操作系统要背诵的重点

本文介绍了软件分类,重点阐述操作系统相关知识。包括其功能、分类(多道批处理、分时、实时系统)及特征,还涉及进程、中断、死锁等概念,以及内存、设备、文件管理方法,如存储分配、设备分配流程、文件物理结构等。

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  1. 软件分为系统软件和应用软件
  2. 操作系统可分为处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口
  3. 操作系统是用户与计算机之间的一个接口,这一接口为用户提供了两种使用操作系统的方式:命令方式和系统调用方式。
  4. 操作系统可分为
  1. 多道批处理系统:

特征:多道性、无序性、调度性

优点:资源利用率高、系统吞吐量大

缺点:平均周转时间长、无交互能力

  1. 分时系统

特征:多路性、独立性、及时性、交互性

  1. 实时系统是一种专用系统

通常采用双工体制/多级容错的方法来提高可靠性。

特征:多路性、独立性、及时性、交互性、高可靠性

  1. 操作系统的特征:并发、共享、虚拟、异步性
  2. DOS操作系统的主要功能是文件管理程序
  3. 作业由程序、数据和作业说明书组成,JCB
  4. 系统调用与一般调用的区别:1.运行在不同的系统状态,目态(用户态)和管态(和心态)(如设置内存和清内存)2.通过软中断g进入
  5. 程序顺序执行的3个基本特征:顺序性、封闭性、可再现性
  6. 程序的并发执行及其特性:间断性、失去封闭性、不可再现性
  7. 进程的特性:动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征
  8. 进程的静态描述由进程控制块、程序段和数据结构集。PCB
  9. 进程间通信可分为低级通信方式和高级通信方式。高级通信方式有:共享存储器、消息传递(直接通信方式、间接通信方式)、管道通信。
    14.PSW通常包括:程序基本状态、中断码、中断屏蔽位。

每个程序都有一个程序状态字,但整个系统设置一个程序状态字寄存器。

  1. 分布式计算机系统的结构:环形结构、星形结构、树形结构。
  2. 进程控制的四种常见原语:创建、撤销、阻塞、唤醒。
  3. 创建原语的任务是:为进程建立PCB表。
  4. 进程状态间的转换除了要使用不同的原语外、有时还要借助于硬件触发器才能完成。
  5. 中断扫描机构是每条指令执行周期内最后时刻。
  6. 保护现场是指将现场信息保存到进程的PCB中。
  7. 中断的类型有:硬件故障中断、程序中断、外部中断、输入输出中断、访管中断。
  8. 中断屏蔽期间允许发生中断,但暂时不响应。
  9. OS的特性之一是并行性,并行性是指多个作业同时处于运行状态。
  10. 作业的四种基本状态:进入、后备、运行、完成。
  11. 公共设计目标:公平;使CPU尽可能忙碌。

批处理系统:大吞吐量、小周转时间、高CPU利用率。

分时系统:小的响应时间。

实时系统:满足任务的截止时间要求。

  1. 实时调度算法:最早截止时间优先调度算法,最低松弛度优先调度算法。

松弛度:当前时间-截止时间

  1. 死锁产生的原因:临界资源分配不当、进程推进顺序不当
  2. 死锁产生的必要条件:互斥条件、占用并等待条件(预分配策略、空手申请策略)、不可剥夺条件、环路等待条件(实行资源有序分配策略)
  3. 处理死锁的方法:对死锁视而不见,预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁。
  4. 死锁的避免:银行家算法,死锁的检测:资源分配图,死锁的恢复:终止进程、挂起进程
  5. 常用的内存管理方法有:单用户连续分配、固定分区、可变分区、页式管理、段式管理。
  6. 存储管理的功能:存储分配、地址变换、扩充主存、存储保护。
  7. 扩充主存的措施有:交换和覆盖技术(由程序员指定覆盖结构)

管理方法

保护

算法

重定位类型

优点

缺点

分配类型

固定分区

界限存储器和存储保护键

最佳、最坏、首次适应等

静态重定位

 

作业或进程的大小受到分区的限制

静态

可变分区

动态重定位

静态

简单分页

 

 

动态重定位

 

 

静态

请求式分页

扩充页表的功能;存储保护键

先进先出、最近最久未使用等

动态重定位

解决了碎片问题;提高了内存的利用率

要有硬件支持;要处理中断;增加了处理机的开销;造成系统抖动;存在内碎片

动态

段式

设置段长值;建立存取控制;采用存储保护键

 

 

便于动态链接;便于共享和保护;实现虚拟存储器;便于处理和交换数据

地址变换增加处理机开销;要采用内存紧缩;分段的最大尺寸受到可用空间的限制

 

段页式

 

 

 

提供了大量的虚拟内存空间,能有效的利用内存,为多道程序的运行提供了方便。

增加了硬件成本、系统复杂性、管理上的开销

 

                                                                                     

  1. 分区式管理的缺点之一就是作业或进程的大小受到分区的限制,采用覆盖和交换技术可以在一定的程序上解决问题。
  2. 页式管理中,页式虚地址和内存物理地址的映射是由页表和硬件地址变换机构完成的。      
  3. 虚拟存储器的大小受到指令地址长度和外存大小的限制。
  4. 主存分配表的作用是记录内存页面的分配情况,可采用位示图法
  5. 进程对主存的访问具有时间局限性和空间局限性。
  6. 可重用程序是通过使用减少对换信息量来改善响应时间。
  7. 段页式管理:每个作业或进程一张段表,每个段一张页表
  8. 引入了虚拟存储概念后,逻辑地址到物理地址的转换是由地址变换机构自动完成的。
  9. 单一连续分配既可以单用户,也可用对换技术达到多用户使用。
  10. 设备由两部分组成:设备本身和设备控制器。
  11. UNIX系统将输入/输出设备看做特殊文件
  12. I/O控制方式:系统内存和I/O设备之间数据传送的方式。程序直接方式,中断控制方式,DMA控制方式和通道控制方式。
  13. 设备管理的功能:监视设备状态、设备的分配与回收、控制设备操作、缓冲区管理。
  14. 中断的处理过程:保存被中断进程的现场,分析中断原因,转入相应的中断处理程序,执行中断处理程序,退出中断,恢复现场,CPU继续执行被中断的进程。
  15. 设备分配的流程:分配设备,分配设备控制器,分配通道。三者都分配成功,可启动I/O进程数据传送。
  16. 文件由文件和文件控制块组成FCB
  17. 文件系统的功能:按名存取、文件组织、文件存储空间管理、文件操作、文件转储与恢复。文件系统可视为用户与外存之间的接口
  18. 文件的物理结构有:顺序结构、连接结构、索引结构。文件有连续文件、串联文件、索引文件。索引文件的索引表中主要包含记录号和记录存放地址。
  19. 从用户的角度看,文件系统的功能是要实现按名存取,为了达到这一目的,一般到建立文件目录。
  20. 文件的存取方式有顺序存取和直接存取。磁带机属于顺序设备,磁盘和光盘和U盘是直接存取设备。
  21. UNIX、windows、linux都采用流式文件。
  22. 目录表一般都放在外存。
  23. 文件存储空间管理基本方法:空间文件目录、空闲块链、位示图。
  24. 文件保护:定时存储、建立副本、后备系统、存取控制权限保护、口令、隐藏文件、密码技术。
  25. UNIX、Dos、windows操作系统都是采用树型目录结构。
  26. 在配有操作系统的计算机中,用户程序通过系统调用向操作系统指出使用外部设备的要求。
  27. 设备的独立性:设备与应用程序独立。

给系统中的每一台设备确定一个编号以便系统识别,这种编号成为设备绝对号。

但绝对号是不允许用户使用的,用户在申请设备时只能用设备类型来申请,有的系统引入设备的符号名对应设备的类型号,但用户为了识别同类设备中的某台设备可使用设备相对号。

独立性的优点:提高设备资源利用率;用户程序不必因指定设备改变而修改程序

  1. 通道相当于一个功能单一的处理机,代替CPU对I/O操作进行控制,专门负责数据的传入传出工作。
  2. 信号量时表示资源的物理实体,它是一个与队列相关的整型变量,其值仅能由PV原语改变。
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