“操作系统”课程知识点分布表
操作系统知识点整理
操作系统知识点整理操作系统1.操作系统概述操作系统（Operating System，OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。
操作系统的基本特征包括：并发、共享、虚拟和异步。
•并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
•虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。
操作系统的虚拟技术可归纳为：时分复用技术，如处理器的分时共享；空分复用技术，如虚拟存储器。
•异步是指在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于自由有限，进程的执行不是一贯到底，而是走走停停，以不可知的速度向前推进，这就是进程的异步性。
2.进程管理进程：目的：更好地描述和控制程序并发执行；定义：进程是进程实体的一次运行，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；组成：•PCB：保存进程运行期间相关的数据，是进程存在的唯一标志•程序段：能被进程调度程序调度到CPU运行的程序代码段•数据段：存储程序运行期间的相关数据，可以是原始数据也可以是相关结果进程状态：•状态种类：–运行状态：进程正在处理机上运行–就绪状态：进程已获得除处理机之外的一切所需资源–阻塞状态：进程正在等待其中一事件而暂停运行–创建状态：进程正在被创建，尚未转到就绪状态•创建完成后转到就绪状态–结束状态：进程正从系统中消失，分为正常结束和异常退出•状态变化：–就绪->运行：经过处理机调度，就绪进程得到处理机资源–运行->就绪：时间片用完或在可剥夺系统中有更高优先级进程进入–运行->阻塞：进行需要的其中一资源还没准备好–阻塞->就绪：进程需要的资源已准备好进程控制：•创建：终端用户登录系统、作业调度、系统提供服务、用户程序的应用请求等；•终止：正常结束、发生异常、外界干预•阻塞：等待资源•唤醒：资源到达•切换：时间片用完、主动放弃处理机、被更高优先级的进程剥夺处理机进程通信：•共享存储：–低级方式：基于数据结构的共享–高级方式：基于存储区的共享•消息传递：–直接通信方式：直接把消息挂到接收进程的消息队列–间接通信方式：挂到一些中间实体，接收进程找实体接收消息，类似电子邮件•管道通信：利用一种特殊的pipe文件连接两个进程代价：•时间代价：进行进程间的切换、同步及通信等所付出的时间开销•空间代价：进程控制块及协调各运行机构所占用的内存空间开销线程：•引入目的：为了更好的使多道程序并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量，增加并发程序•特点：是程序执行的最小单元，基本不拥有任何系统资源•实现方式：用户级线程、系统线程调度：调度层次：•作业调度（高级调度）：选择处于后备状态的作业分配资源，发送频率低•内存调度（中级调度）：选择暂时不能允许的进程调出内存，发送频率中等•进程调度（低级调度）：选择就绪队列中合适的进程分配处理机，发生频率高进程调度原因：合理的处理计算机软硬件资源进程调度方式：•剥夺式：有更为重要或紧迫的进程需要使用处理机，立即分配•非剥夺式：有更为重要或紧迫的进程需要使用处理机，仍让当前进程继续执行典型调度算法：•先来先服务：选择最先进入队列的–不可剥夺•短作业优先：选择完成时间最短的•优先级调度：选择优先级最高的•高响应比优先：选择响应比最高的–响应比Rp = (等待时间+要求服务时间) / 要求服务时间•时间片轮转：总数选择就绪队列中的第一个进程，但仅能运行一个时间片–绝对可抢占•多级反馈队列：时间片轮转调度算法和优先级调度算法的综合和发展进程同步：引入原因：协调进程之间的相互制约关系制约关系：•同步：需要在一些位置上协调进程之间的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系•互斥：当一个进程进入临界区使用临界资源时，其他要求进入临界区的进程必须等待临界资源：多个进程可以共享系统中的资源，一次仅允许一个进程使用的资源叫临界资源；临界区互斥：访问临界资源的那段代码称为临界区•原则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待•基本方法：–软件实现：•单标志法：违背”空闲让进“原则•双标志法先检查：违背”忙则等待“原则•双标志法后检查：会导致”饥饿“现象•皮特森算法：单标志法和双标志法后检查的结合–硬件实现：•中断屏蔽法：进区关中断，出区开中断•硬件指令法：设立原子操作指令–信号量：利用PV操作实现互斥•P操作即wait(S)•V操作即signal(S)管程：•定义：由一组数据以及定义在这组数据上的对这组数据的操作组成的软件模块•组成：–局部于管程的共享结构数据（变量）说明–对该数据结构进行操作的一组过程–对局部于管程的共享数据设置初始值的语句，此外还需要为管程赋予一个名字•引入管程的目的：解决临界区分散所带来的管理和控制问题。
操作系统课程知识点(仅供参考)
操作系统课程知识点1、操作系统的发展、类型、功能，及特点，了解现在热门的操作系统。
操作系统特点：并发性，共享性，异步性，虚拟性OS的形成与发展：人工操作阶段，管理程序阶段，多道程序设计阶段（1）批处理操作系统作业进入系统之后排定次序，逐道一次进入主存处理，并自动进行作业的转接；后来才用多道批处理，从后备作业中选取多个作业进入主存，并启动其运行，这是多道批处理系统。
特点：并发执行，系统资源利用率高，作业吞吐量大：但作业的周转时间延长，不具备交互式计算能力，不利于程序的开发和调试。
（2）分时操作系统用户在各自的终端上进行会话，程序、数据和命令均在会话过程中提供，以问答方式控制程序的运行。
特点：同时性，独立性，及时性，交互性。
（3）实时操作系统当外部时间或数据产生时，能够对其予以接受并以足够快的速度进行处理，所得结果能够在规定的时间内控制生产过程或对控制对象做出快速响应，并控制所有实时任务协调运行的操作系统。
特点：响应迅速，安全保密，可靠性高。
此外，还有微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统。
热门操作系统：Unix，Linux，Windows，Mac，IBM等2、多道程序环境下程序执行的特点？（1）提高CPU、主存和设备的利用率。
（2）提高系统的吞吐率，是单位时间内完成的作业数增加。
（3）充分发挥系统的并行性，设备与设备之间、CPU与设备之间均可并行工作。
3、进程的顺序与并发执行。
顺序性：1.内部顺序性：在顺序处理器上的执行是严格按序的；2.外部顺序性：完成一个任务的若干不同程序在时间上也是按调用次序有序执行。
并发性：一组进程的执行在时间上是重叠的。
即一个进程执行第一条指令在另一个进程执行的最后一条指令完成之前开始的。
4、进程的概念，与程序的区别和联系。
（1）进程是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
（2）进程与程序的区别和联系：1.进程更能真实地描述并发，而程序不能。
操作系统 重点知识点总结
第一章引论1、操作系统定义（P1）操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。
是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度以及方便用户使用的程序的集合。
2、操作系统的作用（P2）1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口2.OS作为计算机系统资源的管理者3.OS实现了对计算机资源的抽象3、推动操作系统发展的主要动力（P4）1.不断提高计算机资源的利用率2.方便用户3.器件的不断更新迭代4.计算机体系结构的不断发展4、多道批处理系统的特征及优缺点（P8）特征：多道性、无序性、调度性优点：1.资源利用率高2.系统吞吐量大缺点：1.平均周转时间长2.无交互能力（单道、多道都是）5、分时系统和实时系统特征的比较（P12）1.多路性（实时系统的多路性主要表现在系统周期性地对多路信息的采集、以及对多个对象或多个执行机制进行控制。
分时系统中的多路性则和用户有关，时多时少。
）2.独立性3.及时性:（实时系统对及时性的要求更严格,实时控制系统以控制对象要求的开始截止时间或完成截止时间来确定。
）4.交互性:实时系统的交互性仅限于访问某些专用服务程序。
5.可靠性:实时系统对可靠性的要求更高,否则经济损失及后果无法预料。
6、操作系统的基本特征（P14）（并发、共享、虚拟和异步其中并发特征是操作系统最重要的特征是其他特征的前提）1.并发性2.共享性（互斥共享方式、同时访问方式）3.虚拟性（时分复用技术（虚拟处理机技术、虚拟设备技术）、空分复用技术（虚拟磁盘技术、虚拟存储器技术））4.异步性（进程的异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进的）7、操作系统的主要功能（P18）1.处理机管理功能（进程控制（1、进程互斥方式：进程或者线程在对临界资源进行访问时，应采取互斥方式；2、进程同步方式：相互合作去完成共同任务的诸进程货线程）、进程通信、调度（作业调度、进程调度））2.存储器管理功能（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）3.设备管理功能（缓冲管理、设备分配、设备处理）4.文件管理功能（文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护）5.用户接口（命令接口（联机用户接口、脱机用户接口）、程序接口、图形接口）第二章进程管理1、程序顺序执行时的特征（P34）1.顺序性：严格按照程序所规定的次序执行。
《操作系统》课程重点整理
《操作系统》课程重点整理1、操作系统的概念、特点和功能？操作系统是计算机系统中一组控制和管理计算机硬件和软件资源，并合理地对各种资源进行分配和调度，以方便用户使用的程序的集合。
操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和异步性（不确定性）。
操作系统的功能是处理器管理、存储器管理、输入输出设备管理、文件系统管理、用户接口管理和其他功能。
2、进程的概念进程是可并发执行的、具有独立功能的程序在一定数据集合上的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
3、进程属性进程ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程；父进程和父进程的ID（PPID)；启动进程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）；进程状态：状态分为运行R、休眠S、僵尸Z；进程执行的优先级；进程所连接的终端名；进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU占用量）；4、进程的基本状态及其转换进程的三个基本状态分别是：就绪状态、运行状态、阻塞状态。
5、进程的PCB进程控制块是对进程本质属性的描述，是操作系统管理进程所需要的基本信息。
进程控制块记录了操作系统用于描述进程状况和控制进程运行所需要的基本信息。
每一个进程都有一个进程控制块，进程是动态变化的，进程控制块中的信息也是变化的，操作系统通过读或写进程控制块中的信息达到了解进程，记录进程变化的目的。
6、进程（的内存）映像的四要素进程程序块、进程数据块、系统或用户堆栈、进程控制块7、进程和程序的区别虽然进程是程序，但是进程与程序却不能完全等同。
程序是静态的，是以文件形式存放在磁盘上的代码序列。
进程是动态的，是不断向前推进的过程，进程具有各种状态并可以在状态之间转换。
8、什么是线程，为什么要引入线程，线程与进程的关系？线程是操作系统进程中能够独立执行的实体，是进程的组成部分，是处理器调度的基本单位。
为解决进程切换需要系统付出的开销大，进程通信的代价高，进程的并发度不高等问题，在进程基础上提出新的并发机制，将进程作为资源分配的单位和调度单位分离开来，让进程只作为资源分配的单位，而用线程作为调度的基本单位，提高系统的并发程度。
《操作系统》复习知识点2023年修改整理
《操作系统》基本知识点名目第1章 (4)1.操作系统的概念* (4)2.操作系统的历史* (4)3.操作系统的基本类型* (5)4.操作系统的功能* (5)5.研究操作系统的观点* (5)第2章操作系统用户界面 (6)6.操作系统的用户界面有哪些* (6)7.操作系统命令接口的要紧操纵方式 (6)8.作业的的概念、作业状态及作业控制 (6)9.作业建立的方法（SPOOLING系统*） (7)10. UNIX系统的三层结构是哪些？各层包含些什么？* .......... 错误!未定义书签。
第3章进程治理 .. (7)11.在单道程序系统中和在多道程序系统中，程序执行的特点各有哪些？* (7)12.进程的概念* (7)13.进程的特征* (7)14.进程、程序和作业的联系与区别* (8)14.进程的描述* (8)15.进程状态及其转换* (8)16.进程互斥与同步* (9)17.什么是死锁？死锁产生的缘由？产生死锁的必要条件？进程互斥与同步* (12)18.什么是线程？为什么要引入线程？ (13)19. 进程和线程的关系有哪些？ (13)20.引入线程的好处有哪些？* (13)第4章处理机调度 (14)21. 什么是作业调度？什么是进程调度？进程调度的时机有哪些？* (14)22. 常用的调度算法有哪些？它们适用范围如何？* (14)23.完成下列各题： (14)第5章存储治理 (16)24. 要求完成下列各题： (16)25. 要求能做本章所有作业。
* (17)26. 页式治理的优缺点。
(17)27. 段式治理的优缺点。
(18)第7章文件系统 (18)28. 要求完成下列题目: (18)29. 如下图示，是某操作系统在某一时该文件系统治理情况，请回答如下问题： (18)第8章设备治理 (20)30. 设备治理的功能和任务。
* (20)31. 数据传送操纵方式。
* (20)32. 中断的处理过程。
《操作系统》复习知识点
《操作系统》基本知识点目录第1章 (4)1.操作系统的概念* (4)2.操作系统的历史* (4)3.操作系统的基本类型* (5)4.操作系统的功能* (5)5.研究操作系统的观点* (5)第2章操作系统用户界面 (6)6.操作系统的用户界面有哪些* (6)7.操作系统命令接口的主要控制方式 (6)8.作业的的概念、作业状态及作业控制 (6)9.作业建立的方法（SPOOLING系统*） (7)10. UNIX系统的三层结构是哪些？各层包含些什么？* .......... 错误!未定义书签。
第3章进程管理 .. (7)11.在单道程序系统中和在多道程序第 1 页共23 页系统中，程序执行的特点各有哪些？* (7)12.进程的概念* (7)13.进程的特征* (7)14.进程、程序和作业的联系与区别* (8)14.进程的描述* (8)15.进程状态及其转换* (8)16.进程互斥与同步* (9)17.什么是死锁？死锁产生的原因？产生死锁的必要条件？进程互斥与同步* (12)18.什么是线程？为什么要引入线程？ (13)19. 进程和线程的关系有哪些？ (13)20.引入线程的好处有哪些？* (13)第4章处理机调度 (14)21. 什么是作业调度？什么是进程调度？进程调度的时机有哪些？* (14)22. 常用的调度算法有哪些？它们适用范围如何？* (14)223.完成下列各题： (14)第5章存储管理 (16)24. 要求完成下列各题： (16)25. 要求能做本章所有作业。
* (17)26. 页式管理的优缺点。
(17)27. 段式管理的优缺点。
(18)第7章文件系统 (18)28. 要求完成下列题目: (18)29. 如下图示，是某操作系统在某一时该文件系统管理情况，请回答如下问题： (18)第8章设备管理 (20)30. 设备管理的功能和任务。
* (20)31. 数据传送控制方式。
* (20)32. 中断的处理过程。
操作系统知识框架图
演讲人 2020-10-10
目录
1 基本概念 2 资源管理技术
01 基本概念
基本概念
处理器管理 存储管理 设备管理 文件管理
联网与通信 管理
操作系统定 义及作用
多道程序定 义及特点
现代操作系统 的基本功能
操作系统内 核的定义
02 资源管理技术
资源管理技术
处理器管理
存储管理
分页存储
分段存储
段页存储
虚存
分段 分页
页面置换策略
资源管理技术
设备管理
A
概念题
B
设备管理
I/O控制方式及其主要优 缺点
虚拟设备定义及其实现
设备独立性存在原因及其 实现
概念题
引入缓冲技术原因及其基 本思想
SPOOLing原理
设备管理
轮询方式
中断方式
DMA方式
I/O控制方式
设备管理
缓冲技术
单缓
文件目录
文件目录检录
文件控制块 文件目录 目录文件
目录结构
单层 双层 树状 无环 通用
文件管理
文件逻 辑结构
文件物 理结构
文件组织与数据存储
文件管理
文件系统功能及实现
文件类系
A
统调用
Hale Waihona Puke 文件B共享
文件空
C
间管理
虚拟文
D
件系统
文件性能
E
及可靠性
感谢聆听
02 并发性
03 拥有资 源
04 系统开 销
概念题
A
高级 调度
B
中级 调度
C
低级 调度
处理器调度的类型
操作系统各章知识点
(4) 掌握常用设备分配技术：独占分配，共享分配，虚拟分配。
(5) 了解SPOOLing系统的功能和实现思想。
(6) 了解处理I/O请求的步骤。
(7) 记住UNIX系统中安装打印机的主要步骤。
第七章 中断和信号机构
(3) 结合1.1.2节，理解存储器管理的功能：内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充。
(4) 牢固掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、虚拟存储器。
(5) 理解虚拟存储器的基本特征：虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次对换。虚存容量主要受到哪些方面的限制？
(3) 有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念；
(4) 分页存储管理技术的实现思想；
(5) 分段存储管理技术的实现思想；
(6) 页面置换及先进先出法。
2． 教学要求：
(1) 理解三级存储器结构：高速缓存，内存，外存。
(2) 记住用户程序的主要处理阶段：编辑、编译、连接、装入、运行。
1． 学习重点：
(1) 微内核、客户与服务器、进程和线程的概念；
(2) 网络操作系统的功能；
(3) 系统管理员的职责；
(4) 微内核一般结构。
2． 教学要求：
(1) 理解操作系统代的划分。
(2) 理解微内核的概念，了解微内核结构的特点。
(3) 理解现代操作系统中客户与服务器的概念。
--确定进程间的制约关系——是互斥，还是同步；
--各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值；
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批处理：将多个作业依次、自动装入内存运行
单道：一次往内存只装入一个作业
作业：用户提交给操作系统的、完成某个功能的程序
7、多道程序、多道批处理系统（＊）
多道程序：一次往内存装入多个作业
多道批处理系统：操作系统将多个作业一次装入内存，并按某种策略（先来先服务、短作业优先、时间片、优先级高低等）使其依次或交替执行过程
8、多道批处理系统的主要特征：多道性、调度性、无序性
9、多道批处理系统的优缺点：
资源利用率高；
系统吞吐量（单位时间内完成的总工作量）大；
平均周转时间（作业进入内存到运行结束时间）长；
没有交互能力：作业运行过程中，用户无法控制其运行和暂停。
＊分时及分时系统（＊）
分时系统的特点：多路性、交互性、独立性、及时性
“操作系统”课程知识点分布表
黑龙江大学计算机科学技术学院、软件学院
章号
统计
知识点：（＊重点内容）
操
作
系
统
引
论
5节
1、软硬件结构、操作系统的位置
2、什么是操作系统：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程，并方便用户使用计算机的一组程序集合。（＊）
3、引入操作系统的目的：方便、有效、可扩充、开放性
设备分类
设备与设备控制器间接口
＊设备控制器的作用及其组成部分
I/O通道的类型及作用？
设备驱动程序及其作用
程序访问I/O控制方式
＊中断I/O控制方式
＊DMA I/O控制方式
通道I/O控制方式
＊I/O缓冲的作用及其分类
设备分配的意义
设备分配相关的数据结构及其关系
＊设备分配流程
设备独立性的含义
Spooling技术的含义和组成
微机操作系统的分类
＊操作系统的特征：并发、虚拟、共享、异步（＊）
操作系统的服务（即系统调用）
操作系统的功能：五类
操作系统的层次模型
进
程
描
述
与
控
制
4
程序的并发执行
＊进程及PCB定义
引入进程概念的目的
进程的特征：动态、并发、独立、异步、结构
＊进程的三种状态的含义及其相互转换条件
PCB的内容
PCB的组织形式：链表、链接、索引
磁
盘
存
储
器
管
理
3
磁盘结构与数据块
磁盘的访问时间
＊磁盘调度算法：FCFS、最短寻道时间优先、SCAN、循环SCAN
外存分配的含义
＊外存分配的实现方式：连续、链接、索引
空闲空间管理的目的
＊空闲空间管理方法：空闲表法、空闲链表法、位示图、成组链接法
＊SJF算法
＊时间片轮转调度算法
优先权调度算法
多级反馈队列调度算法
死锁的含义
产生死锁的两种原因：资源竞争、进程推进顺序不当
＊产生死锁的4个必要条件
处理死锁的三种基本方法：预防、避免、检测和解除
死锁的预防措施及其对计算机系统的影响
＊死锁的避免策略的基本思想：安全状态
＊银行家算法（含安全性算法）
存
储
器
管
＊请求分页系统的基本原理：页表、缺页中断
＊请求分页系统的地址变换过程
＊页面置换及抖动现象
最佳置换算法
FIFO置换算法
LRU置换算法
请求分页系统的性能分析
＊请求分段系统的基本原理：段表、缺段中断
请求分段系统的地址变换过程
设
备
与
I/O
管
理
5
设备及设备管理，设备管理的重要性
设备管理的主要功能
＊I/O系统的典型组成
＊分页式存储管理的地址转换过程
具有快表的分页式管理
两级和多级页表？
采用分段式存储管理方法的原因
＊分段式存储管理方法的基本原理：分段、段表
＊分段式存储管理方法的地址变换过程
段共享及段保护
虚
拟
存
储
器
5
＊什么是虚拟存储器
引入虚拟存储器的原因
请求调入和置换
虚拟存储器的容量、速度、组成部分以及实现方式
虚拟存储器的特点：离散性、多次性、对换性、虚拟性
＊记录型信号量在进程互斥中的应用
经典进程同步问题：＊生产者-消费者问题、＊读者-写者问题、哲学家进餐问题
＊进程通信及其实现方式
共享存储器通信
管道通信：有名管道和无名管道
消息传递通信
实例：消息缓冲队列通信方式
调
度
与
死
锁
5
调度及调度类型
调度调度模型
评价调度算法的标准：平均周转时间和平均带权周转时间短
＊FCFS算法
4、操作系统的作用：
用户和硬件系统之间的接口
计算机系统资源的管理者功来自扩充的机器５、操作系统形成和发展的动力：
不断提高计算机资源利用率的需要：单用户到多用户操作系统
方便用户使用计算机的需要：图形界面
器件的更新换代：16位到32位、64位操作系统
计算机体系结构的不断发展：多处理机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统
文
件
管
理
4
文件系统基本概念：数据项、记录、文件
文件的分类：按存取控制、逻辑结构、物理结构分类
有结构文件与无结构文件
定长记录文件和变长记录文件
＊有结构文件的顺序存储
＊变长记录文件的索引存储
＊目录管理及其功能
文件目录的内容
FCB目录结构
索引节点目录结构
目录的树型组织形式
文件共享及其实现方式：基于索引节点、基于符号链接
理
4
程序的链接方式
＊程序的装入方式：绝对装入、可重定位装入、动态重定位装入
连续分配存储管理的含义及应用场合
＊动态分区分配的含义
动态分区分配的数据结构：分区表、分区链
＊动态分区分配的分配算法：首次适应、循环首次适应、最佳适应、最差适应
＊动态分区分配和回收流程
动态重定位分区分配
＊分页式存储管理的基本原理：分页、分块、页表
操作系统内核及其地位，原语
＊进程调度机制
进程的创建处理过程
进程的撤销处理过程
＊进程的阻塞处理过程
＊进程的唤醒处理过程
线程的定义及其作用
线程的分类
进
程
同
步
与
通
信
4
进程同步与互斥的含义
＊临界资源
临界区、进入区、退出区
同步机制及其遵循的4个准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待
整型信号量
＊记录型信号量及其结构和过程定义