操作系统概念总结教学教材

操作系统概念总结

操作系统：

是管理系统资源，控制程序执行，协调硬件使用的最基本的系统软件，在硬件的基础上提供一个基本的应用程序运行环境。

多道程序multiprogramming：

在计算机内存中存放多个作业，这几个作业通过调度程序轮流占用cpu。

分时系统 time-sharing：

允许多个用户同时以交互方式使用计算机，共享主机资源。

内核 kernel：

操作系统最基本的部分，提供进程和内存管理功能，具有访问硬件和所有内存空间的权限。

微内核 microkernel：

提供最小的进程和内存管理及通信功能的内核模块

系统调用 system call：

由操作系统实现的对系统功能调用的应用编程接口。

虚拟机 virtual machine：

通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

中断/陷阱 interrupt：

指系统发生某个事件后，cpu暂停正在执行的某个程序，转去执行处理该事件的程序的过程。

直接内存访问 DMA：

直接内存访问是一种硬件机制，它允许I/O设备和内存之间直接传输它们的I/O数据，而不需要CPU的参与。使用这种机制可以大大提高与设备通信的吞吐量。

C/S模型：

将应用程序分成需要访问文件的前端客户端和包含文件的后台服务器，客户端通过向特定服务器发送请求获得资源。

进程 process：

指正在执行中的程序，是一个活动实体。

高速缓存一致性 caching coherency：

对于多处理器环境，每个CPU不但要维护自己的内部寄存器，还要维护本地高速缓存。由于多个CPU可并发执行，必须确保在一个高速缓存中对A的值所做更新立即反映在所有其他A所在的高速缓存中。

进程控制块 PCB：

进程在操作系统里的表示方法，包括进程状态、进程号等信息。

进程间通信 IPC：

协作进程见通信的一种机制，允许进程不必通过共同地址空间共享来通信和同步。

双重模式 dual mode：

指操作系统提供的两种执行模式：用户模式和监控模式。目的是保护操作系统和其他所有程序数据不受错误用户程序的影响。

套接字 socket：

可定义为通信的端点，由IP地址和端口号组成。每个参与通信的进程都拥有一个套接字。

线程 thread：

又称轻量级进程，是cpu使用的基本单元，由线程号、程序计数器、寄存器集合和堆栈组成。

用户级线程 user thread：

用户线程在内核之上支持，并在用户层通过线程库来实现。无需内核干预，因此线程易于创建和管理，但有可能会引起拥有该线程的整个进程的阻塞。

内核级线程 kernel thread：

由操作系统直接支持，内核在其空间里创建、管理的线程。

短期调度程序 short-term scheduler：

又称CPU调度程序，从就绪可执行的进程中选择进程，并为其中之一分配CPU。

中期调度程序 mid-term scheduler：

中期调度程序采用交换方案，能将进程移出内存，降低多道程序设计的程度。之后进程能被重新调入内存并从中断处开始执行。

长期调度程序 long-term scheduler：

又称作业调度程序，是从大容量存储设备的缓冲池中选择进程将它们装入内存以执行。

交换 swap：

当内存剩余空间不够大时，进程可以暂时从内存中交换到硬盘上的特定存储空间，等到需要执行时再调回内存。

上下文切换 context ：

将CPU切换到另一个进程需要保存原来进程的状态并装入新进程的保存状态。当发生上下文切换时，内核会将旧进程的关联状态保存在其进程控制块中，然后装入经调度要执行的新进程的已保存的关联状态。

分派程序 dispatch：

分派程序是一个模块，用来将CPU的控制权交给由短期调度程序所选择的进程，其功能包括切换上下文、切换到用户模式、跳转到用户程序的合适位置重新启动用户程序。

进程同步 process synchronization：

多进程的一些操作执行的时序上存在一定的制约条件。

竞争条件 race condition：

多个进程并发访问和操作统一数据且执行结果与访问发生的特定顺序相关。

临界区 critical section：

一个代码段，在该代码段里进程会可能改变共享数据。

互斥 mutual exclusion：

如果进程Pi在其临界区内执行，那么其他进程都不能在临界区内执行。

前进要求 progress：

当无进程在临界区执行时，其他申请进入临界区的进程应选择一个进入临界区。

有限等待 bounded waiting：

任何在进入区等待进入临界区的进程都应在有限时间内能够进入临界区，即进程不会在进入区饿死。

信号量 semaphore：

内核定义的一种特殊数据结构，其表现值的数据类型为整型，用于解决进程同步的问题。

忙等待 busy-waiting：

当一个进程位于其临界区内时，其他试图进入临界区的进程都必须在进入区内连续空循环。

饥饿 starvation：

又称饿死或无限期阻塞，进程在信号量内有可能可以前进，但是却无穷等待的情况。

管程 monitor：

一个管程定义了一个数据结构以及能为并发进程所调用的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

互斥 mutual exclusion：

如果一个进程占有R资源，其他进程申请该资源时申请进程必须等待直到该资源释放为止。

占有等待hold and wait：

一个进程必须占有至少一个资源，并在等待着另外的资源，而被等待资源则被其他进程所占有。

非抢占 non-preemption：

当一个进程拥有R资源时，其他进程不能抢占该进程的R资源。

循环等待circular wait：

一组进程{P0,P1…Pn}，P0等待的P1的资源，P1等待P2的资源……Pn等待P0的资源。

安全状态 safe state：

如果资源申请分配存在一个安全序列，那么系统处于安全状态。

安全序列 safe queue：

系统能按某个顺序为每个进程分配资源(不超过其最大值)并能避免死锁，那么该顺序为一个安全序列。

地址捆绑 address binding：

由一个地址空间向另一个地址空间的映射。

页表 page table：

页表相当于一个逻辑地址空间与物理地址空间的映射表，包含每一页的物理地址的基地址。

内存管理单元 MMU：

它是CPU中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路，同时也负责虚拟地址映射为物理地址，以及提供硬件机制的内存访问授权。

内部碎片 internal fragmentation：

当一个进程装入到固定大小的分割块(比如页)时，假如进程小于分割块，则剩余的空间将无法被系统使用，称为内部碎片。

外部碎片 external fragmentation：

因为进程持续地被装入和替换，使得可用的内存空间被分割成许多不连续的区块。这些不连续区块之间产生的零碎的内存剩余空间则称外部碎片。