；进程的基本属性：1>进程是一个可拥有资源的独立单位；2>进程同时又是一个可独立调度和分派的基本单位；进程特征：1>结构特征；（配置进程控制块PCB目的：为使程序能独立运行）；进程实体构成：程序段，相关的数据段和PCB；2>动态性；（动态性是进程最基本的特征；）3>并发性；4>独立性；5>异步性；3.比较进程和程序区别：1>动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡，因而进程有一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体；2>并发性是进程的重要特征，引入进程的目的是为了使程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的；3>独立性指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。

而对于未建立任何进程的程序，都是不能作为一个独立的单位来运行；4.进程定义：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；5.进程的三种基本状态：就绪状态，执行状态，阻塞状态；进程的三态转换：1>处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配了处理机之后，该进程便可执行，由就绪状态转变为执行状态；2>正在执行的进程（当前进程），因分配给它的时间片已完而被暂停执行时，由执行状态变为就绪状态；3>正在执行的进程（当前进程），因发生某事件而是进程的执行受阻，使无法执行，由执行状态变为阻塞状态；4>I/O完成后，由阻塞状态变为就绪状态；6.进程控制块(PCB)作用：保存现场信息；OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的；PCB是进程存在的唯一标志；7.进程控制一般是由OS内核中的原语来实现的；原语是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程；原语作用：是为了实现进程的通信和控制；原子操作：指一个操作中的所有动作要么全做，要么全不做；它是一个不可分割的基本单位，在执行过程中不允许被中断；8.进程的创建：1>申请空白的PCB；2>为新进程分配资源；3>初始化进程控制块；4>将新进程插入就绪队列；作业一定的算法调度作业调度程序按装入内存→分配资源→创建进程→插入就绪队列 9.两种形式的制约关系：1>间接相互制约关系；2>直接相互制约关系；10.临界资源是独占性资源，多个进程必须互斥地对它进行访问；临界区：在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区；11.同步机制应遵循的规则：1>空闲让进；2>忙则等待；3>有限等待；4>让权等待；为实现进程能互斥地进入到自己的临界区；12.整型信号量：（违反“让权等待”规则，使进程处于忙等状态；）P 操作：Wait(S)；V 操作：Signal(S)；记录型信号量13.信号量机制作为通信工具，缺点是：1>效率低；2>通信对用户不透明；14.进程通信类型（高级通信机制）：1>共享存储器系统；（共享数据结构和共享存储区）2>消息传递系统；（直接通信和间接通信）3>管道通信系统；（管道机制必须提供三方面协调能力：互斥，同步，确认对方是否存在）15.原语Send(P2,m1) ：将信息m1发送给接收进程P2;原语Receive(P1,m1) ：接收由P1发来的信息m1；(直接通信方式)16.原语Send(mailbox,m1)原语Receive(mailbox,m1)；(间接通信方式)17.为使在发送进程和接收进程之间能进行通信，必须在两者之间建立一条通信链路；18.通常一个进程拥有若干个线程，至少也有一个线程；19.比较进程和线程：1>调度性：在传统的OS 中，拥有资源的基本单位和独立调度，分派的基本单位都是进 程，在引入线程的OS 中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程 作为资源拥有的基本单位；2>并发性：在引入线程的OS 中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多 个线程之间，也可以并发执行，因而使OS 具有更好的并发性；3>拥有资源：不论是传统的OS ，还是引入了线程的OS ，进程都可以拥有资源，是系统 中拥有资源的一个基本单位；线程自己不拥有系统资源，但可以访问其隶 属进程的资源，即一个进程的代码段，数据段和所拥有的系统资源；4>系统开销：由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配和回收资源，如内存空间等， 进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程，因此OS 在 创建，撤销和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程；20.线程的属性：1>轻型实体；2>独立调度和分派的基本单位；3>可并发执行；4>共享进程资源；第三章1.处理机调度层次：高级调度（作业调度）：根据某种算法，把外存中的后备队列中选取某些作业调入内存， 并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程 插入就绪队列，准备执行；调度对象是作业；作业控制块JCB ：每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个JCB ； 作业调度每次要接纳多少个作业进内存：取决于多道程序度；应将那些作业从外存调入内存：取决于所采用的调度算法；低级调度（进程调度）：用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程 序执行将处理机分配给该进程的具体操作；应用于多道批处理，分时和实时OS 中；主要功能：保存处理机的现场信息；按某种算法选取进程；把处理机分配给进程； 三个基本机制：排队器；分派器；上下文切换机制；中级调度：目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量；2.进程调度方式：1>非抢占方式；（一旦把处理机分配给某进程后，不管它要运行多长时间，都一直让它 运行下去，直至该进程完成，自愿释放处理机）实现简单，系统开销小，适用于批处理系统；难以满足“立即执行”；2>抢占方式；（允许调度程序根据某种原则去暂停某个正在执行的进程，将已分配给该 进程的处理机重新分配给另一进程）开销大；抢占调度方式原则：优先性原则；短作业（进程）优先原则；时间片原则；3.调度算法的准则：1>面向用户的准则；（周转时间短；响应时间快；截止时间的保证；优先权准则；） 评价批处理系统的性能；评价分时系统的性能；评价实时系统的性能；周转时间：是指从作业被提交给系统开始（到达时间），到作业完成为止的这段 时间间隔；（包括作业在外存后备队列上等待调度的时间；进程在就绪队列上等待进程调度的时间；进程在CPU 上执行的时间；进程等待I/O 操作完成的时间；）平均周转时间：T=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∑=n 1i i n 1T ； 带权周转时间：W=间系统为它提供服务的时作业的周转时间;S T T 平均带权周转时间：W=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∑=n 1i s i n 1T T 2>面向系统的准则；（系统吞吐量高；处理机利用率好；各类资源的平衡利用；） 吞吐量：指在单位时间内系统所完成的作业数；4.在批处理系统中应采用短作业优先的调度算法；在分时系统中，应采用轮转法进行调度；5.先来先服务调度算法FCFS；（选择最先进入的进程后，直至该进程运行完成；）有利于长作业，不利于短作业；短作业优先调度算法SJF；（从后备队列选择运行时间最短的作业，调入内存中运行到完成）有效地降低作业的平均等待时间，提高系统吞吐量；对长作业不利；6.高优先权优先调度算法FPF非抢占式优先权算法；（一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后，直至完成）抢占式优先权调度算法；（出现更高优先级的进程后，则停止当前进程的执行）7.优先权类型：静态优先权：在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变；动态优先权：在创建进程时所赋予的优先权是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以获得更好的调度性能；高响应比优先调度算法：优先权=响应比RP =要求服务时间响应时间系统对该作业的响应时间=等待时间+服务时间；8.时间片轮转法RR：系统能在给定的时间内响应所有用户的请求；9.死锁：是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，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；产生死锁原因：1>竞争资源；2>进程间推进顺序非法；产生死锁的必要条件：1>互斥条件；2>请求和保持条件；3>不剥夺条件；4>环路等待条件；处理死锁的基本方法：1>预防死锁；（可能会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；）2>避免死锁；3>检测死锁；4>解除死锁；预防死锁的方法：1>摒弃“请求和保持”条件；（浪费资源）2>摒弃“不剥夺”条件；3>摒弃“环路等待”条件；10.系统状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，可避免死锁；11.安全状态：指系统能按某种进程顺序，来为每个进程Pi分配其所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利完成；并非所有的不安全状态都必然会转为死锁状态；只要系统处于安全状态，系统便可避免进入死锁状态；避免死锁的实质在于：系统在进行资源分配时，如何使系统不进入不安全状态；12.最具代表性的避免死锁的算法：银行家算法；笔记。