计算机操作系统复习笔记

第一章 操作系统引论

操作系统的目标

• 方便性:操作系统使计算机更易于使用。
• 有效性:操作系统允许以更有效的方式使用计算机系统资源。
  • 提高系统资源利用率
  • 提高系统的吞吐量
• 可扩展性:在操作系统中,允许有效地开发、测试和引进新的系统功能。
• 开放性:实现应用程序的可移植性和互操作性,要求具有统一的开放的环境。

操作系统的主要功能

操作系统应具有五个方面的功能

• 处理机管理（CPU）

• 存储器管理

• 设备管理

• 文件管理

• 方便用户使用的用户接口——

  • 为了让用户方便、快捷、可靠的操作计算机硬件并执行自己的程序，操作系统提供了用户接口

  • 操作系统提供的接口分为两类：命令接口和程序接口

    • 命令接口：用户可以直接使用的，利用这些操作命令来组织和控制作业的执行

    • 程序接口：用户通过程序间接使用的，编程人员可以使用它们来请求操作系统服务

第二章 进程调度

进程控制

进程的创建

当子进程被撤消时，应将其从父进程那里获得的资源归还给父进程。

在撤消父进程时，也必须同时撤消其所有的子进程。

调用进程创建原语Creat ( )按下述步骤创建一个新进程:

1. 申请空白PCB。

2. 为新进程分配资源。

3. 初始化进程控制块。包括:

   ①初始化标识信息。

   ②初始化处理机状态信息。

   ③初始化处理机控制信息。

4. 将新进程插入就绪队列。

进程的阻塞

引起进程阻塞的事件：

1. 请求系统服务:提出I/O服务时，并不立即满足该进程的要求时，转变为阻塞状态来等待

2. 启动某种操作:当进程启动某种操作后，在该操作完成之后才能继续执行。

3. 新数据尚未到达:对于相互合作的进程而言。

4. 无新工作可做。如发送进程。

进程同步

信号量机制

整型信号量

定义为一个整型量,仅能通过两个标准的原子操作wait(S)和signal (S)来访问。又称为P、V操作。

AND型信号量

AND同步机制的基本思想:将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全都地分配给进程，待进程使用完后再一起释放。只要尚有一个资源未能分配给进程，其它所有可能为之分配的资源，也不分配给他。

信号量集

Swait（Sn，tn，dn） Sn：空闲资源 tn：资源下限量（Sn >= tn 才分配） dn：需求量

应用

经典进程同步问题

生产者、消费者问题

生产者与消费者是一个广义的概念，可以代表一类具有相同属性的进程。

生产者和消费者进程共享一个大小固定的缓冲池。生产者生产数据，并将生产的数据存入缓冲池；消费者从缓冲池中取数据

mutex:使诸进程互斥地访问缓冲区(n个缓冲区)
empty、full:空、满缓冲区数量

哲学家进餐问题

读者、写者问题

读进程可共享同一对象

写进程不可共享同一对象

记录型信号量解决

信号量集解决

处理机调度

1.高级调度

• 调度对象:作业

• 又称作业调度、长程调度、接纳调度

• 实现:作业管理程序

• 将外存作业调入内存，创建PCB等，插入就绪队列。

• 主要用于批处理系统

2.中级调度

• 又称内存调度
• 对象︰挂起的进程
• 功能:把外存上那些已经具备运行条件的就绪进程重新载入内存。从静止就绪到活动就绪。
• 实现:内存管理中的对换进程
• 应用范围:具有对换功能的操作系统

3.低级调度

• 又称进程调度或短程调度
• 对象:就绪进程(或内核线程)
• 功能:决定就绪队列中的那个进程应获得处理机，并将处理机分配给选中的进程。
• 实现者∶分派程序(dispatcher)
• 应用范围:主要用于交互式系统

调度算法

1. 先来先服务—FCFS

2. 短作业优先—SJF

3. 高响应比优先—HRRN

以上既可用于作业调度也可用于进程调度

4. 时间片轮转—RR

   • 分时系统的需求

     ​ 每个进程仅运行一个时间片即被抢占CPU

   • 轮转算法原理：

     ​ FCFS策略＋时钟中断＋时间片原则

   • 进程切换时机

     时间片内进程结束，进程结束事件激活进程调度，新进程可运行一个时间片。
     时间片用完，时钟中断激活调度，旧进程到就绪队列尾，队头进程投入运行一个时间片。

5. 优先级调度算法

   • 抢占式
   • 非抢占式

6. 多级反馈队列调度算法

   调度机制：

   设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。

   优先级愈高的队列的进程的执