操作系统笔记----wsdchong
2018/11/14
复习内容:理论、七个大题、30个小题;
一、操作系统课程内容
1.操作系统引论:特性与功能
2CPU管理:进程管理(进程同步);处理机调度与死锁(HRN)
3存储器管理:存储器管理、虚拟存储管理(LRU)
4设备管理
5.文件管理:对软件进行管理:索引分配
6.用户接口
二、操作系统课的角度
1.单CPU
2.多任务:分派、调度、共享
3.CPU具有与外设并行操作的能力
三、操作系统的定义
1.知名的操作系统:DOS、Windows、Unix、Linux;
2.操作系统的作用:为用户完成所有“硬件相关、应用无关”的工作,给用户方便、效率、安全;
3.操作系统是一个直接控制和管理计算机硬件、软件资源,合理地对各类作业进行调度,以方便用户使用的程序集合。
第一章:绪论
1.操作系统的目标:有效性、方便性、可扩充性、开放性;
2.操作系统的作用:作为用户与计算机硬件系统之间的接口;作为计算机系统资源的管理者;实现对计算机资源的抽象
3.操作系统的发展过程:无操作系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统。目前的操作系统,通常是具有分时、实时、批处理功能的通用操作系统。
好处(提高CPU的利用率、提高内存和I/O设备利用率、增加系统吞吐量)
4.操作系统的基本特性:并发、共享、虚拟、异步。
5.操作系统的主要功能:处理机管理功能(进程控制、同步、通信、调度)、存储器管理功能(内存分配、保护、扩充、地址映射)、设备管理功能(缓冲管理、设备分配、处理)文件管理功能(存储空间管理、目录管理、读写管理和保护)
5.操作系统与用户间的接口:命令接口(发指令)、程序接口、图形接口(点鼠标)
6.操作系统的结构设计:无结构操作系统、模块化OS结构、分层OS结构、微内核OS结构(客户/服务器模式、面向对象的程序设计技术、微内核技术)
第二章:进程管理
1.程序的顺序执行:前趋图,顺序性、封闭性、可再现性。
程序的并发执行:间断性、失去封闭性、不可再现性。
2.进程的特征:结构特征为动态性、并发性、独立性、异步性;
进程的状态:初始、就绪、执行(占有CPU)、阻塞、唤醒、终止、挂起、激活
进程控制块PCB:对并发执行的进程进行控制、管理。是系统感知进程的唯一实体。
3.进程控制:系统使用一些特定的程序段(原语)来创建、撤销进程以及进程间状态的转换,以达到高效率并发执行和资源共享。
进程创建(用户登陆后、作业调度)、终止(正常结束、异常结束、外界干预)、阻塞与唤醒、挂起与激活。
4.进程同步:把异步环境下的一组并发进程,因直接制约而相互合作、等待,使得各进程按顺序执行的过程。
临界资源:只允许一个进程使用的系统资源。Semaphore(mutex)
进程互斥:P、V原语加锁实现进程互斥,使得临界资源共享。
5.进程通信:进程间传送数据。
低级通信(控制信息的传送)
高级通信(大批量数据传送):消息缓存机制、邮箱通信、
6.线程:由进程派生出来的一组代码
第三章:处理机调度与死锁
1.处理机调度的层次:作业调度、交换调度、进程调度、线程调度。
2.作业调度算法的性能衡量:周转时间(完成时间-提交时间)、带权周转时间(周转时间/执行时间)
3.进程调度:由PCB记录进程状态,调度进程。进程调度策略直接影响作业调度的性能。
4.调度算法:先来先服务(由提交时间决定)、短作业优先(由执行时间决定)、最高响应比优先(响应时间/执行时间)、优先级优先
5.实时调度算法:抢占式、非抢占式
6.产生死锁的原因:竞争资源、进程间推进顺序非法;
产生死锁的必要条件:互斥条件、不剥夺条件、部分分配、环路条件
解决方法:预防、避免(限制顺序)、检测(分配内存,但可以恢复)、恢复;
7.银行家算法:请求<=申请;请求<=空闲;检查;
第四章:内存管理
1.存储器层次结构:高速缓存器、内存、外存;
程序的装入:绝对装入、可重定位装入、动态运动时装入
程序的链接:静态链接、装入时动态链接、运动时动态链接
2.存储管理解决的问题:逻辑地址到物理地址的映射、内外存数据传输控制、内存分配与回收、共享和保护
3.连续分配方式:单一连续分配、固态分区法(区号、起始地址、大小)、动态分区法(最佳适应法)、动态可重定位分区分配;
基本分页管理方式:静态页式管理、动态页式管理(请求分页式管理)
页号=逻辑地址/页面大小;页内偏移地址;物理地址=块号*页面大小+页内偏移量;
请求分页式管理的内存分配策略(固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换)
4.置换算法:FIFO、OPT、LRU
5段式管理:段式虚拟空间(段号、段内地址)、内存分配与释放
第五章:设备管理
1.输入输出设备:低速设备(键鼠)、中速设备(打印机)、高速设备(光盘)
2.设备控制器:是一个可编址的设备、可控制多个设备并为它们编址。常做成印刷电路卡形式,称为接口卡,如显卡、网卡、声卡。
3.设备控制器的功能:接受和识别命令、数据交换、标识和报告设备的状态、地址识别、数据缓冲、差错控制。它接收从CPU发出是命令,并控制I/O设备工作,以使处理机脱离繁杂的设备控制事务。
4.设备控制器的组成:与处理机的接口、与设备的接口、I/O逻辑。
I/O通道:是一种特殊的处理机。
总线系统:局部总线、USB总线接口
5.I/O控制方式:
程序I/O方式:CPU高速,设备低速,造成CPU的浪费;
中断驱动I/O控制方式:CPU与I/O设备并行工作
直接存储器访问DMA的I/O控制方式:以数据块的单位传输;
I/O通道控制方式:实现CPU、通道和I/O设备三者并行操作
6.缓存管理
缓存的引入:由于速度的差异导致系统的负荷不均匀,提高CPU的利用率。
单缓冲、循环缓冲、缓冲池:将数据传入缓冲区
7.I/O软件:用设备驱动程序驱动设备。
中断处理程序:恢复被中断进程的现场
8.设备分配:设备控制表、控制器控制表、通道控制表、系统设备表
设备的固有属性:独享设备、共享设备、虚拟设备;
设备分配算法:先来先服务、优先级高者优先、
脱机输入输出技术:利用专门的外围控制机,将低速I/O设备上的数据传输到高速磁盘上。如共享打印机
9.磁盘存储器管理T=m*n+s+1/(2r)+b/(rN);
磁盘调度:先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、扫描法SCAN、CSCAN。
第六章:文件管理
1.文件系统的引入:软件资源管理(程序与数据,内存容量有限,以文件形式存放于外存,替用户执行各项具体的文件管理功能)
2.文件:具有文件名的若干相关元素(通常是记录)的集合;记录是一组有意义的数据项的集合。
按用途分:系统文件、库文件、用户文件;
3.文件操作:创建/删除,读写,设置读写位置;打开/关闭;对文件属性/目录的操作;
4.文件的逻辑结构:字符流式(源程序,exe,库函数)、记录式(数据库文件)
5.外存分配方式:
连续分配
链接分配(文件大小=盘块数*盘块大小)
索引分配
6.目录管理:文件控制块、索引结点
7.文件存储空间的管理:空闲表法,空闲链表法,位示图法、成块链接法
8.文件共享与文件保护:基于索引结点的共享方式,利用符号链实现文件共享,磁盘容错技术;
9.数据一致性控制:事务、检查点、并发控制
操作系统复习笔记
选择(1*30):去除了判断、填空、概念。内容大部分在课件中
大题(10*7):课后习题
1绪论:单/多道批处理、基本特性、主要功能;
2进程:前驱图;进程的状态转换(创建、就绪、终止、唤醒);PCB标志进程的存在;
大题:进程同步(PV原语)、生产者-消费者问题,哲学家问题;
3处理机:调度层次、带权周转时间、死锁原因、条件、如何解决;
大题:调度算法(FCFS、SJF、HRF);银行家算法
4内存:
大题:地址变换;置换算法FIFO、OPT、LRU;
5设备:I/O方式;缓冲区、控制器、通道、spooling技术
大题:磁盘调度算法
6文件:文件种类、外存分配方式、位示图法
大题:索引分配;
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