计算机操作系统 复习提纲

第一章1.OS的定义P2和主要功能P12-14操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。

主要功能：1.处理机管理2.存储管理3.设备管理4.信息管理（文件系统管理）5.用户接口。

2.OS的设计目标:系统目标-提高计算机系统的整体工作效率;用户目标-方便用户使用。

3.操作系统的基本类型p8及主要特点（批处理P9、分时p9-10、实时p10、通用OS p10）1.批处理操作系统（1.用户脱机使用计算机。

2.成批处理。

3.多道程序运行优点：由于系统资源为多个作业所共享，其工作方式是作业之间自动调度执行。

运行过程中用户不干预自己的作业，大大提高了系统资源的利用率和作业吞吐量。

缺点：无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力；而且批处理，作业周转时间长，使用不便）2.分时系统（1.交互性。

2.多用户同时性3.独立性）3.实时系统（提供即时响应，高可靠性。

一定的专用性，资源利用率可能较低）4.通用操作系统（兼有批处理，分时，实时处理和多重处理的功能，或其中两种以上的功能）第二章1.OS接口类型（系统命令和系统调用）p22面向最终用户：操作命令，完成用户所要求的特定的功能和服务。

面向编程人员：为编程人员提供的“程序与操作系统的接口”。

2.作业的定义和主要状态（p23/86）在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。

（程序，数据，作业说明书）主要状态：提交，收容，执行，完成。

一个作业在其处于从输入设备进入外部存储设备的过程称为提交状态。

若一个作业的全部信息已全部被输入进输入井，且未被调度去执行，即收容状态。

被选中作业建立进程并分配必要的资源，这些被选中的作业处于执行状态。

当作业运行完毕，但它所占的资源尚未全部被系统回收时，该作业处于完成状态。

3.作业的输入输出方式p24-261. 联机输入输出方式，用户和系统通过交互会话来输入作业，外围设备直接和主机连接。

2. 脱机输入输出方式，利用低档个人计算机作为外围处理机进行处理。

脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利用率，但是要以牺牲低档机为代价, 还需要用户干预。

脱机输入输出方式是为了解决单台设备联机输入时的CPU浪费问题3. 直接耦合方式，把主机和外围机通过一个公用大容量外存直接耦合起来。

慢速的输入输出过程由外围低档机管理，公用存储器中的大量数据的高速读写由主机完成。

省略脱机方式中的人工干预,适用于大型计算机.4. SPOOLING系统，假脱机真联机技术：设备管理的虚拟技术。

它使用直接存取的大容量磁盘作为缓冲，将一个可共享的磁盘空间改造成若干个输入设备和输出设备，并使得I/O设备和CPU并行操作。

（在联机情况下实现的同时外围操作）。

提高了I/O速度，将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。

5. 网络联机方式，用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作执行，构成了网络输入方式。

第三章1.并发／多道程序设计的含义(P39-40)并发执行，是为了增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。

第一种是多道程序系统的程序执行环境变化所引起的多道程序的并发执行。

第二种并发执行是在某道程序的几个程序段中，包含着一部分可以同时执行或顺序颠倒的代码。

程序的并发执行总结：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在可观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的的执行方式。

2.进程的定义（P42）及与程序的区别与联系（P42）定义：并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。

区别与联系：（1）进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念；（2）进程具有并发特性，而程序没有；（3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并发性受到系统自己的制约。

（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。

3.进程控制块：（PCB的定义和重要性P43－44）系统为每一个进程定义了一个数据结构-----进程控制块，它是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。

PCB包含一个进程的描述信息，控制信息及资源信息，有些系统中还有进程调度等待所使用的现场保护区。

PCB几种反映一个进程的动态特征。

在进程并发执行时，由于资源共享，带来各进程之间的相互制约。

基本内容：1.描述信息。

2.控制信息3.资源管理信息4.CPU现场保护结构。

4.进程的基本状态及转换（P47－48）5种基本状态：初始态，执行状态，等待状态，就绪状态（僵死态），终止状态5.原语的概念（P48－49）把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。

有两类：一是机器指令级的，特点是执行期间不允许中断；二是功能级，特点是作为原语的程序段不允许并发执行。

6.并发进程的两种制约关系（P53、P60）由于共享某一公有资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象，称为由共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约。

一组在异步环境下的并发进程，各自的执行结果互为对方的执行条件，从而限制各进程的执行速度的过程称为并发进程的直接制约。

7.临界资源和临界区的概念（P53）临界资源：一段时间内只允许一个进程访问的资源。

临界区：进程中访问临界资源的代码段。

8.信号量的含义（P56）和类型（公用信号量和私用信号量）；P、V原语的内涵（P56）信号量sem是一整数,sem大于等于零时，代表可供并发进程使用的资源实体数,但sem小于零时，则表示正在等待使用临界区的进程数.P操作和V操作是不可中断的程序段,称为原语。

P原语操作的动作是: (1) sem减1; (2) 若sem减1后仍大于或等于零,则进程继续执行; (3) 若sem减1后小于零,则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中,然后转进程调度.V原语操作的动作是: (1) sem加1; (2) 若相加结果大于零,则进程继续执行; (3) 若相加结果小于或等于零,则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程,然后再返回原进程继续执行或转进程调度.PV操作对于每一个进程来说,都只能进行一次,而且必须成对使用.在PV原语执行期间不允许有中断的发生.9.生产者－消费者问题（P62－63）10.进程通信的方式（P64）1.主从式（主要特点是：①主进程可自由地使用从进程的资源或数据；②从进程的动作受主进程的控制；③主进程和从进程的关系是固定的。

主从式通信系统的典型例子是终端控制进程和终端进程。

）2.会话式（特点：①使用进程在使用服务进程所提供的服务之前，必须得到服务进程的许可；②服务进程根据使用进程的要求提供服务，但对所提供服务的控制由服务进程自身完成。

③使用进程和服务进程在通信时有固定连接关系。

用户进程与磁盘管理进程之间的通信是会话系统的一个例子。

）3.消息或邮箱机制（特点：只要存在空缓冲区或邮箱，发送进程就可以发送消息，两进程之间无直接连接关系，两个进程之间存在缓冲区或邮箱用来存放被传送消息）4.共享存储区方式（两个需要互相交换信息的进程通过对同一共享数据区的操作来达到互相通信的目的。

）11.死锁的定义（P73），死锁产生的必要条件（P74），资源分配图，能使用银行家算法判断系统是否处于安全状态死锁的定义：所谓死锁，是指各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源，且这些并发进程在得到对方的资源之前不会释放自己所拥有的资源。

从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源，各并发进程不能继续向前推进的状态。

死锁产生的必要条件：(1) 互斥条件。

并发进程所要求和占有的资源是不能同时被两个以上进程使用或操作的，进程对它所需要的资源进行排他性控制。

(2) 不剥夺条件。

进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行剥夺，而只能由获得该资源的进程自己释放。

(3) 部分分配。

进程每次申请它所需要的一部分资源，在等待新资源的同时继续占用已分配到的资源。

(4) 环路条件。

存在一种进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。

银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。

在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。

第四章1.调度的层次（P87）分为4级，1.作业调度，又称宏观调度，或高级调度。

其主要任务是按一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行选择，给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业的进程获得竞争处理机的权利。

另外，当该作业执行完毕时，还负责回收系统资源。

2.交换调，又称中级调度。

其主要任务是按照给定的原则和策略，将处于外存交换区中的就绪状态或就绪等待状态的进程调入内存，或把处于内存就绪状态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。

交换调度主要涉及到内存管理与扩充。

3.进程调度，又称微观调度或低级调度。

其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程占用处理机。

在确定了占用处理机的进程后，系统必须进行进程上下文切换以建立与占用处理机进程相适应的执行环境。

4.线程调度，在多道批处理系统中，存在着作业调度和进程调度。

在分时系统和实时系统中，一般不存在作业调度，而只有进程调度、交换调度和线程调度。

2.周转时间、带权周转时间的计算（P90）1. 周转时间：作业i的周转时间Ti为Ti=Tei-Tsi，其中Tei为作业i的完成时间，Tsi为作业的提交时间。

对于被测定作业流所含有的n（n>=1）个作业来说，其平均周转时间为：一个作业的周转时间说明了该作业在系统内停留的时间，包含两部分：等待时间；执行时间，即：Ti=Twi＋Tri这里，Twi主要指作业i由后备状态到执行状态的等待时间，它不包括作业进入执行状态后的等待时间。

2. 带权周转时间作业的周转时间包含了两个部分，即等待时间和执行时间。

为了更进一步反映调度性能，使用带权周转时间的概念。

带权周转时间是作业周转时间与作业执行时间的比：Wi=Ti/Tri对于被测定作业流所含有的几个作业来说，其平均带权周转时间为：对于分时系统，除了要保证系统吞吐量大、资源利用率高之外，还应保证有用户能够容忍的响应时间。

因此，在分时系统中，仅仅用周转时间或带权周转时间来衡量调度性能是不够的。

3.进程调度算法的使用：（1）非抢占式——FIFO（FCFS，先来先服务）、SJF和最高响应比HRRN （2）抢占式——轮转法第五章1.存储管理的目的和功能（P109－114）。