操作系统总结详解.docx

第一章1、操作系统是计算机硬件与应用之间的系统软件用处：方便人们更高效的使用计算机硬件，方便人们管理计算机资源，实现了对资源的抽象化。2、操作系统的发展（三个线索） 线索一：20世纪50年代中——单道批处理系统（一次处理一个作业）20世纪60年代中——多道批处理系统（一次处理多个）—程序一旦进入用户不能进行干预分时系统-允许用户通过多个终端同时访问主机资源--人机交互、 共享主机、及时接收、 及时处理UNIX出现Unix到LINUX线索二： PC与DOS、MS_DOS到windows线索三：MAC OS3、操作系统的主要功能 1处理机管理 进程控制（进程的创建、撤销、状态转换）、进程同步、进程通信、调度（作业调度、进程调度）2存储器管理内存分配、内存保护、地址映射（逻辑地址到物理地址转换）、内存扩充（请求调入功能、置换功能）3设备管理任务：(1) 完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配所需的I/O设备，并完成指定的I/O操作。(2) 提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。功能：缓冲管理、设备分配、设备处理4文件管理功能文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护5接口管理用户接口（联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口）、程序接口4、操作系统的结构1整体结构无结构2模块化结构按功能分成不同的模块模块独立性：高内聚（模块内部各部分联系紧密），低耦合（模块间相互联系和相互影响程度低）模块的独立性好3分层式结构自底向上的设计（每一层软件都是在他下层软件基础上构建的）优：易保证系统正确性、易扩充和易维护 缺：系统效率低4虚拟机5客户-服务器模型（微内核）第二章-进程的描述与控制1、前趋图：DAG 有向无循环图 结点间的有向线段表示两结点有前趋或偏序关系偏序（Partial Order）：设A是一个非空集，P是A上的一个关系，若P满足下列条件：Ⅰ 对任意的a∈A，（a,a）∈P;(自反性）Ⅱ 若（a,b）∈P，且（b,a）∈P，则?a=b;（反对称性）Ⅲ 若（a,b）∈P，（b,c）∈P，则（a,c）∈P;（传递性）则称P是A上的一个偏序关系2、程序顺序执行 特点：顺序性，封闭性（一旦开始不受外界干扰，占用全部资源），可再现性（执行环境，初始条件相同）3、程序并发执行 特点：间断性（由于共享资源，相互合作，导致相互制约）、失去封闭性、不可再现性4、进程--具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。（由程序、数据、PCB构成）【1】特征：动态性（最基本）、并发性、独立性、异步性程序是一组有序指令的集合，是静态的。【2】三种基本状态：就绪、执行、阻塞状态【3】创建状态：申请空白PCB写入控制和管理信息分配资源进入就绪队列 终止状态：等待OS进行善后处理 PCB清零，并返还系统【4】挂起操作：停止一切，处于静止状态，原因：终端用户要求，父进程请求，负荷调节需要、操作系统需要一旦进程被挂起，必须经过激活操作才能继续进行5、进程控制块—PCB【1】作用：作为独立运行基本单位的标志、实现间断性运行方式、提供进程管理所需信息、提供进程调度所需信息、实现与其他进程的同步与通信。【2】包含信息：1）进程标识符：外部标识符、内部标识符2）处理机状态（各种寄存器内容）3）进程调度信息（进程状态、优先级、所需信息、事件-阻塞原因）4）进程控制信息（程序和数据的地址、同步和通信机制、资源清单、链接指针）【3】组织方式：线性方式、链接方式、索引方式6、进程控制（创建、终止、置于阻塞态、运行中状态转换）一般由OS中的原语实现处理机执行状态：系统态（管态/内核态），用户态（自态）。7、OS内核包含功能【1】支撑功能：中断处理（最基本）、时钟管理（基本）、原语操作（原子操作-不可中断分割）【2】资源管理功能：进程控制、存储器管理、设备管理8、进程创建：【1】引起创建的事件：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求9、进程终止：【1】引起的事件：正常结束、异常结束、外界干预10、进程阻塞：是进程自身的一种主动行为。调用阻塞原语block阻塞，调用唤醒原语wakeup唤醒，必须成对出现。唤醒后由阻塞状态转变为 就绪状态。11、进程同步-协调进程次序，更好的共享资源，避免出现死锁【1】制约关系：间接相互制约关系（访问临界资源-先申请，再访问）、直接相互制约关系（一个进程等待其他进程的结果）【2】同步机制要遵守的规则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待12、硬件同步机制（P51）：【1】关中断-进入锁测试之前关闭中断，测试完成上锁后再打开中断【2】利用Test-and-Set（TS）指令实现互斥，【3】利用Swap指令实现进程