操作系统

操作系统概述 1.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。2.操作系统的目标：高效性，方便性，安全性，鲁棒性，移植性。3.操作系统的特征：并发性，共享性，异步性，抽象性。4.用户接口有：程序接口，命令行接口，图形用户接口。5.操作系统的基本类型：多道批处理系统，分时系统，实时系统。

6.批处理系统有两个特点：一是多道，二是成批。

7.分时系统的特点:同时性，交互性，独立性，及时性。

8.实时系统的特点：即使响应，高可靠性，专业性。

进程管理 1.程序并发执行的特征：失去封闭性，程序与计算不再一一对应，并发程序在执行期间相互制约。2.进程的定义：程序在并发环境中的执行过程。3.进程的特征：（1）动态性进程是程序的执行过程，它有生有亡，有活动有停顿，可以处于不同的状态；（2）并发性多个进程的实体能存在于同一内存中，在一段时间内都得到运行，这样就使得一个进程的程序与其他进程的程序并发执行了；（3)调度性进程是系统中申请资源的单位，也是被调度的单位；（4）异步性各进程向前推进的速度是不可预知的，即以异步方式运行，这造成进程间的相互制约，使程序执行失去再现性；（5）结构性进程有一定的结构，它由程序段、数据段和控制结构等组成。4.进程和程序的区别:进程是动态概念程序是静态概念；进程具有独立性,是一个能独立运行的单位,是系统资源分配的基本单位,是运行调度的基本单位程序本身没有此特性；程序和进程无一一对应关系,一个进程可以顺序执行多个程序一个程序可由多个进程公用；进程异步前进,会相互制约程序不具备此特性。5.进程的状态：运行态，就绪态，阻塞态。6.进程状态的转换（1）就绪→运行(分到CPU）（2）运行→阻塞（等待某事件发生）（3）阻塞→就绪（所等待事件发生）（4）运行→就绪(时间片到）。7．进程控制块的作用：:（1）每个进程有惟一的进程控制块（2）操作系统根据PCB对进程实施控制和管理（3）进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的（4）PCB是进程存在的唯一标识。8.线程（Thread）是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。

9. ▲引入线程概念的理由主要有①使并行实体获得共享同一地址空间和所有可用数据的能力。②易于切换，代价低。③可以改善系统的性能。10.■线程和进程的关系①一个进程可以有多个线程，但至少要有一个线程；而一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。②资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。③处理机分配给线程，即真正在处理机上运行的是线程。④线程在执行过程中需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。11.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。12.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)。13.★进程通信——进程间的信息交换。14.■管程：一个管程定义一个数据结构和能为并发进程在其上执行的一组操作，这组操作能使进程同步和改变管程中的数据。

15.死锁：是指在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限期地僵持下去的局面。16.●产生死锁的4个必要条件（1）互斥条件（2）占有且等待条件（3)不可抢占条件(4)循环等待条件▲只要有一个必要条件不满足，则死锁就可以排除。17.对待死锁的策略: ☆忽略死锁问题☆死锁预防（静态策略）☆死锁避免（动态策略）☆死锁的检测与恢复.

第三章处理机调度 1.调度级别按调度层次进行分类：高级调度、中级调度和低级调度。

2.中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应，它使CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动执行相应的处理程序，处理该事件后，如被中断进程的优先级最高，饭恢复断电继续执行被“打断”的程序。

第四章存储管理 1.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。这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。2.动态重定位：是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。●主要优点：位置可变，不必连续；易于共享▲主

要缺点：需要附加硬件支持；软件算法比较

复杂 3.静态重定位▲优点:无需增加硬件地

址转换机构●主要缺点:位置“钉死”；不便

共享。4.分区分配是为支持多道程序运行而设

计的一种最简单的存储管理方式。可分为固定

分区法和动态分区法。5.“碎片”或“零头”：

内存中这种容量太小、无法利用的小分区。内

部碎片：在一个分区内部出现的碎片（即被浪

费的空间），如固定分区法会产生内部碎片。

外部碎片：在所有分区之外新增的碎片。6.

分页和分段的主要区别：①页是信息的物理

单位，段是信息的逻辑单位②页的大小是由

系统确定的，段的长度因段而异③分页的进

程地址空间是一维的，分段的进程地址空间

是二维的④分页系统很难实现过程和数据的

分离，分段系统却可以很容易实现这些功能。

7.虚拟存储器（Virtual Memory）●用户能作

为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户

逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统

给用户提供的一个比真实内存空间大得多的

地址空间。8.虚拟存储器的特征①虚拟扩充

②部分装入③离散分配④多次对换9.请

求分页是在单纯分页技术基础上发展起来的，

二者的根本区别在于请求分页提供虚拟存储

器。★其基本思想是：当一个进程的部分页

面在内存时就可调度它运行；在运行过程中若

用到的页面尚未在内存，则把它们动态换入内

存。10.抖动：频繁地更换页面,以致系统的大

部分时间花费在页面的调度和传输上。

第五章文件系统 1.文件是被命名的相关信

息的集合体。2.文件类型（1）按用途分类:系

统文件、库文件、用户文件（2）按数据形式

分类:源文件、目标文件、可执行文件（3）按

存取权限分类:只读文件、读写文件、可执行

文件（4）按保存时间分类:临时文件、永久文

件。3.文件的逻辑组织：从用户观点出发所见

到的文件组织形式。文件的物理组织：文件在

存储设备上的存储组织形式。4.连续文件●优

点：在顺序存取时速度较快，一次可以存取多

个盘块，改进了I/O性能；也很容易直接存取

文件中的任意一块。▲缺点①要求建立文件

时就确定它的长度，依此来分配相应的存储空

间，这往往很难实现。②它不便于文件的动

态扩充。③可能出现外部碎片。链接文件●

优点：采用链接分配不会产生磁盘的外部碎

片，文件可以动态增长，不需要紧缩磁盘空间

▲带来以下三个新的问题：①一般仅适于对信

息的顺序访问，而不利于对文件的随机存取。

②每个物理块上增加一个链接字③可靠性。

索引文件：系统为每个文件建立一个索引表，

其中的表项指出存放该文件的各个物理块号。

●除了具备链接文件的优点外，还克服了它的

缺点。它可以方便地进行随机存取。●这种组

织形式需要增加索引表带来的空间开销。存

取文件的速度受影响。5.①绝对路径名：又

称全路径名，是指从根目录开始到达所要查找

文件的路径名。相对路径名是从当前目录的下

级开始书写。

第六章设备管理 1.设备分类●按照工作

特性可把它们分成存储设备和输入/输出设备

两大类●根据设备的使用性质可将设备分成

独占设备、共享设备和虚拟设备三种●按照数

据传输的方式可将设备分为串行设备和并行

设备。2.设备绝对号：系统按某种原则为每台

设备分配惟一的号码，用做硬件（设备控制器）

区分和识别设备的代号，称做设备绝对号（或

绝对地址）。设备类型号：操作系统为每类设

备规定了一个编号，称做设备类型号。3.通道：

接受主机的委托，独立地执行通道程序，对外

部设备的I/O操作进行控制，以实现内存和外

设之间的成批数据传输。4.DMA方式具有以

下四个特点：①数据是在内存和设备之间直

接传送的，传送过程中不需要CPU干预。②

仅在一个数据块传送结束后，DMA控制器才

向CPU发中断请求。③数据的传送控制工作

完全由DMA控制器完成，速度快，适用于高

速设备的数据成组传送。④在数据传送过程

中，CPU与外设并行工作，提高了系统效。

5.缓冲技术的引入▲凡是数据到达速率和离

去速率不同的地方都可设置缓冲区。▲引入缓

冲的主要目的是：①缓和CPU与I/O设备间

速度不匹配的矛盾；②提高它们之间的并行

性；③减少对CPU的中断次数，放宽CPU

对中断响应时间的要求。6.SPOOLing系统：

早期设备分配的虚拟技术是脱机方式。

SPOOLing系统一般分为4个部分：①存输

入部分②取输入部分③存输出部分④取输

出部分。7.设备驱动程序是控制设备动作的核

心模块，用来控制设备上数据的传输。设备驱

动程序的功能①接受来自上层、与设备无关

软件的抽象读写请求，并且将该I/O请求排在

请求队列的队尾，同时还要检查I/O请求的合

法性（如参数是否合法）。②取出请求队列中

队首请求，且将相应设备分配给它。③向该

设备控制器发送命令，启动该设备工作，完成

指定的I/O操作。④处理来自设备的中断。