2024年软考软件设计师专题三操作系统知识.doc

专题三：操作系统知识
1、操作系统知识：
1.1基本概述
操作系统是一个大型的软件系统，是为了提升计算机系统资源（硬件和软件资源）的利用效率并以便用户使用的一组程序，这些程序能够用软件实现，也能够用固件（微程序设计）实现。操作系统的基本特性是并发与共享。
操作系统是运行在计算机硬件上的最基本的系统软件，位于所有的软件的最底层，为计算机使用者提供了一个良好的操作环境，也为各种应用系统提供了基本的支持环境。它在计算机系统中占据了特殊重要的地位，其他所有的软件如汇编程序、编译程序、数据库管理系统等系统软件以及大量的应用软件，都将依赖于操作系统的支持，取得它的服务。
操作系统通过多任务并行的伎俩来达成多用户资源共享的目标。
我们一般重要采取几个不一样的措施来考查操作系统。
Ø         用户观点：能够把操作系统看作是用户与计算机硬件系统之间的接口（系统调用和联机命令）；
Ø         资源管理观点：把操作系统当作计算机系统资源的管理者；
Ø         进程角度：管理核心，对用户进程和系统进程进行控制和协调；
Ø         分层角度：从系统结构的角度出发，将系统分为若干个层，彼此依赖；
操作系统的硬件基础是：中断和通道，中断处理一般都在核心内完成。 
操作系统的类型与功效：
  依照使用环境和对用户作业处理方式，操作系统的基本类型能够分为3大类：
◆批处理操作系统：其特点是先将作业脱机输入到外围输入设备，再由监督程序将作业成批调入系统中进行处理。在早期的计算机中往往使用这种类型的操作系统。
◆分时操作系统：多个用户同时以会话方式控制自己程序的运行，每个用户都感到似乎各自有一台独立的、支持自己祈求服务的系统。其特点是将CPU时间轮番分派给内存各道作业使用，直至每个作业结束，这就确保了多个用户能在较短时间内与作业进行交互。
◆实时操作系统：系统往往是专用，系统与应用极难分离。其特点是能及时响应外部时间的祈求，并迅速完成对事件的处理。其设计标准是响应时间优先于资源利用率。实时系统又提成实时过程控制和实时信息处理两类。
除了上述这几类基本系统外，伴随计算机体系结构的发展，又出现了多处理机操作系统、分布式操作系统和网络操作系统等等。
操作系统的职能是管理和控制计算机系统中的所有硬件、软件资源，合理组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口，系统资源管理和提供用户界面是操作操作系统的功效模块：
◆处理器（机）管理：其重要任务，是对处理机进行分派，并对其进行有效的控制和管理。在多道程序环境下，处理机的分派以线程为基本单位，因此对处理机的管理可归结为对线程的管理。
◆存储管理：其重要任务，是为程序的运行提供良好的环境，以便用户使用存储器，提升存储器的利用率，以及能从逻辑上来扩充内存。因此存储管理应具备如下功效：内存分派、内存保护、地址映射和内存扩充等。
◆设备管理：其重要任务，是完成用户提出的I/O祈求，为用户分派I/O设备；提升CPU和I/O设备的利用率；提升I/O速度；以及以便用户使用I/O设备。为实现上述任务，设备管理应具备缓冲管理、设备分派和设备处理，以及虚拟设备等功效。采取通道、控制器和设备三级控制措施管理这些设备；
◆文献管理：其重要任务，是对用户文献和系统文献进行管理，以以便用户使用，并确保文献的安全性。为此，文献管理应具备文献存储空间的管理，目录管理，文献的读、写管理以及文献的共享与保护等功效。
◆用户接口：为了以便用户使用操作系统，操作系统向用户提供命令接口和系统调用接口，在较晚出现操作系统中又向用户提供了图形接口。
1.2 处理机管理
处理器是计算机的心脏，在单用户系统中或单道系统中，处理器为一个用户或一个作业服务，管理简单。为了提升系统资源的利用率，引入了多道程序技术，即多个程序或作业同时运行，争用处理器，要处理处理器的分派调度的方略。因此引入了作业、进程和线程的概念，基于操作系统对处理器的管理方略不一样，其提供的作业处理方式也不一样，又批处理方式、分时处理方式、实时处理方式、多道成批处理方式和网络环境下的处理方式等。
操作系统的核心位于硬件上，核心的目标是提供一个进程赖以生存的环境，其重要任务就是接收中断并做基本的处理，在进程之间切换处理器，处理进程之间的通信。
基本的硬件结构是：
（1）         中断结构：为了使输入输出活动与处理器的活动并行，提出了中断处理程序；
（2）         特权指令：仅供操作系统使用的指令集合；
（3）         主存保护：多道程序系统中，必须对各进程使用的主存加以保护，以预防其他进程的非法操作；
（4）         时钟：硬件时钟以固定的时间间隔产生中断信号，这对于实现处理器的调度以及实现与时间有关的任务不可或缺；
1.3进程概念：
进程在操作系统中是一个十分重要的概念。进程是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。能够说，进程是运行中的程序，是程序的一次运行活动。相对于程序，进程是一个动态的概念，而程序是静态的概念。
进程具备5个基本特性：
Ø         动态性：
Ø         并发性：
Ø         独立性：
Ø         异步性：
Ø         结构特性：
在操作系统中，进程是进行系统资源分派、调度和管理的最小单位。另外需要注意的是，当代操作系统中还引入了线程（Thread）概念，它是处理器分派的最小单位。
进程的状态：
进程在运行中不停地变化其运行状态。一般，具备3种最基本的状态。
Ø         运行：正占用处理器
Ø         就绪：只要取得处理器即可运行。
Ø         阻塞：正等候某个事件（如I/O完成）的发生。
在不少系统中，还增加了两种基本状态：
Ø         新状态：一个进程刚才建立，但尚未将它送入就绪队列时的状态。
Ø         终止状态：当一个进程已经正常结束或异常结束，系统已将它从就绪队列中移出，但尚未将它撤消时的状态。
 下图显示了具备5种基本状态的进程状态图 

  另外，目前操作系统中有的尚有挂起状态。

进程控制块PCB：
进程由程序、数据和进程控制块组成。进程控制块PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的统计型数据结构。PCB是进程存在的唯一标志，PCB描述了进程的基本情况。进程控制块的作用，是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。
进程控制块伴随进程的建立而产生，伴随进程的完成而撤消重要包括如下几个方面的内容：
Ø         进程标识符信息
Ø         处理机状态信息
Ø         进程调度信息
Ø         进程控制信息
下图是一个简化的PCB示意图。
进程标识
状态
优先级
控制信息
队列
访问权限
现场
进程控制块的组成方式分连接方式和索引方式两种。
进程管理：
进程管理包括到进程控制、队列管理和进程调度等。
进程的生命过程是从它创建时开始直至任务终止而撤消，其间会经历各种状态的转换，它们都是在操作系统控制下完成的。
操作系统提供了对进程的基本操作，也成为原语。这些原语包括创建原语、阻塞原语、终止原语、优先级原语和调度原语。
进程调度即处理器调度，它的重要功效是确定在什么时间将处理器分给哪个进程。
进程调度的措施基本分为两类：剥夺调度和非剥夺调度。
进程调度的算法是服务于系统目标的方略，对于不一样的系统与系统目标，常采取不一样的调度算法。如：
Ø         先来先服务
Ø         优先数调度
Ø         轮转法
 死锁问题
 进程管理是操作系统的核心，进程管理中的死锁是操作系统中一个比较特殊的问题。   
所谓死锁（Deadlock），是指多个进程因竞争资源而导致的一个僵局（Deadly-Embrace），若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。
◆死锁的原因重要有两点：
Ø         竞争资源
Ø         进程推进次序非法
◆产生死锁的4个必要条件是：
Ø         互斥条件
Ø         保持和等候条件
Ø         不剥夺条件
Ø         环路等候条件
◆而针对产生死锁的必要条件，有下列处理死锁的措施：
Ø         预防死锁：其思想是不让任一产生死锁的必要条件发生。
Ø         防止死锁：其方略是不对用户进程的推进次序加以限制，而在进程申请资源时先判断；
◆断资源分派是否安全。
Ø         检测死锁：采取资源祈求分派图的化简措施来判断是否发生了不安全状态。
Ø         解除死锁：其重要是使用剥夺的措施来释放资源、解除死锁状态。
     比较上面4种处理措施，死锁的检测和解除措施，有也许使系统取得很好的资源利用率和系统吞吐量，但在实现上难度也最大。
1.4存储管理
       当代计算机系统中的存储系统一般是多级存储体系，最少有主存（内存）和辅存（外存）两级，有的系统有更多的级数。
    主存是由系统实际提供的存储单元组成的一个连续地址空间，处理器能够直接存取。它的存储容量受到实际存储单元的限制。
    辅存是指软盘、硬盘、光盘和磁带等某些外部存储部件，常用来存储暂不执行的程序和数据，处理器不能直接访问，需开启I/O设备，才能进行内存、外存互换。
    系统中主存的使用一般分系统空间和用户空间两个部分。
    把相对地址空间的程序转换成绝对地址空间（物理地址）空间上能够执行的过程称为地址重定位，也称为地址映射或地址映像。地址重定位有两种：静态重定位和动态重定位。
    存储管理应当提升存储资源的利用效率，又以便用户使用，存储管理的任务应具备下列功效。
Ø         分派与回收
Ø         存储扩充
Ø         共享与保护
 ◆实存管理：实存的管理一般有三种分派方式。
Ø         单一连续分派：一个作业占所有空间，静态分派（不对主存保护，引起冲突）
Ø         固定分辨别配：静态，空间分区
Ø         可变分辨别配：动态分派分区
Ø         互换：较小的空间运行较大的作业，采取的措施
其中，可变分辨别配措施是目前的系统采取得较多的。它将主存空间按用户要求动态地分划成若干个分区。为了消除分派中的外部碎片，系统还需要合并自由区和进行存储拼接或紧凑。
有关实存的存储分派算法重要有4种。
Ø         最佳适应算法
Ø         初次适应算法
Ø         最差适应算法
Ø         循环初次适应算法
◆虚存管理
虚拟存储（简称虚存）不考虑实际主存的大小和数据存取的实际地址，只考虑相互有关的数据之间的相对位置，其容量由计算机的地址位数决定。
虚拟存储一般包括存储空间不小于计算机系统主存中可利用存储空间时的寻址能力问题。其特点是运行程序访问的地址不是从主存中能够取得的，即运行进程访问的地址与主存可用的地址分离。
运行进程访问的地址称为虚地址，主存中可用的地址称为实地址。一个运行进程能够访问的虚地址范围称为进程的虚地址空间，对应的，可使用的实地址范围称为实地址空间。
虚存的组织方式有3种
◆分段存储组织
一个作业是由若干个具备逻辑意义的段组成。在分段系统中，允许程序（作业）占据主存中若干分离的分区，每个分区存储一个程序分段。分段系统中的虚地址是一个有序对（段号、段内位移）。系统为每个作业建立一个段表，其内容包括段号与主存起始地址的对应关系、段长和状态。
◆页式存储组织
与段式存储组织相同。主存被划提成若干个定长的页，页式系统中的虚地址是一个有序对（页号、页内位移）。系统为每个进程建立一个页表，其内容包括进程的逻辑页号与物理页号的对应关系、状态等。
◆段页式存储组织
综合了上述两种存储组织的特点。主存被划提成定长的页，段页式系统中虚地址形式是（段号、段内页号、页内位移）。系统为每个进程建立一个段表，再为每个段表建立一个页表。
虚存管理的置换方略有几个算法
Ø         最优（OPT）算法：选择裁减不再使用或最远的将来才使用的页。
Ø         随机（RAND）算法：随机的选择裁减的页。
Ø         先进先出（FIFO）算法：选择裁减主存驻留时间最长的页。
Ø         最近最少使用（LRU）算法：选择裁减离目前时刻最近的一段时间使用得最少的页。
虚存管理方略的基础是局部性原理——进程往往不均匀地高度局部化地访问主存。这种局部性体现为时间局部性和空间局部性两种。
依照局部性原理的特性，提出了工作集理论。工作集是指进程频繁访问页面的集合。工作集理论要求，为了使进程能有效的运行，它的页面工作集应驻留在主存中，以预防“颠簸”（又称抖动，即指因为进程频繁的从辅存祈求页面而导致的过度的页面调度）现象。
1.5设备管理：
其重要任务是：
Ø         实现对外部设备的分派和回收；
Ø         开启外部设备；
Ø         控制输入/输出设备与处理器或主存之间互换数据；
Ø         实现对磁盘的调度；
Ø         处理设备的中断；
Ø         实现虚拟设备等。
依照不一样的方面，能够对设备进行分类。
Ø         按数据组织方式：字符设备（常对应于慢速设备）和块设备（常对应于迅速设备）。
Ø         按资源性质：独占设备（如终端、打印机）、共享设备（如磁盘）和虚拟设备。
外部设备和主存之间常用的传输方式有4种。
Ø         程序控制方式
Ø         中断方式
Ø         直接存储访问（DMA）方式
Ø         通道方式
虚拟设备：采取假脱机技术，能够将低速的独占设备改导致一个共享设备。简称为spooling技术，利用多道程序技术，采取一组程序模拟一台I/O处理机
设备分派有两种措施，即静态分派措施和动态分派措施。其中设备的动态分派算法与进程调度相同，也具备一定的分派方略，如先祈求先分派、优先级高者先分派等。
例如，有关磁盘调度的算法就有如下几个。
Ø         先来先服务（FCFS）调度
Ø         最短查找时间优先（SSTF）调度： 离磁头最近的服务被响应
Ø         SCAN调度（电梯算法）：在前进方向寻找最短的查找时间的
Ø         N步SCAN调度
Ø         C-SCAN调度
1.6文献和文献系统
文献是信息的一个组织形式，是存储在辅助存储器上的具备标识名的一组信息集合，它能够是有格式的，也能够是无格式的。与文献有关的概念有：数据项、统计、文献和数据库。
操作系统的文献系统包括两个方面：
Ø         负责管理文献的一组系统软件；
Ø         管理的对象文献。
　　文献系统的重要目标是提升存储器的利用率，接收用户的委托实行对文献的操作。其重要问题是管理辅助存储器，实现文献从名字空间到辅存地址空间的转换，决定文献信息的存储位置、存储形式和存储权限，实现文献和目录的操作，提供文献共享能力和安全设施，提供友好的用户接口。
依照不一样方面，能够对文献进行多个分类。
Ø         按文献的用途分：系统文献、库文献和用户文献等。
Ø         按文献的信息流分：输入文献、输出文献和输入输出文献等。
Ø         按文献的组织形式分：一般文献、目录文献和特殊文献等。
Ø         按文献的安全属性分：只读文献、读写文献、可执行文献和不保护文献等。
文献的结构和组织
    文献的结构是指文献的组织形式。文献的结构分为逻辑结构和物理结构。从用户的观点所看到的文献组织形式称为文献的逻辑结构，从实现观点考查文献在辅助存储器上的存储方式称为文献的物理结构。
文献的逻辑结构能够分为两种：无结构的字符流文献和有结构的统计文献（也称为有格式文献）。其中，统计文献由统计组成，即文献内的信息划提成多个统计，以统计为单位组织和使用信息。其有几个不一样的类型，尤其需要注意它们之间的区分。
◆堆文献：数据按先来后到的次序组织，是最简单的统计文献；
◆次序文献
次序文献的统计定长，统计中的数据项的类型长度与次序固定，统计按键值的约定次序组织。
◆索引次序文献
基于键的约定次序组织，并且维护键的索引和溢出区域。键的索引能够是多级索引。
◆索引文献
基于统计的一个键-数据项关系对来组织，依据统计键值能够找到统计存储位置。
◆直接文献（又称哈希文献）
统计以它们在直接访问存储设备上的物理地址直接（随机）访问。对于一个给定的统计能够直接得出其存储位置。
    文献的物理结构侧重于提升存储器的利用效率和减少存取时间。文献的存储设备一般划分为大小相同的物理块，物理块是分派和传输信息的基本单位。文献的物理结构是指文献在存储设备上的存储措施，具备不一样的文献分派方略，需要尤其注意它们的特点和之间的差异。
◆次序分派（连续分派）
最简单的分派方式。在文献建立预先分派一个连续的物理块集，然后，按照逻辑文献中的信息（或统计）次序，依次把信息（或统计）次序存储到物理块中。不宜于需要常常修改的文献。
◆ 链接分派（串联分派）
这是按单个物理块逐一进行的。在建立链接文献时，不须指定文献的长度，在文献的阐明信息中，只需指出该文献的第一个物理块块号，链接文献的文献长度能够动态的增加，只需调整物理块间的指针就能够插入或删除一个信息块。一般只适合用于次序访问，不适合用于随机存取。
◆索引分派
另一个对文献存储不连续分派的措施。系统为每个文献建立一张索引表，索引表中的每一表项指出文献信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。既适合用于次序存取，也适合用于随机存取。
文献控制块：FCB，和进程相同，文献目录有一级目录、二级目录和多级目录结构；
一级目录：只有一个目录表，每个表项对应一个文献；
二级目录：主目录和用户目录；
多级目录：也称为树型目录结构，从根目录出发的层次结构；
1.7 作业管理与用户界面
　　作业是系统为了完成一个用户的计算任务（或一次事务处理）所做的工作总和。操作系统中用来控制作业的进入、执行和撤消的一组程序成为作业管理程序。
　　一般操作系统提供两种作业控制方式。
　　联机作业方式（on-line）
　　通过直接输入作业控制命令，提交用户作业，运行用户作业。
　　脱机作业方式(off-line)
　　通过作业控制语言（JCL，也称为作业控制命令）编写用户作业阐明书。这种方式中，用户不直接干预作业的运行，而是把作业与作业阐明书一起提交系统。
    作业调度重要是从后备状态的作业中挑选一个（或某些）作业投入运行。与进程调度相同，也具备若干的调度算法。
Ø         先来先服务（FCFS）
Ø         短作业优先（SJF）
Ø         响应比高者优先（HRN）
Ø         优先级调度
 用户界面：也称为用户接口，是用户与操作系统交互的途径和通道也是交互环境的控制方式；
    操作系统的接口：可分为命令接口和程序接口。
        命令接口：包括键盘命令和作业控制命令；
        程序接口：程序接口又称为编程接口、系统调用。程序经编程接口祈求系统服务，即通过系统调用，程序与操作系统进行通信。
    操作环境：操作环境支持命令接口和程序接口，提供友好、易用的操作平台。操作系统的互换界面从早期的命令驱动方式发展道菜单驱动方式、图形符号驱动方式和视窗操作环境。
1.8操作系统的结构
1．   无序结构法：整体结构或模块组合结构（以大型表格和队列为中心）；
2．   层次结构法：分解成各个单向依赖的层次；
3．   面对对象法：利用对象和对对象的操作加上保护组成操作系统；执行体对象（进程，线程、文献和令牌等）和内查对象（时钟、事件和信号等）
4．   微内核结构法：公共部分抽象形成底层的核心，提供基本的服务；
网络操作系统：
网络操作系统(NOS)是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。它在计算机操作系统下工作,使计算机操作系统增加了网络操作所需要的能力。例如象前面已谈到的当你在LAN上使用字处理程序时,你的PC机操作系统的行为象在没有组成LAN时同样，这正是LAN操作系统软件管理了你对字处理程序的访问。网络操作系统运行在称为服务器的计算机上,并由连网的计算机用户共享,此类用户称为客户。
　　NOS与运行在工作站上的单用户操作系统或多用户操作系统因为提供的服务类型不一样而有差异。一般情况下，NOS是以使网络有关特性最佳为目标的。如共享数据文献、软件应用以及共享硬盘、打印机、调制解调器、扫描仪和传真机等。一般计算机的操作系统，如DOS和OS/2等,其目标是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间的交互作用最佳。
　　为预防一次由一个以上的用户对文献进行访问，一般网络操作系统都具备文献加锁功效。假如没有这种功效,将不会正常工作。文献加锁功效可跟踪使用中的每个文献,并确保一次只能一个用户对其进行编辑。文献也可由用户的口令加锁,以维持专用文献的专用性。
　　NOS还负责管理LAN用户和LAN打印机之间的连接。NOS总是跟踪每一个可供使用的打印机以及每个用户的打印祈求,并对怎样满足这些祈求进行管理,使每个端用户的操作系统感到所希望的打印机犹如与其计算机直接相连。
　　NOS还对每个网络设备之间的通信进行管理,这是通过NOS中的媒体访问法来实现的。
　　NOS的各种安全特性可用来管理每个用户的访问权利,确保核心数据的安全保密。因此,NOS从根本上说是一个管理器,用来管理连接、资源和通信量的流向。
嵌入式操作系统：
嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁剪的，适应应用系统对功效、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用电脑系统；重要由嵌入式CPU、有关硬件、嵌入式OS操作系统及应用软件等组成。与通用型电脑系统相比，嵌入式系统功耗低、可靠性高；功效强大、性能价格比高；实用性强，支持多任务；占用空间小，效率高；面对特定应用，可依照需要灵活定制。
嵌入式系统应用广泛：可用于移动电脑平台（PDA、掌上计算机），信息家电（数字电视、机顶盒、网络设备），无线通信设备（智能手机、股票接收设备），工业/商业控制（智能工控设备、POS/ATM机），电子商务平台，甚至军事应用等诸多领域。
对于大多数用户而言，嵌入式系统的应用有一定的难度。无论是硬件的造型、嵌入式操作系统的选择，以及应用软件确实定都是令人头疼的事情。为了处理这难题，威达佳科技推出了一系列从嵌入式硬件到操作系统的处理方案。
WindowsCE.net概述
Windows CE .NET是Windows CE 3.0的后继产品。Windows CE .NET为嵌入式市场重新设计，为迅速建立下一代智能移动和小内存占用的设备提供了一个健壮的实时操作系统。Windows CE .NET具备完整的操作系统特性,集包和端对端开发环境，它包括了创建一个基于定制设备的Windows CE所需的一切。
WinCE.NET包括大量的新增特性和改进特性，如：
n          蓝牙（bluetooth）和802.11零配备设定等无线技术；
n          设备仿真特性使你能够对完整的设备环境进行仿真而无需任何额外的硬件投资；
n          在平台向导方面，使您能够从众多的预置设备设计中进行选择，以便跳跃式的开始你的开发流程；
丰富的多媒体和Web浏览功效，如Microsoft Internet Explorer6.0和Windows Media编解码器（Codec）和控件原件。强大的联网能力、强劲的实时性和小内存体积占用以及丰富的多媒体和Web浏览功效使得WindowsCE.NET成为各个不一样领域嵌入式操作系统的首选。
WinCE.NET为迅速建立下一代智能移动和小内存占用的设备提供了一个健壮的实时操作系统，利用WinCE.NET就有也许创建一个您所需要的与众不一样的平台，从而应用到各个领域。
　◆ 移动电话/智能多媒体
　◆ 自定义设备
　◆ 数字成像设备
　◆ 工业自动化设备
　◆ Internet /媒体设备
　◆ PDA/移动手持设备
　◆ 住宅门禁
　◆ POS设备
　◆ 顶置盒
　◆ 微内核
　◆ Web 板设备
　◆ Windows客户端/终端
1.9常用操作系统
UNIX系统
UNIX是一个分时操作系统。它利用最内层硬件提供的基本服务，向外层提供所有应用程序所需要的服务。
UNIX中的文献是字符流文献，在物理上组织为索引文献。
工作目录的概念：目前目录
UNIX系统中的进程控制子系统负责进程同时、进程间通信、存储管理及进程调度。
UNIX系统中的进程调度采取动态优先数的算法。
UNIX采取段页式管理，分派的单位是块（如每块8K字节）。
UNIX采取了LRU（最近最少使用算法）作为虚存中的裁减算法。
UNIX的文献系统用缓冲技术来调整系统与磁盘之间的数据流。
UNIX系统中的命令解释程序称作shell。
管道是UNIX系统的一个重要特色。
Window NT系统
Window NT系统是20世纪90年代的操作系统技术，适合用于高档工作站平台、局域网服务器或者主干计算机。是微内核操作系统
Window NT支持对称多处理结构，支持多线程并行，采取90年代操作系统技术（即微内核技术），在体系结构上采取客户机/服务器模式。
有两类保护子系统：环境子系统和集成子系统：
环境子系统：提供不一样格调的操作环境；
保护子系统：实现所必需的操作系统的功效；
在裁减算法上采取了FIFO算法；
2．重点与难点：
2.1进程有关的概念：
进程、线程和管程
这是三个看起来似乎比较轻易混同的概念，因此在复习的时候一定要紧记其定义和相互之间的区分。
►进程
进程是一个可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。也就是说，它是运行中的程序，是程序的一次运行活动。在操作系统中，进程是进行系统资源分派、调度和管理的最小单位。
►线程
对于某些多线程程序来讲，其包括两条或两条以上并发运行的部分，每个部分就称作一个线程，每个线程都有独立的执行途径。线程是处理器分派资源的最小单位。
►管程
     管程是一个并发性的结构，它包括用于分派一个共享资源或一组共享资源的数据和过程。为了完成份配资源的功效，进程必须调用特定的管程入口。
       操作系统中，多任务处理一般有两种方式：基于进程和基于线程。基于进程的多任务处理的特点是允许计算机同时运行两个或更多的程序。而基于线程的多任务处理是指一个程序能够同时执行两个或者多个任务的功效。
    多线程程序比多进程程序需要更少的管理费用。进程是重量级的任务，需要分派它们自己独立的地址空间。进程间的通信和相互转换需要诸多的开销。而线程是轻量级的任务，它们共享相同的地址空间并且分享同一个进程。线程间的通信和转换开销要小诸多。
2.2信号量处理：
信号量和P-V操作
为了处理进程同时的问题，提出了信号量机制。这一机制取得了很大的发展，从整型信号量到统计型信号量，再进而发展为“信号量集”机制。不过，在原理上和考试中，一般我们都只包括整型信号量机制。
对于互斥临界区的管理要求：
n          有空则进
n          无空等候
n          二者择一
n          有先等候
在整型信号量机制中，信号量被定义为一个整型变量，除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作wait(s)和signal(s)来访问。其一般被分别称作P、V操作。描述如下：
P操作
I.          S-1→S
II.       假如S<0，则该进程进入等候状态；否则继续进行
V操作
I.          S+1→S
II.       假如S≥0，则唤醒队列中的一个等候进程
进程互斥的情况初值是1，而同时的初值是0
进程同时的问题相对来说是比较复杂的，这其中某些比较经典的进程同时问题，如：
Ø         生产者—消费者问题
Ø         读者—写者问题
Ø         哲学家进餐问题
2.3各种调度算法：
操作系统中，包括到的调度比较多，如进程调度、作业调度、磁盘调度等。不过其调度算法的原理都大体相同。进程调度是比较经典的一类调度，其调度算法较多。包括：
Ø         先来先服务
Ø         优先数调度
Ø         轮转法
Ø         短作业优先
通过对这些调度算法的复习，对我们掌握其他种类调度的调度算法也会很有协助。
例题： 一台 PC 计算机系统开启时，首先执行的是__(42)__，然后加载__(43)__。在设备管理中，虚拟设备的引入和实现是为了充足利用设备，提升系统效率，采取__(44)__来模拟低速设备(输入机或打印机)的工作。

(42) A. 主引导统计
B. 分区引导统计
C. BIOS引导程序
D. 引导扇区
(43) A. 主引导统计和引导驱动器的分区表，并执行主引导统计
B. 分区引导统计、配备系统，并执行分区引导统计
C. 操作系统，如 Windows98/NT//XP、UNIX 等
D. 有关支撑软件
(44) A. Spooling技术，利用磁带设备
B. Spooling技术，利用磁盘设备
C. 脱机批处理系统
D. 移臂调度和旋转调度技术，利用磁盘设备
42.c 43.b 44.b

例题：设有 7 项任务，分别标识为 a、b、c、d、c、f 和 g，需要若干台机器以并行工作方式来完成，它们执行的开始时间和完成时间如下表所示：
时间
任 务
a
b
c
d
e
f
g
开始时间
0
3
4
9
7
1
6
结束时间
2
7
7
11
10
5
8
在最优分派方案中完成这些任务需要，__(16)__台机器。
(16) A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

 信号量例题：
在某超市里有一个收银员，且同时最多允许有n个用户购物，我们能够将用户和收银员当作是两类不一样的进程，且工作流程如下图所示。为了利用PV操作正确地协调这两类进程之间的工作，设置了三个信号量S1、S2和Sn，且初值分别为0、0和n。这么图中的a应填写__C__，图中的b1、b2应分别填写__D_，图中的c1、c2应分别填写__A。 （操作系统）？

(24)A. P(S1)
B．P(S2)
C． P(Sn)
D． P(Sn)、 P(S1)
(25)A．P(Sn)、V(S2)
B．P(Sn)、 V(S1)
C． P(S2)、 V(S1)
D． V(S1)、 P(S2)
(26) A．P(S1)、V(S2)
B．P(Sn)、 V(S1)
C． P(S2)、 V(S1)
D． V(S1)、 P(S2)