大学课程 操作系统 知识点总结 期末复习用

操作系统A

基于教材《操作系统教程》屠立忠 徐金宝 主编

整理于2024-01-03至2024-01-09

目录

• 第1章 操作系统概论
  • 1.1 操作系统的概念
  • 1.2 操作系统的功能
  • 1.3 操作系统的接口
  • 1.4 操作系统的结构
  • 1.5 流行操作系统简介
• 第2章 处理器管理及并发进程
  • 2.1 多道程序设计
  • 2.2 进程
  • 2.3 进程的控制
  • 2.4 进程调度
  • 2.5 线程及其实现
  • 2.6 并发进程的概念
  • 2.7 进程的互斥和同步
  • 2.8 管程
  • 2.9 进程通信
  • 2.10 死锁
• 第3章 存储管理
  • 3.1 存储系统的基本概念
  • 3.2 存储管理的基本概念
  • 3.3 分区存储管理
  • 3.4 简单分页存储管理
  • 3.5 简单分段存储管理
  • 3.6 虚拟存储管理
  • 3.7 请求分页虚拟存储管理
  • 3.8 请求分段虚拟存储管理
  • 3.9 请求段页式虚拟存储管理
• 第4章 设备管理
  • 4.1 设备管理概述
  • 4.2 设备I/O控制方式
  • 4.3 设备I/O软件原理
  • 4.4 缓冲技术
  • 4.5 外围的设备分配、回收与启动
  • 4.6 磁盘驱动调度
  • 4.7 虚拟设备
• 第5章 文件管理
  • 5.1 文件系统
  • 5.2 文件目录
  • 5.3 文件结构与存取方法
  • 5.4 文件的使用
  • 5.5 安全性和保护
• 第6章 Windows和Linux操作系统
  • 6.1 WINDOWS 2000/XP
  • 6.2 LINUX操作系统

第1章 操作系统概论

• 操作系统是一种管理计算机系统资源（硬件和软件）并且方便用户使用的最重要的系统软件。
• 操作系统的形成和发展：
  • 人工操作阶段。
  • 批处理系统阶段。优点：吞吐量大；缺点：无法即时交互。
  • 多道程序系统阶段。多道程序设计的出现是操作系统形成的标志。
  • 基本操作系统：
    • 批处理操作系统。
    • 分时操作系统。
    • 实时操作系统。
• *操作系统的主要特性：（最重要的特性）并发性（不是并行性）、共享性、异步性、虚拟性。
• *操作系统的接口（用户接口：命令、图形、批处理；程序员接口：系统调用。）：
  • *操作接口和操作命令：操作控制命令、图形操作界面、作业控制语言。
  • *应用程序接口（Application Programming Interface，API）与系统调用。

第2章 处理器管理及并发进程

• 多道程序设计。优点：充分发挥了计算机硬件的并行性，消除了处理器和外围设备的互相等待现象，大大提高了系统的效率；缺点：对于单个作业，执行时间可能会延长。
• *进程的状态转换图。
• 进程控制块（Process Control Block，PCB）是为了描述和控制进程的运行而定义的一种数表结构，是进程存在的唯一标志，也是进程实体的一部分。操作系统对进程的管理和控制主要以PCB为依据。
• *特权指令：只能在核心态下运行的指令。例如：修改程序状态字（Program Status Word，PSW）、开关中断、启停设备。
• *非特权指令：不是特权指令的其他指令。例如：访管指令、算术与逻辑运算指令。
• 原语不能并发执行，在执行时不可能被中断。
• 系统调用在执行时可能被中断。
• 原语和系统调用都是使用访管指令实现的。
• *三级调度：
  • *低级调度（进程调度/处理器调度）：主存 -> 处理器。短程、微观。
  • *中级调度（挂起/激活）：磁盘 <=> 主存。中程。
  • *高级调度（作业调度）：磁盘 -> 主存。长程、宏观。
• *进程调度算法：
  • *先来先服务调度算法。
  • *优先级调度算法。
    • *不可抢占的优先级调度算法。
    • *可抢占的优先级调度算法（实时操作系统）。
  • *时间片轮转调度算法。时间片的选择既不能太长，也不能太短，而应该是一种统计学上的折中。
  • *多级反馈队列轮转调度算法。主流，是前3种的结合。
  • *彩票调度算法。
• *线程的组成：线程控制块（Thread Control Block，TCB）、用户堆栈、系统堆栈、一组处理器状态寄存器、一个私用内存存储区。
• *线程的基本状态：运行态、就绪态、等待态。（线程没有挂起）
• *多线程的实现：内核级线程（Windows 2000/XP、OS/2等操作系统）、用户级线程（Java程序设计语言）、混合级线程（SUN公司的Solaris操作系统）。
• *临界区（Critical Section）是并发进程中与共享变量有关的程序代码段。
• *临界资源（Critical Resource）是共享变量所代表的共享资源。
• *对临界区的管理必须满足4个要求：
  • *不存在有关进程间相对推进速度、系统内有多个CPU的假定。
  • *一次最多只能有一个进程进入临界区，也即没有2个或2个以上的进程能够同时进入临界区，当有一个进程在临界区内，其他想进入临界区的进程必须等待，这一点充分说明了临界区的互斥访问特性。
  • *不能让一个进程在临界区内无限制地运行下去，在临界区中的进程必须在有限时间内运行结束而离开临界区。
  • *等待进入临界区的进程，在时间上不能被无限推迟。
• *信号量（Semaphore）是对进程而言的，代表可以使用的资源的个数。
• *PV操作
  • *P操作和V操作都是原语操作（在执行时不能被中断），内部过程如下：

typedef int Semaphore;

void P(Semaphore s) {
   
    s -= 1;
    if (s < 0) {
   
        wait(s);
    }
}

void V(Semaphore s) {
   
    s += 1;
    if (s <= 0) {
   
        revoke(s);
    }
}

• *超市问题。

typedef int Semaphore;
Semaphore baskets = 30, entry = 1, exit = 1;

process Customer