操作系统书本知识点
第一章操作系统引论
主要内容
操作系统的目标、作用和模型
操作系统的发展过程
操作系统的基本特征
OS（Operating Systems)的主要功能
OS的结构设计
本章要点
计算机系统结构：了解操作系统的地位
什么是操作系统：3种基本观点
现代操作系统的功能、特性、类型
基本概念：批处理、多道程序、作业、进程、任务、虚拟技术、并发性、异步性
操作系统的作用(1)
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
处理机管理：分配和控制处理机
存储器管理：分配及回收内存
I/O(Input/Output)设备管理：I/O分配与操作
文件管理：文件存取、共享和保护
监视这些资源
实施某种资源分配策略
分配这种资源
回收这种资源
OS实现了对计算机资源的抽象
操作系统的发展过程
1.2.1无操作系统时的计算机系统
人工操作方式
٭如纸带输入机。
٭特点是用户独占全机及CPU等待人工操作。
脱机I/O方式（图1.3）
٭引入I/O机的概念，解决前者的缺点。
٭特点是减少了CPU的空闲时间且提高I/O速度。
单道批处理系统
处理过程（图1.4）
٭概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理系统（simple batch system）。
٭批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量
٭概念：运行控制权
特征
٭自动性、顺序性、单道性
多道批处理系统（1）
优点
٭资源利用率高
٭系统吞吐量大
٭平均周转时间长
٭无交互能力
缺点
٭平均周转时间长、无交互能力
分时系统
分时系统的产生
٭概念：指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算
机。
分时系统在实现中的关键问题
٭及时接收：多终端卡、输入缓冲区
٭及时处理：交互作业应在内存、响应时间应短
分时系统的特征
٭多路性
٭独立性
٭及时性
٭交互性
٭可靠性
类型
▪实时控制
▪实时信息处理
实时系统(2)
实时任务类型
٭按任务执行是否呈现周期性来划分
▪周期性的（联系周期）；
▪非周期性的（联系开始或完成截止时间）
٭根据对截止时间的要求来划分
▪硬实时任务
▪软实时任务
实时、分时的比较
٭多路性：相同
٭独立性：相同
٭及时性：实时系统要求更高
٭交互性：分时系统交互性更强
٭可靠性：实时系统要求更高
思考
试在交互性、及时性和可靠性方面，将分时系统和实时系统进行比较。
操作系统的基本特征(1)
并发性
٭并行是指两或多个事件在同一时刻发生。
٭并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。
٭进程：系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。引入线程后，独立运行的单位变为线程。
共享性
٭系统中资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
٭互斥共享：一段时间只允许一个进程访问该资源
٭同时访问：微观上仍是互斥的
虚拟性
٭通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。若n是某一物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的速度必然是物理设备速度的
1/n。
异步性
٭运行进度不可预知。
操作系统的功能
处理器管理功能
(1)进程和作业调度
⏹进程：指在系统中能独立运行并作为系统资源分配的基本单位，它是由一组机器指
令、数据和堆栈等组成的，是一个活动实体。
⏹作业调度（又称高级调度或长程调度）：用于把外存上处于后备队列中的哪些作业调
入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。
2）进程控制
为作业创建进程，撤消已结束的进程、阻塞进程和唤醒进程。
（3）进程同步
使并发执行的诸进程之间能有效的共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
可能存在两种制约关系：间接相互制约关系、直接相互制约关系。
（4）进程通信
进程间信息的交换
存储器管理功能
主要指内存管理，即如何分配内存空间，如何提高存储器的利用率以及能从逻辑上扩充内存。
（1）内存的分配
⏹静态分配方式：每个作业的内存在作业装入时确定；在作业装入后的整个运行期间，
不允许该作业再申请新的内存空间，也不允许作业在内存中“移动”。
⏹动态分配方式：允许作业在内存中“移动”。
为此，需内存分配的数据结构及内存分配和回收功能
2）存储保护
指存储管理应确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰。例：设置上、下界寄存器，每条指令进行越界检查（一般是硬件实现）
（3）地址映射
完成逻辑地址到物理地址的转换
（4）内存扩充
采用虚拟技术实现内存扩充，具有请求调入和页面置换功能。
设备管理功能
