软件设计师之操作系统知识.doc

操作系统知识  操作系统内核的功能和基本组成 功能：中断处理、时钟管理、存储管理、设备管理还有与进程控制和管理有关的其他支撑功能。 组成：与硬件紧密相关的功能模块、运行频率高的功能模块以及公用的一些基本操作，这些常驻内存部分即组成了操作系统内核（Kernel）。  内核与用户程序的运行方式差别 内核操作段作为原语，不允许并发执行；  内核运行、中断控制的基本知识 中断控制是最基本的支撑功能，是操作系统运行的基础  进程、线程等基本概念程序顺序执行和并发执行的基本特征 进程：是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 线程：是进程内一个相对独立、可调度的执行单位，是进程中一个单一的控制线索。 顺序执行：顺序性、封闭性、可再现性。 并发执行：间断性、失去封闭性、失去可再现性、程序与程序的执行不再一一对应。  进程的基本组成进程的基本状态及状态间的切换三态模型与五态模型 从结构上看：进程实体由程序、数据及进程控制块3部分组成。 进程的基本状态：就绪态(Ready)、执行态(Running)、阻塞态（Blocked）。 状态间转换： 就绪态——执行态：当进程调度程序为之分配了处理器后。 执行态------就绪态：在进程的执行过程中，因分配给它的一个时间片已经用完或被更高优先级的进程抢占，而不得不让出处理器时。这是，原来占有处理器的进程将被中断。 执行态------阻塞态：正在执行的进程因等待某种时间发生但尚未发生，或等待某个I/O完成单尚未完成而无法继续执行时。这个转换时进程自行启动的。 阻塞态------就绪态：处于阻塞态的进程，若其等待的时间已经发生或I/O已经完成时。这个过程称为“唤醒”是由其它进程启动的。 三态模型： 五态模型：  进程间的通信同步与互斥、临界资源、临界区、信号量、PV操作II 进程通信是指进程之间的信息交换。 包括低级通信方式和高级通信方式： 信号量机制为进程的低级通信机制； 高级通信方式可归结为：共享存储区系统、管道通信系统和消息传递系统。 共享存储区方式：在内存中开辟一块共享存储区域作为进程通信区。分为建立、附接、读写、断接几个步骤。常用于对通信速度有较高要求的场合。 管道通信系统：这是在文件系统上形成的，利用共享文件实现进程通信的一种方式。所谓管道是指用于连接多个读写进程，以实现它们之间通信的共享文件。首创于UNIX系统。此通信开销小、交换信息量大且信息保存期长。但在通信过程中I/O操作的次数较多，同步和控制也较为复杂。 消息传递系统：在单机系统、多机系统和网络环境下，进程的高级通信广泛采用消息传递方式。这种通信方式中，进程间的数据交换以消息为单位，在计算机网络中，消息也成为报文。可分为直接通信和间接通信。 1：直接通信：发送和接收进程都必须以显示方式提供目标进程标识符，以表明向发送或从谁那里接收消息。通常，系统提供两条通信原语： Send:将消息message发送个进程Receiver Receive:接收由进程Sender发来的消息message. 2:间接通信：进程之间需要通过某种中间实体来暂存消息。这一中间实体被形象地称为信箱。当两个进程有一个共享信箱事，它们就能进行通信。一个进程可以分别与多个进程共享多个不同的信箱，这样，一个进程可以同时和多个进程进行通信。操作系统提供了若干原语：用于创建和撤销信箱、发送和接收消息等。 临界资源（CR）：一次仅允许一个进程使用的资源叫临界资源。 临界区（CS）：每个进程中访问临界资源的那段程序代码称作临界区。 同步机制：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。 互斥：当一个进程进入临界区使用临界资源时，另外的进程必须等待；当其退出后，另一个进程才被允许进入其临界区。这就是进程间的互斥关系。 信号量：它是联系某类临界资源的数据结构，不同取值表示临界资源的不同状态。 按信号量 的用途的不同，可把信号量分为两类： 1：公用信号量，其初值仅允许取值为0或1，主要用于控制进程互斥地进入临界区，也成为互斥信号量。 2：私有信号量，其初值为初始资源数，主要用于控制进程间的同步运行，也成为同步信号量。 PV操作：P即等待，V即发信号。  管程的概念I  进程调度方式及常用的进程调度算法II 方式：非剥夺调度和剥夺调度 1：非剥夺调度（非抢占方式） 优点：简单、系统开销小 缺点：可能导致系统性能的恶化，表现为： （1）：当一个紧急任务到达时，不恩能够立即投入运行，从而延误时机。 （2）：若干个后到的短进程，需要等待先到的长进程运行完毕后才能运行，致使短进程的周转时间较长。 它通常不适用于具有多个竞争的通用系统，但对于专用系统是很合理的。 2：剥夺调度（抢占方