操作系统笔记----wsdchong

2018/11/14

复习内容：理论、七个大题、30个小题；

一、操作系统课程内容

1.操作系统引论：特性与功能

2CPU管理：进程管理（进程同步）；处理机调度与死锁（HRN）

3存储器管理：存储器管理、虚拟存储管理（LRU）

4设备管理

5.文件管理：对软件进行管理：索引分配

6.用户接口

二、操作系统课的角度

1.单CPU

2.多任务：分派、调度、共享

3.CPU具有与外设并行操作的能力

三、操作系统的定义

1.知名的操作系统：DOS、Windows、Unix、Linux；

2.操作系统的作用：为用户完成所有“硬件相关、应用无关”的工作，给用户方便、效率、安全；

3.操作系统是一个直接控制和管理计算机硬件、软件资源，合理地对各类作业进行调度，以方便用户使用的程序集合。

第一章：绪论

1.操作系统的目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性；

2.操作系统的作用：作为用户与计算机硬件系统之间的接口；作为计算机系统资源的管理者；实现对计算机资源的抽象

3.操作系统的发展过程：无操作系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统。目前的操作系统，通常是具有分时、实时、批处理功能的通用操作系统。

好处（提高CPU的利用率、提高内存和I/O设备利用率、增加系统吞吐量）

4.操作系统的基本特性：并发、共享、虚拟、异步。

5.操作系统的主要功能：处理机管理功能（进程控制、同步、通信、调度）、存储器管理功能（内存分配、保护、扩充、地址映射）、设备管理功能（缓冲管理、设备分配、处理）文件管理功能（存储空间管理、目录管理、读写管理和保护）

5.操作系统与用户间的接口：命令接口（发指令）、程序接口、图形接口（点鼠标）

6.操作系统的结构设计：无结构操作系统、模块化OS结构、分层OS结构、微内核OS结构（客户/服务器模式、面向对象的程序设计技术、微内核技术）

第二章：进程管理

1.程序的顺序执行：前趋图，顺序性、封闭性、可再现性。

 程序的并发执行：间断性、失去封闭性、不可再现性。

2.进程的特征：结构特征为动态性、并发性、独立性、异步性；

 进程的状态：初始、就绪、执行（占有CPU）、阻塞、唤醒、终止、挂起、激活

 进程控制块PCB：对并发执行的进程进行控制、管理。是系统感知进程的唯一实体。

3.进程控制：系统使用一些特定的程序段（原语）来创建、撤销进程以及进程间状态的转换，以达到高效率并发执行和资源共享。

 进程创建（用户登陆后、作业调度）、终止（正常结束、异常结束、外界干预）、阻塞与唤醒、挂起与激活。

4.进程同步：把异步环境下的一组并发进程，因直接制约而相互合作、等待，使得各进程按顺序执行的过程。

临界资源：只允许一个进程使用的系统资源。Semaphore（mutex）

进程互斥：P、V原语加锁实现进程互斥，使得临界资源共享。

5.进程通信：进程间传送数据。

低级通信（控制信息的传送）

高级通信（大批量数据传送）：消息缓存机制、邮箱通信、

6.线程：由进程派生出来的一组代码

第三章：处理机调度与死锁

1.处理机调度的层次：作业调度、交换调度、进程调度、线程调度。

2.作业调度算法的性能衡量：周转时间（完成时间-提交时间）、带权周转时间（周转时间/执行时间）

3.进程调度：由PCB记录进程状态，调度进程。进程调度策略直接影响作业调度的性能。

4.调度算法：先来先服务（由提交时间决定）、短作业优先（由执行时间决定）、最高响应比优先（响应时间/执行时间）、优先级优先

5.实时调度算法：抢占式、非抢占式

6.产生死锁的原因：竞争资源、进程间推进顺序非法；

 产生死锁的必要条件：互斥条件、不剥夺条件、部分分配、环路条件

 解决方法：预防、避免（限制顺序）、检测（分配内存，但可以恢复）、恢复；

7.银行家算法：请求<=申请；请求<=空闲；检查；

第四章：内存管理

1.存储器层次结构：高速缓存器、内存、外存；

程序的装入：绝对装入、可重定位装入、动态运动时装入

程序的链接：静态链接、装入时动态链接、运动时动态链接

2.存储管理解决的问题：逻辑地址到物理地址的映射、内外存数据传输控制、内存分配与回收、共享和保护

3.连续分配方式：单一连续分配、固态分区法（区号、起始地址、大小）、动态分区法（最佳适应法）、动态可重定位分区分配；

基本分页管理方式：静态页式管理、动态页式管理（请求分页式管理）

页号=逻辑地址/页面大小；页内偏移地址；物理地址=块号*页面大小+页内偏移量；

请求分页式管理的内存分配策略（固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换）

4.置换算法：FIFO、OPT、LRU

5段式管理：段式虚拟空间（段号、段内地址）、内存分配与释放

第五章：设备管理

1.输入输出设备：低速设备（键鼠）、中速设备（打印机）、高速设备（光盘）

2.设备控制器：是一个可编址的设备、可控制多个设备并为它们编址。常做成印刷电路卡形式，称为接口卡，如显卡、网卡、声卡。

3.设备控制器的功能：接受和识别命令、数据交换、标识和报告设备的状态、地址识别、数据缓冲、差错控制。它接收从CPU发出是命令，并控制I/O设备工作，以使处理机脱离繁杂的设备控制事务。

4.设备控制器的组成：与处理机的接口、与设备的接口、I/O逻辑。

I/O通道：是一种特殊的处理机。

总线系统：局部总线、USB总线接口

5.I/O控制方式：

程序I/O方式：CPU高速，设备低速，造成CPU的浪费；

中断驱动I/O控制方式：CPU与I/O设备并行工作

直接存储器访问DMA的I/O控制方式：以数据块的单位传输；

I/O通道控制方式：实现CPU、通道和I/O设备三者并行操作

6.缓存管理

   缓存的引入：由于速度的差异导致系统的负荷不均匀，提高CPU的利用率。

   单缓冲、循环缓冲、缓冲池：将数据传入缓冲区

7.I/O软件：用设备驱动程序驱动设备。

中断处理程序：恢复被中断进程的现场

8.设备分配：设备控制表、控制器控制表、通道控制表、系统设备表

设备的固有属性：独享设备、共享设备、虚拟设备；

设备分配算法：先来先服务、优先级高者优先、

脱机输入输出技术：利用专门的外围控制机，将低速I/O设备上的数据传输到高速磁盘上。如共享打印机

9.磁盘存储器管理T=m*n+s+1/(2r)+b/(rN)；

磁盘调度：先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、扫描法SCAN、CSCAN。

第六章：文件管理

1.文件系统的引入：软件资源管理（程序与数据，内存容量有限，以文件形式存放于外存，替用户执行各项具体的文件管理功能）

2.文件：具有文件名的若干相关元素（通常是记录）的集合；记录是一组有意义的数据项的集合。

按用途分：系统文件、库文件、用户文件；

3.文件操作：创建/删除，读写，设置读写位置；打开/关闭；对文件属性/目录的操作；

4.文件的逻辑结构：字符流式（源程序，exe，库函数）、记录式（数据库文件）

5.外存分配方式：

连续分配

链接分配（文件大小=盘块数*盘块大小）

索引分配

6.目录管理：文件控制块、索引结点

7.文件存储空间的管理：空闲表法，空闲链表法，位示图法、成块链接法

8.文件共享与文件保护：基于索引结点的共享方式，利用符号链实现文件共享，磁盘容错技术；

9.数据一致性控制：事务、检查点、并发控制

操作系统复习笔记

选择（1*30）：去除了判断、填空、概念。内容大部分在课件中

大题（10*7）：课后习题

1绪论：单/多道批处理、基本特性、主要功能；

2进程：前驱图；进程的状态转换（创建、就绪、终止、唤醒）；PCB标志进程的存在；

大题：进程同步（PV原语）、生产者-消费者问题，哲学家问题；

3处理机：调度层次、带权周转时间、死锁原因、条件、如何解决；

大题：调度算法（FCFS、SJF、HRF）；银行家算法

4内存：

大题：地址变换；置换算法FIFO、OPT、LRU；

５设备：I／O方式；缓冲区、控制器、通道、spooling技术

大题：磁盘调度算法

６文件：文件种类、外存分配方式、位示图法

大题：索引分配；