操作系统重点概念知识讲解

1.CPU的两种运行模式：内核态（又称核心态、系统态、管态）和用户态（又称目态）。

2.指令是控制计算机执行某种操作的命令。

3.特权指令：是一类具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，普通用户不

能直接使用

4.非特权指令：也称为用户指令或普通指令，是普通用户能够直接使用的指令。这是指令

集中除特权指令外的所有指令。

5.操作系统的用户观点和系统观点:用户观点：为用户提供使用计算机系统的接口和各种

资源管理服务（从系统外部看）系统观点：管理和分配计算机系统硬件及软件资源。因此，操作系统是计算机资源的管理者（从系统内部看

6.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、有效地组织多道程序运行

的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。

功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口

7.多道程序设计的基本思想：在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替

地执行。这些作业共享CPU和系统中的其他资源。

8.多道批处理系统优缺点：优点:系统资源利用率高；系统吞吐量大。缺点:用户作业等待

时间长；无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力

9.多道：系统在内存中存放多个作业，并且在外存上还保存大量的后备作业。

10.成批：系统按批次调度作业，而在系统运行过程中不允许用户和机器之间发生交互作用。

11.分时：对时间的共享。在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享

12.Linux系统特点:与UNIX兼容；自由软件，源码公开；性能高，安全性强；便于定

制和再开发；互操作性高；全面的多任务和真正的32位操作系统

13.进程概念：程序在并发环境中的执行过程

进程最根本的属性：是动态性和并发性

进程的特征：动态性并发性独立性异步性

批处理系统的特征：脱机多道成批处理

分时系统的特征：多路性独立性及时性交互性

14.进程间的相互关系主要分为如下三种形式：1.互斥——竞争同一资源而发生相互制约2.

同步——协同完成一项任务 3. 通信——交换信息，合作完成一项工作

15.进程和程序的区别和联系：（1）进程是动态概念，程序是静态概念（2）进程有并发性，

程序没有（3）一个程序对应多个进程（4）进程有三个基本状态

进程的三种状态及其转换

16.进程控制块的作用：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

17.临界资源：一次仅允许一个进程访问的资源

18.临界区：简称CS区进程中访问临界资源的那段程序代码

19.原语是为完成某些特定的功能而编制的一段系统程序。原语操作也称做“原子操作”，即

一个操作中的所有动作要么全做，要么全不做。执行原语操作时，要屏蔽中断，以保证

其操作的不可分割性。即它是不可中断的过程。

20. 信号量的值与相应资源的使用情况有关信号量大于0时代表可用的资源数，小于0时，

其绝对值表示正在等待使用该资源的进程数

21. 对信号量的操作有如下严格限制：1）信号量可以赋初值，且初值为非负数。 2）在使

用过程中，信号量的值可以修改，但只能由P 和V 操作来访问，不允许通过其他方式来查看或操纵信号量。3） 设信号量为S ，对S 的P 操作记为P(S)，对S 的V 操作记为V(S)。

22. 信号量S 对应某种资源（1）S>0时, |S|表示资源可用量；（2）P(S)表示申请一个该类资

源；（3）S<0时, |S|表示等待该信号量的进程数；（4）V(S)表示释放一个该类资源；

23. 用P 和V 操作实现同步时应注意：① 分析进程间的制约关系，确定信号量种类。② 信

号量的初值与相应资源的数量有关，也与P, V 操作在程序代码中出现的位置有关。③ 同一信号量的P, V 操作要“成对”出现，但是，它们分别出现在不同的进程代码中。

24. 死锁 是指各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源，且这些并发进程在得到对方的

资源之前不会释放自己所拥有的资源。从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源，各并发进程不能继续向前推进的状态

25. 产生死锁的根本原因：资源有限且操作不当

产生条件：1．互斥条件2．占有且申请条件3．不可抢占条件4．环路等待条件 策略：预防死锁 避免死锁 检验死锁 解除死锁

26. 作业：是用户定义的、由计算机完成的工作单位

27. 作业状态 ① 提交状态：用户向系统提交一个作业② 后备状态（收容状态）：作业送

入输入井中存放，等待进入内存 ③ 执行状态：作业被调入内存，并在CPU 上执行。④ 完成状态：完成计算任务，由系统回收资源，准备退出系统

28. 作业控制块JCB ：1）系统为每个作业设置了一个作业控制块（JCB ）。2）它记录该作

业的有关信息。3）JCB 是作业在系统中存在的标志

29. 作业调度是宏观调度。进程调度是微观调度

30. 时间片长度的选择非常重要，将直接影响系统开销和响应时间。如果时间片长度很小，

则调度程序剥夺处理机的次数频繁，加重系统开销反之， 如果时间片长度选择过长，比方说一个时间片就能保证就绪队列中所有进程都执行完毕，则轮转法就退化成先来先服务算法。

31. 影响时间片大小设置的主要因素有：系统响应时间、就绪进程数目（终端数目）

32. 先来先服务：比较有利于长作业，而不利于短作业。 容易实现，但效率较低

33. 短作业优先：能有效地降低作业的平均等待时间和提高系统的吞吐量。但该算法对长作

业很不利，并且不能保证紧迫性作业会被及时处理。 34. 高响应比优先法：高响应比优先法是一种非抢占方式。 这种折中算法既照顾到短进程，又考虑了长进程。其缺点是调度之前需要计算进程的响应比，从而增加系统的开销。另外，对于实时进程无法做出及时反应。

35. 中断是指CPU 对系统发生的某个事件做出的一种反应，使得CPU 暂停当前正在执行的

程序，保留现场后执行相应的处理程序，待处理完毕后，又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。在操作系统中，实现进程并发的基础就是中断机制

36. 系统调用的实现过程： 用户在程序中使用系统调用，给出系统调用名和函数后，即产

生一条相应的陷入指令，通过陷入处理机制调用服务，引起处理机中断，然后保护处理机现场，取系统调用功能号并寻找子程序入口，通过人口地址表来调用系统子程序，然后返回用户程序继续执行。

37. 重定位：程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。这种把逻辑地址转

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