绪论

1.操作系统目标：

  1. 方便性
  2. 有效性
  3. 可扩充性
  4. 开放性

2.单道批处理系统特点：

  1. 自动性
  2. 顺序性
  3. 单道性

3.多道批处理系统特点：

  1. 资源利用率高
  2. 系统吞吐量大
  3. 平均周转时间长
  4. 无交互能力

4.分时系统特点：

  1. 多路性
  2. 独立性
  3. 及时性
  4. 交互性

5.实时系统特点：

  1. 多路性
  2. 独立性
  3. 及时性
  4. 交互性
  5. 可靠性

6.操作系统基本特性：

  1. 并发（并行）
  2. 共享
  3. 虚拟

7.操作系统基本类型：

  1. 批处理操作系统
  2. 分时操作系统
  3. 实时操作系统

8.操作系统主要功能；

三个接口、四个管理

  • 三个接口：命令接口、图形界面接口、程序接口（系统调用）

  • 处理机管理：进程控制、进程同步、进程通信、进程调度

  • 存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充

  • 存储机管理目标：提高利用率、方便用户使用、提供足够的存储空间、方便进程并发执行

  • 设备管理：缓冲管理、设备管理、设备处理

  • 设备管理目标：方便的设备使用、提高CPU与I/O设备利用率、提高I/O速度

9.文件系统：

  1. 文件存储空间的管理
  2. 目录管理
  3. 文件读写管理和保护

10.通用操作系统：

  1. 兼有 分时
  2. 实时
  3. 批处理三者或两者的操作系统

11.网络操作系统目标：

相互通信、资源共享

12.中断必须在核心态（管态）进行

13.通道技术是一种硬件技术，需要硬件支持：

  1. 时钟管理
  2. 地址映射（←重定位→）
  3. 中断系统

14.中断处理保存：

断点、PSW；

15.子程序调用仅保存：

断点

16.异常与中断：

异常：

  • 处理器内部发生的特殊事件

中断：

  • 处理器外部的请求事件

16.系统调用顺序：

  1. 传递参数
  2. 执行trap
  3. 执行相应服务
  4. 返回用户态

第二章

1.顺序执行特征：

  1. 顺序性
  2. 封闭性
  3. 可再现性

2.并行执行特征：

  1. 间断性
  2. 失去封闭性
  3. 不可再现性

3.进程特征：

  1. 动态性
  2. 并发性
  3. 独立性
  4. 异步性
  5. 结构性

4.结构性组成：

  1. PCB（进程控制块）

    1. 进程标志信息
    2. 控制信息
    3. 资源信息
    4. CPU现场信息

  2. 程序段

  3. 数据段

5.进程创建步骤：

  1. 申请空白PCB
  2. 分配资源
  3. 初始化PCB
  4. 插入就绪队列

6.同步机制准则：

  1. 空闲让进
  2. 忙则等待
  3. 有限等待
  4. 让权等待

7.线程意义：

  1. 简化程序设计模型
  2. 创建/撤销速度快
  3. 加快程序执行速度

8.挂起步骤：

得到内部标识符、更改状态

9.四类通信

  1. 低级通信：进程互斥和同步

  2. 高级通信：共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统

  3. 信箱原语：发送原语、接受原语（间接通信）

  4. 消息缓存通信：PCB应增加 消息队列首指针、消息队列互斥信号量、消息队列资源信号量

10.进程与线程的选择

引入进程优点： 资源利用率提高、系统吞吐量增加

引入线程优点： 减少了程序执行时的时空开销

第三章

1.调度层次：

作业调度（高级）、内存调度（中级）、进程调度（低级）

2.分时系统包括：

进程调度、中级调度

3.死锁必要条件：

互斥、请求和保持、不剥夺、环路等待

4.作业调度：

从 后背作业队列 中选出一 批 作业，为他们分配资源，创建进程

  • CPU繁忙型： 长作业
  • I/O繁忙型： 短作业

5.中断向量：

中断服务例行程序的入口地址

6.不需要信号量就可以实现的功能：

进程的并发执行

7.临界与共享：

能否被并发使用

8.共享程序段必须用可重入编码编写

9.管程组成部分：

  1. 管程内的共享变量说明

  2. 对管程内数据结构进行操作的一组过程

  3. 管程内数据初始化语句

10.X .wait操作：

阻塞该进程，并将之插入x的阻塞队列中

11.死锁

四个条件：

  • 互斥
  • 不剥夺
  • 请求和保持
  • 循环等待

四个方式：

  • 预防死锁： 破坏四个条件

  • 避免死锁： 避免进入不安全状态、银行家算法

  • 检测死锁： 利用“死锁定理”化简“资源分配图”。不采取措施进行限制

  • 解除死锁： 抢夺死锁资源、撤销死锁进程、进程回退

死锁根本原因：

  • 系统资源分配不足
  • 进程推进顺序非法

内存管理

1.内存管理功能：

  1. 内存空间的分配与回收
  2. 地址转换
  3. 内存空间的扩充
  4. 存储保护

2.程序装入过程：

编译、链接、装入

  • 链接方式：形成逻辑地址

    • 静态链接
    • 装入时动态链接
    • 运行时动态链接

  • 装入方式：逻辑地址转物理地址

    • 绝对装入
    • 可重定位装入
    • 动态运行时装入

3.覆盖与交换

目的是节省主存空间，逻辑上扩大主存

  • 交换技术：用于进程间、覆盖用于同一个进程
  • 进程在I/O操作时，不能交换出主存

4.存储器管理

目的：方便用户、提高内存利用率

  • 分区

    • 操作系统代价最小的存储管理
    • 固定分区存储管理中，每个分区的大小是可以不同但预先固定

  • 页式存储管理：

    • 最多内存碎片 ： 最佳适应算法

  • 分段存储管理：

    • 外部碎片，其余内部碎片

  • 段页式存储：

    • 每个进程一张段表、每个段一张页表
    • 好处：
      • 方便编程
      • 共享和保护
      • 动态链接和增长

5.内存保护：

有操作系统和硬件机构合作完成

6.可重入程序：

通过减少对换数量来改善系统性能

7.固定分配与全局置换不能组合使用

设备管理

1.I/O系统

包括：

信息输入、输出、存储功能的设备和控制器

基本任务：

  1. 完成用户提出的I/O请求

  2. 提高I/O速率

  3. 改善I/O利用率

主要功能：

  1. 缓冲区管理
  2. 设备分配
  3. 设备处理
  4. 虚拟设备
  5. 实现设备独立性

I/O系统组成：

1.I/O设备
设备 用途 物理结构 结构 传输效率 能否寻址 中断方式
块设备 存储 数据块 有结构 高 能 DMA方式
字符设备 输入输出 字符 无结构 低 否 中断驱动方式
2.设备控制器

分类：

  1. 控制字符设备
  2. 控制块设备

基本功能：

  1. 控制寄存器
  2. 数据寄存器
  3. 状态寄存器
  4. 地址译码器

组成：

  1. 与处理机接口
    1. 数据线(连接)
    2. 地址线
    3. 控制线
  2. 与设备接口
  3. I/O逻辑
3.I/O通道

（1）类型：

  1. 字节多路通道（分时并行）
  2. 数组选择通道（速率快）
  3. 数组多路通道
  4. 为使多个进程能有效的同时处理I/O最好使用“缓冲池”

（2）I/O方式：

  1. 程序I/O方式：CPU不断测试设备是否空闲
  2. 中断驱动方式：I/O设备主动打断CPU的运行并请求服务
  3. DMA方式：I/O设备与内存之间开辟直接的数据交换道路，开始与结束时才需要CPU干预，基本单位是数据块
    • 寄存器：
      1. 命令寄存器
      2. 内存地址寄存器（起始目标地址、内存源地址）
      3. 数据寄存器
      4. 数据计数器
    • DMA局限性：
      • 传送方向、地址、长度由CPU控制
      • 一个设备一个DMA，成本高

（3）控制：实现CPU、通道、I/O设备并行操作

（4）设备驱动程序：

  1. 接受命令和参数
  2. 检查合法性
  3. 设置工作方式
  4. 响应中断
  5. 自动构成通道程序

（5）共享设备必须是可寻址和可随机访问的设备

（6）为实现设备分配，应为每类设备设置一张设备控制表。在系统中配置一张系统设备表；为实现设备的独立性，系统中应设置一张逻辑设备表

（7）主机通常是通过“通道”和“设备控制器”与外设相连。

（8）Spooling系统

  1. 磁盘中的“输入井”和“输出井”
    • 对脱机I/O工作方式模拟哦
  2. 内存中的“输入缓冲区”和“输出缓冲区”
    • 对磁盘进行模拟
  3. “输入进程”和“输出进程”构成
    • 对外围控制机进行模拟

（9）设备管理器引入缓冲机制的原因：

  1. 缓和CPU与I/O设备速度不匹配

  2. 减少中断次数和CPU中断处理

  3. 提高CPU和I/O设备并行性

4.计算机

文件管理

任务：提供存储、检索、共享和保护文件的手段

功能：分配与管理外存、提供合适的存储方法、文件共享，保护解决冲突

(1)文件：

管理方式、程序或数据的结合、关联字符流的集合或关联记录

分类：

  1. 有结构文件：若干相关记录组成
  2. 无结构文件：字符流

(2)文件系统

从系统角度看：

  • 文件系统是一个负责文件存储空间管理的机构

从用户角度看：

  • 文件系统是用户在计算机上存储信息，使用信息的接口

文件系统模型：

  1. 对象及其属性
  2. 对对象操纵和管理的软件集合
    1. I/O控制层：I/O操作和对设备发来的中断信号进行处理
    2. 基本文件系统：内存与磁盘或磁单机系统之间数据块的交换
    3. 基本I/O管理程序：与磁盘I/O有关的大量事务
    4. 逻辑文件系统：文件和记录相关操作
  3. 文件系统接口

(3)对文件的操作：

  1. 创建文件
  2. 删除文件
  3. 读文件
  4. 写文件
  5. 截断文件
  6. 设置文件的读/写位置
  7. 其他文件操作：
    1. 文件属性操作
    2. 有关目录操作
    3. 实现文件共享的系统调用
    4. 用于对文件系统进行操作的系统调用

(4)文件逻辑结构：

  1. 顺序文件
  2. 索引文件
  3. 顺序索引文件（组顺序内索引）
  4. 直接文件
  5. 哈希文件

(5)物理块是分配和传输信息的基本单位

(6)外存分配方式：

  1. 连续分配
  2. 链接分配
  3. 索引分配（为每个文件分配一个索引块）

(7)文件控制块的有序集合成为文件目录