操作系统知识点归纳复习

墨蓝 2023-09-27 13:12 150阅读 0赞

**目录**

第一章 操作系统定义

第二章 进程管理

第三章 处理机调度与死锁

第四章 存储器管理

第五章 虚拟存储器

第六章 输入输出系统

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## 第一章 操作系统定义 ##

### 1、操作系统定义: ###

操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

### 2、操作系统发展过程: ###

无操作系统的计算机系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统，多道批处理系统是操作系统成熟的标志。

#### 3、分时系统： ####

#### (1）人机交互的特征是边运行边调试。(2）共享主机(3）便于用户上机 ####

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### 4、分时系统特征： ###

(1)多路性：即同时性，宏观上同时，微观上轮流

(2)独立性：每个用户感觉独占主机

(3)及时性：较短时间响应(1-3秒)

(4)交互性

### 5、实时系统与分时系统特征的比较: ###

分时系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

### 6、实时系统的特点:多路性、独占性、及时性、交互性、可靠性，主要是及时性。 ###

###  分时系统的特征:多路性、独占性、及时性、交互性，其中最主要的就是交互性。 ###

7、操作系统基本特征:**并发性(最重要特征)、共享性、虚拟性、异步性**

并发和共享是操作系统的二个最基本特征

8、并行与并发的区别:

**并行性是指多个事件在同一时刻同时发生:**

**并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，宏观上在同一时间段内同时运行，微观上交替执行。**

9、共享:指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用，相应地把这种资源共同使用成为资源共享或称为资源复用。

10、操作系统的主要功能:

**处理机管理功能**:对处理机进行分配一一进程管理和调度

**存储器管理功能**:对内存进行分配、保护和扩充

**设备管理功能**:缓冲管理、设备分配、设备处理

**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

**作业管理功能**

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## **第二章 进程管理** ##

**1、**程序**顺序执行**的特征:**顺序性、封闭性、可再现性**

2、进程的定义和特征  
进程由**程序段**、相关的**数据段**和**PCB**组成。PCB是进程存在的唯一标志。

PCB的含义是操作系统用于记录和刻画进程状态机有关信息数据结构。  
**进程定义：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位**  
特征**：动态、并发、独立、异步**

3、进程的基本状态及转换

进程的三个基本状态：运行态、阻塞态和就绪态

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4、进程同步

（1）两种制约关系

间接相互制约关系：系统资源竞争，进程间彼此无关

直接相互制约关系：进程间合作，彼此相关

（2）**临界资源:在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源**

**临界区：在每个进程中访问临界资源的那段代码**

5、进程通信:是指进程之间的信息交换。

进程通信的类型:共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统三种

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6、信号量只能被两个标准的原语wait（S）和signal（S）来访问，也可以记为“P操作“和”V操作“。

原语是指完成某种功能且不被分割不被中断执行的操作序列，通常可由硬件来实现完成不被分割执行特性的功能。

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7、线程引入

线程是进程内的一个执行实体或执行单元

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8、线程与进程区别

（1）不同进程的地址空间是独立的，而同一进程内的线程共享同一地址空间，一个进程内的线程在另外一个进程内是不可见的

（2）在引入线程的操作系统中，进程是资源分配和调度的单位，线程是处理机调度和分配的单位，资源是分配给进程的，线程只拥有很少资源，因而切换线程代价比进程切换低

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## 第三章 处理机调度与死锁 ##

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1、**处理机调度层次**:高级调度、低级调度、中级调度

2、**高级调度**:又叫作业调度或长程调度,其主要功能是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存。也就是说它的调度对象是作业。

3、**低级调度**:通常也称为进程调度或短程调度,它所调度的对象是进程(或内核级线程)。决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。进程调度是最基本的调度，在三种类型的OS中都必须配置

4、**低级调度功能**:保存处理机的现场信息;按照某种算法选取进程;把处理机分配给进程。

5、**进程调度方式**：（1）抢占方式 （2）非抢占方式

6、**调度算法**：**先来先服务**（FCFS）、**短作业优先**（SJF）调度算法、**优先级调度算法**和**高响应比优先调度算法**

（1）先来先服务调度算法:是一种最基本的调度算法，既可用于作业调度也可用于进程调

度。比较有利于长作业进程，而不利于短作业进程。

（2）短作业优先调度算法:指对短作业或段进程优先调度算法可以分别用于作业调度和进程调度。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度，不能保证紧迫性作业及时处理。该算法不一定真正做到短作业优先调度。

7、**死锁定义**：死锁是指两个或两个以上的进程在运行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待(谁也无法再继续推进)的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

8、产生**死锁的原因**:1、竞争资源 2、进程推进顺序非法

9、产生死锁的**必要条件**:

**互斥条件：**一个资源一次只能被一个进程使用。

**请求和保持条件：**保留已经得到的资源，还要求其它的资源。

**不可抢占条件：**资源只能被占有者释放，不能被其它进程强行抢占。

**循环等待条件：**系统中的进程形成了环形的资源请求链。

10、防止死锁的方法：**预防死锁、避免死锁**和**死锁的检测及解除**

11、避免死锁的一个著名的算法：**银行家算法**

## 第四章 存储器管理 ##

1、程序的装入方式：**绝对装入**、**可重定位装入**和**动态运行时装入**

2、程序的链接方式：静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接

3、连续分配方式：单一连续分配**、**固定分区分配**、**动态分区分配 和 动态可重定位分区分配算法

动态分区分配**：****首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法**和**最坏适应算法**

**首次适应算法：看起始地址，由小到大排列**

**最佳适应算法：看内存空间大小，由小到大排列**

**最坏适应算法：看内存空间大小，由大到小排列**

**例题说明：**

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4、非连续分配管理方式：分页存储管理、分段存储管理 和 段页式管理方式

5、分页地址结构由页号P和位移量W组成

6、段表的作用:段表是用于实现从逻辑段到物理内存区的映射。

定义:在系统中为每个进程建立一张段映射表。

7、地址变换机构是为了实现从进程的逻辑地址到物理地址的变换功能。

8、分页和分段的主要区别:

相似之处:两者都采用离散分配方式且通过地址映射机构来实现地址变换。

不同之处:(1)页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位;

(2)页的大小固定，段的大小动态变化;

(3)分页系统中的逻辑地址空间是一维的，分段系统中的是二维的。

例题说明：

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## 第五章 虚拟存储器 ##

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#### **1、** 页面置换算法： （1）**最佳置换算法**（OPT） **（往后看）** ####

#### （2）先进先出页面置换算法（FIFO） （先进来先出去） ####

####  **（3）**最近最久未使用置换算法（LRU） （往前看） ####

例题说明：

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2、虚拟存储器的依据是(局部性)原理，具有（部分装入）和（置换）功能，能从（逻辑上）对内存容量进行扩充，其逻辑容量由（内存和外存容量之和）所决定。

3、虚拟存储器必须建立在内存（离散）分配的基础上，所以可通过（分页）或（分段管理方式）来实现。在请求分页管理方式中，当要访问的页面不在内存时就会产生（缺页中断），从而转去执行（中断处理）程序将该页从外存调入内存

## 第六章 输入输出系统 ##

1、I/O系统的基本功能：

（1）隐藏物理设备的细节

（2）与设备的无关性

（3）提高处理机和I/O设备的利用率

（4）对I/O设备进行控制

（5）确保对设备的正确共享

（6）错误处理

2、I/O通道是一种特殊的**处理机**，与CPU共享**内存**，通过执行**I/O指令**来控制I/O操作。

3、简述中断处理程序的处理过程

（1）测定是否有未响应的中断信号

（2）保护被中断进程的CPU环境

（3）转入相应的设备处理程序

（4）中断处理

（5）恢复CPU现场并退出中断

4、对I/O设备的控制方式有**使用轮询的可编程I/O方式**、**使用中断的可编程I/O方式**、**直接存储器访问方式** 和 **I/O通道控制方式**。

5、**假脱机技术（SPOOLing技术）**是指在多道程序系统中，分别利用输入和输出程序来模拟脱机输入时的外围控制机功能，实现在联机情况下同时进行外围操作

6、SPOOLing系统的组成包括(**输入井和输出井**)、(**输入缓冲区和输出缓冲区**)、(**输入进程和输出进程**)和(**井管理程序**)，利用该技术可以将(**独占**)设备改造成(**共享**)设备，实现了**虚拟设备**的功能。

7、简述利用假脱机（或守护进程）实现虚拟打印机的过程。

1.  在磁盘缓冲区中申请一个空闲盘块，并将要打印的数据送入其中暂存
2.  为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到假脱机文件队列上
3.  当打印机空闲时，该进程首先从假脱机文件队列的队首摘取一张请求打印表，然后根据表中的要求将要打印的数据由输出井传送到内存缓冲区，再交付打印机进行打印

8、引入缓冲区的原因有哪些？

(1) 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。  
(2) 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。  
(3) 解决数据粒度不匹配的问题。  
(4) 提高CPU和I/O设备之间的并行性。

9、缓冲区的类型：单缓冲，双缓冲，循环缓冲和缓冲池。

10、缓冲池中缓冲队列的类型：空缓冲队列，输入缓冲队列和输出缓冲队列

11、**磁盘调度算法：**

1.  先来先服务算法（FCFS）
2.  最短寻找时间优先算法（SSTF）
3.  扫描算法（又称电梯算法）（SCAN）
4.  循环扫描算法 （CSCAN）

例题说明

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