操作系統(tǒng)原理知識點剖析

1、第一章緒論概念特征動態(tài)實體，強調(diào)執(zhí)行過程并發(fā)性、獨立性、異步性是競爭計算機系統(tǒng)資源的基本單位靜態(tài)實體，是指令的有序集合無并行特性，是靜止的1操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源、合理的對各類 作業(yè)進行調(diào)度以方便用戶的程序集合探2、操作系統(tǒng)的目標：方便性、有效性、可擴展性、開發(fā)性探3、操作系統(tǒng)的作用：作為計算機硬件和用戶間的接口、作為計算機系統(tǒng)資源的管理者、 作為擴充機器4、單批道處理系統(tǒng)：作業(yè)處理成批進行，內(nèi)存中始終保持一道作業(yè)（自動性、順序性、單 道性）5、 多批道處理系統(tǒng)：系統(tǒng)中同時駐留多個作業(yè)，優(yōu)點：提高CPU利用率、提高I/O設備和 內(nèi)存利用率、提高系統(tǒng)吞吐量（多道性、無序性、

2、調(diào)度性）6、分時技術(shù)特性：多路性、交互性、獨立性、及時性，目標：對用戶響應的及時性7、實時系統(tǒng)：及時響應外部請求，在規(guī)定時間內(nèi)完成事件處理，任務類型：周期性、非周 期性或硬實時任務、軟實時任務&操作系統(tǒng)基本特性：并發(fā)、共享、虛擬、異步性并行是指兩或多個事件在同一時刻發(fā)生。并發(fā)是兩或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生?；コ夤蚕恚阂欢螘r間只允許一個進程訪問該資源同時訪問：微觀上仍是互斥的虛擬是指通過某種技術(shù)把一個物理實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應物。異步是指運行進度不可預知。共享性和并發(fā)性是操作系統(tǒng)兩個最基本的特征探9、操作系統(tǒng)主要功能：處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件管理、用戶接口第二章進程的描述和

3、控制仁程序順序執(zhí)行特征：順序性、封閉性、可再現(xiàn)性探2、程序并發(fā)執(zhí)行特征：間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性3、前趨圖：有向無循環(huán)圖，用于描述進程之間執(zhí)行的前后關系表示方式:（1）P1-P2（2）-=（P1,P2）| P1必須在P2開始前完成節(jié)點表示：一條語句，一個程序段，一進程。（詳見書P32）探4、進程是程序的一次執(zhí)行過程，由程序段、數(shù)據(jù)段、程序控制塊（PBC）三部分構(gòu)成,總稱“進程映像”特征：動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性、異步性由“創(chuàng)建”而產(chǎn)生，由“調(diào)度”而執(zhí)行；由得不到資源而“阻塞”，由“撤消”而消亡探5、進程與程序關系程序進程探6、進程的三種狀態(tài)：就緒、阻塞、執(zhí)行增加掛起:7、進程控制塊的作用：

4、進程存在的唯一標志。8、進程創(chuàng)建：（1） 申請空白PCB （個系統(tǒng)的 PCB是有限的）（2）為新進程分配資源（3）初始化PCB（4）將新進程插入就緒隊列。9、進程終止：（1）檢查進程狀態(tài)；（2）執(zhí)行態(tài)一一 中止，且置調(diào)度標志為真。（3）有無子孫需終止。（4）歸還資源給其父進程或系統(tǒng)。（5）從PCB隊列中移出 PCB.探10、進程同步：并發(fā)進程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)，以達到有效的資源共享和相互合作，使程序執(zhí)行有可再現(xiàn)性。11、兩種制約關系：資源共享關系：（進程間接制約）需互斥地訪問臨界資源。相互合作關系：（進程直接制約）探12、臨界資源：一次僅允許一個進程訪問的資源引起不可再現(xiàn)性是因為臨界資源沒有互

5、斥訪問。臨界區(qū)：進程訪問臨界資源的那段代碼。探13、同步資源應遵循的準則：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待14、 整形信- 號量、 記錄型信號 量、AND型信- 號量 （書 P53 2.4.3 和 2.4.4）15、生產(chǎn)者消費者問題（書 P60）第三章處理機調(diào)度與死鎖仁處理機調(diào)度：高級調(diào)度（作業(yè)調(diào)度、長程調(diào)度）：將外存上的作業(yè)插入就緒隊列中級調(diào)度（中程調(diào)度）：為提高系統(tǒng)吞吐量和內(nèi)存利用率而引入的一內(nèi)外存 對換功能低級調(diào)度（進程調(diào)度、短程調(diào)度）：把處理器分配給程序，對象是進程2、面向用戶準則：（1）周轉(zhuǎn)時間短平均周轉(zhuǎn)時間：i nT一臣 Tn v帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：1 n T-w = -r J n

6、 i=i Ts（2）響應時間快（對交互性作業(yè)）（3）截止時間保證（特別對于實時系統(tǒng)）（4）優(yōu)先權(quán)準則（需要搶占調(diào)度）3、面向系統(tǒng)準則（1）系統(tǒng)吞吐量高（2）處理機利用率好（3）各類資源平衡利用探（大題）4、調(diào)度算法：（自己看PPT或者書）FCFS短作業(yè)進程優(yōu)先調(diào)度算法 SJ（P）F高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法 基于時間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法5、實時調(diào)度算法：最早截止時間優(yōu)先 EDF :根據(jù)任務的截止時間來確定任務的優(yōu)先級截止時間越早，優(yōu)先級越高可以是搶占式或非搶占式最低松弛度優(yōu)先LLF :主要用于可搶占的調(diào)度方式中松弛度 = 必須完成時間 一 本身運行時間一 當前時間探6、死鎖的起因：資源競爭、進程推進順序

7、非法探7、產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路條件&處理死鎖的基本方法：預防、避免、檢測、解除探9、（大題）銀行家算法、安全性算法（自行看 PPT和書）第四章存儲器管理1、程序的裝入：絕對裝入：編譯后，裝入前已產(chǎn)生了絕對地址（內(nèi)存地址），裝入時不再作地址重定位?？芍囟ㄎ谎b入：靜態(tài)重定位：裝入時完成，主要工作是對相對地址中的指令和數(shù)據(jù)地址的 調(diào)整過程動態(tài)運行時裝入（動態(tài)重定位）：程序執(zhí)行過程中，當訪問指令或數(shù)據(jù)時, 才進行的地址變換方法2、程序的鏈接：靜態(tài)鏈接、裝入時動態(tài)鏈接、運行時動態(tài)鏈接3、連續(xù)分配方式：單一連續(xù)分配：用于單用戶單任務分區(qū)式分配：固定分區(qū)分配：分區(qū)大

8、小不相等的利用率更高 動態(tài)分區(qū)分配可重定位分區(qū)分配4、分配算法：首次適應算法要求：分區(qū)按低址一一高址鏈接特點：找到第一個大小滿足的分區(qū)，劃分。有外零頭，低址內(nèi)存使用頻繁。循環(huán)首次適應算法從上次查找的位置的下一個空閑空閑分區(qū)開始查找。特點：空閑分區(qū)分布均勻，提高了查找速度；缺乏大的空閑分區(qū)。最佳適應算法分區(qū)按大小遞增排序分區(qū)釋放時需插入到適當位置。5、對換：概念：將阻塞的進程，暫時不用的程序、數(shù)據(jù)換出，將具備運行條件的數(shù)據(jù)換入類型：整體對換、部分對換（頁面對換、分段對換） 空間管理：分為對換區(qū)和文件區(qū)對換區(qū)比文件區(qū)側(cè)重于對換速度因此，對換區(qū)一般采用連續(xù)分配。采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分配回收類似于可變化分區(qū)

9、分配。6、 基本分頁存儲管理方式：連續(xù)分配引起碎片碎片問題的解決：緊湊方式消耗系統(tǒng)開銷解決方式用離散分配：分頁、分段、段頁頁面和物理塊：由機器的地址結(jié)構(gòu)決定，將一個進程的邏輯地址空間分成若干個大 小相等的片，稱為頁面或頁，并為各頁加以編號，從0開始。相應的把內(nèi)存空間分成與頁面相同大小的若干個存儲塊，稱為物理塊或頁框。頁面大?。和ǔＴ?512B8KB頁太大，頁內(nèi)碎片大。頁太?。喉摫砜赡芎荛L，換入 /出效率低地址結(jié)構(gòu)（邏輯地址換物理地址基礎）（參照PPT第四章和書P139）地址變換機構(gòu)：頁表完成邏輯頁號到物理塊號的映射有快表訪問內(nèi)存速度會提高，但是快表不能太多 題型：已知一次存取時間和快表命中率求

10、訪問時間已知邏輯地址求物理地址（第四章PPT有詳解）7、基本分段儲存管理：即多重定位分區(qū)管理引入分段存儲管理方式，主要是為了滿足用戶和程序員的下述一系列需要：（1）方便編程（2）分段共享（3）分段保護（4）動態(tài)鏈接（5）動態(tài)增長對用戶而言分段是二維的：段號 +段內(nèi)地址分段：每個段定義了一組邏輯信息，主程序段、子程序段、數(shù)據(jù)段等 分頁與分段的區(qū)別：（1）頁是信息的物理單位，段是邏輯單位（2）頁長度固定，段長度不固定（由用戶指定）（3）一維與二維段式系統(tǒng)易于共享8、虛擬存儲器常規(guī)存儲器特征：一次性、駐留性局部性原理：時間局部性（循環(huán)執(zhí)行）、空間局部性（順序執(zhí)行）虛擬存儲器定義：具有請求調(diào)入功能和置

11、換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量進行擴充的一 種存儲系統(tǒng)虛擬存儲器實質(zhì)：以時間換空間，但時間犧牲不大虛擬存儲器特征：離散性（部分裝入）、多次性（局部多次裝入）、對換性、虛擬性探（大題必考） 9、頁面置換算法：FIFO、LRU、CLOCK （第四章PPT、書）第五章設備管理1、設備分類：按速度分：低（鍵盤）、中（打印機）、高（磁盤）按信息交換單位分：塊（磁盤）、字符（打印機）按設備的共享屬性分：獨占（臨界資源）、共享（磁盤）、虛擬2、設備控制器：接收 CPU命令，控制I/O設備工作，解放 CPU3、I/O通道：一種特殊的執(zhí)行I/O指令的處理機，與CPU共享內(nèi)存，可以有自己的總線。 CPU 只需發(fā)送I

12、/O命令給通道，通道通過調(diào)用內(nèi)存中的相應通道程序完成任務類型：字節(jié)多路通道：各子通道以時間片輪轉(zhuǎn)方式共享通道，適用于低、中速設備數(shù)組選擇通道：無子通道，僅一主通道，某時間由某設備獨占，適于高速設備。但通道未共享，利用率低數(shù)組多路通道：多子通道不是以時間片方式，而是“按需分配”，綜合了前面2種通道類型的優(yōu)點探4、I/O控制的四個階段：程序 I/O、中斷I/O、DMA控制、通道控制探 5、SPOOLING 技術(shù)：定義：假脫機技術(shù)，在聯(lián)機狀態(tài)下同時出現(xiàn)外圍操作作用：通過緩沖方式，將獨占設備改造為共享設備特點：提高I/O速度。將獨占設備改造為共享設備 實現(xiàn)了虛擬設備功能6、磁盤：類型：固定頭磁盤（快）

13、、移動頭磁盤（慢）訪問時間：探（大題）尋道方式：FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN（ PPT第五章）第六章文件系統(tǒng)1、程序和數(shù)據(jù)以文件的形式保留在外存中2、文件、記錄和數(shù)據(jù)項：數(shù)據(jù)項基本數(shù)據(jù)項：可命名的最小邏輯單位 /字段組合數(shù)據(jù)項：由若干基本數(shù)據(jù)項組成記錄一組相關數(shù)據(jù)項的集合關鍵字：能唯一地標識出記錄的基本 /組合數(shù)據(jù)項 文件具有文件名的一組相關信息的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件（流式文件）3、文件類型：用途：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件文件中的數(shù)據(jù)形式：源文件、目標文件、可執(zhí)行文件存取控制：只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件 物理安排：順序文件、鏈接文件、索引文件4、文件系統(tǒng)模型概念

14、：文件和對文件進行操縱和管理的軟件集合三個層：文件（對象及屬性）對象及屬性：文件、目錄、磁盤存儲空間文件系統(tǒng)接口：命令接口、程序接口文件操作基本操作：創(chuàng)建、刪除、讀、寫、截斷、設置文件的讀寫位置、打開關閉 操作5、文件邏輯結(jié)構(gòu)：概念：用戶所能觀察和訪問到的文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織，獨立于物理特性，容易檢索和修改。無論是邏輯還是物理結(jié)構(gòu)，都會影響到文件的檢索速度 邏輯結(jié)構(gòu)類型：有結(jié)構(gòu)文件：定長記錄、變長記錄記錄的組織形式：順序文件、索引文件、順序索引文件無結(jié)構(gòu)文件：流式文件，以字節(jié)為單位，利用讀/寫指針進行訪問記錄式文件、流式文件6、順序文件邏輯記錄排序：按記錄時間排：串結(jié)構(gòu)按關鍵字排：順序結(jié)構(gòu)后一種

15、情況更有利于提高查詢速度。如可用折半查找法等 對順序文件的讀/寫操作定長記錄：易于定位，甚至可隨機讀取。 變長記錄：不易定位，只能順序讀取。7、索引文件由變長記錄組成的順序文件不容易直接存取，因此，為其建立一有序的索引表，對索引采用折半查找，速度更快特點：提高了速度，增加了存儲開銷一一放索引文件增、刪記錄時，對索引表作相應的修改8、索引順序文件將順序文件中若干記錄分為一組，每組的第一項在索引表中占一項9、外存分配方法：連續(xù)分配：每個文件分配一組相鄰盤塊特點：簡單鏈接分配：文件離散地分配于各盤塊中，以提高外存利用率， 文件長度可變，易于增刪，只能順序存取隱式鏈接：文件目錄表中有 START塊號，每塊中有下一塊號。 特點：只適合于順序訪問，對隨機訪問效率低，可靠性差。顯式鏈接：把用于鏈接的指針顯式