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操作系统复习课 一、操作系统概论 设置操作系统的主要目标是： 1．方便性； 2．有效性； 3．可扩充性； 4．开放性； 操作系统的概念 （1）提供用户与硬件系统之间的软件接口，使用户能通过操作系统方便地使用计算机。 （2）控制和管理计算机系统的软、硬件资源，使之得到有效利用。 （3）作为虚拟机，合理组织计算机系统的工作流程，以增强系统的处理能力。 总之，所谓计算机操作系统是指控制和管理计算机的软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，方便用户使用的程序和数据的集合。 操作系统功能 1．进程管理 进程管理又称“处理机管理”，其主要功能是 对中央处理器（CPU）进行管理。多道程序设计的特点是多个程序共享CPU资源，CPU的利用率较高 。 特权指令 ，非特权指令 ，系统态（又称管态、核心态） ，用户态（又称目态） 2．存储管理 存储管理的主要功能是管理内存资源。 3、设备管理 操作系统设备管理的主要功能是为进程分配外设、启动外设进行数据传送，使用户不必了解设备以及接口的技术细节就可以方便地对设备进行操作。 为了弥补CPU和外部设备速度的差异，提高CPU和外设之间的并行能力，系统采用了中断技术、通道技术、缓冲技术和虚拟设备技术等，为用户提供了功能强大、界面友好的设备使用手段。 4．文件管理 文件管理的主要任务是有效管理文件的存储空间，合理组织和管理文件系统的目录，支持对文件的存储、读写操作，解决文件信息的共享、保护及访问控制等。 5、作业管理/用户接口（为用户提供使用上的方便） 作业管理的主要任务是根据用户的要求对作业的实际运行进行合理的组织和相应的控制，即作业的调度和控制。 操作系统的分类 （1）批处理（操作）系统；优点：系统吞吐量大，资源利用率高。 缺点：交互能力比较差 （2）分时系统；特点 ：1）同时性，也称为多路性； 2）交互性 ；3）独立性 ；4）及时性 （3）实时系统；特征：快速的处理能力 （4）网络操作系统；计算机网络是通过通信设施把地理上分散的具有自制能力的计算机连接起来，以实现数据交换、资源共享和互操作为目的的计算机系统。 （5）分布式操作系统。分布式操作系统也是通过通信网络将物理上分散且具有自制能力的计算机系统互连起来，实现信息和资源共享，协作完成任务。 操作系统的特征 ：1．并发性；2．共享性；3．不确定性；4．虚拟性。 作业调度：FCFS； SJP；时间片轮转法；优先级法； 高响应比优先法。 用短作业优先法（SJP）计算作业平均周转时间 看ppt后面的习题 二、进程管理 程序顺序执行时的特征 1．顺序性；2．封闭性；3．可再现性。 程序并发执行时的特征 1．间断性 ；2．失去封闭性；3．不可再现性（程序和机器执行程序的活动不再一一对应） 进程的定义 ：进程是程序及其数据在计算机上的一次运行，是系统进行调度和资源分配的独立单位。 为什么引入进程？ 进程的特征： （1）动态性； （2）并发性； （3）独立性； （4）异步性； （5）交互性； （6）结构性。 进程的三个基本状态 及其转换条件： 就绪状态 ；执行状态 ；等待状态 进程的组成： 进程通常有程序、数据集合和进程控制块三部分。 PCB是进程存在的唯一标志 进程与程序的区别： 线程的基本概念及线程的引入 线程与进程的比较 进程调度调度方式：1．非抢占方式（非剥夺式调度）2．抢占方式（剥夺式调度） 调度算法： FCFS； SJP；时间片轮转法；优先级法； 高响应比优先法。 进程同步和互斥的基本概念 进程的同步是指进程之间的一种直接的协同工作关系。即进程之间相互制约的等待与互通消息。 进程的互斥是指进程之间的一种间接关系。即两个或两个以上的进程之间互相争夺临界资源的现象 临界资源: 操作系统中一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。 临界区： 进程互斥执行的程序段。 临界区的调用原则是： （1）有空让进 ；（2）忙则等待 ；（3）有限等待 ；（4）让权等待 信号量和P、V操作： 信号量：是一个特殊变量，表示资源的实体，其值仅能由P、V操作来改变，信号量分为公用信号量和私用信号量 公用信号量：用于实现进程间的互斥，初值为1，可进行P、V操作； 私用信号量：用于实现进程间的同步，初值为0或正整数n，拥有它的进程只能进行P操作 P、V操作的定义： S为信号量 P（S）： （1） S=S-1， 申请调用资源 若S=0，调用P（S）的进程继续 若S0，调用P（S）的进程阻塞，进入阻塞队列 P操作限制一次只有一个进程进入临界区。 V（S）： （1） S=S+1 ， 申请回收资源 （2