操作系统复习笔记

操作系统复习

chapter 1

1.1 虚拟机

解释：在裸机上加载一层软件，来管理整个计算机系统，形成一个虚拟的计算机

应用：虚拟机将复杂的计算机硬件与用户的编程分离开来，为用户提供一个友好的程序设计接口，以降低编程的复杂度。

另一个虚拟机

由一台裸机向上层提供若干台虚拟机。

不同的虚拟机上可以运行不同的操作系统。

1.2操作系统

system view:

——是裸机上的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充，是资源的分配者、管理者。user view:

——是程序设计接口的提供者

1.3 操作系统设计的基本要求：

Portability可移植性 Security安全性 Fairness公正性 Robustness强壮性Efficiency有效性 Interfaces接口统一性 ===> 支持 POSIX 标准 ...

1.4 操作系统的特点

并发——多个事件在同一时间段内发生。

操作系统中各进程间的并发，系统与应用间的并发。

操作系统要完成这些并发过程的管理。

并行(parallel)是指在同一时刻发生。

共享——多个进程共享有限的计算机系统资源。

操作系统要对系统资源进行合理分配和使用。

资源在一个时间段内交替被多个进程所用。

虚拟——一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体(分时或分空间)。

虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。

异步性——（也称不确定性）指进程的执行顺序和执行时间的不确定性。

操作系统必须保证一个进程在不确定的环境下运行有确定的结果。

1.5微内核结构

将操作系统划分成多个模块，

只有一个模块运行在内核，其它模块运行在用户态。 ==> 以提高系统的可靠性but slower

windows 是宏内核因为操作系统和设备驱动共享内核保护模式的内存空间

1.6 进程的地址空间—— A list of memory locations from some minimum (usually 0) to some maximum, which the process can read and write.

1.7 文件——由文件名标识的一组信息的集合

文件名——用于文件管理（在文件系统中逻辑定位一个文件）

i-node ——管理文件管理的结点（在文件系统中物理定位一个文件）

一个文件 <---------> i-node

1.8 inode 号码

inode 在 inode 区的位置

1.9路径名——文件的逻辑定位

目录——组织文件系统的一种实施方法

（文件的逻辑定位与物理定位的结合点）

1.10 文件的硬链接

——文件的一种共享方式

文件的软链接（符号链接）

1.11 A pipe is a sort of pseudo file that can be used to connect two processes

1.12shell

——命令解释器，是由操作系统提供给用户的命令行接口

1.13

核心态和用户态——两种处理器的访问模式

系统调用——操作系统提供给用户的编程接口

1.14操作系统的特权操作

输入/输出操作

存取内存管理寄存器

开、关中断

停机

1.15 POSIX Portable Operating System Interface

为了提高 UNIX 环境下应用程序源代码的可移植性

1.16系统调用的种类

——进程管理 fork() execve() wait() getpid()

——信号管理 signaction() kill()

——文件管理 open() read() mknod() creat() pipe()

——目录管理 mkdir() rmdir() link() mount()

——权限管理 chmod() getuid() setuid()

——时间管理 time() times() utime()

chapter 2

2.1单道程序特点

顺序性——按程序设定的顺序执行

封闭性——资源独占；只有该指令序列才能改变机器的状态；

程序运行的结果只取决于该程序以及初值。

可再现性

缺点：资源浪费可实现的功能简单：无程序间合作；无程序间交互。

2.2多道程序

间断(异步)性：——程序"走走停停"，失去原有的时序关系。

制约性：——程序之间的同步或共享资源的互斥使用。

失去封闭性：——资源共享；程序受其他程序的控制逻辑的影响。

失去可再现性：——外界环境在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。

2.3进程

——程序的一次执行过程

进程引入的动机：

为了描述程序在并发执行时对系统资源的共享，

我们需要一个描述程序执行时动态特征的概念，这就是进程。

——是一个具有一定独立功能的程序

在一个数据集合上的一次动态执行过程，是一个独立调度的活动，

是一个可以分配给予资源的抽象实体。

2.4进程的基本特征

——动态性：是程序的一次执行

——并发性：能在并发的环境中运行

——独立性：是运行的基本单位，资源分配和调度的单位

——不可再现性：向前推进的速度不可再现

2.5进程的创建和终止

——创建进程的时机

系统初始化

用户进程调用了 fork 系统调用

响应用户的命令行请求（shell command）

批处理作业的初始化

——进程终止的时机

正常退出（进程调用了 exit 系统调用 ...）

出错退出（预料中的错误）

严重错误（预料之外的错误）

被其它进程 kill

......