操作系统的定义
操作系统是一组用于控制和管理计算机系统硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序集合。
操作系统基本特征
并发:是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。共享:是指计算机系统中的资源被多个进程所共用。异步:进程以不可预知的速度向前推进。虚拟:把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。最基本特征:并发、共享(两者互为存在条件)
并发与并行的区别
并发指的是计算机在宏观过程中,是执行多个程序,但是在微观过程中,处理器只执行了一个程序。并行在同一时刻执行两个或多个程序。
操作系统的功能有哪几方面?
1)处理机管理 2)存储管理 3)设备管理 4)文件管理 5)作业管理 6)用户接口管理
两种指令
特权指令:不允许用户程序使用(只允许操作系统使用)如IO指令、中断指令
非特权指令:普通的运算指令
什么是进程?什么是线程?
进程是具有独立功能程序在某个数据集合上的一次执行过程。
线程是进程内的一个执行实体或执行单元。
进程的组成
PCB:保存进程运行期间相关的数据,是进程存在的唯一标志。程序段:能被进程调度到CPU的代码。数据段:存放数据
进程的状态
运行态:进程正在占用CPU。就绪态:进程已处于准备运行的状态,即进程获得了除处理机外的一切所需资源,一旦得到处理机即可运行。阻塞态:进程由于等待某--事件不能享用CPU
进程与线程有何区别?
1.进程是动态的,程序是静态的,程序是有序代码的集合;2.进程是程序的执行;进程是暂时的,程序的永久的,进程是一个状态变化的过程,程序可长久保存;3.进程与程序的组成不同,进程的组成包括程序、数据和进程控制块;4.通过多次执行,一个程序可对应多个进程;5.通过调用关系,一个进程可包括多个程序
处理机调度
概念:是对处理机进行分配,即从就绪队列中按照定的算法(公平、高效)选择一
个进程并将处理机分配给它运行,以实现进程并发地执行。算法:先来先服务、短作业优先、优先级调度算法、高响应比优先调度算法、时间片轮转、多级反馈队列调度算法
临界区互斥
原则:空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。基本方法:信号量利用PV操作实现互厅。临界区:每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
死锁
定义:多个进程因竞争资源而造成的一种僵局,如果没有外力,这些进程将无法推进。产生的原因:非剥夺资源的竞争和进程的不恰当推进顺序。解决方法:预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁。预防死锁:破坏互斥条件、破坏不剥夺条件、破坏请求和保持条件、破坏循环等待条件。必要条件:互斥条件;请求和保持条件;不剥夺条件;环路等待条件。
内存管理
目的:更好的支持多道程序的并发执行,提高系统性能。定义:虚拟存储器是利用外存模拟扩充内存,让计算机能运行超实际物理内存大小的程序。功能:内存空间的分配与回收、存储的保护和共享、地址转换(逻辑地址转换成相应的物理地址)、内存扩充(利用虚拟存储技术或自动覆盖技术,从逻辑上扩充内存)
用户程序的主要处理阶段
编辑阶段、编译阶段、链接阶段、装入阶段、运行阶段
磁盘调度算法
先到先服务算法(FCFS)、最短查找时间优先算法(SSTF)、扫描算法 (电梯算法)、循环扫描算法
引入缓冲区的目的
1)缓和CPU与外设间速度不匹配的矛盾2)提高CPU与外设之间的并行性3)减少对CPU的中断次数
文件的存储结构有哪几种,各自的特点
1)连续结构。优点:管理简单,存取速度快。缺点:存储空间利用率低。
2)链接结构。优点:存储空间利用率高。缺点:存取速度慢。
3)索引结构。优点:存储空间利用率高,存取速度快。缺点:索引表增加了存储开销。
访问磁盘时间由哪几部分组成?其中哪一个是磁盘调度的主要目标?
访问时间由寻道时间、延迟时间(或旋转等待时间)、传送时间三部分组成。寻道时间是磁盘调度的主要目标。
PV 操作
定义:PV 操作是一种实现进程同步与互斥的经典方法。P 操作:也称为 wait 操作、申请资源操作。P 操作会使进程进入等待状态,直到所申请的资源可用。例如,有一个信号量 S,执行 P (S) 操作时,如果 S 的值大于 0,则将 S 的值减 1,然后继续执行;如果 S 的值为 0,则进程进入等待状态,直到 S 的值大于 0。V 操作:也称为 signal 操作、释放资源操作。V 操作会增加信号量的值,并唤醒等待该资源的进程。例如,执行 V (S) 操作时,将信号量 S 的值加 1,如果有进程在等待 S,则唤醒其中一个等待进程。
分页存储
页框:将内存空间分为一个个大小相等的分区,每个分区就是一个页框。页:将进程的逻辑地址空间也分为与页框大小相等的一个个部分,每个部分称为一个页或页面。页表:为了能知道进程的每个页面在内存中存放的位置,操作系统要为每个进程建立一张页表。页表通常存在PCB(进程控制块)中
磁盘、磁道、扇区
磁盘由表面涂有磁性物质的圆形盘片组成,每个盘片被划分为一个个磁道,每个磁道又划分为一个个扇区