计算机操作系统1-7章复习概念

第一章操作系统引论

1.1操作系统的目标与作用

操作系统的目标：①方便性②有效性：有效性包含的第一层含义是提高系统资源的利用率,第二层含义是，提高系统吞吐量③可扩充性④开放性用户实现与操作系统通信的三种方式：①命令方式②系统调用③图标——窗口

操作系统会管理处理机、存储器、I/O设备以及文件，处理机管理是应用于分配和控制处理机；存储器管理主要负责内存的分配与回收；I/O设备管理是负责I/O设备的分配与操纵；文件管理是用于实现对文件的存取、共享和保护。

1.2几种操作系统

①单道批处理系统，内存中只允许存放一个作业，当前正在运行的作业驻留内存，执行顺序是先进先出。在单道批处理系统中，一个作业单独进入内存并独占系统资源，直到运行结束后下一个作业才能进入内存，当进行输入操作时，cpu 处于等待状态。单道批处理系统的缺点是系统中的资源得不到充分的利用。

②多道批处理系统，用户所提交的作业先存放在外存上，并排成一个队列成为“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内存，使它们共享cpu和系统中各种资源。多道批处理系统的优点有：

1.资源利用率高

2.系统吞吐量大缺点有：1.平均周转时间长2.无交互能力

③分时系统，是指一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同事允许多个用户通过主机的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。分时系统的特性为：1.多路性2.独立性3.及时性4.交互性

④实时系统，是指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间。实时系统的特征有：1.多路性2.独立性3.及时性4.交互性5.可靠性

1.3操作系统的基本特征

①并发，是指一个时间段中有几个进程都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，担任一个时刻点上只有一个进程在处理机上运行。这里要和并行加以区分，并行是两个或多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

进程，是指在做系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位

②共享，是指系统中的资源可供内存这中多个并发执行的进程共同使用。由于资源的属性不同，所以多个进程对资源的共享方式也不同，可以分为互斥共享和同时访问。

③虚拟，是指通过技术（spooling技术）把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。

④异步，是指进程以人们不可预知的速度向前推进（和线程的异步性类似）

1.4操作系统的主要功能

处理机管理功能：1.进程控制2.进程同步3.进程通信4.调度（作业调度，进程调度）

存储器管理功能：1.内存分配2.内存保护3.地址映射4.内存扩充

设备管理功能：1.缓冲管理2.设备分配3.设备处理

文件管理功能：1.文件存储空间管理2.目录管理3.文件读写管理与保护

许可 I/O 完成 进程调度

时间片完 I/O 请求 释放

第二章 进程的描述和控制

2.1前趋图和程序的执行

前趋图的画法（略）

①程序顺序执行时特征：

1.顺序性：指处理机严格按照程序所规定的顺序执行，即每一操作必须在下一个操作开始之前结束；

2.封闭性：在程序在封闭的环境下运行，即程序运行时独占全机资源，资源的状态只有本程序才能改变它，程序一旦开始执行，其中执行结果不受外界因素影响；

3.可再现性：这种只要称必须执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾不停顿地执行，还是”走走停停”地执行，都可获得相同的结果。

②程序并发执行时的特征：

1.间断性

2.失去封闭性

3.不可再现性

2.2进程的描述

进程的定义：进程是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。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

进程的特征：①动态性；②并发性；③独立性；④异步性。

进程的三种基本状态：①就绪态ready ；②执行态running ；③阻塞态block 三种基本状态的转换：

进程控制块pcb 的作用：

① 作为独立运行基本单位的标志；

② 能实现间断性与运行方式；

③ 提供进程管理所需要的信息；

④ 提供进程调度所需要的信息；

⑤ 实现与其他进程的同步与通信；

进程控制块中的信息：

② 进程标识符（外部标识符，内部标识符）；

②处理机状态（通用寄存器，指令寄存器，程序状态字psw ，用户栈指创建 就绪 阻塞 执行 终止

针）；

③进程调度信息（进程状态，进程优先级，其他信息，事件）；

④进程控制信息（程序和数据的地址，进程同步和通信机制，资源清单，

链接指针）；

进程控制块的组织方式：

①线性方式；②链接方式；③索引方式；

2.3进程控制

OS内核的作用：

①保护内核中的程序，防止其遭受其他应用的破坏；②提高OS的运行效

率；

处理机的执行状态：

①系统态（管态）：具有较高的特权，能执行一切的指令，访问所有的

寄存器和存储区，传统的OS都在系统态与运行；②用户态（目态）：具有较低的特权的执行状态，仅能执行规定的指令，访问指定的寄存器和存储区；

原语：由若干条指令组成的，用于完成一定功能的过程。原语的操作称为原子操作，一个原子操作中的所有动作要么全做，要么全不做（类似于）

2.4进程同步

临界资源：一次仅允许一个进程使用的共享资源；

临界区：每个进程访问临界资源的那段代码。每次只允许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入；

同步机制应遵循的规则：①空闲让进；②忙则等待；③有限等待；④让权等待；

信号量机制

①整型信号量：信号量S是一个整数，S大于等于零是代表可供并发进程使用的资源实体数，当S小于零时则表示正在等待使用临界区的进程数，它仅能被两个原子操作来访问，分别是wait(S)和signal(S)，它们被称为P、V原语，它们的代码如下：

wait(S){ signal(S){

while(S<=0) S++;

; }

S--;

}

②记录型信号量：记录型信号量是在整型信号量的基础上，添加一个进程链表指针list，用于链接所有等待进程，它所包含的数据项可描述如下：typedef struct{

int value;

struct process_control_block *list;

}semaphore;

相应的，wait(S)和signal(S)的代码如下：

wait(semaphore *S){ signal(semaphore *S){

S->value--; S->value++;

if(S-->value<0) if(S->value<=0)

block(S->list); wakeup(S->list);

} }