操作系统总结

第一章1 图1-1 OS作为借口的示意图2操作系统的作用：1>OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口。

2>OS作为计算机系统资源的管理者。

3>OS用作扩充机器。

3分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性。

4所谓“实时”，是表示“及时”，而实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，。

并控制所有实时任务协调一致地运行。

5截止时间：开始截止时间（某任务在某时间以前必须开始执行）和完成截止时间（某任务在某时间以前必须完成）。

4OS的基本特性：并发性（并发与并行、引入进程、引入线程）和虚拟技术（时分复用技术、空分复用技术）。

5并发与并行的区别：并发性与并行性是既相似又有区别的两个概念。

并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

6虚拟的概念：操作系统中的所谓“虚拟”，是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

7软件工程：软件工程是指运用系统的、规范的和可定量的方法，来开发、运行和维护软件；或者说，是采用工程的概念、原理、技术和方法，来开发与维护软件，其目的是为了解决在软件开发中所出现的编程随意、软件质量不可保证以及维护困难等问题。

8微内核操作系统的概念：足够小的内核、基于客户/服务器模式、应用”机制与策略分离“的原理、采用面向对象技术。

第二章2.1 基本概念1前趋图（D irected A cyclic G raph）：是有向无循环图，用于描述进程之间执行的前后关系。

注意：前趋图中必须不存在循环。

3程序的并发执行：（图2-3及下述的前趋关系必须会！图2-4必须会！）图2-3并发执行时的前趋图图2-4 四条语句的前趋关系在该例中存在下述前趋关系：Ii→Ci，Ii→Ii+1, Ci→Pi, Ci→Ci+1，Pi→Pi+14进程的定义：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程定义二：(1) 进程是程序的一次执行。

(2) 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

(3) 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。

5进程的三种基本状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态。

（图2-5和2-6必须会！！）图2-5进程的三种基本状态及其转换图2-6 具有挂起状态的进程状态图6阻塞的概念：正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态亦即进程的执行受到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态，有时也称为等待状态或封锁状态。

7挂起的概念：若用户进程正处于就绪状态而未执行，则该进程暂不接受调度，以便用户研究执行情况或对程序进行修改。

这种静止状态被称为挂起状态。

8阻塞与挂起的区别：系统挂起进程（被动），进程自己阻塞自己（主动）。

9 P rocess C ontrol B lock 进程控制块。

10进程控制信息：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。

11PCB组织方式：链接方式和索引方式。

12 进程阻塞过程正在执行的进程，当发现上述某事件时，由于无法继续执行，于是进程便通过调用阻塞原语block把自己阻塞。

可见，进程的阻塞是进程自身的一种主动行为。

进入block过程后，由于此时该进程还处于执行状态，所以应先立即停止执行，把进程控制块中的现行状态由“执行”改为阻塞，并将PCB插入阻塞队列。

如果系统中设置了因不同事件而阻塞的多个阻塞队列，则应将本进程插入到具有相同事件的阻塞(等待)队列。

最后，转调度程序进行重新调度，将处理机分配给另一就绪进程并进行切换，亦即，保留被阻塞进程的处理机状态(在PCB中)，再按新进程的PCB中的处理机状态设置CPU的环境。

2.3进程同步：12临界资源：临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源。

13 生产者--消费者生产者和消费者共享下面的变量Var n : integer;Type item = …;Var buffer array[0,1,…,n-1] of item;In ,out :0,1，…，n-1;Counter:0,1，…，n;生产者程序：Producer :repeat.......Produce an item in nextp;......While counter=n do no-op;Buffer [in]:=nextp;In:=(in+1)mod n;Counter :=counter+1;Until false;消费者程序：Consumer : repeatWhile counter=0 do no-op;Nextc:=buffer[out];Out:=(out+1)mod n;Counter:=counter-1;Consumer the item in nextc;Until false;14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。

15信号量机制：1>整型信号量原子操作Wait（S）: while S<=0 do no-op; S ：=S-1; Signal (S): S：=S+1;2>记录型信号量：type : semaphore =recordValue ：integer;L ：list of process;End相应的wait（S）和signal（S）可描述成：Procedure wait(S) procedure signal(S)Var S ：semaphore ; var S：semaphore；Begin beginS.value：=S.value-1; S.value：=S.value+1;If S.value <0 then block (S.L); If S.value <=0 then wakeup (S.L);End end3>AND型信号量AND同步机制基本思想是：将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部地分配给进程，待进程使用完后再一起释放。

4> 信号量集16信号量的应用：1>利用信号量实现前趋图Var a,b,c,d,e,f,g semaphore :=0,0,0,0,0,0,0.;BeginparbeginBegin S1 ; signal (a); signal(b); end ;Begin wait(a); S2；signal（c）; signal(d); end ;Begin wait(b); S3; signal(e); end ;Begin wait(c); S4; signal(f); end;Begin wait(d); S5;signal(g); end ;Begin wait(e); wait(f); wait(g); S6 end ;ParendEnd图2-12 前趋图举例P54 图2-13 管程示意图P562>利用管程实现互斥管程的定义：代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块，称之为管程。

（P55）利用管程解决生产者-消费者问题：PC管程：Var procedure-consumer =monitor ;Var in ,out ,.count :integer;Buffer :array [0,…,n-1] of item ;Notfull （生产队列）,notempty（消费队列）:condition（条件变量）;Procedure entry put (item)（生产产品）BeginIf count >=n then notfull.wait ;（生产队列等待）Buffer (in):=nextp;In:=(in+1)mod n;Count :=count +1;If notempty .queue then notempty .signal ;（消费队列唤醒）EndProcedure entry get(item)（吃、消费产品）BeginIf count <=0 then notwmpty.wait;（消费者队列等待）Nextc=buffer[out];Out:=(out+1) mod n;Count :=count-1;If notfull.queue then notfull.signal; （如果有生产队列就唤醒生产队列）EndBegin in:=out:=0;Count:=0;End用管程生产者和消费者描述：Proceduer：beginRepeatProduce an item nextp;PC .put(item);Until false;EndConsumer :beginRepeatPC .get(item );Consumer an item in nextc;Until false;End17同步问题：利用管程、利用记录型信号量解决读者--写者问题和利用信号量集机制解决读者--写者问题。

18 管道通信：所谓“管道”，是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现它们之间通信的一个共享文件，又名pipe文件。

19线程与进程的比较：在调度、并发性、拥有资源、系统开销方面的比较。

（P73）20线程与进城的区别：线程称为轻型进程，传统进程称为重型进程，传统进程中相当于只有一个线程的任务，在引入线程的OS中，通常一个进程都拥有若干线程，至少也有一个线程。

21所谓“运行时系统”，实质上是用于管理和控制线程的函数(过程)的集合，其中包括用于创建和撤消线程的函数、线程同步和通信的函数以及实现线程调度的函数等。

22 内核支持线程与用户级线程的区别：这里所谓的内核支持线程，也都同样是在内核的支持下运行的，即无论是用户进程中的线程，还是系统进程中的线程，他们的创建、撤消和切换等，也是依靠内核实现的；用户级线程仅存在于用户空间中。

对于这种线程的创建、撤消、线程之间的同步与通信等功能，都无须利用系统调用来实现。

第三章1 平均周转时间：2作业的周转时间T与系统为它提供服务的时间TS之比，即W=T/TS，称为带权周转时间。

3平均带权周转时间：4先来先服务（FCFS）调度算法和短作业优先（SJF）调度算法及其带权周转与平均周转时间的算法。

5优先权=带权周转时间=响应比Rp：6非抢占式调度算法和抢占式调度算法7最低松弛度优先（L east L axity F irst）算法（必考题）：8最低松弛度优先原则：在就绪队列中选择松弛度最低的、松弛度不能为零、进程执行过程中松弛度不变、弱攻竞争对手的送吃饭大于自己的执行时间，则自己执行完、自己的松弛度小于竞争对手的执行时间，则可以执行完。