实用操作系统期末考试重点

第一章计算机系统概述

1.1计算机基础构成

处理器主存储器I/O模块系统总线

处理器和存储器交换数据存储器和I/O交换数据

1.3指令的执行

1.4中断

为什么要中断：I/O设备比处理器慢

中断的类别：程序中断，时钟中断，I/O中断，硬件失效中断

1.4.4多道程序设计

处理器有多个程序需要执行，当一个中断处理完成后，处理器控制权不一定返回被中断的用户程序，而是根据优先级，可能转移到其他待运行的程序。

1.5存储器的层次的结构

1.7直接内存存取

可编程i/o→中断驱动→直接存储器访问

1.8多处理器和多核

第二章操作系统概述

操作系统：控制应用程序执行的程序，充当应用程序和计算机硬件之间的接口

操作系统提供的服务：

程序开发程序运行I/O设备访问文件访问控制系统访问错误检测和响应审计

2.2操作系统的发展

2.2.1串行处理

程序员直接与硬件打交道

2.2.2简单批处理系统

监控程序完成调度、错误处理等

2.2.3多道程序批处理系统

一个程序在等待i/o操作，处理器能转换到另外一个程序

2.2.4分时系统

多个用户共享处理器时间

2.2.5实时系统

即时响应高可靠性

2.2.6网络操作系统

2.2.7分布式操作系统

2.2.8云计算操作系统

2.3主要的成就

进程内存管理信息保护和安全调度和资源管理系统结构

2.3.1进程

组成部分：一段可执行的程序程序所需要的相关数据程序的执行上下文

2.3.2内存管理

进程隔离自动分配和管理支持模块化程序设计保护和访问控制长期存储虚存

2.3.3信息保护和安全

2．3.4调度和资源管理

公平性有差别的响应性有效性

2．3.5系统结构

2.4现代操作系统的特征

多线程对称多处理分布式操作系统面向对象设计

2.5虚拟机

第三章进程描述和控制

一个具有一下特征的活动单元：一组指令序列的执行、一个当前状态和一组相关的系统资源集合

3.1.2进程和进程控制块

进程可以被表征为一下元素：标识符状态优先级程序计数器内存指针上下文数据I/O状态信息审计信息，存放在进程控制块的数据结构中(Process Control Block)

进程=程序代码+数据+PCB

3.2进程状态

通过进程的轨迹是如何被交替执行来描述处理器的行为

3.2.2进程的创建和终止

进程的创建：新的批处理作业交互登陆OS因为提供一项服务而创建由现有的进程派生

进程的终止：正常完成算术错误数据误用

3.2.3五状态模型

多个阻塞队列（按照事件分）多个就绪队列（按照优先级分）

3.2.4被挂起的进程

除非代理显式地命令系统进行状态转换，否咋进程无法从这个状态中转移

3.3进程描述

OS是管理系统资源的实体：控制计算机系统的内部事件为处理器执行进程进行调度和分派给进程分配资源响应用户程序的基本服务请求

3.3.1操作系统的控制信息

内存表I/O表文件表进程表

内存表所包含的信息：分配给进程的主存分配给进程的辅存主存块或虚拟内存块的任何保护属性，如共享区域的访问保护，管理虚拟内存所需要的任何信息

I/O表：io设备的状态，io操作的状态，作为io传送的源和目的地主存单元地址

文件表：文件的存在性，在辅存中的位置，文件的当前状态，文件的属性，大部分信息由文件管理系统维护和使用

进程表：进程加载的位置，进程映像（用户程序，用户数据，系统栈，进程控制块）

3.3.2进程控制块PCB

PCB:进程标识处理器状态信息进程控制信息

PCB作用：进程调度资源管理中断处理性能监控和分析

通过唯一的进程ID访问PCB

3.4进程控制

3.4.1执行模式

用户模式系统模式/控制模式/内核模式模式切换

3.4.2进程创建

（1）给新进程分配一个唯一的进程ID

（2）给进程分配空间

（3）初始化进程控制块PCB

（4）设置正确的连接

（5）创建或扩充其他数据结构

3.4.3进程切换

时钟中断io中断内存错误陷阱系统调用

3.5操作系统的执行

3.5.1无进程内核

3.5.2在用户进程中执行

执行OS代码时，切换到内核模式。在同一进程中执行，只进行模式切换，不需要进程切换3.5.3基于进程的OS

3.6安全问题

3.7Unix svr4进程管理

第四章线程

4.1进程和线程

多线程是指OS支持在一个进程中执行多个线程的能力

4.1.2线程功能特性

派生阻塞解除阻塞结束

4.2进程分类

4.2.1用户级和内核级线程

纯粹的用户级线程

优点：线程切换不需要模式切换，调度算法可以是应用程序专用的，可以在任何OS中运行缺点：系统调用引发阻塞，一个多线程应用程序无法利用多处理器技术

纯粹内核级线程

内核管理进程和线程的上下文信息，基于线程调度

优点：内核可以调度同一个进程的多个线程到多个处理器上同时运行。线程的阻塞不会引起同一进程内其他进程的阻塞，内核进程自身也可以使用多线程