操作系统原理第四版复习

第一章1、硬件：组成计算机的任何机械的、磁性的、电子的装置或部件，包括：中央处理器，存储器，外部设备中央处理器包括指令系统和中断系统存储器包括存储保护和存储管理2、裸机：仅由硬件组成的机器3、软件：由程序、数据和软件研制过程中形成的各种文档资料，包括系统软件、应用软件、和工具软件系统软件包括：操作系统、编译程序、程序设计语言、与计算机密切相关的程序应用软件包括：各种应用程序，各种软件包工具软件包括：诊断程序、检查程序、引导程序4、资源共享（竞争）：多个计算任务对计算机系统资源的共同享用（竞争）5、操作系统：是与份额大型的程序系统，负责计算机系统软硬件资源的分配和管理，控制和协调并发活动，实现信息的存储和保护，提供用户接口，使用户获得良好的工作环境6、操作系统的核心任务：系统资源的分配、控制和协调并发活动（活动执行的基本单位称为进程）7、操作系统管理的目标：提高资源利用率和方便用户的使用资源管理的功能有：①、处理机分配“如提出进程调度策略，给出进程调度算法，进行处理机的分派②、存储管理：包括存储分配与存储的无关性，存储保护和存储扩充（存储保护必须由硬件提供支持，具体保护办法有基址、界限寄存器法、存储键和锁）③、设备管理：用户程序中或资源申请命中使用设备的逻辑名与实际操作的设备无关使用独享、共享和虚拟分配技术实现设备分配对设备有传输控制④、软件资源管理软件资源：各种程序和数据的集合程序包括系统程序和用户程序系统程序包括操作系统的功能模块、系统库和实用程序8、操作系统的特性：①并发性指能处理多个同时性的活动的能力②共享性指多个计算任务对资源的共同享用③不确定性指操作系统能处理随机发生的对个事件9、操作系统解决的基本问题：提出解决资源分配的策略、协调并发活动的关系、保证数据的一致性，实现数据的存储控制保证数据的一致性涉及多级保护：系统程序>同时进入主存的多道程序>共享数据10、操作系统的基本类型：批量、分时、实时、个人计算机、网络、分布式、操作系统①批量操作系统：在主存中总是同时存有几道程序②分时操作系统：采用时间片轮转的办法，提高整个系统的效率，重点是实现公平的处理机共享的策略（可以实现连接同一计算机的多个终端有自己的一个虚拟机）③实时操作系统：能监视、响应或控制外部的环境，对外部输入的信息能够在规定时间内处理完毕并作出反应④网络操作系统：由通信接口中断处理程序、通信控制程序和各级网络协议等软件组成计算机网络的功能：信息传递>资源共享>提高计算机的可靠性和可用性>实现分布处理⑤分布式操作系统：由多个相互连接的处理单位组成的计算机系统，这些单元能够在整个系统的控制下完成一个共同任务，最少依赖集中的程序、数据或硬件1、操作系统采用区分处理机的工作状态的办法建立一个保护环境2、处理机的态：处理机当前出于何种状态，正在运行的是管理程序还是用户程序管态：又称系统态，处理机执行管理程序，使用全部系统资源和指令，包括一组特权指令，访问整个存储区细分：管态+核态（核态下，处理机能使用特权指令，可改变机器状态，修改图书寄存器，涉及外部设备的输出和输入指令）用户态：又称目态，只允许访问自己的存储区域3、中断：某个事件发生时，系统中止现行程序的运行、引出处理该事件的程序进行处理，处理完毕后返回断电，继续执行中断一个程序的执行只能发生在某条指令的周期末尾4、中断分类：①按中断功能分类：I/O中断→外中断（对某台中央处理器而言，它的外部非通道式装置所引起的中断）→机器故障中断→程序中断→访管中断（对系统指出某种需求时所发出的中断）②按中断方式分类：强迫性中断（外部请求所引起，非期待性）I/O中断+外中断+机器故障中断+程序中断自愿中断（期待事件）访管中断③按中断来源分类外中断（处理机外部引起，又称中断）I/O中断+外中断俘断（处理机内部引起）机器故障中断+程序中断+访管中断5、中断装置：发现中断源而产生中断过程的设备，也称中断系统职能：实现中断的进入，即实习那中断的响应过程6、现场：中断的那一时刻能确保程序继续运行的有关信息，包括后续指令所在主存的单元号、程序运行所处的状态（管态或用户态）、指令执行情况、程序执行的中间结果（保护现场是中断进管后的第一件工作）7、程序状态字：程序运行时，反映其运行状态的一组信息。

状态字寄存器8、中断响应：中断现在程序执行，并自动引出中断处理程序的过程实质：交换指令执行的地址和处理机的状态，以达到保留程序断点及有关信息和自动转入相应的中断处理程序执行的目的9、中断机制：包括向量中断和探询中断向量中断：由中断源引导处理机进去中断服务程序的中断过程（为自动处理）探询中断：将系统中的所有中断类型分为几大类，每一大类中都包括若干个中断类型中断向量：存储该类型中断的中断服务例行程序的入口地址和处理器状态字的存储单元1、操作系统的用户界面分为操作界面（即操作命令）和程序界面（即系统功能调用）其形式与操作系统类型和用户上机方式有关2、操作界面分为键盘命令、图形化用户界面、作业控制语言键盘命令和图形化用户界面使用交互操作方式作业控制语言采用脱机操作方式键盘命令中一般终端机与主机通信的过程可分为注册、通信、注销三步图形化用户界面例如菜单驱动方式图符驱动方式等等3、系统功能调用：由系统设计者实现编制好能实现这些功能的例行子程序，作为操作系统程序模块的一部分。

实现方式：访管方式（用户态→管态）4、自愿进管指令：svc n svc表示机器资源进管指令的操作码记忆符，n为地址码访管中断：机器执行到svc n 时，发生的中断5、系统调用提供运行程序和操作系统之间的界面，通过系统服务请求机构（亦称管理程序调用）以实现对操作系统基本服务级的处理（每个系统调用对应一个功能号）1、进程：一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动2、进程与程序的区别程序：指令的有序集合。

其本身没有任何运行的含义，是一个静态概念进程：程序在处理机上的一次执行过程，是一个动态概念程序可以作为一种软件资料长期保存，而进程有一定的生命期，将动态地产生和消亡进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并行地活动进程是竞争计算机系统有限资源的基本单位，也是处理机调度的基本单位进程一定包含一个程序，而一个程序可以对应多个进程程序是进程完成功能的逻辑描述2、进程的类型系统进程：管理和控制资源用户进程：为用户算题任务而建立的进程区别：①系统进程被分配一个初始的，可独占，亦可为最高优先级的资格优先使用的资源集合，而用户进程需通过系统服务请求的手段竞争系统资源②系统进程可以做显示的，直接的I/O操作，而用户进程不能做直接I/O操作③系统进程在管态下活动，而用户进程在用户态下活动4、进程的状态：等待、就绪、运行当进程处于就绪状态时，该进程以获得除CPU之外的资源状态转换图：5、进程控制块（pcb）：一个与进程相联系的数据块，以刻画一个进程在各个不同时期所处的状态，也称进程描述器，是标识进程存在的实体进程包括一个程序段（包括数据）和一个进程控制块程序和数据描述进程本身应完成的功能，进程控制块则描述进程的动态特征，进程与其他进程和系统资源的关系6、进程间通过竞争系统资源而存在间接相互制约关系，通过共享数据存在直接相互制约关系7、临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源临界区（临界段）：在每个进程中，从概念上分离出来的那段程序共享临界资源的各进程都有访问临界资源的临界区，所以相对于同一个临界资源，可以对应多个临界区。

注意准则：应在有限时间内使进程进入对应的临界区每次至多有一个进程处于临界区进程在临界区内进逗留有限的时间8、互斥：在操作系统中，当某一进程正在访问某一存储区域时，就不允许其他进程来读出或者修改该存储区内的内容，否则，就会出现无法估计的错误，通常将进程之间的这种相互制约关系称为互斥9、异步环境：相互合作的一组并发进程，其中每一个进程都以各自独立的、不可预知的速度向前推进，但它们又需要密切合作，以完成一个共同的任务，即彼此“知道”相互存在和作用10、同步：并发进程在一些关键点上可能需要互相等待与互通消息，这种相互制约的等待与互通消息称为进程同步11、同步机构：实现进程协作的措施和方法包括锁和上锁、开锁操作、信号灯和P/V操作重点：课本89-991、资源：指执行一个用户程序所需要的全部硬件、软件和数据2、资源分配方法有静态分配和动态分配两种3、对资源的管理都应该包含的内容：①资源数据结构的描述②、确定资源的分配原则和调度原则③、执行资源分配④、存取控制和安全保护4、资源分类方法：①物理资源和程序资源②单一访问入口的资源和多访问入口的资源③等同资源④虚拟资源5、机构：是进行资源分配所必须的基本设施和部件，它包括描述资源状态的数据结构，还包括保证不可共享资源互斥使用的同步机构以及对不能立即得到满足的资源请求进行排队的手段6、主存储器以块为单位进行分配：磁盘的分配一般以一个扇区作为最小分配单位7、资源描述器RD：描述各类资源的最小分配单位的数据结构8、存放在一个描述器中的信息取决于资源的特征及对该资源的管理方式9、描述器的组织方式取决于资源分配单位的数量和这一数量是固定不变的、还是可以变化的这一特征。

10、资源分配程序包括：分配程序和回收程序11、资源分配的方式取决于设计所选择的目标，以及与应用每一类资源先联系的特定限制12、先请求先服务（FIFO服务）和优先调度13、操作系统的基本特征是并发与共享14、死锁：两个或两个以上进程无止境地等待着永远不会成立的条件的一种系统状态15、死锁的分类：同类资源的死锁和非同类资源的死锁16、产生死锁的原因：①系统资源不足②进程推进顺序非法产生死锁的根本原因：系统能够提供的资源个数比要求该资源的进程数少17、产生死锁的必要条件：①互斥条件②不剥夺条件③占有并等待④环路条件18、死锁的预防方法：静态预防和动态避免19、死锁避免的算法：有序资源分配法和银行家算法1、处理机是单入口资源，任何时刻只能有一个任务得到它的控制权。

处理机时间是以分片方式提交给计算任务使用2、作业的几种状态：后备状态、执行状态、完成状态P1403、作业调度的功能：①确定数据结构②确定调度算法③分配资源④善后处理4、作业控制块P1415、作业平均周转时间P1426、作业调度算法：①先来先服务调度算法②短作业优先调度算法③相应比高者优先调度算法④优先调度算法7、进程调度的功能可分为调度和分配、调度意味着依照完全确定的策略将一批进程进行排序，分配则是从就绪队列中移出一个进程并给它提供处理机的使用权8、处理机的分配包含：①按确定的调度原则选一个进程②给选中进程赋予处理机的控制权9、进程调度的功能：①记录和保持系统中所有进程的有关情况和状态特征②决定分配策略③实时处理机的分配和回收10、进程调度的准则的因素：①CPU使用率②吞吐率③周转时间④响应时间⑤等待时间11、处理机分配由进程调度和作业调度共同完成的12、优先级设计包括：①进程就绪队列必须以进程的优先级排序，具有最高优先级的进程放在队首并且是第一个被分配的进程②决定优先级的数目，在较简单的优先调度中，每一个优先级上只能有一个进程13、优先数可以按静态或动态方式指派给进程14、进程所索取的系统资源越多，估计的运算时间越长，其优先级越低15、循环轮转调度是一种先来先服务调度算法循环轮转规则：每个进程被调度时分得一个时间片，当这一时间片用完时，该进程转为就绪状态并进入就绪队列末端16、简单循环轮转调度和可变时间片轮转调度P1501、主存：物理主存和逻辑主存。