南华大学操作系统期末复习资料PPT13级_图文 共28页

计算机系统计算机软件计算机硬件系统软件支撑软件应用软件（操作系统、编译程序）（软件开发工具）（特定应用领域的专用软件）（CPU+存储器+输入/输出控制系统+输入/输出设备）操作系统概念作用功能（软件）资源管理者用户的接口扩充硬件（资源管理者：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理）操作系统基本类型批处理分时实时（特点：即时响应和高可靠性）单道多道无交互能力Unix(特点：交互性、及时性、多路性、独立性）用户与操作系统接口作业控制命令图形界面系统调用作业说明书●操作系统中引入多道程序设计的好处 一是提高了CPU 的利用率，二是提高了内存和I/O 设备的利用率， 三是改进了系统的吞吐率， 四是充分发挥了系统的并行性。

其主要缺点是:作业周转时间延长。

● 试从独立性、多路性、交互性和及时性等方面比较批处理系统、分时系统、实时系统，并分别说明它们各自适用于什么场合？● 分布式操作系统系统中的若干台机器可互相协作完成同一个任务，具有较好的容错性和健壮性第二章 了解 第三章多道程序设计程序的顺序执行程序的并发执行（顺序性、封闭性、 可再现性）（异步性 、 相互制约 、竞争性、与速度有关）进程的概念进程的定义（程序的一次执行、组成：进程控制块+程序+数据）引入进程的原因提高资源的利用率正确描述程序的执行情况进程的属性动态性可有相同程序状态等待态（等待新资源）就绪态（等待CPU)运行态●进程和程序是两个既有联系又有区别的概念： (1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。

(2) 进程具有并行特征，而程序没有。

由进程的定义可知，进程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。

(3) 进程是分配计算机系统资源的基本单位。

(4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。

●作业和进程的关系(1) 作业是用户向计算机提交任务的任务实体。

作业在外存中的作业等待队列中等待执行。

而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。

一、什么叫操作系统？其功能有哪些？操作系统是人与计算机进行通信的一个接口，是对计算机硬件资源和软件资源进行控制和管理的程序的集合，是对计算机硬件系统功能的扩充，是其它软件建立和运行的基础。

功能：处理机管理：操作系统能合理有效的管理、调度中央处理器，使其发挥最大的功能.存储管理：主要是对内存的管理，他根据用户程序的要求分配内存区域，保证各用户的程序和数据互不干扰。

设备管理:对外部设备的管理.文件管理:操作系统具有对文件按名存取的功能,为用户的使用提供了便利.文件管理支持对文件的共享，保密和保护等问题。

提供用户接口：为处理器管理做准备的，包括对作业的组织、调度和运行控制。

二、现代操作系统的主要特征①并发性并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生,而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生②共享性所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程)共同使用。

③虚拟性所谓虚拟是指通过某项技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物④异步性操作系统允许多个并发进程共享资源，使得每个进程的运行过程受到其他进程制约，使进程的执行不是一气呵成,而是以停停走走的方式运行三、什么叫进程?进程的特征进程的定义：为了使参与并发执行的每个程序都能独立地运行在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构称为进程控制块(PCB）。

系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程。

这样，由程序段、相关的数据段和PCB 三部分便构成了进程实体，简称进程.进程的特征:动态性：进程是程序在数据集合上的一次执行过程，具有生命周期，由创建而产生,由调度而运行，由结束而消亡,是一个动态推进、不断变化的过程。

而程序则不然，程序是文件，静态而持久地存在。

并发性：这是指多个进程实体同存在于内存中，且能在一段时间内同时运行。

并发性是进程的重要特征,同时也成为OS的重要特征。

引入进程的目的也正是为了使其进程实体能和其他进程实体并发执行;而程序（没有建立PCB）是不能并发执行的。

操作系统（Operat ing System ）复习要点操作系统：计算机系统中的一组系统软件，由它统一管理计算机系统的各种资源并合理组织计算机的工作流程，方便用户使用。

具有管理和服务功能操作系统的特征：并发性，共享性，随机性，可重构性，虚拟性。

并发是指计算机系统中同时存在多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的。

共享性：批操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源虚拟性：物理实体转化为若干逻辑上的对应物。

操作系统的功能：1，进程管理；2,存储管理；3,文件管理；4,作业管理；5,设备管理；6,其他功能（系统安全，网络通信）。

传统OS中，进程是系统调度的最小单位，是程序的一次执行；而现代OS中则是线程，是程序一次相对独立的执行过程。

操作系统的发展历史1,手工操作：穿孔卡片2,监督程序一一早期批处理：计算机高级语言岀现，单道批处理单道批处理：串行执行作业中，由监督程序识别一个作业，进行处理后再取下一个作业的自动定序处理方式第作业的定义：用户要求计算机系统处理的一个计算问题。

（或参考调度性能的衡量一一周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平作业的两种控制方式1,批处理：操作系统按各作业的作业控制说明书的要求，分别控制相应的作业按指定步骤执行。

2,交互：在作业执行过程中，操作系统与用户之间不断交互作用。

作业调度：从后备作业队列中选取某个作业投入主存参与多道运行。

调度算法原则：①尽可能运行更多的作业，优先考虑短作业；②使处理机保持繁忙，优先考虑计算量大的作业；③使I/O设备保持繁忙，优先考虑I/O繁忙的作业；④对所有的作业都是公平合理的。

选择原则：①选择的调度算法与系统的整体设计目标一致；②注意系统资源的均衡使用，使I/O作业与CPU作业搭配合理；③作业应该在规定时间内完成，能缩短作业周转时间。

第进程的定义：具有独立功能的并行程序一次执行过程进程和程序的区别与联系：区别：①程序是指令的有序集合，静态；进程是程序的一次运行活动，动态；②进程是一个独立运行单位，共享资源的实体，能并发执行；而程序不能。

操作系统期末复习资料（全）第⼀章操作系统引论1.操作系统的设计⽬标及作⽤设计⽬的：(⽅便性和有效性是设计操作系统时最重要的两个⽬标)1．有效性：提⾼系统资源利⽤率；提⾼系统吞吐量。

2．⽅便性：配置OS后可使计算机系统更容易使⽤。

3．可扩充性：现代OS应采⽤新的结构，以便于⽅便的增加新的功能和模块。

4．开放性：系统能遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。

作⽤：1.OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝。

2.OS作为计算机系统资源管理者。

3.OS实现了对计算机资源的抽象。

2. 单道批处理系统和多道批处理系统特点及区别单道批处理系统特点：⾃动性顺序性单道性。

多道批处理系统特点（优缺点）：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。

★☆单道批处理系统中，内存中仅有⼀道作业，⽆法充分利⽤系统资源。

多道批处理系统中，作业按⼀定算法从外存的“后备队列”中调⼊内存，使它们共享各种资源。

1.分时系统和实时系统的特点特征⽐较：1>．多路性。

实时信息处理系统也按分时原则为多个终端⽤户服务。

实时控制系统的多路性则主要表现在系统周期性地对多路现场信息进⾏采集，以及对多个对象或多个执⾏机构进⾏控制。

⽽分时系统中的多路性则与⽤户情况有关，时多时少。

2>．独⽴性。

实时信息处理系统中的每个终端⽤户在向实时系统提出服务请求时，是彼此独⽴地操作，互不⼲扰；⽽实时控制系统中，对信息的采集和对对象的控制也都是彼此互不⼲扰。

3>．及时性。

实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以⼈所能接受的等待时间来确定的；⽽实时控制系统的及时性，则是以控制对象所要求的开始截⽌时间或完成截⽌时间来确定的，⼀般为秒级到毫秒级，甚⾄有的要低于100微秒。

4>．交互性。

实时信息处理系统虽然也具有交互性，但这⾥⼈与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专⽤服务程序。

它不像分时系统那样能向终端⽤户提供数据处理和资源共享等服务。

一．主要知识点：1.PCB(进程控制块)：使并发执行的每个程序都能独立运行。

1.1PCB已成为进程存在于系统中的唯一标志。

1.2由程序段、相关的数据段和PCB构成了进程实体。

2.进程控制一般由OS的内核中的原语来实现的。

3.同步机制应遵循的规则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。

4.四种信号量：整形型信号量、记录型信号量、AND型信号量、信号量集。

5.死锁：指多个进程在运行时因争夺资源而造成的一个僵局。

6.引起死锁的原因：竞争资源、进程推进顺序不当。

7.产生死锁的必要条件：互斥、请求和保持、不可抢占、循环等待。

8.处理死锁的方法：预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁。

9.程序的三种装入方式：（1）绝对装入方式：只适用于单道程序环境，只能将目标模块装入到内存中事先指定的位置；（2）可重定位装入方式：可用于多道程序环境，但不允许在程序运行时在内存中移动位置；（3）动态运行时的装入方式：可移动在内存中的位置。

注：装入内存后，并不立即把其逻辑地址转换为物理地址，而是在程序真正执行时才能进行地址转换。

10.对换空间的管理：（1）对文件区空间的管理采取离散分配的方式（2）对对换空间的管理采取连续分配方式11.四种连续分配方式：（1）单一连续分配：单道程序环境；（2）固定分区分配：多道程序环境；（3）动态分区分配：涉及到所用的数据结构、分配算法、分区的分配和回收操作；重点：基于顺序搜索的动态分区分配算法首次适应算法：空闲分区以地址递增的次序链接最佳适应算法：空闲分区以容量大小递增的次序链接最坏适应算法：空闲分区以容量大小递减的次序链接（4）动态可重定位分区分配：与动态分区分配的差别是，增加了紧凑的功能。

12.三种离散分配方式：（1）分页存储管理：逻辑地址分为页号和页内地址两部分。

页表（作用是实现从页号到物理块号的地址映射）。

页表寄存器（存放页表在内存中的始址和页表的长度）。

需要2次访问内存。

为了提高速度，采用了快表。

多道程序产生：单道顺序处理作业是一个作业处理完才处理另外作业的串行办法妨碍系统效率，多道是为了让处理器和io同时保持忙碌状态，及内存同时存放若干道程序，可并行也可交替运行。

多道成批系统运行时不允许用户和机器交互所以引入分时系统。

实时事务是为了保证响应时间局限于一个或几个特定应用领域。

进程的定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元进程的基本状态：就绪到执行：处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配了处理器之后，该进程就进入执行状态。

执行到就绪：正在执行的进程，如果分配给它的时间片用完，则暂停执行，该进程就由执行状态转变为就绪状态。

执行到阻塞：如果正在执行的进程因为发生某事件（例如：请求I/O，申请缓冲空间等）而使进程的执行受阻，则该进程将停止执行，由执行状态转变为阻塞状态。

阻塞到就绪：处于阻塞状态的进程，如果引起其阻塞的事件发生了，则该进程将解除阻塞状态而进入就绪状态。

进程与程序的关系：程序是是一个静态的概念，而进程是一个动态的概念；程序是永久的，进程是暂时的。

进程更能真实地描述并发，而程序不能；进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成，程序的组成是代码；进程具有创建其他进程的功能，而程序没有；同一程序可以对应多个进程，通过调用关系，一个进程也可以包含多个程序进程与线程的关系：通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。

在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。

由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度线程两种类型：用户线程指不需要内核支持而在用户程序中实现的线程，其不依赖于操作系统核心，应用进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制用户线程；内核线程指需要内核的参与，由内核完成线程的调度。