操作系统概念
操作系统
操作系统的引导
启动计算机时，操作系统的核心程序及其它需 要经常使用的指令就被从硬盘装入内存。操作 系统的核心部分的功能就是管理存储器和其它 设备，维持计算机的时钟，调配计算机的设备、 程序、数据和信息等资源。操作系统的核心部 分是常驻内存的，而其它部分通常存放在硬盘 上，当需要的时候才调入内存。
1) 内存分配
内存分配的主要任务是为每道程序分配一定的 内存空间。为此，操作系统必须记录整个内存 的使用情况，处理用户提出的申请，按照某种 策略实施分配，接收系统或用户释放的内存空 间。
单一连续分区存储 页式存储 段式存储 段页式存储
2)地址映射
用户在编写程序时不可能知道程序运行过程中程序和 数据存放在内存中的具体位置,各程序中用到的其他地 址都分别相对起始地址计算。这样一来，在多道程序 环境下，用户程序中所涉及的相对地址与装入内存后 实际占用的物理地址就不一样。CPU执行用户程序时， 要从内存中取出指令或数据，为此就必须把所用的相 对地址(这种地址称为逻辑地址)转换成内存的实际地 址(这种地址称为物理地址)。这就是操作系统的地址 映射功能(一般需要有硬件支持)。
进程被调度 就绪状态 时间片到 等待事件已发生 阻塞状态 等待某事件发生 执行状态
处理机管理程序功能
作业 调度 进程调度 作业 调度
进入 状态
后备 状态
就绪状态
执行状态
完成 状态
阻塞状态
交通控制
2. 存储管理
存储器资源是计算机系统中最重要的资源之一，而 存储器的容量总是有限的，存储管理的主要目的就 是合理高效地管理和使用存储空间，为多道程序的 运行提供安全可靠的运行环境，合理利用内存的有 限空间来满足各种作业的需求。 存储管理就是对计算机内存的分配、回收、保护和 扩充进行协调管理，随时掌握内存的使用情况，根 据用户的不同请求，按照一定的策略进行存储资源 的分配和回收。同时保证内存中不同程序和数据之 间彼此隔离、互不干扰。并保证数据不被破坏和丢 失。
操作系统概念
实时系统：用于对处理器操作和数据流动有严格时间控制，分硬实时系统和软实时系统。硬实时系统保证关键任务按时完成。软实时系统保证关键任务的优先级要高于其他任务的优先级且在完成之前保持其高优先级
特点：系统分层采用模块化，简化了系统的设计和实现，每层都是利用较低层所提供的功能来实现的，但是对层的仔细认证的定义比较困难，与其他方法相比效率略差。
微内核：将所有非基本部分从内核中移走，并将它们实现为系统程序或用户程序，剩余部分即为微内核。
优点：便于扩充操作系统，具有更好的安全性和可靠性，操作系统很容易从一种硬件平台设计移植到另一种硬件平台设计。
1.操作系统：操作系统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的程序集合，并充当计算机硬件和计算机用户的中介，控制和协调各用户的应用程序对硬件的使用。
2.DMA（直接内存存取）
3.存储设备层次金字塔：寄存器、高速缓存、主存、电子磁盘、磁盘、光盘、磁带。（都是双向）
4.OS（操作系统）三种基本类型：批处理系统、分时系统、实时系统
批处理系统：脱机输入系统，批量送入执行，自动运行作业表
优点：节省作业装入时间
缺点：CPU经常空闲，人机交互性差
多道程序设计系统：同时在内存中驻留多个程序，当一个进程等待时，系统会自己切换到另一个进程执行。
优点：通过组织作业使CPU中总有一个作业可执行，充分利用CPU
缺点：引起作业调度，CPU调度和内存磁盘管理的问题
PCB：进程控制块，能感知进程的存在，是进程存在的唯一标识。包括许多与一个特定进程相关的相关信息。如进程状态，程序计数器，CPU寄存器，CPU调度信息，内存管理信息。
操作系统概论重点整理2017(2017年张琼声版)
操作系统概论-02323（2017年张琼声版本）第1章操作系统简介1.1什么是操作系统(1)操作系统概念：操作系统是一种复杂的系统软件，是不同程序代码、数据结构、初始化文件的集合，可执行。
操作系统是提供计算机用户与计算机硬件之间的接口，并管理计算机软件和硬件资源，并且通过这个接口使应用程序的开发变得简单、高效。
接口是两个不同部分的交接面。
接口分为硬件接口和软件接口，计算机的所有功能最终都是由硬件的操作来实现的，计算机屏蔽了对硬件操作的细节。
(2)操作系统完成的两个目标：1)与硬件相互作用，为包含在所有硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务；2)为运行在计算机系统上的应用程序（即用户程序）提供执行环境。
现代计算机特点是支持多任务，一方面保证用户程序的顺利执行，另一方面使计算机系统资源得到高效的利用，保证计算机系统的高性能。
(3)操作系统的功能：处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理。
1.2操作系统的发展1)无操作系统2)单道批处理系统3)多道程序系统（多道批处理系统、分时系统）4)微机操作系统5)实时操作系统6)嵌入式操作系统7)物联网操作系统1.2.1无操作系统阶段：电子管，无存储设备，第一台：1946年宾夕法尼亚大学的「埃尼阿克」单道批处理系统：晶体管，磁性存储设备，内存中有一道批处理作业，计算机资源被用户作业独占。
吞吐量是指单位时间内计算机系统处理的作业量1.2.2单道批处理系统特点：自动性、顺序性、单道性。
优点：减少了等待人工操作的时间缺点：CPU资源不能得到有效的利用。
1.2.3多道程序系统多道程序系统：集成电路芯片，出现了分时操作系统（多个终端）。
特点：多道性、无序性、调度性、复杂性。
优点：能够使CPU和内存IO资源得到充分利用，提高系统的吞吐量。
缺点：系统平均周转时间长，缺乏交互能力。
1.2.4微机操作系统：第一台Intel公司顾问GaryKildall 编写的CP/M系统，是一台磁盘操作系统，用于Intel8080.1.2.5操作系统特点(1)分时系统：特点：多路性、及时性、交互性、独立性。
操作系统概念
操作系统：是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合.提供一个计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，使计算机系统更易于使用，有效地控制和管理计算机系统中的各种硬件和软件资源，使之得到更有效的利用合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能（如响应时间、系统吞吐量）。
功能：处理机管理存储器管理设备管理文件管理作业控制特点：并发，共享，虚拟，不确定系统调用：也视作同步异常，或trap。
它是某一特定指令执行的结果。
在相同条件下，异常可以重现。
例如内存访问错误、调试指令以及被零除。
（Synchronous exceptions)进程：进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程与程序的区别：进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。
通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制。
进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。
进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。
进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
进程同步：指多个相关进程在执行次序上的协调，用于保证这种关系的相应机制称为同步机制一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源，如打印机变量每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区原语：由若干条指令所组成的指令序列，来实现某个特定的操作功能，指令序列执行是连续的，不可分割，是操作系统核心组成部分，必须在管态（内核态）下执行，且常驻内存。
信号量是一种新的变量类型（semaphore）只能通过初始化和两个标准的原语来访问，作为OS核心代码执行，不受进程调度的打断。
P(S) :while S<=0 do skip；S:=S-1；V(S) :S:=S+1；信号量的使用：必须置一次且只能置一次初值，只能由P、V操作来改变，物理意义：S.value为正时表示资源的个数，S.value为负时表示等待进程的个数，P操作分配资源，V操作释放资源。
操作系统概念
操作系统概念操作系统概念1.引言操作系统是计算机系统中最重要的软件之一。
它负责管理和控制计算机的硬件资源，提供用户与计算机之间的接口，同时也执行各种任务调度和资源分配的工作。
本文将介绍操作系统的基本概念和原理。
2.操作系统的定义操作系统是一种系统软件，它是在计算机硬件基础上开发的一层软件，用于管理和控制计算机的各种资源，为用户和应用程序提供一个友好和高效的运行环境。
2.1 操作系统的基本功能2.1.1 进程管理2.1.1.1 进程调度2.1.1.2 进程同步2.1.1.3 进程通信2.1.2 内存管理2.1.2.1 内存分配2.1.2.2 内存释放2.1.2.3 虚拟内存管理2.1.3 文件系统管理2.1.3.1 文件的创建和删除2.1.3.2 文件的读写2.1.3.3 文件的权限管理2.1.4 设备管理2.1.4.1 设备的分配和释放2.1.4.2 设备的驱动程序3.操作系统的主要概念3.1 进程进程是指计算机中执行的一个程序，它包括了程序执行时所需要的资源和上下文信息。
操作系统通过进程管理来对应用程序进行调度和执行，实现多任务的并发执行。
3.2 线程线程是进程的一部分，它是进程中的一个独立的执行单元。
一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源和上下文信息。
线程可以实现并发执行和多任务的效果。
3.3 内存管理内存管理是指操作系统对计算机的内存空间进行分配和释放的过程。
它负责维护进程之间的内存隔离和保护，以及实现虚拟内存的功能，提供更大的内存空间。
3.4 文件系统文件系统是操作系统用来管理计算机存储设备上的文件和目录的一种机制。
它提供了对文件的创建、读写和删除等操作，以及对文件的权限管理和文件系统的完整性保护。
3.5 设备管理设备管理是指操作系统对计算机设备的管理和控制。
它负责分配和释放设备资源，并提供驱动程序来与计算机设备进行交互和通信。
4.附件本文档涉及的附件一共有X个，包括相关图表、代码示例和参考文献等。
操作系统概念——
操作系统概念——操作系统概念——计算机世界的基石在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而在计算机系统中，操作系统扮演着至关重要的角色，它就像是一个大管家，默默地管理着计算机的各种资源，为用户和应用程序提供了一个稳定、高效的运行环境。
那么，什么是操作系统呢？简单来说，操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。
它负责控制和协调计算机的各个部件，使得计算机能够正常运行，并为用户提供各种服务。
操作系统的首要任务是管理计算机的硬件资源。
这包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入输出设备（如键盘、鼠标、显示器、打印机等）。
它需要合理地分配这些资源，确保每个正在运行的程序都能够得到足够的资源来完成其任务，同时避免资源的浪费和冲突。
以 CPU 资源为例，操作系统会通过一种叫做进程调度的机制来决定哪个程序在什么时候使用 CPU。
当多个程序同时需要 CPU 时，操作系统会根据一定的算法，如优先级、时间片轮转等，来安排它们的执行顺序和时间，以保证系统的响应性和公平性。
内存管理也是操作系统的一项关键任务。
计算机的内存是有限的，而操作系统需要确保不同的程序能够安全、有效地使用内存。
它会为每个程序分配内存空间，并在程序不再需要时及时回收这些空间，以防止内存泄漏和浪费。
同时，操作系统还会采用虚拟内存技术，将部分硬盘空间作为内存的扩展，从而让计算机能够运行更大的程序。
除了硬件资源，操作系统还负责管理软件资源。
它提供了一个平台，让各种应用程序能够在上面运行。
操作系统会为应用程序提供一系列的服务和接口，例如文件系统、网络通信、图形用户界面等。
文件系统是操作系统用于管理存储在硬盘等存储设备上的文件和目录的机制。
它使得用户能够方便地创建、读取、写入、删除和组织文件。
用户可以通过直观的文件名和目录结构来访问和操作文件，而无需关心文件在物理存储设备上的具体位置和存储方式。
网络通信功能则让计算机能够与其他计算机进行数据交换和通信。
操作系统概念
操作系统概念操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，负责管理和控制计算机的硬件资源，并提供用户与计算机之间的接口。
本文将介绍操作系统的概念、组成和功能。
一、概念操作系统是一个软件系统，它是计算机硬件和其他软件之间的桥梁，为用户提供了一个友好的界面，使得用户可以方便地使用计算机。
二、组成操作系统由多个组件组成，包括内核（kernel）、文件系统、设备驱动程序等。
内核是操作系统的核心部分，它负责管理和分配计算机的资源。
文件系统是操作系统用于管理文件和存储设备的组件，它提供了对文件的访问和操作功能。
设备驱动程序是连接硬件设备和操作系统的重要环节，它负责将硬件设备的操作转化为操作系统能够理解的命令。
三、功能1. 管理资源：操作系统负责管理计算机的硬件资源，包括内存、处理器、磁盘等。
它通过分配和调度这些资源，使得多个程序可以同时运行，并且能够有序地访问和利用这些资源。
2. 提供界面：操作系统提供了用户与计算机之间的接口，使得用户可以通过命令行或图形界面与计算机进行交互。
用户可以通过操作系统来执行程序、访问文件、管理设备等。
3. 文件管理：操作系统负责管理计算机的文件系统，使得用户可以方便地存储、查找和操作文件。
它提供了文件的创建、删除、复制、移动等功能，同时还通过权限管理来保护文件的安全性。
4. 进程管理：操作系统管理着计算机上运行的各个进程。
它通过进程调度算法来决定哪些进程优先执行，确保计算机资源的高效利用。
操作系统还提供了进程间通信的机制，使不同进程之间能够相互协作。
5. 设备管理：操作系统管理计算机的硬件设备，包括输入输出设备、网络设备等。
它负责设备驱动程序的加载和管理，以及设备的分配和控制。
6. 安全性管理：操作系统通过访问控制和权限管理来确保计算机系统的安全性。
它对用户进行身份验证，控制用户的访问权限，并监控系统中的异常行为，防止未经授权的访问和恶意攻击。
7. 故障处理：操作系统负责检测和处理计算机系统中的各种故障和异常情况。
操作系统概念解释
操作系统概念解释操作系统是一种系统软件，负责管理和控制计算机硬件和软件资源，提供用户和计算机系统之间的接口，实现应用程序的运行和数据的管理。
它是计算机系统的核心组成部分，为用户和应用程序提供了方便、高效的使用环境。
I. 操作系统的概述操作系统是指挥计算机硬件和软件资源的系统软件，它作为计算机系统的核心管理者，负责协调、分配和控制计算机系统的各种资源，使得计算机能够高效、可靠地运行。
II. 操作系统的功能1. 进程管理操作系统负责创建、执行和调度进程。
它为每个进程分配计算机资源，如CPU时间、内存空间和设备访问权限，并实现进程间的通信和同步。
2. 内存管理操作系统管理计算机的内存资源，将物理内存划分为逻辑上的多个区域，为进程分配和释放内存空间，实现内存的分页、分段和虚拟内存等功能。
3. 文件系统管理操作系统提供文件系统接口，管理文件和目录的创建、读写和删除。
它将文件组织成层次结构，支持文件的管理、共享和保护。
4. 设备管理操作系统管理计算机的各种设备，包括输入输出设备、存储设备和通信设备。
它负责设备的分配、调度和控制，实现设备的并发访问和数据传输。
5. 用户接口操作系统为用户提供了与计算机系统交互的接口，包括命令行界面、图形用户界面和网络接口。
用户可以通过操作系统给计算机发送指令、运行程序和管理文件。
III. 操作系统的分类1. 批处理操作系统批处理操作系统是最早的操作系统形式，它按照预定的顺序批量处理作业，提高了计算机资源的利用效率，但对用户的交互性较差，适用于需要大量重复计算的应用。
2. 分时操作系统分时操作系统允许多个用户同时使用计算机，通过轮流分配CPU时间片给各个用户进程，实现用户间的交互和并发。
它提供了更好的用户体验，适用于多用户共享的环境。
3. 实时操作系统实时操作系统对时间要求极为严格，能够确保任务在给定的时间范围内完成。
它分为硬实时操作系统和软实时操作系统，前者要求任务必须在固定的时间限制内完成，后者允许任务在某些情况下超时。
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第一章五大功能部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效的组织多道程序运行的系统软件，是用户与计算机之间的接口。
主要功能：存储管理、作业和进程管理、设备管理、文件管理和用户接口服务。
推动发展动力：1硬件技术更新2应用需求扩大。
基本类型：批处理、分时、实时、网络和分布式系统。
批处理流程：1把作业卡片放读卡机，通过SPOOLing输入程序把作业送入后缓存储器2调度程序根据情况和特点和调度原则装入内存准备运行3内存中作业交替执行，完成把结果交给SPOOLing输出程序，收回资源。
特点：多道，成批（优点：利用率高，吞吐量大。
缺点：等待时间长，没交互能力。
操作系统特征：并发、共享、不确定性。
并发：两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。
共享：资源被多个进程共用。
不确定性：事件发生顺序的不可预测性。
第二章顺序程序活动特点：顺序性（一个结束一个开始）、封闭性（程序本身动作才能改遍程序运行环境）、可再现性（结果与运行的速度无关）。
程序并发执行的特征：失去封闭性、程序与计算不再一一对应、并发程序在执行期间互相制约进程队列描述了对进程控制块的组织方法进程的基本状态:运行状态Running就绪状态Ready阻塞状态Blocked新建状态New 终止状态Terminated进程状态的转换新建—就绪、就绪—运行、运行—阻塞、阻塞—就绪、运行—就绪、运行—终止。
进程控制块Process Control Block，PCB进程组成中最关键部分，其中含有进程的描述信息和控制信息。
作用：每个进程有唯一的进程控制块，操作系统根据PCB对进程实施控制和管理。
进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的。
PCB是进程存在的唯一标识。
创建新进程的操作：申请空闲的PCB、分配资源、PCB初始化、加到就绪队列。
进程间的相互关系：互斥（各个进程彼此不知道对方的存在，逻辑上没有关系，由于竞争统一资源而发生相互制约）、同步（各个进程不知对方的名字，但通过对某些对象的共同存取来协同完成一项任务）、通信（各个进程可以通过名字彼此之间直接进行通信，交换信息，合作完成一项工作）。
临界区进入准则：有空让进、忙则等待、有限等待、让权等待。
进程通信：共享存储、消息传递、管道文件。
第三章资源使用模式：申请、实用、释放。
可剥夺资源是另外进程可以从拥有它的进程那里把它剥夺过去为己所用，并且不会产生任何不良影响。
不可剥夺资源是不能从当前占有它的进程那里强行抢占的资源，必须有拥有者自动释放，否则会引起相关计算的时效。
死锁和不可剥夺资源有关。
死锁是指在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限期的僵持下去的局面。
根本原因资源有限且操作不当。
条件互斥条件、占有且等待、不可抢占、循环等待。
资源分配图的构成：可以用有向图的形式更精确的描述死锁
第四章影响调度算法选择原因：设计目标、公平性、均衡性、统筹兼顾、优先级、开销。
作业i的周转时间系统中n个作业的平均周转时间带权周转时间W平均带权周转时间响应比RR
第五章静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改。
动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。
分区法：固定分区法（每个分区只可装入一个进程）、动态分区法（各个分区是在相应进程要进入内存时才建立的，使其大小恰好适应进程的大小）。
分配算法：最先适应算法（按地址排列）、最佳适应算法（以空闲分区的大小）、循环适应算法。
保护方式：利用页表本身进行保护、设置
存取控制位、设置合法标志。
可再入代码（纯码）：在其执行过程中本身不作任何修改的代码，通常由指令和常数组成。
分页和分段的主要区别页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位。
页的大小是由系统确定的，段的长度因段而异。
分页的进程地址空间是一维的，分段的进程地址空间是二维的。
分页系统很难实现过程和数据的分离，分段系统却可以很容易实现这些功能。
虚拟存储器（Virtual Memory)是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间。
它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存大得多的地址空间。
特征：虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次对换。
先进先出法（FIFO）。
最佳置换法（OPT）。
最近最少使用置换法（LRU）。
抖动Thrashing：在请求分页存储管理中，从主存中刚刚移走某一页面后，根据请求马上又调进该页，这种反复调进调出的现象，称为系统颠簸，也叫系统抖动。
第六章文件是被命名的相关信息的集合体。
文件存取方法：随机和顺序存取。
文件系统：是操作系统中负责操纵和管理文件的一整套设施，它实现文件的共享和保护，方便用户“按名存取”。
文件系统的功能：文件管理、目标管理、文件存储空间管理、文件的共享和保护、提供方便的接口。
连续分配是最简单的分配方法。
索引分配空闲存储空间的管理：空闲空间表法、空闲块链接法、位示图（Bit Map）法、空闲块组链接法。