操作系统知识点总结

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，以及方便用户使用的程序的集合。

虚拟机：在裸机的基础上，每增加一层新的操作系统的软件，就变成了功能更为强大的虚拟机或虚机器。

操作系统的目标：1. 方便性2. 有效性3. 可扩充性4. 开放性

操作系统的作用：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资源的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象（作扩充机器）。

操作系统的特征：并发性；共享性；虚拟性；异步性

推动操作系统发展的主要动力：不断提高计算机资源利用率；方便用户；器件的不断更新换代；计算机体系结构的不断发展。

人工操作方式的特点：用户独占全机；CPU等待人工操作；独占性；串行性。缺点:计算机的有效机时严重浪费；效率低

脱机I/O方式的主要优点:减少了CPU的空闲时间;提高I/O速度。

单道批处理系统的特征:自动性; 顺序性;单道性

多道批处理系统原理：用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。

多道批处理系统的优缺点资源利用率高；系统吞吐量大；可提高存和I/O设备利用率；平均周转时间长；无交互能力

多道批处理系统需要解决的问题（1）处理机管理问题（2）存管理问题（3）I/O设备管理问题4）文件管理问题（5）作业管理问题

分时系统：在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

时间片：将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片，操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务

实时系统与分时系统特征的比较：多路性；独立性；及时性；交互性；可靠性

操作系统的特征：并发性；共享性；虚拟性；异步性

操作系统的主要功能：处理机管理；存储器管理；设备管理；文件管理；作业管理

对处理机管理，可归结为对进程的管理：进程控制（创建，撤消，状态转换）；进程同步（互斥，同步）；进程通信；进程调度（作业调度，进程调度）。

存储器管理功能：存分配（最基本）；存保护；地址映射；存扩充

设备管理功能：设备分配；设备处理（相当于启动）；缓冲管理；虚拟设备

文件管理功能：文件存储空间管理；目录管理；文件读写管理；文件保护。

用户接口：命令接口；程序接口；图形接口

传统的操作系统结构：无结构OS；模块化OS结构；分层式OS结构

模块化操作系统结构：操作系统是由按其功能划分为若干个具有一定独立性和大小的模块。每个模块具有某个方面的管理功能，规定好模块之间的接口。

微核的基本功能：进程管理-存储器管理-进程通信管理-I/O设备管理

进程的特征：动态性（最基本）；并发性；异步性；独立性；结构特征（程序段，数据段，进程控制块PCB）

进程的基本属性：可拥有资源的独立单位；可独立调度和分配的基本单位。

进程控制块的基本组成：进程标识符；处理机的状态；进程调度所需信息；进程控制信息。进程控制一般是由操作系统的核中的原语来实现

临界资源：如打印机、磁带机等一段时间只允许一个进程进行使用的资源。

信号量：整型，记录型，and型，信号量集。实现进程互斥，前趋关系，进程同步。semaphore

同步P操作在互斥P操作前

Swait(S, d, d)表示每次申请d个资源，当少于d个时，便不分配

Swait(S, 1, 1)表示互斥信号量

Swait(S, 1, 0)可作为一个可控开关（S 1时，允许多个进程进入临界区；S=0时，禁止任何进程进入临界区）

同步机制应遵循的规则：空闲让进；忙则等待；有限等待；让权等待

生产者进程i：

Repeat

生产数据nextp；

wait(empty);

wait(mutex);

buffer[in]:=nextp;

in=(in+1)%n ;

signal(full);

until false;

消费者进程i：

Repeat

wait(full);

wait(mutex);

Nextc=buffer(out);

out=(out+1)%n ;

signal(empty);

until false;

哲学家i：

Repeat

wait(SM);

wait(chopstick[i]);

wait(chopstick[(i+1)%5]);

就餐；

signal(chopstick[i]);

signal(chopstick[(i+1)%5]);

signal(sm) ;

继续思考；

until false;

Chopstick[0..4]=1;sm=4

读者进程i：

REPAET

wait(rmutex);

if readcout=0 wait(wmutex);

Readcount++;

signal(rmutex);

访问数据文件；

Readcount--;

If readcout=0 wait(wmutex); signal(rmutex);

until false;

写者进程i：

REPAET

wait(wmutex);

修改文件；

signal(wmutex);

until false;

司机与售票员的合作问题VAR S1=1;S2=0;

司机：

Wait(s1);

启动车辆；

正常行车；

到站停车

Signal(s2);

售票员：

Wait(s2);

开车门；

上下乘客；

关车门

Signal(s1);

售票

读者进程i:

Var s=100;mutex=1;

Wait(s);

Wait(mutex);

查登记表，并置某座位为占用态Signal(mutex);

在座位上坐下阅读；

Wait(mutex);

查登记表，并置某座为空闲状态Signal(mutex);

Signal(s);

接收原语

Procedure receive(b)

Begin

J=internal name;

Wait(j.sm);

Wait(j.mutex);

Remove(j.mq,i);