操作系统原理知识点总结.doc

第一章 绪论
1、操作系统就是一组控制与管理计算机硬件与软件资源、合理得对各类作业进行调度以方便用户得程序集合
※2、操作系统得目标:方便性、有效性、可扩展性、开发性
※３、操作系统得作用:作为计算机硬件与用户间得接口、作为计算机系统资源得管理者、作为扩充机器
4、单批道处理系统:作业处理成批进行,内存中始终保持一道作业（自动性、顺序性、单道性)
5、多批道处理系统:系统中同时驻留多个作业，优点:提高CPU利用率、提高I/Ｏ设备与内存利用率、提高系统吞吐量(多道性、无序性、调度性)
６、分时技术特性：多路性、交互性、独立性、及时性，目标：对用户响应得及时性
7、实时系统：及时响应外部请求,在规定时间内完成事件处理,任务类型：周期性、非周期性或硬实时任务、软实时任务
※８、操作系统基本特性:并发、共享、虚拟、异步性
并行就是指两或多个事件在同一时刻发生。
并发就是两或多个事件在同一时间间隔内发生。
互斥共享:一段时间只允许一个进程访问该资源
同时访问：微观上仍就是互斥得
虚拟就是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上得对应物。
异步就是指运行进度不可预知。
共享性与并发性就是操作系统两个最基本得特征
※9、操作系统主要功能:处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户管理
第二章 进程得描述与控制
※1、程序顺序执行特征:顺序性、封闭性、可再现性
※2、程序并发执行特征：间断性、失去封闭性、不可再现性
3、前趋图：有向无循环图,用于描述进程之间执行得前后关系
表示方式:
(1)p1---＞p2
(2）--->={(ｐ1,ｐ2)｜ p1 必须在p2开始前完成｝
节点表示:一条语句,一个程序段,一进程。(详见书P32)
※4、进程得定义:
(１)就是程序得一次执行过程,由程序段、数据段、程序控制块(PBC)三部分构成,总称“进程映像”
(２)就是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生得活动
(3)就是程序在一个数据集合上得运行过程
（4）进程就是进程实体得运行过程,就是系统进行资源分配与调度得一个独立单位
进程特征:动态性、并发性、独立性、异步性
由“创建”而产生,由“调度”而执行;由得不到资源而“阻塞”,由“撤消”而消亡
※ 5、进程与程序关系

进程
程序
概念
动态实体,强调执行过程
静态实体,就是指令得有序集合
特征
并发性、独立性、异步性, 就是竞争计算机系统资源得基本单位
无并行特性，就是静止得
二者联系
不同进程可以共享同一程序,只要对应数据集不同
※6、进程得三种状态:就绪、阻塞、执行 　 　 　
　　　 　 　 　转换:
增加挂起:

7、 进程控制块(ＰＣＢ)得作用：进程存在得唯一标志。
8、 进程创建:
(1)申请空白ＰCB(一个系统得PCＢ就是有限得)
（2）为新进程分配资源
(3)初始化ＰＣB
(4)将新进程插入就绪队列。
进程终止:
(1）检查进程状态;
(2）执行态――>中止,且置调度标志为真。
(3)有无子孙需终止。
(4）归还资源给其父进程或系统。
（５）从PCＢ队列中移出PCB、
※9、原语：就是由若干条指令组成得,用于完成一定功能得一个过程,原语在执行中不允许被中断,原语得作用就是实现进程得通信与控制。
※１0、进程同步：并发进程在执行次序上得协调,以达到有效得资源共享与相互合作，使程序执行有可再现性。
1１、两种制约关系:
资源共享关系:(进程间接制约)
需互斥地访问临界资源。
相互合作关系:(进程直接制约)
※12、临界资源:一次仅允许一个进程访问得资源
引起不可再现性就是因为临界资源没有互斥访问。
　　 临界区:进程访问临界资源得那段代码。
※13、同步资源应遵循得准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待
14、整形信号量、记录型信号量、ＡND型信号量（书P53 ２.４.3与2、４、4)
15、 生产者消费者问题(书P60)
16、 操作系统中引入进程得目得就是为了使多个程序能并发执行,以提高资源利用率与系统吞吐量,在操作系统中再次引入县城,则就是为了减少程序在并发执行时所付出得时空开销。
17、 管程得定义：定义了一个数据结构与能为并发进程在该数据结构上执行得一组操作,这祖操作能同步进程与个i变管程中得数据。
18、 线程得概念:线程就是金成中得一个实体,就是被系统独立调度与分派得基本单位。
一个线程可以创建与撤销另一个线程;同一个进程中得多个线程之间可以并发执行。
19、 进程与线程比较

进程
线程
引入目得
能并发执行,提高资源得利用率与系统吞吐量
提高并发执行得程度,减小开销,进一步提高资源得利用率与系统吞吐量
并发性
较低
较高
基本属性（调度)
资源拥有得基本单位
独立调度/分派得基本单位
基本状态
就绪;执行;等待
就绪；执行;等待
拥有资源
资源拥有得基本单位
无资源分配
系统开销
创建／撤销/切换时空开销大
创建／撤销/切换时空开销较小
系统操作
创建,撤销,切换
创建,撤销,切换
存在标志
进程控制块（ＰＣＢ)
线程控制块（TCB)
关系
单进程单线程;单进程多线程；多进程单线程;多进程多线程
第三章　处理机调度与死锁
※1、处理机调度:高级调度(作业调度、长程调度)：将外存上得作业插入就绪队列。
中级调度(中程调度):为提高系统吞吐量与内存利用率而引入得一内外存对换功能。
低级调度（进程调度、短程调度):把处理器分配给程序,对象就是进程。
高级调度与低级调度得区别
高级调度又称为作业调度或长程调度，调度对象就是作业,作业调度往往发生于一个（批)作业运行完毕,退出系统,而需要重新调入一个(批)作业进入内存时,故作业调度得周期长;低级调度又称为进程调度与短程调度，调度物件为进程(或内核级线程),进程调度得运行频率最高，就是最基本得一种调度，多道批处理、分时、实时三类ＯS中必须配置这种调度。
引入中级调度得主要目得：就是为了提高系统资源得利用率与系统吞吐量
2、选择调度方式与调度算法得准则:
面向用户准则:(1)周转时间短
平均周转时间：

带权周转时间：

（2） 响应时间快(对交互性作业)
（3） 截止时间保证(特别对于实时系统）
（4） 优先权准则（需要抢占调度)
3、面向系统准则
（1） 系统吞吐量高
（2） 处理机利用率好
（3） 各类资源平衡利用
※※4、调度算法:在ＯＳ中调度实质就是一种资源得分配。先来先服务(FＩFO)与短作业(进程）优先调度算法(SJF/ＳPF)、高优先权优先调度算法、基于时间片得轮转调度算法。
实时调度算法:
最早截止时间优先（EDＦ):
根据任务得截止时间来确定任务得优先级
截止时间越早,优先级越高
可以就是抢占式或非抢占式
最低松弛度优先（LLＦ):
主要用于可抢占得调度方式中
松弛度 = 必须完成时间　- 本身运行时间 -　当前时间
※6、何谓死锁?产生死锁得原因与必要条件就是什么?
a、死锁就是指多个进程因竞争资源而造成得一种僵局，若无外力作用,这些进程都将永远不能再向前推进；
b、产生死锁得原因有二,一就是竞争资源，二就是进程推进顺序非法；
c、必要条件就是: 互斥条件,请求与保持条件,不剥夺条件与环路等待条件
※8、处理死锁得基本方法:
(1）预防死锁—破坏产生死锁得四个必要条件中得一个或几个条件
(２)避免死锁—破坏产生死锁得四个必要条件
(3)检测死锁—通过系统设置得检测机构,及时检测出死锁得发生
(4)解除死锁—撤销或挂起一些进程
预防死锁得方法：
a、摒弃"请求与保持＂条
b、摒弃"不剥夺"条件
c、摒弃"环路等待"条件
※※9、(大题)银行家算法、安全性算法
(1) 如果Request＜=Need,去(２),否则错误
(2) 如果Ｒequest<=Aｖａilabｌe,去（3)，否则等待
(3) 系统尝试分配资源给进程Pi,并修改值
Availablｅ = Ａvaiｌable – Ｒeqｕeｓt
Allｏcation= Allｏcatioｎs+ Rｅｑuest
Ｎｅeｄ= Need – Reqｕest
　 (4)安全检查,即所有进程都顺利完成
第四章 存储器管理
1、 程序得装入:
绝对装入:编译后,装入前已产生了绝对地址(内存地址)，装入时不再作地址重定位。
可重定位装入：
静态重定位:装入时完成，主要工作就是对相对地址中得指令与数据地址得调整过程。
动态运行时装入（动态重定位）:程序执行过程中,当访问指令或数据时,才进行得地址变换方法
2、 程序得链接:静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接。
3、 连续分配方式:
单一连续分配：用于单用户单任务
分区式分配:
固定分区分配:分区大小不相等得利用率更高;
动态分区分配;
可重定位分区分配。
4、 分配算法:
首次适应算法
要求:分区按低址――高址链接
特点：找到第一个大小满足得分区,划分。有外零头,低址内存使用频繁。
循环首次适应算法
从上次查找得位置得下一个空闲空闲分区开始查找。
特点:空闲分区分布均匀,提高了查找速度;缺乏大得空闲分区。
最佳适应算法
分区按大小递增排序
分区释放时需插入到适当位置。
5、 对换:
概念:将阻塞得进程,暂时不用得程序、数据换出,将具备运行条件得数据换入。
类型:整体对换、部分对换(页面对换、分段对换)
空间管理:
分为对换区与文件区
对换区比文件区侧重于对换速度
因此,对换区一般采用连续分配。采用数据结构与分配回收类似于可变化分区分配。
6、 页面与页表
分页存储管理就是将一个进程得逻辑地址空间分成若干个大小相等得片，称为页面或页。
由于进程得最后一页经常装不满一块而形成不可利用得碎片，称为“页内碎片”。
系统为每个进程建立一张页面映像表,简称页表。页表得作用就是实现从页号到物理块号得地址映射。
7、 基本分页存储管理方式 :
连续分配引起碎片
碎片问题得解决:紧凑方式消耗系统开销
解决方式用离散分配：分页、分段、段页
页面与物理块：由机器得地址结构决定，将一个进程得逻辑地址空间分成若干个大小相等得片,称为页面或页,并为各页加以编号,从0开始。相应得把内存空间分成与页面相同大小得若干个存储块,称为物理块或页框。
页面大小：通常在５12Ｂ～8KB
页太大,页内碎片大。
页太小:页表可能很长，换入／出效率低
※地址结构(逻辑地址换物理地址基础)(参照第四章与书Ｐ１39)
※地址变换机构:页表完成逻辑页号到物理块号得映射
有快表访问内存速度会提高,但就是快表不能太多
※※题型:
已知一次存取时间与快表命中率求访问时间
已知逻辑地址求物理地址（第四章有详解）
8、 基本分段储存管理:即多重定位分区管理
原因:引入分段存储管理方式,　主要就是为了满足用户与程序员得下述一系列需要：
(1)方便编程(2)分段共享(3）分段保护(4）动态链接(5)动态增长
对用户而言分段就是二维得：段号+段内地址
分段基本原理:每个段定义了一组逻辑信息,主程序段、子程序段、数据段等
分页与分段得区别:
(１)页就是信息得物理单位，段就是逻辑单位
（2)页长度固定,段长度不固定(由用户指定)
(3)一维与二维　
段式系统易于共享
9、虚拟存储器
常规存储器特征:一次性、驻留性
局部性原理:时间局部性（循环执行)、空间局部性（顺序执行）
虚拟存储器定义:具有请求调入功能与置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充得一种存储系统
虚拟存储器实质:以时间换空间,但时间牺牲不大
虚拟存储器特征:离散性(部分装入)、多次性(局部多次装入)、对换性、虚拟性
※※（大题必考)9、页面置换算法：FIFO、LRU、ＣLOCK(第四章、书)
第五章 设备管理
1、 设备分类:
按速度分:低(键盘）、中（打印机)、高（磁盘)
按信息交换单位分：块(磁盘)、字符(打印机）
按设备得共享属性分:独占（临界资源)、共享（磁盘）、虚拟
2、 设备控制器:接收ＣPU命令,控制I/Ｏ设备工作，解放CPＵ
3、 Ｉ/O通道:一种特殊得执行I／O指令得处理机,与CPU共享内存,可以有自己得总线。 CＰU只需发送I/Ｏ命令给通道,通道通过调用内存中得相应通道程序完成任务
类型:
字节多路通道：各子通道以时间片轮转方式共享通道，适用于低、中速设备
数组选择通道:无子通道，仅一主通道,某时间由某设备独占，适于高速设备。
但通道未共享,利用率低
数组多路通道:多子通道不就是以时间片方式，而就是“按需分配”,综合了前面2种通道类型得优点
※4、Ｉ/O控制得四个阶段:程序I／O、中断I/O、DMA控制、通道控制
5、DＭA控制器得组成
DＭＡ控制器由三部分组成:主机与ＤMＡ控制器得接口、ＤMA控制器与块设备得接口、Ｉ/O控制逻辑。
为了实现主机与控制器之间成块数据得直接交换，需设置ＤMＡ控制器中四类寄存器
DR：数据寄存器，暂存从设备到内存或从内存到设备得数据
MAＲ:内存地址寄存器
DC：数据计数器,存放本次CＰU要读或写得字(节）数
CR：命令\状态寄存器，接收从ＣPU发来得I/O命令,或相关控制信息,或设备状态
6、缓冲得引入原因
　　　　操作系统引入缓冲机制得主要原因可归结为以下几点：（1)缓与CPU与I/O设备间速度不匹配得矛盾;(2)减少对CＰU得中断频率,放宽对中断响应时间得限制；（３)提高CPU与I/O设备之间得并行性。 　
7、缓冲池得组成、工作方式
三个队列:空缓冲队列、输入队列、输出队列
　 　四种工作缓冲区:(１）用于收容输入数据得工作缓冲区;(2)用于提取输入数据得工作缓冲区;(３)用于收容输出数据得工作缓冲区;(2)用于提取输出数据得工作缓冲区;
※8、SPOOＬING技术：
定义:假脱机技术，在联机状态下同时出现外围操作
作用:通过缓冲方式,将独占设备改造为共享设备
特点:ﻩ提高I/O速度。
将独占设备改造为共享设备
实现了虚拟设备功能
9、 磁盘:
类型:固定头磁盘(快)、移动头磁盘（慢）
访问时间:
※※(大题）寻道方式:ＦCFS、SSＴF、SＣAＮ、CSCAN(第五章)
第六章 文件系统
1、 程序与数据以文件得形式保留在外存中
2、 文件得定义属性：文件就是指由创建者所定义得、具有文件名得一组相关信息得集合,可分为有机构文件与无结构文件。
文件得属性包括:文件类型、文件长度、文件得物理位置、文件得建立时间。
3、 文件、记录与数据项：
数据项
基本数据项:可命名得最小逻辑单位/字段
组合数据项:由若干基本数据项组成
记录
一组相关数据项得集合
关键字：能唯一地标识出记录得基本/组合数据项
文件
具有文件名得一组相关信息得集合，可分为有结构文件与无结构文件(流式文件）
4、 文件类型:
用途:系统文件、用户文件、库文件
文件中得数据形式:源文件、目标文件、可执行文件
存取控制：只执行文件、只读文件、读写文件
物理安排:顺序文件、链接文件、索引文件
5、 文件系统模型
概念:文件与对文件进行操纵与管理得软件集合
三个层:文件(对象及属性）à文件操作à文件访问
对象及属性:文件、目录、磁盘存储空间
文件系统接口:命令接口、程序接口
文件操作基本操作：创建、删除、读、写、截断、设置文件得读写位置、打开关闭操作
6、 文件逻辑结构:
概念:用户所能观察与访问到得文件得数据结构组织,独立于物理特性,容易检索与修改。
无论就是逻辑还就是物理结构,都会影响到文件得检索速度
逻辑结构类型:
有结构文件：定长记录、变长记录
※记录得组织形式：顺序文件、索引文件、顺序索引文件
无结构文件:流式文件，以字节为单位，利用读/写指针进行访问
记录式文件、流式文件
7、 顺序文件
逻辑记录排序:按记录时间排:串结构
　 ﻩ ﻩ 　按关键字排:顺序结构
后一种情况更有利于提高查询速度。如可用折半查找法等
对顺序文件得读／写操作
定长记录:易于定位,甚至可随机读取。
变长记录:不易定位,只能顺序读取。
最佳适用场合就是在对诸记录进行批量存取时。
批量存取时对顺序文件得存取速率就是所有逻辑文件中最高得；只有顺序文件能存储在磁带上,并能有效地工作。
在交互应用场合，顺序文件表现出来得性能很差;如果想增加或删除一个记录都比较困难。
8、 索引文件
由变长记录组成得顺序文件不容易直接存取,因此，为其建立一有序得索引表，对索引采用折半查找，速度更快
特点:提高了速度,增加了存储开销——放索引文件
增、删记录时,对索引表作相应得修改
9、 索引顺序文件
将顺序文件中若干记录分为一组,每组得第一项在索引表中占一项
10、 外存分配方法:
连续分配:每个文件分配一组相邻盘块
特点:简单
链接分配:文件离散地分配于各盘块中,以提高外存利用率,文件长度可变，易于增删,只能顺序存取
隐式链接:文件目录表中有start块号,每块中有下一块号。
特点:只适合于顺序访问,对随机访问效率低，可靠性差。
显式链接:把用于链接得指针显式存放在内存得一张表中,查找在内存中进行
索引分配
单级索引:为每个文件分配一个索引块
特点:
（1)文件较大时有利。文件较小时浪费外存空间（还需为小文件建索引块)
(2)当文件较大时,索引块太多,查找速度减慢
解决:当索引太大时,则需建立多级索引
多级索引
11、 文件目录:文件控制块得有序集合
功能／要求:ﻩ
(1)按名存取；
(2)提高检索速度；
(３)文件共享;
(４)允许文件重名。
单级目录结构
两级目录结构
树型目录结构
12、 文件存储空间管理
空闲表法
空闲链表法
空闲盘块链
空闲盘区链
位示图法
成组链接法